مقیاس پذیری در بلاک چین چیست؟

مقیاس پذیری در بلاک چین چیست؟ بلاکچین یک فناوری نوین برای ذخیره و مدیریت اطلاعات است که از یک شبکه توزیع شده تشکیل شده است. این فناوری به عنوان یک پایه برای ثبت تراکنش ها، اطلاعات و سایر اطلاعات مهم در سیستم های توزیع شده استفاده می شود. اما یکی از چالش های این فناوری، مقیاس پذیری آن است. مقیاس پذیری به عنوان توانایی یک سیستم برای مقابله با تعداد کاربران و داده های جدید، تعریف می شود. در بلاک چین، مقیاس پذیری به معنای توانایی سیستم برای پاسخگویی به تعداد زیادی از تراکنش ها و درخواست های کاربران است. یکی از چالش های اساسی در مقیاس پذیری بلاک چین، حجم بالای داده ها است که باید در سیستم ذخیره شوند و به صورت پایدار و مطمئن در دسترس باشند.

برای مقابله با این چالش، چندین رویکرد به کار گرفته شده است. اولین رویکرد، استفاده از الگوریتم های پیچیده و حجم بالایی از حافظه برای ذخیره سازی داده ها است. این رویکرد برای سیستم های کوچک و متوسط کارایی خوبی دارد، اما برای سیستم های بزرگ مشکلاتی ایجاد می کند. به عنوان مثال، اگر حجم داده ها بیش از ظرفیت حافظه سیستم شود، سیستم قادر به ذخیره سازی داده ها نخواهد بود.

راه حل دیگر برای مقابله با چالش مقیاس پذیری، استفاده از شبکه های پیچیده و توزیع شده است. در این رویکرد، داده ها به صورت موازی بین چندین سرور توزیع می شوند و برای پردازش تراکنش ها و درخواست های کاربران، محاسبات به صورت موازی انجام می شود. این رویکرد برای سیستم های بزرگ کارایی بسیار خوبی دارد و می تواند به طور موثری مقیاس پذیری سیستم را افزایش دهد. همچنین، استفاده از الگوریتم های مبتنی بر بردار ها و داده های فشرده شده، نیز به عنوان راه حلی برای مقابله با چالش مقیاس پذیری بلاک چین مطرح شده است. در نهایت، مقیاس پذیری یکی از چالش های اساسی در بلاک چین است که با استفاده از رویکردهای مختلف، می توان آن را به صورت موثری مدیریت کرد. با توجه به رشد روزافزون تراکنش ها و داده ها در بلاک چین، این چالش همچنان برای توسعه دهندگان و کاربران این فناوری باقی خواهد ماند و به عنوان یکی از مسائل اساسی در برنامه ریزی بلاک چین باید مورد توجه قرار گیرد.

مفهوم مقیاس پذیری در بلاک چین بیت کوین

در اصطلاح فنی، مقیاس پذیری به معنای قابلیت سازگاری و توانایی انجام کارهای بیشتر با افزایش حجم و تراکنش‌های شبکه است. در شبکه بیت کوین، هر تراکنش با استفاده از الگوریتم اثبات کار، به یک بلاک اضافه می‌شود و برای تایید تراکنش‌ها از انجام محاسبات سنگین استفاده می‌شود. با افزایش تعداد تراکنش‌ها، این محاسبات نیز سنگین‌تر می‌شود و به همین دلیل، زمان انجام تراکنش‌ها افزایش پیدا می‌کند.

راهکارهای مقابله با چالش مقیاس پذیری بیت کوین

برای مقابله با چالش مقیاس پذیری بیت کوین (BTC)، چندین راهکار ارائه شده است که در ادامه به بررسی آن‌ها خواهیم پرداخت:

1. افزایش اندازه بلاک‌ها: یکی از راهکارهای ارائه شده برای حل چالش مقیاس پذیری بیت کوین، افزایش اندازه بلاک‌ها است. با افزایش اندازه بلاک‌ها، تعداد تراکنش‌هایی که در هر بلاک قابل انجام است، افزایش پیدا می‌کند و به همین ترتیب، سرعت و کارایی شبکه نیز افزایش می‌یابد. با این حال، افزایش اندازه بلاک‌ها ممکن است باعث افزایش هزینه‌های محاسباتی و مصرف انرژی شود.

2. استفاده از شبکه‌های فرعی: راهکار دیگری که برای حل چالش مقیاس پذیری بیت کوین ارائه شده است، استفاده از شبکه‌های فرعی مانند شبکه Lightning است. با استفاده از این شبکه‌ها، تراکنش‌های کوچک و سریع انجام می‌شوند و تنها در صورتی که مبلغ تراکنش بسیار بالا باشد، از شبکه اصلی استفاده می‌شود. این راهکار باعث کاهش هزینه‌های محاسباتی و بهبود کارایی شبکه می‌شود.

3. استفاده از الگوریتم‌های متفاوت: در راستای حل چالش مقیاس پذیری بیت کوین، استفاده از الگوریتم‌های متفاوتی مانند Proof of Stake نیز ارائه شده است. با استفاده از این الگوریتم‌ها، تراکنش‌ها به صورت سریع‌تر و با هزینه‌های کمتری انجام می‌شود.

مقیاس پذیری یکی از چالش‌های اصلی بیت کوین است که با توجه به افزایش تعداد تراکنش‌ها، به یک چالش بزرگ برای این شبکه تبدیل شده است. با ارائه راهکارهایی مانند افزایش اندازه بلاک‌ها، استفاده از شبکه‌های فرعی و استفاده از الگوریتم‌های متفاوت، این چالش قابل حل است و شبکه بیت کوین می‌تواند توانایی ارائه خدمات به تعداد بیشتری کاربر را داشته باشد.

چه چیزهایی مانع مقیاس پذیری در بلاک چین می‌شوند؟

بلاک چین، به عنوان یک فناوری جدید و نوآورانه، قابلیت پذیرش و انتقال مقادیر بزرگی از ارز و دارایی را به صورت سریع و امن فراهم می‌کند. با این حال، برخی مشکلات و موانع در راه توسعه و پذیرش وسیع‌تر این فناوری وجود دارد. چندی از این موانع عبارتند از:

۱. حجم داده‌ها:

بلاک چین تعداد بالایی از تراکنش‌های صورت گرفته در طی یک دوره زمانی را در خود جای می‌دهد. با این حال، همچنان حجم داده‌های بسیار بزرگ و جریان پر تراکنش‌های بیشتر از ظرفیت بلاک چین قابل پذیرش است. این موضوع باعث شده است که فرآیند تأیید تراکنش‌ها و به ثبت رسیدن آن‌ها در بلاک چین به صورت طولانی و پر هزینه باشد.

۲. مصرف انرژی:

یکی دیگر از مشکلات بلاک چین، مصرف بالای انرژی است. برای ایجاد بلاک‌های جدید در بلاک چین، نیاز به محاسباتی پیچیده و رمزنگاری داریم که این مسئله باعث مصرف بالای انرژی و تأثیرات منفی زیادی بر محیط زیست می‌شود.

۳. امنیت:

امنیت یکی از موارد حائز اهمیت در بلاک چین است. با این حال، برخی حملات امنیتی بر روی شبکه بلاک چین صورت گرفته است که باعث دسترسی غیرمجاز به اطلاعات و اموال کاربران شده است.

۴. پذیرش و استفاده:

یکی از موانع دیگر در راه پذیرش و استفاده از بلاک چین، کمبود آگاهی و تسلط کافی کاربران به این فناوری است. برای استفاده از بلاک چین، نیاز به دانش فنی و تجربه کاربری داریم که برای بسیاری از کاربران قابل فهم و استفاده نیست.

در نتیجه، برای رفع این موانع و پیشرفت بیشتر در استفاده از بلاک چین، نیاز به تحقیق و توسعه بیشتر و انجام تغییرات لازم در ساختار و فرآیند بلاک چین داریم. همچنین، باید به دنبال آموزش و آگاهی بیشتر کاربران درباره این فناوری باشیم تا بتوانیم از امکانات و قابلیت‌های بلاک چین بهره برداری کنیم.

راه حل های بهبود مقیاس پذیری در بلاک چین

بلاک چین یک فناوری نوین است که به عنوان یک شبکه امنیتی و قابل اعتماد برای انتقال اطلاعات و ارزهای دیجیتالی مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال، یکی از چالش های اساسی در این فناوری، محدودیت های مقیاس پذیری است. برای حل این مشکل، بسیاری از راه حل هایی ارائه شده است که در ادامه به بررسی آن ها می پردازیم.

1. افزایش اندازه بلاک

یکی از راه هایی که برای بهبود مقیاس پذیری بلاک چین ارائه شده است، افزایش اندازه بلاک است. با افزایش اندازه بلاک، تعداد تراکنش هایی که در هر بلاک قرار می گیرند، افزایش می یابد و این باعث افزایش مقیاس پذیری شبکه می شود. با این حال، افزایش اندازه بلاک می تواند باعث ایجاد مشکلاتی مانند افزایش زمان تأیید تراکنش ها و افزایش نیاز به حافظه و پردازشگر شود.

2. شبکه های لایه ای

شبکه های لایه ای یک راه حل دیگر برای بهبود مقیاس پذیری بلاک چین هستند. در این روش، شبکه به چندین لایه تقسیم می شود و هر لایه به صورت مستقل از سایر لایه ها کار می کند. این باعث می شود تا هر لایه بتواند تعداد بیشتری تراکنش را پردازش کند و در نتیجه مقیاس پذیری بلاک چین بهبود می یابد.

3. الگوریتم های توزیع شده

استفاده از الگوریتم های توزیع شده می توانند مقیاس پذیری بلاک چین را بهبود ببخشند. در این روش، تراکنش ها به صورت توزیع شده بین چندین کانال انتقال داده می شوند و هر کانال به صورت مستقل از دیگر کانال ها کار می کند. این باعث می شود تا تعداد بیشتری تراکنش به طور همزمان پردازش شود و مقیاس پذیری بلاک چین بهبود می یابد.

4. استفاده از شبکه های جانبی

استفاده از شبکه های جانبی می تواند بهبود مقیاس پذیری بلاک چین را به دنبال داشته باشد. در این روش، تراکنش ها به صورت مستقل از بلاک چین در شبکه های جانبی پردازش می شوند و سپس به بلاک چین منتقل می شوند. این باعث می شود تا تعداد بیشتری تراکنش به طور همزمان پردازش شود و مقیاس پذیری بلاک چین بهبود می یابد.

در نتیجه، برای بهبود مقیاس پذیری بلاک چین، بسیاری از راه حل هایی ارائه شده است که به تعداد تراکنش های پردازش شده در بلاک چین، تقسیم بندی شبکه به لایه های مستقل، استفاده از الگوریتم های توزیع شده و استفاده از شبکه های جانبی اشاره می کنیم. با این حال، هر یک از راه حل های ارائه شده مزایا و معایب خود را دارند و باید با دقت و با توجه به شرایط خاص هر پروژه، از یک راه حل مناسب استفاده کرد.

مشکل مقیاس پذیری در بلاک چین چیست؟

مقیاس پذیری، قابلیت رمزارز در کنار آمدن با هجوم تراکنش‌های بالا در یک زمان واحد است. به عنوان مثال بیت کوین (BTC) تعدادی تراکنش در ثانیه را به سادگی هرچه تمام‌تر انجام می‌دهد. اما اگر تعداد تراکنش‌های انجام‌شده در هر ثانیه از میزان مشخصی بیش‌تر شود، تراکنش‌های انجام‌نشده باید در صف انتظار قرار بگیرند. دلیل شکل‌گیر‌ی این صف کارمزدهای پایین جهت انجام تراکنش است. به این ترتیب فردی که بالاترین کارمزد را پرداخت کند در جایگاه بالاتری در صف انتظار قرار می‌گیرد.

 چنین شرایط ناخوشایندی در نتیجه محدودیت‌های موجود در شبکه بلاک چین روی می‌دهد. در نهایت بازه مشخصی برای میزان اطلاعات موجود در یک بلاک در نظر گرفته شده‌است. چنین محدودیت‌هایی سبب می‌شود که سیستم از خطر حملات سیستم توزیع شده DDoS در امان باشد.

تراکنش‌ها در واقع اطلاعاتی هستند که به منظور تایید هر تراکنش در بلاک‌ها ذخیره می‌شوند. جهت ایجاد هر بلاک به زمان نیاز است. زمان ایجاد بلاک در هر رمزارز متفاوت است؛ اما این پروسه برای بیت کوین ۱۰ دقیقه به طول می‌انجامد.

به منظور انجام تراکنش‌های فراوان به تعداد زیادی بلاک نیاز خواهد بود. ماینرها جهت حل این مشکل به میدان آمده‌اند. آنها از طریق تأیید تراکنش‌ها موفق به رمزگشایی بلاک‌ها می‌شوند. به نظر می‌رسد که همه از این شرایط راضی باشند؛ اما این‌طور نیست. حتی با وجود ماینرها، کارمزد و اندازه کوچک بلاک نیز امکان تأیید همزمان و موفقیت‌آمیز تعداد زیادی از تراکنش‌ها در شبکه وجود ندارد. به این ترتیب اگر تعداد زیادی از تراکنش‌ها به سیستم هجوم بیاورد، سیستم قادر به مقابله با این مشکلات نخواهد بود. در این صورت رمز ارز به‌طور کامل متوقف می‌شود یا تمام تراکنش‌های در انتظار تایید به کلی لغو می‌شوند. چنین رویدادی اعتبار رمزارز را خدشه‌دار می‌کند و در نتیجه قیمت آن را نیز کاهش می‌دهد.

چه راه‌کارهایی جهت حل مشکل مقیاس پذیری در بلاک چین ارائه یا به‌کار گرفته شده‌اند؟

 مشکل مقیاس پذیری تا حد زیادی سرعت توسعه تکنولوژی رمزارز را آهسته کرده‌است. به عنوان مثال دریافت رمز ارز در رستوران‌ها و فروشگاه‌ها چندان مقرون‌به‌صرفه نیست! دلیل این امر نیز احتمال به تعویق افتادن پرداخت و دیگر مشکلاتی متعاقب با این موضوع نیز در میان است.

در چنین شرایطی تمام توسعه‌دهندگان رمزارز به دنبال یافتن راهکاری جهت حل مشکل مقیاس پذیری هستند. در ادامه به برخی از این راه حل ها اشاره خواهیم کرد.

افزایش اندازه هر بلوک به ۸ مگابایت

چنین درخواستی در سال ۲۰۱۵ از سوی تعداد زیادی از شرکت‌ها و متخصصان مطرح شد. روی هم رفته، در آن زمان ماجراهای بسیاری در ارتباط با این موضوع وجود داشت.

مفهوم کلی حاکی از آن است که گروهی از برنامه‌نویسان تصمیم گرفتند که رمزارز جدیدی بر پایه پروتکل‌های بیت کوین پایه‌گذاری کنند. اما این تصمیم منوط به این مساله بود که ظرفیت هر بلوک در رمزارز جدید برابر با ۸ مگابایت باشد. گروه دیگری می‌خواهند که رمزارز جدید را با پروتکل‌های بیت کوین راه‌اندازی کنند و تنها اندازه هر بلوک را افزایش دهند. در آغاز شرکت‌ها در جستجوی راهی جهت سازش بودند؛ اما در نتیجه مخالفت‌هایی بین توسعه‌دهندگان درگرفت.

اولین گروه توسعه‌دهنده افرادی بودند که بعدها بیت کوین کش (BCH) را ایجاد کردند و دومین گروه نیز افرادی بودند که شرکت Blockstream و پروتکل SegWit را پایه‌گذاری کردند. درواقع این موضوعات هدف نهایی از سازش به شمار می‌رفت. پس از اینکه تولیدکنندگان بیت کوین کش، بدون مشارکت آدام بک تصمیمات مهمی را اتخاذ کردند، مخالفت‌هایی در گرفت.

اکنون بیت کوین کش با بلاک‌های بزرگ‌تر وجود دارد. اما این رویکرد راه حلی برای مشکلات به شمار نمی‌رود؛ چرا که این امکان وجود دارد حجم تراکنش‌ها از ۸ مگابایت بیش‌تر شود. روی هم رفته ایده افزایش اندازه هر بلوک تضمینی برای عملکرد بهتر سیستم در زمان مواجهه با حجم زیادی از تراکنش‌ها نیست.

انتقال امضا تراکنش‌ها از بلاک‌ها به فضای دیگری

این راهکار از نقطه‌ای در گذشته و از پیشنهاد شرکت Blocksream شکل گرفت. پروتکل SegWit در واقع یک فورک نرم از بیت کوین به شمار می‌رود. این بدان معنا است که به‌روزرسانی‌های یک کد تأثیری روی ساختار اصلی رمزارز نخواهد داشت. اما از کاستی‌های موجود شبکه می‌کاهد.

 بلاکی که با امضای جداگانه ۴ مگابایت اطلاعات را در خود جای می‌دهد. به این ترتیب تراکنش‌ها تنها ۲ مگابایت از حجم هر بلاک را به خود اختصاص می‌دهند.

 این راهکار بسیار خوب است؛ چرا که امضا چیزی در حدود نیمی از حجم هر بلاک را به خود اختصاص می‌دهد. قلب این راهکار در این حقیقت می‌تپد که انتقال امضای تراکنش‌ها از یک بلاک به ساختاری دیگر به‌خوبی انجام شود. بلاک‌های بزرگ‌تر با امضاهای جداگانه ۴ مگابایت اطلاعات را در خود جای می‌دهند و تراکنش‌ها تنها ۲ مگابایت از حجم هر بلاک را به خود اختصاص می‌دهند.

شبکه صاعقه Lightning

 این شبکه از کانال‌ها و نودهایی که در شبکه رمزدار وجود دارد استفاده می‌کند. مزیت اصلی این شبکه در این حقیقت نهفته است که انجام تراکنش‌ها در لحظه امکان‌پذیر است. در نهایت شما به دو نود و یک کانال برای انجام تراکنش‌ها نیاز خواهید داشت. سپس هر دو نود کارمزد مشخصی را جهت نگهداری از کانال تعیین می‌کنند. ظرفیتی که در این کانال‌ها جابه‌جا می‌شود از سپرده سرمایه‌گذاری تعیین می‌شود.

نتیجه گیر‌ی

مقیاس پذیری مشکل بزرگی در تمام رمزارزها است. اکنون یافتن راهی جهت حذف این محدودیت‌ها، سر زبان‌ها افتاده‌است. بنابراین با پیشنهادات متفاوتی جهت حل مشکل مقیاس پذیری روبه‌رو هستیم. این روزها رمزارزهای جدید با راهکارهای انقلابی جهت حل این مشکل روی کار آمده‌اند. روی هم رفته مشکل مقیاس پذیری در نهایت از میان برداشته می‌شود. رمزارزها با ضرب‌آهنگ سریعی در حال توسعه هستند.