تعبیر مثلث سه‌گانه در فناوری بلاکچین چیست؟

یکی از چالش‌هایی که صنعت بلاکچین برای مدت طولانی با آن روبرو بوده است، مسئله مثلث سه‌گانه است که به عنوان مثلث سه‌گانه در بلاکچین نیز شناخته می‌شود. مفهوم مثلث سه‌گانه (یا همان سه‌گانه مقیاس‌پذیری) نشان می‌دهد که پلتفرم‌های غیرمتمرکز تنها می‌توانند به دو از سه هدف امنیت، قابلیت مقیاس‌پذیری و غیرمتمرکزی به طور همزمان پاسخگو باشند. در ادامه مقاله، با همراهی ما، به آشنایی با این مفهوم بپردازید.

بلاکچین یک سیستم ثبت و گزارش اطلاعات است که تعاریف مختلف و پیچیده‌تری برای آن وجود دارد. اما در اینجا به طور ساده، توضیحی ارائه می‌دهیم. بلاکچین در واقع یک سیستم مبتنی بر تکنولوژی است که اطلاعات را به صورت متراکم و طبقه‌بندی شده ذخیره و به اشتراک می‌گذارد.

تفاوت اصلی بین بلاکچین و سایر سیستم‌ها در این است که اطلاعات در آن بین تمام اعضای شبکه به اشتراک گذاشته می‌شود. با استفاده از رمزگذاری و توزیع داده‌ها، امکان هک، حذف و دستکاری اطلاعات ثبت شده به طور کامل کاهش می‌یابد. به این ترتیب، بلاکچین امکان اعتماد، شفافیت و اطمینان را در فرآیندهای مختلف ارائه می‌دهد.

مفهوم مثلث سه‌گانه در بلاکچین

ایده و نظریه مثلث سه‌گانه در بلاکچین برای اولین بار توسط ویتالیک بوترین مطرح شد. این نظریه بیان می‌کند که نمی‌توان سه ویژگی امنیت، قابلیت مقیاس‌پذیری و غیرمتمرکزی را به طور همزمان در یک سیستم بلاکچین داشت؛ به عبارت دیگر، در هر سیستم بلاکچین، یکی از دو ویژگی دیگر کاهش می‌یابد. این مفهوم ممکن است در ابتدا گیج‌کننده به نظر برسد، اما اجازه دهید ابتدا هر یک از این سه ویژگی را بررسی کنیم و سپس به تفصیل بر مثلث سه‌گانه در بلاکچین تمرکز کنیم.

عدم تمرکز در بلاکچین

ایده اصلی پشت ارزهای بلاکچین، تسهیل تراکنش‌ها بدون نیاز به یک مرجع مرکزی مانند بانک مرکزی بوده و به عبارت دیگر، ایجاد یک شبکه غیرمتمرکز است. برای دستیابی به این هدف، اطلاعات مربوط به بلاکچین‌های عمومی در شبکه بزرگی از گره‌ها (رایانه‌های افرادی که از بلاکچین استفاده می‌کنند) در مکان‌های مختلف ذخیره می‌شود. به این معناست که هر فردی می‌تواند در بلاکچین بخواند و بنویسد. تعداد زیادی گره موجود، حمله به یک بلاکچین عمومی را تقریباً غیرممکن می‌سازد زیرا تراکنش‌ها را می‌توان به گره‌های جداگانه ردیابی کرد. با این حال، یک نقطه ضعف اساسی وجود دارد و آن این است که وجود تعداد زیادی گره (و در نتیجه تعداد کاربران زیاد) تعداد و سرعت تراکنش‌های پردازش شده در ثانیه را در بلاکچین کاهش می‌دهد.

• امنیت

برای تضمین اینکه افرادی که سرمایه خود را در سرمایه‌گذاری‌های رمزنگاری در شبکه بلاکچین قرار می‌دهند، در معرض خطرات هک یا حملات مخرب مالی قرار نگیرند، شبکه بلاکچین باید از سطح امنیت بالایی برخوردار باشد. در واقع، هک بلاکچین‌های مانند بیتکوین و اتریوم عملاً غیرممکن است زیرا قدرت و امنیت آنها در تعداد ماینرهای بلاکچین جاسازی شده است.

این بلاکچین‌ها در واقع از مکانیزم Proof of Work (اثبات کار) استفاده می‌کنند. استفاده از سیستم Proof of Work در بلاکچین، زنجیره‌های بلاک را در معرض خطر حملات ۵۱ درصدی قرار می‌دهد. در این نوع حملات، گروهی از ماینرها که بیش از ۵۰ درصد قدرت استخراج را کنترل می‌کنند، می‌توانند حملات تقلبی را انجام دهند. این وضعیت سه بار در شبکه اتریوم کلاسیک در ماه آگوست ۲۰۲۰ رخ داد. یکی دیگر از مشکلات مکانیزم Proof of Work در بلاکچین، مصرف بالای انرژی و تأثیرات مخرب بر محیط زیست است و به همین دلیل در حال حاضر کمتر مورد توجه قرار می‌گیرد.

مقیاس پذیری بلاکچین و تمرکززدایی

یکی از چالش‌های اصلی در شبکه بلاکچین، مقیاس پذیری کند بودن آن است. برای بهبود مقیاس پذیری بلاکچین و جلوگیری از هزینه‌های پردازش زیاد، بلاکچین‌ها باید قادر باشند تا تعداد زیادی تراکنش را به سرعت و بدون هزینه‌های بالای پردازش، انجام دهند. اما هنوز بلاکچین‌های عمومی به دلیل سرعت پایین تراکنش، قابلیت مقیاس پذیری مطلوب را ندارند.

تمرکززدایی و امنیت نیز دو عامل ضروری و جدایی‌ناپذیر در بلاکچین هستند. تمرکززدایی در واقع اصلیت بلاکچین و ارزهای دیجیتال است. این به معنای عدم وجود یک مقام مرکزی یا نهادی است که پروژه را کنترل کند و برای انجام معاملات نیاز به واسطه‌ای نباشد. به عنوان مثال، در سیستم مالی سنتی، بانک‌ها به عنوان واسطه‌ای بین فرد و پول عمل می‌کنند. آنها متمرکز هستند و مسئولیت ذخیره‌سازی و ارسال امن پول را بر عهده دارند. برای انجام یک تراکنش نیاز است که بانک آن را تأیید کند.

اما در بلاکچین، برای تأیید یک تراکنش، بیش از نیمی از گره‌های شبکه باید آن را تأیید کنند. هرچه تعداد گره‌ها در شبکه بیشتر باشد، نیاز به تأیید بیشتری برای تراکنش وجود خواهد داشت و بنابراین امکان کنترل شبکه توسط هکرها کاهش می‌یابد.

تناسب مقیاس پذیری و امنیت در بلاکچین

در بلاکچین، تناسب بین مقیاس پذیری و امنیت یک چالش مهم است. با افزایش حجم اطلاعات، داده‌ها سنگین‌تر و پردازش آن‌ها کندتر می‌شود. امنیت بلاکچین نیازمند استفاده از قدرت پردازش اضافی است تا اطمینان حاصل شود هیچ فردی از شبکه به طور سوءاستفاده‌ای استفاده نمی‌کند. به همین دلیل، چالش اصلی در بلاکچین در این است که کمبود قدرت پردازش برای پردازش تراکنش‌ها وجود دارد. توسعه‌دهندگان باید بین پردازش بیشتر تراکنش‌ها (مقیاس پذیری) و حفظ امنیت، یکی را انتخاب کنند. همچنین، هرچه شبکه کمتر متمرکز باشد، زمان بیشتری برای رسیدن به اجماع نیاز دارد و دستیابی به تمرکززدایی و امنیت همزمان در بلاکچین را مشکل می‌کند.

به زبان ساده، بلاکچین اطلاعات خود را در یک مرکز متمرکز ذخیره نمی‌کند. به جای آن، بلاکچین توسط یک شبکه از رایانه‌ها کپی شده و توزیع می‌شود. هر بار که یک بلاک جدید به بلاکچین اضافه می‌شود، تمام رایانه‌های موجود در شبکه بلاکچین خود را بروزرسانی می‌کنند تا تغییرات را دریافت کنند. با انتشار اطلاعات در سراسر شبکه، به جای ذخیره آن در یک پایگاه داده مرکزی، دستکاری در بلاکچین سخت تر می‌شود. در این حالت، اگر یک هکر به یک نسخه از بلاکچین دسترسی پیدا کند، تنها یک کپی از اطلاعات در معرض خطر قرار می‌گیرد و سایر قسمت‌های شبکه امن خواهند ماند.

اهمیت افزایش مقیاس‌پذیری در بلاکچین

بازار ارزهای دیجیتال در حال رشد قرار دارد و تعداد تراکنش‌های رمزنگاری شده به طور پیوسته در حال افزایش است. از این رو، مقیاس‌پذیری بلاکچین امری ضروری است و همه تنظیمات و ارتقا‌هایی که به آن اختصاص می‌یابند، توجیه می‌شوند. مقیاس‌پذیری در بلاکچین برای افزایش تعداد تراکنش‌ها در ثانیه ضرورت دارد و راه‌حل‌هایی مانند افزایش اندازه بلاک یا کاهش زمان بلاک را در بر می‌گیرد. راه‌حل‌هایی مانند SegWit در بیتکوین وجود دارند که به طور موثر اندازه بلاک را افزایش می‌دهند و اجرای راه‌حل‌های لایه دو را آسان‌تر می‌کنند. همچنین، راه‌حل‌هایی مانند الگوریتم‌های اثبات سهام در اتریوم وجود دارند. در ادامه، راه‌حل‌های پیشنهادی برای حل مسئله مقیاس‌پذیری در بلاکچین را بررسی خواهیم کرد.

راه‌حل‌های پیشنهادی برای حل مسئله مقیاس‌پذیری در بلاکچین

با وجود ارائه بسیاری از راه‌حل‌ها برای حل مسئله مقیاس‌پذیری مثلث سه‌گانه در بلاکچین، اما واقعیت آن است که تعداد راه‌حل‌هایی که به طور عملی اجرا شده‌اند، محدود است. در ادامه، به برخی از راه‌حل‌های لایه اول و دوم برای حل مسئله مقیاس‌پذیری مثلث سه‌گانه در بلاکچین خواهیم پرداخت.

• راه‌حل‌های لایه اول

ملاحظات اصلی برای لایه اول مربوط به مقیاس‌پذیری است. به عبارت دیگر، می‌توان مکانیسم‌های اجماع یا سایر مفاهیم اساسی بلاکچین را تغییر داد تا مقیاس‌پذیری بهبود یابد. در واقع، لایه اول اساس و پایه‌ای را فراهم می‌کند تا عملکرد شبکه با ظرفیت مناسب تضمین شود.

در مرحله بعد، پروتکل‌های لایه اول را بررسی خواهیم کرد:

پروتکل اجماع بهبود یافته

چندین روش برای دستیابی به اجماع در بلاکچین وجود دارد، اما سوال این است که آیا این راه‌حل‌ها قابل اجرا هستند یا خیر. یک پروتکل اجماع بهبودیافته تضمین می‌کند که تراکنش‌ها به ترتیب صحیحی مرتب می‌شوند و توسط یک رهبر درست انجام می‌شوند. مراجع تراکنش از قبل انتخاب می‌شوند و در زمان برای دستیابی به توافق شبکه صرفه‌جویی می‌شود.

شاردینگ

شاردینگ در بلاکچین، الهام گرفته شده از دنیای پایگاه‌های داده، یک مفهوم است که برای پایگاه‌های داده بسیار حائز اهمیت است، زیرا یکی از راه‌های متعدد برای ایجاد مقیاس‌پذیری در چندین سرور است. در غیر این صورت، شما مجبور خواهید بود تمام پایگاه داده را روی یک سرور نگه دارید. همین مسئله در مورد بلاکچین نیز صادق است. اگر بخواهیم هر کاراکتری از زنجیره بلاک را تأیید کنیم، سیستم ناکارآمد خواهد شد زیرا برای نگهداری اطلاعات مشابه، اعتبارسنجی‌های متعددی ایجاد می‌شود. این باعث می‌شود دستیابی به اجماع دشوار شود زیرا باید اعتبارسنجی بین تمام گره‌های زنجیره بلاک انجام شود.

شاردینگ در بلاکچین، آن را به بخش‌های جداگانه تقسیم کرده و به هر بخش اعتبار می‌دهد. این روش یک ریسک در انجام معاملات است زیرا احتمال وجود یک قطعه خاص از اطلاعات که تمام اعتباردهندگان آن را دارا باشند، به صورت تئوری وجود دارد. در این صورت، کل صنعت بلاکچین از بین خواهد رفت. الگوریتم‌های مختلفی برای جلوگیری از این اتفاق وجود دارند، از جمله الگوریتم “زنجیره تقسیم” که اتریوم نیز از آن استفاده می‌کند. این روش باعث تقسیم افقی کل زنجیره بلاک می‌شود و بار را در چندین سرور توزیع می‌کند. در نتیجه، قدرت پردازش شبکه افزایش می‌یابد.

فورک زنجیره (Chain Fork)

در این روش، از تفریق یا انشعاب زنجیره برای تنظیم و ارتقاء شبکه استفاده می‌شود. فورک‌ها به دو دسته، یعنی هارد فورک و سافت فورک، تقسیم می‌شوند. هارد فورک تغییراتی را ارائه می‌دهد که با عملکرد زنجیره قبلی متفاوت است، در حالی که سافت فورک با زنجیره سابق همخوانی دارد. یکی از سافت فورک‌های معروف، سافت فورک سگویت در بیتکوین است. این تغییرات در زنجیره بلاک بیتکوین، قابلیت مقیاس‌پذیری شبکه را افزایش داده و توانایی پردازش تراکنش‌ها را از 1600 تراکنش در یک بلاک به حدود 3000 تراکنش افزایش داده است.

• راه‌حل‌های لایه دوم (Layer 2 Solutions)

برای بهبود سرعت پردازش بلاکچین، راه‌حل‌های لایه دوم ایجاد می‌شوند. با این حال، برای دستیابی به سرعت پردازش بالا، این راه‌حل‌ها باید به طور هوشمندانه مورد توجه قرار گیرند. راه‌حل‌های لایه دوم شامل موارد زیر هستند:

بلاکچین‌های تو در تو (Blockchain Interoperability)

به زبان ساده، در این روش یک بلاکچین داخلی (لایه 2) درون یک بلاکچین اصلی (لایه 1) وجود دارد. بلاکچین‌های لایه 1 پردازش را به بلاکچین داخلی (لایه 2) منتقل می‌کنند، بنابراین شبکه اصلی به توانایی پردازش کمتری نیاز دارد. روش بلاکچین‌های تو در تو یکی از بهترین و ساده‌ترین راه‌ها برای حل معضل سه‌گانه بلاکچین است با اینکه مشکلات دیگری را ایجاد نمی‌کند. یکی از مثال‌های بزرگ این روش، پلاسما در اتریوم است که از یک بلاکچین جداگانه استفاده می‌کند که به زنجیره اصلی متصل است و قادر است به منظور داوری اختلافات، اثبات تقلب را ارائه دهد.

کانال‌های اظهارنامه (State Channels)

کانال‌های اظهارنامه به عنوان یک راه‌حل لایه دوم برای بلاکچین استفاده می‌شوند. در این روش، تراکنش‌ها بین دو طرف در یک کانال خصوصی و آفلاین انجام می‌شود، به طوری که تنها وقتی که طرف‌ها تمایل به تسویه نهایی دارند، اطلاعات به بلاکچین اصلی ارسال می‌شود. این کانال‌ها امکان انجام تعداد زیادی تراکنش با سرعت بالا و کارمزد کم را فراهم می‌کنند، بدون اینکه تمام تراکنش‌ها به صورت مستقیم در بلاکچین ثبت شوند.

با استفاده از راه‌حل‌های لایه دوم، می‌توان سرعت و کارایی پردازش بلاکچین را بهبود بخشید و به چالش‌های مرتبط با مقیاس‌پذیری و هزینه‌های بالای تراکنش‌ها پاسخ داد.

کانال اصلی در واقع توانایی پردازش و انجام تراکنش را به کانال اظهارنامه منتقل می‌کند. گره‌های کانال اظهارنامه نیازی به اعتبارسنجی ندارند، زیرا کانال اظهارنامه به عنوان یک منبع دوم عمل می‌کند که تراکنش‌های مورد نظر را انجام می‌دهد و تنها نتیجه نهایی در شبکه اصلی ذخیره می‌شود. بنابراین، عمل اعتبارسنجی همیشه در شبکه اصلی انجام می‌شود. به عبارت دیگر، می‌توان تعداد زیادی تراکنش را بین دو نفر در کانال حالت انجام داد، اما تنها دو تراکنش که نتیجه نهایی را تعیین می‌کنند، در شبکه اصلی ثبت خواهند شد.