چگونه State Channel کار می‌کند؟

چگونه State Channel در لایه دوم بلاکچین کار می‌کند؟

راهکار State Channel در لایه دوم بلاکچین مورد استفاده قرار می‌گیرد و به گروهی از شرکت‌کنندگان اجازه می‌دهد تا تراکنش‌های خصوصی نامحدودی را خارج از زنجیره اصلی انجام دهند. در واقع، با استفاده از این راهکار، تنها شرکت‌کنندگان کانال قادر به مشاهده تراکنش‌ها هستند و آن‌ها برای عموم قابل دسترس نیستند. در این روش، تنها حالت ابتدا و انتهایی تراکنش‌ها در بلاکچین اصلی ثبت می‌شود و جزئیات دقیق تراکنش‌ها درون کانال خصوصی باقی می‌ماند.

استفاده از راهکار State Channel به دلیل جلوگیری از ضبط چندین تراکنش کوچک در بلاکچین اصلی که می‌تواند سیستم را کند و کارایی آن را کاهش دهد، صورت می‌گیرد. با این روش، تراکنش‌ها به صورت ایمن، سریع و با هزینه کم انجام می‌شوند. به طور کلی، راهکارهای State Channel در آینده‌ای نزدیک پتانسیل بالایی در جهت مقیاس‌پذیری دارند.

معرفی راهکار State Channel و توضیح مفهوم آن

راهکار State Channel به یک کانال ارتباطی دوطرفه بین دو کاربر یا گره در یک شبکه، یا بین یک کاربر و یک سرویس اشاره دارد. این کانال به تراکنش‌هایی که ممکن است در شبکه بلاکچین انجام شود، اجازه می‌دهد تا خارج از بلاکچین اتفاق بیفتد و در نتیجه ریسک را کاهش می‌دهد. به عنوان مثال، کانال‌های پرداخت در بیتکوین نمونه‌ای شناخته شده از این استراتژی هستند که به پرداخت‌های رایگان فوری مستقیماً بین دو طرف اجازه می‌دهند.

مفهوم عبارت State Channel به این معناست که وضعیت (state) تراکنش‌ها درون کانال خصوصی نگهداری می‌شود و تنها جزئیات ابتدا و انتهای هر تراکنش در بلاکچین اصلی ثبت می‌شود. این راهکار به کاربران امکان می‌دهد تا تراکنش‌های خود را با سرعت بالا، هزینه کمتر و حفظ حریم خصوصی انجام دهند. به طور کلی، استفاده از راهکار State Channel باعث افزایش کارایی و قابلیت مقیاس‌پذیری شبکه بلاکچین می‌شود.

مفهوم State به وضعیت یا وضعیت یک مورد در یک زمان مشخص اشاره دارد، در حالی که مفهوم Channel به مکانی اشاره دارد که در آن ارتباط برقرار می‌شود. براساس این تعریف، State Channel به عنوان یک مکان امن در نظر گرفته می‌شود که می‌توان تعاملات مجاز را در آن ثبت کرده و سپس آن‌ها را در شبکه بلاکچین منتشر کرد. استفاده از State Channel به عنوان یک مکان کارآمد، اقتصادی و خصوصی برای ثبت تعاملات در شبکه بلاکچین صورت می‌گیرد. همچنین، تراکنش‌های ارزهای دیجیتال در شبکه بلاکچین ثبت می‌شوند و توسط هزاران کاربر نگهداری می‌شوند. بلاکچین به کاربران این امکان را می‌دهد که به صورت مستقیم با یکدیگر تعامل کنند و بدون نیاز به واسطه‌های قابل اعتماد، اقدام به انجام تراکنش‌ها کنند.

هر رکورد جدیدی که در بلاکچین ایجاد می‌شود، ابتدا باید ثبت شده و سپس با تمام شبکه به اشتراک گذاشته و تایید شود. با وجود حجم زیادی از تراکنش‌ها در روز، فرآیند ثبت و اشتراک گذاری یک تراکنش در بلاکچین ممکن است بین ۱۰ تا ۳۰ دقیقه طول بکشد. کانال دولتی، مفهومی مشابه کانال‌های پرداخت در شبکه لایتنینگ بیتکوین است. با این حال، کانال دولتی نه تنها از پرداخت‌ها پشتیبانی می‌کند، بلکه قابلیت به‌روزرسانی وضعیت کلی نیز را داراست. به این ترتیب، راهکار State Channel به کاربران اجازه می‌دهد که به صورت مستقیم با یکدیگر تعامل کنند و نیاز به ارسال تمامی داده‌ها به بلاکچین را از بین ببرند.

مفهوم کانال در اینجا به پروتکل‌های همتا به همتا اشاره دارد که به دو طرف اجازه می‌دهد تعداد نامحدودی تراکنش را بین خود انجام داده و نتایج نهایی را به بلاکچین ارسال کنند. همچنین، کانال از رمزنگاری استفاده می‌کند تا نشان دهد که چگونه داده‌های خلاصه شده از دنباله قبلی تراکنش‌ها به دست آمده‌اند. کانال‌ها باعث بروزرسانی وضعیت می‌شوند و توسط طرف‌های درگیر اجرا و تایید می‌شوند. این امر به حداقل رساندن محاسبات در لایه اجرای بلاکچین کمک می‌کند. همچنین، این فرآیند منجر به کاهش تراکم و افزایش سرعت تراکنش‌ها می‌شود.

راهکار State Channel شامل سه جزء اصلی است:

• بروزرسانی کانال (Channel Update):

در این جزء، کانال برای به‌روزرسانی وضعیت بین شرکت‌کنندگان استفاده می‌شود. اطلاعات مربوط به وضعیت کانال به مدت معینی نگهداری می‌شوند و سپس به بلاکچین ارسال می‌شوند. هر بروزرسانی جدید، بروزرسانی‌های قبلی را جایگزین می‌کند.

• امضای دیجیتال (Digital Signature):

برای قفل کردن بخش‌هایی از حالت بلاکچین از امضای دیجیتال استفاده می‌شود. این امضاها به شرکت‌کنندگان اجازه می‌دهند تا زمانی که یک مجموعه خاص از آنها با یکدیگر موافقت کنند، وضعیت را به‌روز کنند. در این مرحله، اطلاعات کانال قفل شده و منتظر ارسال درخواست به بلاکچین می‌ماند.

• ارائه و ارسال وضعیت (State Presentation and Submission):

در این جزء، شرکت‌کنندگان باید درخواست را به بلاکچین ارسال کنند. این عمل باعث بسته شدن State Channel می‌شود و بعد از گذشت مدتی، مجدداً قفل حالت باز می‌شود. با ارسال درخواست به بلاکچین، وضعیت نهایی کانال تأیید و ثبت می‌شود.

با استفاده از این سه جزء، راهکار State Channel امکان انجام تراکنش‌های بین شرکت‌کنندگان را بدون نیاز به هر بار ارسال به بلاکچین فراهم می‌کند.

در شرایطی که یک گروه خاص از شرکت‌کنندگان کاملاً موافق باشند، راهکار State Channel به کار می‌رود. به این معنی که بین شرکت‌کنندگان باید اتفاق نظر وجود داشته باشد. در ابتدا، این شرکت‌کنندگان قبل از امضای و ارسال چندین تراکنش به بلاکچین، تجمع می‌کنند. این تراکنش‌ها با استفاده از ویژگی‌های قرارداد هوشمند بلاکچین قفل می‌شوند و ممکن است نیاز به چندین امضا داشته باشند. بنابراین، تمامی شرکت‌کنندگان باید به طور کامل موافقت کنند.

علاوه بر این، بروزرسانی بین شرکت‌کنندگان در ابتدا بین خودشان انجام می‌شود. این بروزرسانی‌ها با ظهور تراکنش جدیدتر باطل می‌شوند و تراکنش‌های قبلی را لغو می‌کنند. در نهایت، شرکت‌کنندگان داده‌های به‌روزشده را به بلاکچین ارسال می‌کنند. با این کار، State Channel بسته می‌شود و دسترسی مجدد به داده‌های قفل شده امکان‌پذیر می‌شود. این فرآیند معمولاً منجر به تغییر ساختار داده‌ها می‌شود، زیرا ممکن است در نتیجه بروزرسانی بین شرکت‌کنندگان، تغییر کنند.

چندین پروژه از راهکار State Channel برای پیاده‌سازی مقیاس‌پذیری استفاده می‌کنند. این پروژه‌ها قابلیت شرکت در برنامه‌های غیرمتمرکز را دارند و در حال حاضر در حال توسعه و استفاده هستند.

در زیر، تعدادی از مهم‌ترین پروژه‌هایی که از راهکار State Channel استفاده می‌کنند، ذکر شده است:

• کی چنلز (Kchannels): این پروژه برای ایجاد و مدیریت کانال‌های State Channel در شبکه Ethereum استفاده می‌شود. با استفاده از Kchannels، تراکنش‌های بین شرکت‌کنندگان درون یک کانال قفل می‌شوند و تنها در صورت نیاز به بلاکچین ارسال می‌شوند.
• کانکست (Connext): Connext یک پروتکل State Channel چندزنجیره‌ای است که برای انتقال ارز و اجرای قراردادهای هوشمند در بین زنجیره‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پروژه امکان انجام تراکنش‌های سریع و ارزان در زنجیره‌های مختلف را فراهم می‌کند.
• رایدن (Raiden): Raiden یک شبکه State Channel جانبی برای Ethereum است که قابلیت انتقال مقداری بزرگی از تراکنش‌ها را با سرعت بالا و هزینه کم فراهم می‌کند. با استفاده از Raiden، کاربران می‌توانند تراکنش‌های مستقیم و فعالیت‌های دیگر را درون یک کانال قفل کرده و به صورت آفلاین انجام دهند.

این پروژه‌ها تنها چند نمونه از پروژه‌هایی هستند که از راهکار State Channel برای پیاده‌سازی مقیاس‌پذیری استفاده می‌کنند. توسعه‌دهندگان و تیم‌های دیگر نیز ممکن است از این راهکار در پروژه‌های خود بهره‌برداری کنند.

ویژگی‌های State Channel عبارتند از:

• حریم خصوصی داده‌ها: در راهکار State Channel، داده‌ها خصوصی هستند و تنها افرادی که به State Channel دعوت شده‌اند، قادر به دسترسی به داده‌ها هستند.
• تعاملات آنی: تعاملات در State Channel به صورت آنی و بدون نیاز به تایید بلاکچین انجام می‌شوند.
• هزینه کم تعاملات: تعاملات در State Channel تقریباً رایگان هستند. به جای هر بار پرداخت برای ثبت داده‌ها در بلاکچین، فقط نتایج ثبت می‌شوند.
• اعتمادپذیری داده‌ها: داده‌ها در State Channel به گونه‌ای طراحی شده‌اند که قابل اعتماد باشند. امضای دیجیتالی کاربران نشان می‌دهد که آن‌ها مجاز هستند، و در صورت تلاش برای تقلب یا ترک شرایط، سایر کاربران می‌توانند یک State Channel منتشر کنند که نتایج مجاز را نهایی می‌کند.
• کمترین حجم داده: در راهکار State Channel، حجم داده‌ها به حداقل می‌رسد. فقط نتایج نهایی ثبت شده در بلاکچین اضافه می‌شوند و این باعث کاهش حجم داده‌های به اشتراک گذاشته شده می‌شود.
• امکان بسته شدن زودتر: State Channel قابلیت بسته شدن زودتر را دارد. به عبارت دیگر، کاربران قادرند کانال خود را قبل از انقضای زمان معین یا شرایط تعیین شده ببندند.