با رشد روزافزون ارزهای دیجیتال و گسترش استفاده از فناوری بلاکچین، مسئله مقیاس پذیری به یکی از مهم‌ترین چالش‌های این تکنولوژی تبدیل شده است.
در حالی که بلاکچین به عنوان یک سیستم غیرمتمرکز با امنیت بالا شناخته می‌شود، اما محدودیت‌های موجود در توانایی پردازش تراکنش‌ها به طور همزمان و زمان‌بر بودن تایید آنها مانع از بهره‌برداری گسترده از آن در مقیاس بزرگ می‌شود. این مقاله به بررسی چالش‌های موجود در مقیاس پذیری بلاکچین می‌پردازد و راه‌حل‌های ممکن برای رفع این مشکلات را بررسی می‌کند.
چالش‌های مقیاس پذیری در بلاکچین
مشکل مقیاس پذیری در بلاکچین
مقیاس پذیری به معنای توانایی یک سیستم برای پاسخ‌گویی به افزایش حجم تراکنش‌ها یا کاربران، بدون کاهش کارایی و سرعت عملکرد است.
در سیستم‌های بلاکچینی، افزایش تعداد تراکنش‌ها منجر به ایجاد فشار بیشتر روی شبکه می‌شود و این می‌تواند سرعت پردازش و تایید تراکنش‌ها را به شدت کاهش دهد.
مقیاس پذیری به معنای توانایی یک سیستم برای پاسخ‌گویی به افزایش حجم تراکنش‌ها یا کاربران، بدون کاهش کارایی و سرعت عملکرد است.
این موضوع در شبکه‌های عمومی مانند بیت کوین و اتریوم به دلیل محدودیت در اندازه بلاک و زمان مورد نیاز برای ایجاد بلاک‌های جدید، بیشتر به چشم می‌خورد.
عوامل موثر بر کاهش کارایی بلاکچین
- محدودیت‌های پروتکل بیت کوین
محدودیت‌های فنی پروتکل بیت کوین، مانند اندازه بلاک‌ها و سرعت تایید بلاک‌ها - شبکه‌های تراکنش در اتریوم و مسائل فنی
بررسی نحوه پردازش تراکنش‌ها در اتریوم و چالش‌هایی که شبکه اتریوم 1.0 با آن مواجه است. - موانع تراکنش‌های آنی و شبکه‌های غیرمتمرکز
پرداختن به این موضوع که چرا در شبکه‌های غیرمتمرکز دستیابی به تراکنش‌های فوری دشوار است و راه‌حل‌های بالقوه برای بهبود این وضعیت.
عوامل تاثیرگذار بر مقیاس پذیری
عوامل متعددی بر مقیاس پذیری بلاکچین تاثیر می‌گذارند که مهم‌ترین آنها شامل موارد زیر است:
- اندازه بلاک:
در شبکه‌هایی مانند بیت کوین، اندازه بلاک‌ها محدود است (1 مگابایت در بیت کوین) که این محدودیت باعث کاهش تعداد تراکنش‌هایی می‌شود که می‌توانند در هر بلاک قرار گیرند. - زمان تایید بلاک:
زمانی که صرف ایجاد و تایید یک بلاک می‌شود، تاثیر مستقیمی بر سرعت پردازش تراکنش‌ها دارد. در بیت کوین، این زمان حدود 10 دقیقه است، که به نوبه خود سرعت پردازش تراکنش‌ها را محدود می‌کند. - پروتکل‌های اجماع:
پروتکل‌های اجماع مانند اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) نیز نقش مهمی در مقیاس پذیری دارند. PoW که در بیت کوین استفاده می‌شود، به دلیل نیاز به توان محاسباتی بالا، زمان زیادی برای تایید تراکنش‌ها می‌طلبد.
راه‌حل‌های پیشنهادی برای بهبود مقیاس پذیری
شبکه لایتنینگ (Lightning Network)
شبکه لایتنینگ به عنوان یکی از راه‌حل‌های لایه دوم برای بهبود مقیاس پذیری بیت کوین پیشنهاد شده است. این شبکه به کاربران اجازه می‌دهد تا تراکنش‌ها را خارج از زنجیره اصلی (off-chain) انجام دهند، به این صورت که تراکنش‌های کوچکتر و مکرر بدون نیاز به تایید در زنجیره اصلی انجام می‌شوند و تنها هنگامی که کاربر نیاز دارد، وضعیت نهایی تراکنش‌ها به زنجیره اصلی منتقل می‌شود. این روش باعث کاهش فشار بر شبکه اصلی می‌شود و تعداد تراکنش‌ها را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد.
شبکه لایتنینگ (Lightning Network)
شاردینگ (Sharding)
شاردینگ یک راه‌حل دیگر برای مقیاس پذیری است که بیشتر در شبکه اتریوم مورد بحث قرار گرفته است. در شاردینگ، بلاکچین به بخش‌های کوچکتر یا “شارد”ها تقسیم می‌شود و هر شارد به طور مستقل قادر به پردازش تراکنش‌ها است. این کار باعث افزایش توان پردازش موازی شبکه می‌شود و امکان پردازش تعداد بیشتری از تراکنش‌ها را فراهم می‌آورد. شاردینگ به خصوص در اتریوم 2.0 به عنوان یک راه‌حل اصلی برای بهبود مقیاس پذیری مطرح شده است.
شاردینگ (Sharding)
اثبات سهام (PoS) و دیگر پروتکل‌های اجماع
انتقال به پروتکل‌های اجماع کارآمدتر مانند اثبات سهام (PoS) به جای اثبات کار (PoW) یکی دیگر از راه‌حل‌های پیشنهادی برای بهبود مقیاس پذیری است. در سیستم‌های PoS، به جای استفاده از توان محاسباتی زیاد برای تایید تراکنش‌ها، نودهایی که دارای مقدار مشخصی از ارز دیجیتال هستند، وظیفه تایید تراکنش‌ها را بر عهده می‌گیرند. این روش نه تنها مقیاس پذیری را افزایش می‌دهد بلکه انرژی کمتری نیز مصرف می‌کند.
POS
پلاسما (Plasma)
پلاسما نیز یک تکنیک لایه دوم است که به بلاکچین‌های اصلی مانند اتریوم اجازه می‌دهد تا با ایجاد زنجیره‌های فرعی (child chains)، بار پردازشی خود را کاهش دهند. این زنجیره‌های فرعی می‌توانند تراکنش‌ها را به صورت مستقل پردازش کنند و تنها زمانی که نیاز به تعامل با زنجیره اصلی دارند، به آن متصل شوند. پلاسما می‌تواند به شدت مقیاس پذیری شبکه های بلاکچینی را افزایش دهد.
چالش‌های موجود در راه‌حل‌های پیشنهادی برای بهبود مقیاس پذیری
اگرچه هر یک از راه‌حل‌های فوق پتانسیل بهبود مقیاس پذیری را دارند، اما همچنان چالش‌هایی در پیاده‌سازی و استفاده از آنها وجود دارد:
شبکه لایتنینگ:
با وجود پتانسیل بالا، استفاده گسترده از این شبکه هنوز با مشکلات فنی و امنیتی مواجه است.
شاردینگ:
مدیریت و هماهنگی بین شاردها یک چالش بزرگ است و نیازمند تکنولوژی‌های پیچیده‌تری برای پیاده‌سازی است.
PoS و پروتکل‌های اجماع جدید:
انتقال از PoW به PoS نیازمند تغییرات اساسی در ساختار بلاکچین است که ممکن است زمان‌بر و پیچیده باشد.
نتیجه‌گیری
مقیاس پذیری یکی از مهم‌ترین چالش‌های بلاکچین است که باید برای پذیرش گسترده‌تر این فناوری حل شود. راه‌حل‌هایی مانند شبکه لایتنینگ، شاردینگ، و پروتکل‌های اجماع جدید می‌توانند به طور قابل توجهی توان پردازشی بلاکچین را افزایش دهند. با این حال، پیاده‌سازی و توسعه این راه‌حل‌ها نیازمند زمان و سرمایه‌گذاری بیشتر است. آینده بلاکچین به این بستگی دارد که چگونه این مشکلات مقیاس پذیری حل شوند و راه‌حل‌های جدید به چه صورت به کار گرفته شوند.
