فناوری بلاک چین توانسته است برای تعدادی از مشکلات سیستم مالی سنتی از جمله تمرکز و عدم شفافیت، راه‌حل‌های بسیار مناسبی ارائه نماید و حتی در مواردی جایگزین سیستم‌های مالی سنتی شود. اما علی‌رغم افزایش هر روزه کاربران و طرفداران دنیای بلاک چین، این فناوری هنوز آمادگی لازم جهت پذیرش توسط عموم را کسب نکرده است و با مانعی به نام مقیاس پذیری (Scalability) برای استفاده در سطوح گسترده‌تر و پذیرش در مقیاس جهانی روبه‌روست.
اما مقیاس پذیری دقیقا به چه معناست و چرا دستیابی به آن در بلاک چین این چنین دشوار و حائز اهمیت است؟ در این مقاله مقیاس پذیری را به طور کامل تعریف کرده و از زوایای مختلف به بررسی مفهوم Scalability پرداخته ایم.
مقیاس پذیری بلاک چین چیست؟
مقیاس پذیری یا Scalability به این معنی است که یک بلاک چین تا چه میزان می‌تواند در مقیاس‌های بزرگ به صورت پایدار فعالیت کرده و حجم بالایی از تراکنش‌ها را بدون مشکل مدیریت کند.
در حال حاضر، تعداد تراکنش‌های انجام شده با استفاده از قدیمی‌ترین و با ارزش‌ترین بلاک چین دنیا یعنی بیت کوین، فاصله زیادی با تعداد تراکنش‌های انجام شده در یک شبکه پرداخت متمرکز مانند ویزاکارت (Visa Card) دارد. به همین جهت برای رشد و پیشرفت جامعه و صنعت بلاک چین، آشنایی با چالش‌های پیرامون مقیاس پذیری در بلاک چین از اهمیت بالایی برخوردار است.
اگر چه توان بلاک چین‌ها در پردازش تراکنش‌ها محدود است، ولی جامعه کریپتو برای گذر از این مانع تئوری‌های مختلفی را توسعه داده است که انجام تراکنش‌ها با سرعت تقریباً آنی را نوید می‌دهد.
چرا مقیاس‌پذیری در بلاک چین‌ها مهم است؟ سرعت تراکنش ارزهای دیجیتال
پرداخت با بیت کوین سریعتر است یا ویزاکارت؟ احتمالا تعجب می‌کنید اگر بدانید انجام تراکنش با استفاده از بیت کوین و اتریوم بیشتر از روش‌های پرداخت معمول زمان می‌برد.
بلاک چین بیت کوین می‌تواند تنها ۷ تراکنش در ثانیه را پردازش کند. این عدد در بلاک چین اتریوم، نزدیکترین رقیب بیت کوین، به ۲۰ تراکنش در ثانیه می‌رسد. ممکن است در نگاه اول این اعداد خیلی بد به نظر نرسد اما در مقایسه با سیستم پرداخت آنلاین «ویزا کارت» که ۲۴ هزار تراکنش در ثانیه یا سیستم پرداختی پی پال (PayPal) که ۱۹۳ تراکنش در واحد ثانیه را می‌تواند پردازش کند، بسیار ناچیز به‌شمار می‌رود.
در حقیقت مقیاس پذیری در بلاک چین، بیش از هر چیز به سرعت انجام تراکنش‌ها اشاره دارد و بدون شک گلوگاه اصلی صنعت کریپتوکارنسی است. بسیار واضح است ارزهای دیجیتال به منظور دستیابی به پذیرش انبوه و فراگیر شدن استفاده روزمره از آن ها باید با قابلیت‌های سیستم مالی سنتی رقابت کرده و با سرعت بیشتر داده‌‌ها را پردازش کنند.
عوامل موثر در ایجاد مشکل مقیاس‌پذیری کدامند؟ توان عملیاتی، زمان نهایی شدن، مدت زمان تایید
وقتی گفته می‌شود یک ارز دیجیتال مقیاس‌پذیر است دقیقا به چه معناست؟ نرخ تراکنش بر ثانیه یا TPS چه ارتباطی با سرعت پردازش دارد؟ برای پاسخ به این سوالات، ابتدا باید مفاهیم توان عملیاتی و مدت زمان لازم برای تایید و نهایی شدن را درک کنیم.
داستان زیر را در نظر بگیرید:
فردی در ایستگاه اتوبوس منتظر است. اتوبوس هر ۱۰ دقیقه یکبار می‌آید و ۶۰ دقیقه زمان می‌برد تا مسافران را به مقصد برساند. با وجود مدت زمان طولانی سفر، این مسیر خاص بسیار محبوب است و همیشه افراد زیادی برای سوار شدن در این اتوبوس، تلاش می‌کنند.
پس از دو دقیقه انتظار، اتوبوس سرانجام می‌رسد. اما افراد زیادی قبل از شخص داستان ما در صف ایستاده‌اند، اتوبوس پر می‌شود و نوبت او نمی‌شود. این فرد و سایر افراد جامانده از اتوبوس، حالا باید ۱۰ دقیقه دیگر منتظر مانده تا بتوانند سوار شوند. داستان بالا را در تصویر زیر به طور خلاصه می‌توانید بررسی کنید:
- توان عملیاتی یا Throughput به تعداد تراکنش‌های انجام‌شده در ثانیه اشاره دارد. همانطور که گفته شد، توان عملیاتی ویزاکارت به عنوان یک شبکه متمرکز بسیار بالاتر از یک شبکه غیرمتمرکز مانند بیت کوین است.
- زمان نهایی شدن یا Finality : به مدت زمانی اشاره دارد که در آن یک تراکنش یا داده غیر قابل برگشت و غیرقابل تغییر می‌شود. به عبارت ساده تر، از نهایی شدن یا برای اندازه گیری زمان انتظار مورد نیاز برای اطمینان از اینکه تراکنش‌های رمزارزی انجام شده در بلاک چین غیرقابل برگشت و بدون تغییر باقی می‌مانند، استفاده می‌شود.
- زمان تایید یا Confirmation time: به عنوان زمان سپری شده بین زمان ارسال تراکنش بلاک چین به شبکه و زمان ثبت رسمی آن در یک بلاک تایید شده توصیف می‌شود. به عبارت دیگر، کل مدت زمانی را نشان می‌دهد که کاربر باید منتظر جمع آوری و تایید تراکنش توسط یک گره ماینر باشد.
باید در نظر داشت:
اندازه‌گیری توان عملیاتی جهت بررسی مقیاس‌پذیری به تنهایی کافی نیست و حتما باید مدت زمان تایید نیز در نظر گرفته شود. به بیان ساده، چنانچه یک پروتکل بتواند تا ۱۰۰ هزار TPS را پردازش کند، عالی است. اما اگر تایید تراکنش، دو روز زمان ببرد برای استفاده روزانه مناسب نخواهد بود.
زمانیکه ترافیک شبکه بالا است، توان عملیاتی کاهش نمی‌یابد (چرا که اتوبوس هنوز می‌تواند هفت مسافر را در دقیقه حمل کند)، اما با توجه به افزایش میانگین زمان انتظار بلاک اول، مدت زمان تأیید نهایی افزایش می‌یابد.
بازه زمانی نهایی شدن ثابت است: برای اطمینان از عدم برگشت بلاک، یک بازه زمانی به اندازه «تایید شش بلاک» باید منتظر بمانید. البته میانگین زمان انتظار بلاک اول بسته به وضعیت شبکه تغییر می‌کند.
وقتی گفته می‌شود توان عملیاتی یا نرخ تراکنش بیت کوین ۷ TPS است، بدین معنا نیست که می‌توانید در یک ثانیه به هفت نفر، ارز دیجیتال ارسال کنید! در زنجیره بیت کوین پردازش تراکنش‌ها می‌تواند تا ۹۰ دقیقه به طول بیانجامد.
معضل سه‌گانه بلاک چین (Blockchain Trilemma) چیست؟
یکی از بزرگترین موانع بر سر راه توسعه ارزهای دیجیتال، مجموعه‌ای از مشکلات فنی به نام «مثلث بلاک چین» یا Blockchain Trilemma است که بدون بررسی آن نمی‌توان به درک درستی از مساله “مقیاس پذیری در بلاک چین” رسید.
اصطلاح «سه گانه بلاک چین» اولین بار توسط ویتالیک بوترین، بنیانگذار و خالق اتریوم مطرح شد. این معضل که از زمان خلقت بلاک چین بیت کوین تا به امروز، همواره گریبانگیر این فناوری بوده و به این مفهوم اشاره دارد که بلاک چین به طور همزمان تنها می‌تواند به دو مورد از سه ویژگی تمرکززدایی، امنیت و مقیاس‌پذیری دست یابد و معمولا دستیابی به هر ویژگی منوط به از دست رفتن دیگری است.
بیایید باهم نگاهی دقیق‌تر به این سه عنصر بنیادین فناوری بلاک چین داشته باشیم:
۱- تمرکز زدایی
بلاک چین ذاتا به صورت غیرمتمرکز طراحی شده است. ساختار بلاک چین به گونه‌ای است که هیچ شخص یا گروه خاصی در مرکز قدرت قرار نداشته و نمی‌تواند در مورد شیوه اداره شبکه تصمیم‌گیری کند. شبکه برای هر شخصی که بخواهد شرکت کند، باز است و کل شبکه به داده‌های یکسانی دسترسی دارد؛ در نتیجه، قدرت در کل ساختار به صورت پراکنده توزیع شده است.
تمرکززدایی در یک طیف قرار دارد و سطوح مختلفی از تمرکززدایی در پروژه‌های مختلف بلاک چین، از جمله بیت‌کوین و اتریوم وجود دارد.
۲- امنیت
بلاک چین‌ها با حملات زیادی از سوی هکرها مانند دابل اسپندینگ (Double Spending)، حمله DdoS و حملات ۵۱ درصد مواجه هستند؛ به همین دلیل امنیت شبکه بلاک چین از اهمیت زیادی برخوردار است.
یک شبکه بلاک چین خوب باید بتواند امنیت دارایی کاربرانش را که در ارزهای دیجیتال سرمایه‌گذاری کرده‌اند، در برابر حملات مخرب یا هک تامین کرده و از ضرر و زیان مالی در اثر سرقت جلوگیری کند.
تامین امنیت سیستم‌های متمرکز، با توجه به بسته و ایزوله بودن پایگاه داده آن ها بسیار ساده‌تر از سیستم‌های غیرمتمرکز است. به طور کلی، آزادی بیشتر (برای مثال ورود/خروج آزاد به شبکه) افزایش عدم تمرکز را به دنبال دارد اما به طبع آن امنیت شبکه نیز کمتر می شود چراکه تأیید هویت شرکت‌کنندگان جدید دشوار بوده و ممکن است نودهای جدید به طور بالقوه متعلق به یک نهاد مخرب باشند یا با هدف آسیب رساندن به شبکه با هم تبانی کنند.
۳- مقیاس‌پذیری
مقیاس پذیری تعیین کننده ظرفیت شبکه بلاک چین و شامل تعداد نودها، تعداد تراکنش‌های قابل پردازش توسط زنجیره بلاک چین، سرعت پردازش تراکنش‌ها و تعدادی عوامل دیگر است. اصطلاح «مقیاس‌پذیری بلاک چین» به این معنی است که بلاک چین چقدر خوب می‌تواند تعداد فزاینده تراکنش‌ها در ثانیه را پشتیبانی کند.
بسیاری از بلاک چین‌ها در زمینه مقیاس‌پذیری با مشکل مواجه هستند؛ به این دلیل که تمرکززدایی و امنیت یک اصل اساسی برای آن ها به شمار رفته و همه مشارکت‌کنندگان زنجیره باید اعتبار تراکنش‌ها را تایید کنند. اولویت دادن به تمرکززدایی و امنیت باعث شده تعداد تراکنش‌هایی که یک زنجیره می‌تواند پردازش کند، بسیار محدود شده و سرعت تایید تراکنش‌ها کاهش یابد.
علاوه‌بر ملاحظات مربوط به اجماع عمومی تمام نودها، در نظر داشته باشید که نحوه عملکرد بلاک چین بیت کوین به این صورت است که برای تایید یک بلاک، تاریخچه تمام تراکنش‌های زنجیره باید دانلود شود که با افزایش اندازه بلاک چین و اشغال حافظه بیشتر، این مشکل تشدید شده و مقیاس‌پذیری زنجیره بیت کوین را با مشکل مواجه می‌کند.
جمع‌بندی
موانع مختلفی بر سر راه توسعه و پذیرش بلاکچین وجود دارد. از جمله مهمترین این موانع که پتانسیل بلاک چین را برای فراگیری بیشتر در سطح جهان محدود می‌کند، مشکل مقیاس‌پذیری است. با توجه به افزایش کاربران شبکه‌های مبتنی بر بلاکچین، نیاز به وجود بلاکچین‌هایی با مقیاس‌پذیری بالا، بیشتر احساس می‌شود.
