آشنایی با مشکلات و راهکارهای مقیاس پذیری شبکه اتریوم

مقیاس پذیری یکی از موضوعاتی است که اتریوم و بلاک چینش در آن بسیار پیشرو عمل می‌کند. البته، نمی‌توان گفت که مقیاس پذیری تنها برای اتریوم است؛ بلکه تمامی بلاک چین‌ها برای فعالیت در این بازار باید مقیاس بندی شوند.

برای درک بیشتر این مقاله از مجله تخصصی والکس، پیشنهاد می‌کنیم ابتدا مقاله اتریوم چیست را مطالعه کنید. زیرا قبل از بررسی مقیاس پذیری اتریوم، لازم است تا با شبکه اتریوم و ارز دیجیتال آن به طور کلی آشنا شوید.

مفهوم مقیاس پذیری در بلاک چین

به طور کلی، مقیاس پذیری یک موضوع همگانی برای بلاک چین‌ها است و تنها مربوط به بلاکچین اتریوم نمی‌شود. در واقع، مقیاس پذیری به معنای ایجاد توانایی در یک شبکه بلاک چین برای پشتیبانی از تراکنش‌های بیشتر و افزایش سرعت در پردازش تراکنش‌ها است که با نرخ “TPS” اندازه گیری می‌شود. به‌عنوان‌مثال، هر بلاک چینی که در پردازش تراکنش‌ها، سرعت عمل بالاتری داشته و در هر ثانیه تعداد تراکنش‌های بیشتری را پردازش کند؛ مقیاس پذیری بهتری دارد. بالعکس، بلاک چینی که در این فرایند بسیار کند و ضعیف عمل می‌کند، مقیاس پذیری نشده است.

تمرکز زدایی در سیستم‌های بلاک چین، باعث کاهش سرعت در پردازش تراکنش‌ها می‌شود. چرا که تمامی نودهای (Nodes) شرکت کرده در شبکه باید تراکنش‌ها را تأیید کنند. در این فرایند، هر بلاک چینی دارای یک پروتکل اجماع برای هدایت اعتبار تراکنش‌ها است و از این رو، تمامی نودها باید در این فرایند اجماع شبکه شرکت کنند. به دلیل وجود چنین مراحلی در انجام تراکنش‌ها در برخی از بلاک چین‌ها، مانند بیت کوین و اتریوم، دارای نرخ “TPS” پایین هستند و در مقیاس پذیری دچار مشکل می‌شوند. البته، مقیاس پذیری اتریوم با ارائه برخی از راهکارها بهبود پیدا کرده که در ادامه به آنها می‌پردازیم.

یکی از راهکارهای اصلی برای بهبود مقیاس پذیری شبکه، افزایش تعداد نودها در پروتکل اجماع است. هرچه شبکه مورد نظر غیرمتمرکز تر باشد، مقیاس پذیری آن نیز بیشتر خواهد بود. این راهکار به «سه‌گانه مقیاس پذیری بلاک چین» شناخته می‌شود. سه‌گانه مقیاس پذیری بلاک چین، اشاره به سه ویژگی تمرکززدایی، امنیت و مقیاس پذیری دارد که رسیدن به هر سه آنها در یک شبکه بلاک چین موضوع بسیار سختی برای توسعه دهندگان است.

انواع مقیاس پذیری شبکه‌های بلاک چین

به طور کلی، دو راهکار برای مقیاس پذیری در بلاکچین اتریوم و تمامی بلاک چین‌ها وجود دارد. این راهکارها کمک می‌کند تا نرخ “TPS” بلاک چین افزایش یافته و تراکنش‌های بیشتری در مدت زمان کم، پردازش شود. این راهکارها عبارت‌اند از:

مقیاس پذیری درون شبکه‌ای (On-chain) یا راهکار لایه ۱

راهکارهای لایه ۱ از جمله تغییراتی است که با کدنویسی در داخل بلاک چین انجام می‌شود. این تغییرات به شکل یک نسخه به‌روز شده از بلاک چین قرار می‌گیرد که به آن مقیاس بندی درون شبکه‌ای نیز می‌گویند. دو نمونه از راهکارهای لایه ۱، شامل شاردینگ (Sharding) و سگویت (SEGWIT) است.

راهکار لایه ۱ سگویت مخصوص به بلاک چین بیت کوین و دیگر بلاک چین‌هایی مشابه با بیت کوین است. این راهکار بر روی امضاهای دیجیتال تمرکز دارد. چرا که امضاهای دیجیتال که از سوی فرستنده کوین ارسال می‌شود، دارای اطلاعات بسیار مهمی است که فضای زیادی از بلاک را به خود اختصاص می‌دهد. راهکار لایه ۱ سگویت این امضاها را از فضای بلاک حذف کرده و فضای بیشتری برای پردازش تراکنش‌ها ایجاد می‌کند.

راهکار لایه ۱ شاردینگ یکی از راهکارهایی است که بسیاری از بلاک چین‌ها از جمله اتریوم ۲ از آن استفاده می‌کنند. این راهکار، پایگاه داده بلاک چین را به چندین بخش مجزا تقسیم می‌کند تا رسیدگی به آنها توسط نودها آسان‌تر باشد.

مقیاس پذیری خارج از شبکه (Off-chain) یا راهکار لایه ۲

برخلاف مقیاس پذیری درون شبکه‌ای، مقیاس پذیری Off-chain یا راهکار لایه ۲، با ایجاد یک لایه بر روی شبکه اصلی تمرکز دارد. این راهکار باعث می‌شود تا تراکنش‌ها خارج از شبکه اصلی انجام شده و شبکه اصلی بلاک چین تنها یک لایه برای ایجاد اطمینان و داوری باشد. البته باید بگویم که راهکار لایه ۲، یک فضای جداگانه از بلاک چین نیست؛ بلکه این لایه ۲ دقیقاً بر روی لایه ۱ و شبکه اصلی ساخته می‌شود.

سپس، تمامی تراکنش‌ها به لایه ۲ منتقل شده و در آن جا پردازش می‌شوند. این موضوع، ترافیک موجود بر روی شبکه اصلی بلاک چین را کاهش می‌دهد و سرعت پردازش تراکنش‌ها را نیز افزایش می‌دهد. به همین دلیل نقش مهمی در مقیاس پذیری اتریوم و دیگر بلاک چین‌ها دارد.

نمونه‌هایی از راهکارهای لایه ۲ اتریوم شامل:

• کانال‌ها
• پلاسما
• سایدچین
• رول آپ

راه حل‌های مقیاس پذیری اتریوم ۲

مقیاس پذیری اتریوم با ارائه نسخه به‌روز به نام اتریوم ۲، افزایش پیدا کرد. این نسخه نشان می‌دهد که اتریوم تصمیم دارد در مقیاس پذیری شبکه خود، بسیار جاه‌طلبانه عمل کند و نسبت به دیگر شبکه‌های بلاک چین پیشرفت کند. راه حل‌های مقیاس پذیری اتریوم ۲ عبارت‌اند از:

کانال‌ها

کانال‌ها یکی از راه حل‌های مقیاس پذیری اتریوم ۲ هستند که با حذف شخص ثالث در انجام تراکنش‌ها، سرعت پردازش و تأیید آن را افزایش می‌دهند. برای انجام تراکنش از طریق کانال‌ها، ابتدا باید دو طرف معامله در قرارداد هوشمند توافق کنند که بخشی از لایه اصلی را می‌بندند. سپس، به طور مستقیم و بدون دخالت ماینرها با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. در نهایت، پس از اتمام مجموعه تراکنش‌ها، وضعیت کانال نهایی را به بلاک چین اضافه می‌کنند.

پلاسما (Plasma)

راه حل پلاسما در مقیاس پذیری اتریوم ۲، نقش ایجاد چندین لایه بر روی لایه اصلی را دارد. همان‌طور که لایه ۲ بر روی لایه ۱ تنظیم و اجرا می‌شود، لایه ۳ و ۴ نیز می‌توانند بر روی لایه اصلی ایجاد شوند. این راه حل، ترافیک پردازش تراکنش‌ها را کاهش می‌دهد و سرعت پردازش نیز در شبکه افزایش پیدا می‌کند.

برای درک بهتر راه حل پلاسما، اجازه دهید که یک مثال ساده و روزمره بزنم. فرض کنید که در یک شرکت با چندین کارمند و تنها یک مدیر، کار می‌کنید. مدیر شما وظایف بسیار زیادی دارد که باید انجام دهد و انجام دادن تمامی آن وظایف به تنهایی، به زمان زیادی نیاز دارد؛ او برای افزایش سرعت در انجام بسیاری از کارهای شرکت، آن وظایف را در بین کارمندانش تقسیم می‌کند تا هر چه سریع‌تر، کارها به سرانجام برسد. پلاسما نیز به همین شکل کار می‌کند. با ایجاد چندین لایه بر روی لایه اصلی شبکه، مقیاس پذیری اتریوم را نیز افزایش می‌دهد.

شاردینگ (Sharding)

همان‌طور که بالاتر اشاره کردیم، شاردینگ از راهکارهای لایه ۱ محسوب می‌شود. این راه حل، داده‌های مربوط به تراکنش‌های شبکه اتریوم را به چندین بخش کوچک تقسیم می‌کند تا نودها با سرعت بیشتری آنها را مدیریت کنند. از این رو، یکی از راه حل‌های مقیاس پذیری اتریوم ۲ است که در بسیاری دیگر از بلاک چین‌ها نیز استفاده می‌شود.

Roll Ups

رول‌آپ یکی دیگر از راه حل‌های مقیاس پذیری اتریوم ۲ است که تراکنش‌ها را در لایه ۲ انجام می‌دهند و دادهای آنها را نیز در همان لایه آپلود می‌کنند. لایه ۱ یا شبکه اصلی بلاک چین اتریوم ۲ در این راه حل نقش حفظ ایمنی لایه ۲ را بر عهده دارد. چرا که تمامی داده‌های تراکنش‌ها در لایه ۲ وجود دارد و باید فضای ذخیره سازی آنها امن باشد.

SideChains

سایدچین‌ها، بلاک چین‌های مستقلی را نسبت به شبکه اصلی ایجاد می‌کند که به موازات با بلاک چین اصلی اجرا می‌شوند. تأمین امنیت موجود در سایدچین‌ها به کمک شبکه اصلی بلاک چین است و باعث افزایش مقیاس پذیری اتریوم و دیگر بلاک چین‌ها می‌شود.

Validium

این راهکار مقیاس پذیری اتریوم در لایه اصلی انجام نمی‌شود و تقریبا، راهکار خارج از شبکه محسوب می‌شود. این راهکار از اثبات اعتبار برای افزایش مقیاس پذیری در شبکه اتریوم استفاده می‌کند.

مقیاس پذیری اتریوم در مقابل بیت کوین

برای مقایسه مقیاس پذیری اتریوم و بیت کوین باید بگوییم که نمی‌توان به طور قطع، نظری داد. ولی به طور کلی، می‌توانیم بگوییم که مقیاس پذیری اتریوم، نسبت به بیت کوین بهتر است. چرا که در حال حاضر بلاک چین اتریوم، تراکنش‌های بیشتری را در هر ثانیه پردازش می‌کند.

از طرفی، بلاک چین اتریوم تعداد هش کمتری دارد و از این رو، به اندازه بلاک چین بیت کوین، غیرمتمرکز نیست. برخی افراد نیز معتقدند که بلاک چین بیت کوین نسبت به اتریوم، امنیت بیشتری دارد. با همه این تفاسیر، شبکه اتریوم روزبه‌روز در حال به‌روزرسانی و ارائه نسخه آپدیت از خود است که باعث جذب معامله گران بیشتری می‌شود.