به نقل از دیجیکالا:
بلاکچینها فقط می‌توانند تعداد محدودی از تراکنش‌ها را در ثانیه انجام دهند. به عنوان مثال، شبکه بیت‌کوین می‌تواند حدود هفت تراکنش در ثانیه را پردازش کند. با این حال، طراحی بنیادین بسیاری از شبکه‌های غیرمتمرکز به این معنی است که افزایش مقیاس پذیری تمایل به تضعیف تمرکززدایی یا امنیت دارد. این همان چیزی است که به عنوان سه‌گانه بلاکچین یا Trilemma شناخته می‌شود. توسعه‌دهندگانی که به دنبال حل این مشکل هستند، مکانیسم‌های اجماع متفاوت و راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری، مانند شاردینگ، زنجیره‌های جانبی و کانال اظهارنامه یا state channel را آزمایش می‌کنند.
مقدمه
در اصطلاح اولیه، بلاکچین یک پایگاه داده دیجیتالی توزیع شده است. بلوک‌های داده به ترتیب زمانی سازماندهی شده‌اند. بلوک‌ها به وسیله الگوریتم‌های رمزنگاری مرتبط و ایمن می‌شوند. پیاده‌سازی این فناوری در صنایع مختلف در حال حاضر نحوه کار و زندگی ما را تغییر داده است. ایده این است که بلاکچینهای غیرمتمرکز و ایمن به کاربران اجازه می‌دهند که برای عملکرد شبکه‌ها یا بازارها نیازی به تکیه بر اشخاص ثالث نداشته باشند. با این حال، کارشناسان به طور کلی بر سر این موضوع توافق دارند که اگر این فناوری بخواهد به طور گسترده‌تر مورد استفاده قرار گیرد، یک مشکل اصلی وجود دارد که نیاز به حل دارد. مشکل مورد بحث به عنوان “سه‌گانه بلاکچین trilemma” شناخته می‌شود.
این اصطلاح توسط ویتالیک بوترین، یکی از بنیانگذاران اتریوم مطرح شد. برای درک این موضوع، باید از سه عنصر مختلف که در یک بلاکچین وجود دارد مطلع باشید: تمرکززدایی، امنیت و مقیاس پذیری. سه‌گانه بلاکچین به این ایده اشاره دارد که رسیدن به سطوح بهینه از هر سه ویژگی به طور همزمان برای بلاکچینها دشوار است. افزایش یکی معمولا منجر به تضعیف دیگری می‌شود.
این مقاله به بررسی هر سه عنصر در trilemma می‌پردازد و در مورد هرکدام توضیح می‌دهد. بحث عمیق‌تر درباره هرکدام و نحوه تطابق آنها با یکدیگر، به درک بهتری از چگونگی و چرایی سه‌گانه بلاکچین منجر می‌شود. این مقاله همچنین برخی از راه حل‌های پیشنهاد شده توسط توسعه‌دهندگان را معرفی می‌نماید.
تمرکززدایی چیست؟
طراحی بنیادین بیت‌کوین و شبکه‌های بلاکچین مشابه غیرمتمرکز است. کل ساختار به گونه‌ای است که هیچ فرد یا سازمانی به عنوان مرجع اصلی عمل نمی‌کند و کل ساختار غیرمتمرکز است. لایه شبکه برای هر کسی که می‌خواهد شرکت کند، باز است. در نتیجه، کنترل به‌جای اینکه توسط یک نهاد واحد صورت پذیرد، به‌طور کامل توزیع می‌شود. همه به یک داده دسترسی دارند. اگر کسی سعی کند با تغییر رکوردها به نفع خود سیستم را فریب دهد، بقیه شرکت‌کنندگان داده‌های جعلی و معیوب را تایید نخواهند کرد.
بیایید شبکه بیت‌کوین را به عنوان مثال در نظر بگیریم. هیچ شخص ثالثی در کنترل نیست. این موضوع را با نیاز بانک‌ها در سیستم مالی مقایسه کنید. بانک‌ها اعتماد بین افرادی را که در حال معامله هستند، تضمین می‌کنند و اطمینان می‌دهند که تمام سوابق به درستی نگهداری می‌شوند. با این حال، بلاکچین بیت‌کوین، تمام آن داده‌ها را با همه افراد در شبکه به اشتراک می‌گذارد، به طوری که قبل از اضافه شدن به پایگاه داده دیجیتال، بررسی و تأیید شود. نتیجه سیستمی است که می‌تواند بدون نیاز به اشخاص ثالث وجود داشته باشد.
تمرکززدایی امکان چیزی را که به عنوان Web3 شناخته می‌شود را ارائه می‌دهد. در حال حاضر ما Web2 را داریم، اینترنت امروزی. این فضا پر از سایت‌ها و برنامه‌هایی است که توسط شرکت‌ها کنترل می‌شوند، اما حاوی محتوای ساخته‌شده توسط کاربران است. Web3 مرحله بعدی است. اینترنت که در آن فناوری بلاکچین غیرمتمرکز به افراد امکان می‌دهد داده‌ها و زندگی آنلاین خود را کنترل کنند.
با این حال، نکته‌ای که باید به آن توجه کرد این است که به دلیل نحوه عملکرد این سیستم‌های توزیع شده – با نیاز به توافق طیف گسترده‌ای از شرکت کنندگان در مورد اعتبار هر داده – زمان تراکنش می‌تواند به دلیل روشی که اطلاعات باید به اشتراک گذاشته شود، کند باشد. بنابراین، بلاکچینها باید به قطعات کوچکتری تقسیم شوند، یعنی می‌توانند داده‌های بیشتری را با سرعت‌های بالاتر مدیریت کنند. هنگام بحث در مورد مقیاس‌پذیری به این نقطه باز خواهیم گشت.
علاوه بر این، رویای غیرمتمرکز تنها در صورتی برقرار است که بلاکچینهای زیربنایی ایمن باشند. اگر یک بلاکچین فاقد امنیت باشد، یک بازیگر بد می‌تواند کنترل را در دست بگیرد و داده‌ها را به نفع خود تغییر دهد. این منجر به بخش دوم سه‌گانه می‌شود: امنیت.
امنیت در بلاکچین چیست؟
اگر بلاکچین فاقد امنیت باشد، دیگر اینکه چقدر غیرمتمرکز است معنا ندارد. یک شبکه بلاکچین خوب باید در برابر حملات مخرب مقاوم باشد. سیستم‌های متمرکز امنیت خود را از بسته بودن سیستم می‌گیرند. هر کسی که کنترل را در دست دارد می‌تواند تضمین کند که داده‌ها عاری از تداخل هستند. اما چگونه این امر در یک سیستم غیرمتمرکز که هر کسی می‌تواند در آن شرکت کند، محقق می‌شود؟
این موضوع پیچیده‌ای است، اما می‌توانیم به بیت‌کوین به عنوان نمونه‌ای از امنیت غیرمتمرکز بلاکچین برگردیم. بلاکچین بیت‌کوین از ترکیبی از رمزنگاری و مکانیزم اجماع شبکه‌ای به نام اثبات کار (PoW) استفاده می‌کند. از نظر رمزنگاری، هر بلوک دارای نوعی امضای دیجیتال (یا هش) است. هر بلوک داده به گونه‌ای است که نمی‌توان آن را دستکاری کرد زیرا هرگونه تغییری هش بلوک را تغییر می‌دهد. هرگونه تلاش برای تغییر داده‌ها به سرعت توسط بقیه شبکه شناسایی می‌شود.
مکانیسم اجماع PoW بخش دیگری از این پازل است. این مکانیزم به امنیت دفتر کل ارزهای دیجیتال کمک می‌کند. درک اثبات کار به خودی خود یک مقاله کامل است، اما برای اهداف ما، توجه داشته باشید که اعضای شبکه فقط می‌توانند تراکنش‌های جدید را تأیید کرده و از طریق فعالیتی به نام استخراج آنها را به دفتر اضافه کنند. این شامل استفاده از قدرت محاسباتی برای حل یک پازل ریاضی است. بخشی از فرآیند به کامپیوترهایی نیاز دارد که عملکردهای هشینگ متعددی را انجام دهند. این مسئله مقیاس‌پذیری را مطرح می‌کند، زیرا مکانیسم PoW ایمن اما نسبتا کند است.
همچنین توجه داشته باشید که هر چه تعداد شرکت کنندگان (گره ها) در شبکه بیشتر باشد، امنیت آن بیشتر است. هر چه تعداد احزاب بیشتر باشد، کنترل سیستم برای یک بازیگر بد دشوارتر می‌شود. این به حمله ۵۱ درصدی مربوط می‌شود. به طور بسیار ساده: اگر یک نهاد واحد (یا گروهی از بازیگران بد) بتواند بیش از ۵۰ درصد از کل نرخ هش شبکه یک بلاکچین را کنترل کند، آنگاه می‌تواند اجماع را نادیده بگیرد و داده‌های زنجیره را به نفع خود تغییر دهد. به طور خلاصه، امنیت یک نیاز اساسی برای موفقیت یک بلاکچین است، زیرا بدون آن، مهاجمان می‌توانند کنترل یک بلاکچین را در دست بگیرند.
مقیاس‌پذیری چیست؟
مقیاس‌پذیری به هدف ایجاد یک بلاکچین اشاره دارد که بتواند تراکنش‌های بیشتر و بیشتری را در ثانیه پشتیبانی کند. اگر بخواهیم فناوری بلاکچین به جامعه گسترده‌تر و احتمالاً میلیاردها کاربر خدمت رسانی کند، مقیاس مورد نیاز است. اما این جایی است که بسیاری از بلاکچینها هنوز با مشکل مواجه هستند و این به این دلیل است که تمرکززدایی و امنیت آنقدر برای بلاکچین اساسی هستند که تمایل دارند ابتدا روی آن متمرکز شوند. تمرکززدایی در اصول و اهداف بلاکچین آنقدر مهم است که در راس اهداف و ماموریت اکثر بلاکچینهای شناخته شده قرار دارد. امنیت، همانطور که در مورد آن بحث کردیم، یک نیاز اصلی برای موفقیت و مفید بودن یک بلاکچین است.
با این حال، با اولویت دادن به تمرکززدایی و امنیت، مقیاس‌پذیری به یک چالش تبدیل می‌شود. تعداد تراکنش‌هایی که یک زنجیره می‌تواند انجام دهد می‌تواند به شدت محدود شود. یک سیستم پرداخت متمرکز مانند ویزا بیان می‌کند که می تواند ۲۴۰۰۰ تراکنش در ثانیه را پشتیبانی کند. این به این دلیل است که شبکه بسته است و از ملاحظاتی مانند گره‌های عمومی و اجماع عاری است. حالا این مورد را با برخی از شناخته شده ترین بلاکچینها مقایسه کنید.
بر اساس گزارش بلومبرگ در سال ۲۰۲۲: “از سپتامبر، بیت‌کوین قادر به انجام بیش از هفت تراکنش در ثانیه نبوده است و اتریوم، دومین شبکه محبوب، به حدود ۱۵ تراکنش در ثانیه محدود بوده است.”
همانطور که گفته شد، این سرعت تراکنش‌های بلاکچین به دلیل نحوه پردازش اطلاعات توسط شرکت‌کنندگان مختلف که شبکه غیرمتمرکز را تشکیل می‌دهند، و ماهیت خود مکانیزم اجماع PoW محدود است. اگر افراد بیشتری در جامعه شروع به استفاده از فناوری بلاکچین کنند، به دلیل تعداد محدود تراکنش‌هایی که می‌توانند انجام دهند، شبکه‌ها دچار مشکل خواهند شد.
چرا سه‌گانه بلاکچین وجود دارد؟
واضح‌ترین و اساسی‌ترین راه حل برای مشکل ذکر شده در بالا، کاهش تعداد شرکت کنندگانی است که در ازای مقیاس و سرعت بیشتر، داده‌های شبکه را تأیید می‌کنند و به آن اضافه می‌کنند. اما انجام این کار منجر به تضعیف تمرکززدایی می‌شود و کنترل به تعداد کمتری از شرکت کنندگان واگذار می‌شود. و همچنین منجر به تضعیف امنیت می‌شود زیرا تعداد بازیکنان کمتر به معنای احتمال حملات بیشتر است.
بنابراین سه‌گانه در اینجا نهفته است: با توجه به ارتباط بین ویژگی‌های مورد نظر تمرکززدایی و امنیت، طراحی اساسی نحوه عملکرد بلاکچین مقیاس آن را دشوار می‌کند. یکی را افزایش دهید و دیگری را ضعیف می‌کنید. چگونه می‌توان مقیاس‌پذیری را بدون آسیب رساندن به تمرکززدایی، امنیت یا هر دو افزایش داد؟
حل مشکل سه‌گانه بلاکچین
هیچ راه حل طلایی برای سه‌گانه وجود ندارد. اما با توجه به اهمیت حل این مشکل، چندین رویکرد مختلف در جامعه وجود داشته که نتایج جالبی داشته است. بیایید مروری بر برخی از محبوب‌ترین پیشرفت‌ها داشته باشیم تا درک درستی از آنچه در این فضا اتفاق می‌افتد را به شما ارائه دهیم:
۱-شاردینگ (Sharding)
این روشی برای تقسیم بلاکچینها (یا انواع دیگر پایگاه‌های داده) به بلاکچینهای کوچکتر و پارتیشن‌بندی شده است که بخش‌های داده خاصی را مدیریت می‌کنند. این راه‌اندازی استرس را از زنجیره‌ای که با تمام تراکنش‌ها و تعاملات در یک شبکه سروکار دارد، از بین می‌برد. هر بلاکچین پارتیشن‌بندی شده به عنوان یک شارد (Shard) یا قطعه شناخته می‌شود و دفتر کل خاص خود را دارد. سپس این قطعهها می‌توانند تراکنش‌های خود را پردازش کنند، اما یک بلاکچین یا زنجیره اصلی تعاملات بین خرده‌ها را مدیریت می‌کند. این باعث می‌شود که ارتقاء مقیاس‌پذیری شبکه لایه ۱ به اشتراک گذاشته شود، زیرا تغییری در شبکه اصلی یک بلاکچین است.
۲-مکانیسم‌های اجماع متفاوت (Different consensus mechanism)
یکی از دلایلی که سه‌راهی در شبکه بیت‌کوین وجود دارد، نحوه عملکرد PoW برای تضمین امنیت است. نیاز به ماینرها، الگوریتم‌های رمزنگاری و مقادیر عظیمی از توان محاسباتی غیرمتمرکز منجر به یک سیستم امن، اما کند می‌شود. یافتن راهی متفاوت برای اطمینان از اجماع یکی از رویکردهای حل این سه راه است. این یکی از دلایل حرکت اتریوم از PoW به اثبات سهام (PoS) بود.
در بلاکچینهای PoS، شرکت‌کنندگانی که در تأیید تراکنش‌ها مشارکت دارند، باید توکن‌های خود را به اشتراک بگذارند (قفل کنند). نیازی به دستگاه‌های بسیار تخصصی ماینینگ نیست. افزودن اعتبار سنجی بیشتر به شبکه ساده‌تر و در دسترس‌تر است. PoS تنها یکی از بسیاری از رویکردهای مختلف برای مکانیسم‌های اجماع با مقیاس‌پذیری است.
۳-راه‌حل‌های لایه ۲ (Layer-2 solutions)
هر دو مکانیسم‌های اشتراک‌گذاری و اجماع مختلف همان چیزی هستند که به عنوان راه حل‌های لایه ۱ شناخته می‌شوند. همه آنها به دنبال تغییر طراحی اساسی شبکه زیربنایی هستند. اما توسعه دهندگان دیگری که به دنبال حل این سه راه هستند روی راه حل‌هایی کار می‌کنند که بر روی ساختار شبکه موجود ساخته می شود. به عبارت دیگر، آنها فکر می‌کنند که پاسخ در لایه ۲ نهفته است. نمونه‌هایی از این امر شامل زنجیره‌های جانبی و کانال اظهارنامه یا state channel است.
سایدچین اساسا یک بلاکچین مجزا است که به زنجیره اصلی متصل است. به گونه‌ای تنظیم شده است که دارایی‌ها بتوانند آزادانه بین این دو جریان داشته باشند. نکته مهم این است که زنجیره جانبی می‌تواند تحت قوانین متفاوتی عمل کند و سرعت و مقیاس بیشتری را فراهم کند. به طور مشابه، کانال اظهارنامه یا state channel راه دیگری برای حذف تراکنش‌ها از زنجیره اصلی و کاهش فشار روی لایه ۱ هستند. یک کانال اظهارنامه یا state channel به جای یک زنجیره جداگانه، از یک قرارداد هوشمند استفاده می‌کند تا کاربران را قادر سازد تا بدون انتشار تراکنش‌های خود در بلاکچین با یکدیگر تعامل داشته باشند. . بلاکچین فقط شروع و پایان کانال را ثبت می‌کند.
جمع‌بندی
سه‌گانه مقیاس‌پذیری مانع از تحقق پتانسیل بلاکچین به عنوان فناوری برای تغییر جهان می‌شود. اینکه شبکه‌های بلاکچین فقط می‌توانند تعداد کمی از تراکنش‌ها را در ثانیه انجام دهند تا تمرکززدایی و امنیت حفظ شود، دستیابی به پذیرش انبوه دشوار خواهد بود. با این حال، راه‌حل‌هایی که در حال حاضر توسط توسعه‌دهندگانی که به دنبال حل این مشکل هستند، نشان می‌دهد که پیشرفت‌های خوبی در این زمینه محقق شده است و توسعه‌دهندگان بسیار در مورد آینده این فناوری خوش‌بین هستند.
منبع: binance.academy