مقیاس پذیری در بلاکچین چیست؛ به همراه راهکارهای بهبود آن
مقیاسپذیری در بلاکچین یعنی چه؟ مقیاسپذیری در بلاکچین به توانایی شبکه برای پاسخگویی به میزان تقاضا اشاره دارد. Scalability یا همان مقیاسپذیری باید پاسخگویی به پارامترهایی چون: تعداد تراکنش در ثانیه (TPS: Transactions Per Second)، حجم موردنیاز برای ذخیره شبکه بلاکچین و سرعت انتقال در اطلاعات شبکه باشد.
مقیاس پذیری در بلاکچین چیست؛ به همراه راهکارهای بهبود آن
این معیار، مشخصکننده سرعت انجام تراکنشها در بستر بلاکچینها است. توانایی پردازش شبکه برای تأیید و ثبت تراکنشها یا همان TPS، مهمترین رکن در میزان مقیاسپذیری است. هرچه سرعت تأیید تراکنش بالاتر باشد، نشاندهندهٔ مقیاسپذیری بهتر شبکه است. برای درک بهتر این موضوع، به تحلیل مقیاسپذیری شبکه بیتکوین میپردازیم.
چه چیزهایی مانع مقیاسپذیری در بلاکچین میشوند؟
بنیانگذار اتریوم، ویتالیک بوترین معتقد است؛ هیچ شبکهای نمیتواند هر سه ویژگی تمرکززدایی، امنیت و سرعت را به طور همزمان به کاربرانش ارائه دهد. او برای این مسئله نام «سهراهی مقیاسپذیری» را انتخاب کرده است.
هر یک از رمزارزهای مبتنی بر الگوریتم اثبات کار (PoW)، در شبکهٔ بلاکچین خود یکی از این ویژگیها را فدای دیگری میکنند. برای مثال، بیتکوین به طور کامل غیرمتمرکز است و امنیت بسیار بالایی دارد. اما همانطور که قبلتر هم اشاره کردیم، تراکنشها در بلاکچین بیتکوین سرعت پایینی دارند.
راهحلهای بهبود مقیاسپذیری در بلاکچین
افزایش حجم بلاکها بزرگ کردن اندازه بلاک یکی از بهترین و مؤثرترین شیوههای بهبود TPS در بلاکچین است. بلاکچین بیتکوین در سال ۲۰۱۷ بهمنظور افزایش حجم بلاک یک هارد فورک ایجاد کرد به نام بیتکوین کش. این انشعاب جدید با حجم ۸ مگابایتی بلاک توانست مقیاسپذیری بهتری نسبت به بیتکوین ارائه دهد.
افزایش حجم بلاکها
افزایش پاداش استخراج ایجاد بلاکهای جدید توسط ماینرها در شبکه بلاکچین فرایند «استخراج یا ماینینگ» نام دارد. ماینرها با حل معادلات پیچیدهٔ ریاضی، تراکنشها را تأیید میکنند و با افزودن بلاک جدید به بلاکچین، پاداش دریافت میکنند.
افزایش پاداش استخراج
اگر نرخ این پاداش در شبکه افزایش پیدا کند، ماینرها انگیزهٔ بیشتری برای تأیید تراکنشها دارند. این روند سبب میشود نرخ TPS بلاکچین نیز افزایش پیدا کند.
کاهش حجم تراکنشهای شبکه
کاهش حجم تراکنشهای شبکه هر چه تعداد تراکنشهایی که در بستر بلاکچین صورت میگیرد کمتر باشد، سریعتر تأیید میشوند و نتیجهٔ آن افزایش TPS شبکه است. بیتکوین با سافت فورک سگویت تلاش کرده این روش را برای بهبود مقیاسپذیری در بلاکچین اجرا کند. تراکنشها در فورک Segwit، حدود ۶۰ درصد حجم کمتری از بلاک را اشغال میکنند و کارمزد پایینتری نسبت به تراکنشهای شبکه اصلی بیتکوین دارند. در نتیجهٔ این کاهش حجم، در هر بلاک تعداد بیشتری تراکنش تأیید میشود و بر روی مقیاسپذیری تأثیر مثبت میگذارد.
عوامل موثر بر عملکرد بلاکچین
مکانیسم اجماع
مکانیسم اجماع، تکنیک یا مکانیزمی است که توسط آن یک تراکنش در یک شبکه بلاکچین منتشر، تایید و نهایی میشود. این مکانیسم اجماع همچنین مسئول دستیابی به تعادل مناسب بین درجه تمرکززدایی، مقیاس پذیری و امنیتی است که یک شبکه بلاکچین دارد. بنابراین، انتخاب مکانیسم اجماع به طور مستقیم با نحوه عملکرد شبکه بلاکچین مرتبط است.
تأخیر شبکه
در یک معماری توزیع شده، تأخیر شبکه از مهمترین عواملی است که بر عملکرد کلی شبکه تأثیر میگذارد. وقتی یک تراکنش باید اعتبار سنجی شود، باید برای همه گرهها پخش شود و پاسخ آنها باید برای اجماع مبتنی بر اکثریت جمعآوری شود. بنابراین، داشتن پهنای باند شبکه اختصاصی به طور زیادی در کاهش تأخیرهای شبکه و بهبود توان عملیاتی کلی کمک میکند.
زیرساخت گره
گرههای بلاکچین از یک موتور زمان اجرا و یک پایگاه داده تشکیل شدهاند که در محل یا در فضای ابری میزبانی میشود. در غیاب منابع زیرساخت اختصاصی (مانند CPU، حافظه، هارد دیسک)، عملکرد گره به احتمال زیاد با مشکل مواجه خواهد شد. بنابراین، ضروری است که اندازه زیرساخت و تخصیص IOPS (عملیات ورودی/خروجی در هر ثانیه) کافی فراهم شود.
تعداد گرهها
با افزایش تعداد گرهها، هر چه مدت زمان بیشتری طول بکشد تا یک تراکنش منتشر شود و به اجماع برسد، عملکرد کلی آن بیشتر کاهش مییابد. تکنیکهایی برای کاهش سربار ارتباط و اجازه دادن به گرهها برای تکیه بر سابقه اعتبارسنجی یک گره رهبر و یا سایر گرههای همتا برای کاهش این مشکل معرفی شدهاند.
پیچیدگی قراردادهای هوشمند
بیشتر مطالعات یا ادعاهای معیار بر اساس آزمایشهایی است که در یک محیط آزمایشگاهی کنترلشده برای سادهترین تراکنشها انجام شده است. با افزایش پیچیدگی قراردادهای هوشمند از نظر منطق اعتبارسنجی و افزایش تعداد عملیات خواندن و نوشتن از/به دفتر کل، تأخیر پردازش نیز افزایش مییابد و در نتیجه بر عملکرد کلی تأثیر میگذارد.
درمان نهایی مقیاسپذیری چیست؟
اگرچه در مقاله به این سوال پاسخ دادیم که مقیاس پذیری چیست و راهکارهایی برای بهبود آن معرفی کردیم، اما در آخر باید اشاره کنیم که مقیاس پذیری در بلاکچین یک میزان قطعی نیست و کاملاً یک مسئلهٔ نسبی است. به بیان سادهتر، نمیتوان گفت بهطورقطع شبکه بیت کوین مقیاس پذیری پایینی دارد یا شبکه ریپل بسیار مقیاسپذیر است. پارامترهایی چون زمان و تعداد کاربران آنلاین تأثیر بسزایی در این امر دارند و تغییر هر یک میتواند میزان مقیاس پذیری را تغییر دهد.