شبکه اتریوم (Ethereum) به عنوان یکی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین پلتفرم‌های بلاکچین، به دلیل قابلیت اجرای قراردادهای هوشمند (Smart Contracts) و ساخت برنامه‌های غیرمتمرکز (DApps) شناخته می‌شود. با این حال، افزایش محبوبیت اتریوم و رشد روزافزون کاربران و برنامه‌ها، چالش مقیاس‌پذیری را به یکی از دغدغه‌های اصلی این شبکه تبدیل کرده است.
در ادامه این مقاله، بررسی دقیق‌تر راهکارهای مقیاس پذیری شبکه اتریوم را همراه با مزایا، معایب و تأثیر آن‌ها بر آینده اتریوم می‌خوانید. با ما همراه باشید تا با دنیای هیجان‌انگیز راهکارهای مقیاس‌پذیری اتریوم آشنا شوید.
راهکارهای لایه اول (On-Chain)؛ بهبود زیرساخت اصلی اتریوم
راهکارهای لایه اول، با ایجاد تغییرات مستقیم در پروتکل اصلی اتریوم، به دنبال بهبود مقیاس‌پذیری در سطح پایه این شبکه هستند. هدف اصلی این راهکارها، افزایش ظرفیت شبکه برای پردازش تعداد بیشتری تراکنش در ثانیه (TPS) و کاهش کارمزدها است. در ادامه، به برخی از مهم‌ترین راهکارهای لایه اول می‌پردازیم:
اتریوم ۲.۰ (Eth2)؛ تحولی عظیم در شبکه اتریوم
اتریوم ۲.۰ یک به‌روزرسانی اساسی برای شبکه اتریوم است که در چندین فاز در حال پیاده‌سازی است. این به‌روزرسانی، تغییرات بنیادینی در مکانیسم اجماع (Consensus Mechanism) و ساختار کلی شبکه ایجاد می‌کند. این تغییرات عبارت‌اند از:
مکانیسم اثبات سهام (Proof of Stake – PoS)
یکی از مهم‌ترین تغییرات اتریوم ۲.۰، جایگزینی مکانیسم اثبات کار (Proof of Work – PoW) با اثبات سهام است. در PoS، اعتبارسنجی تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید بر اساس میزان سهام اتریوم (ETH) که کاربران در شبکه قفل کرده‌اند، انجام می‌شود. این تغییر، مصرف انرژی را به شدت کاهش داده و امنیت شبکه را افزایش می‌دهد.
زنجیره‌های شارد (Shard Chains)
اتریوم ۲.۰ با معرفی زنجیره‌های شارد، امکان پردازش موازی تراکنش‌ها را فراهم می‌کند. در این ساختار، شبکه به چندین زنجیره کوچک‌تر تقسیم می‌شود و هر شارد، بخشی از بار شبکه را بر عهده می‌گیرد. این امر باعث افزایش چشمگیر ظرفیت شبکه و بهبود مقیاس‌پذیری می‌شود.
زنجیره بیکن (Beacon Chain)
زنجیره بیکن، ستون فقرات اتریوم ۲.۰ است که وظیفه هماهنگی و مدیریت اعتبارسنج‌ها، اجماع و ارتباط بین شاردها را بر عهده دارد. این زنجیره، نقش حیاتی در امنیت و عملکرد کلی شبکه ایفا می‌کند.
افزایش اندازه بلاک
یکی از راهکارهای ساده برای افزایش ظرفیت شبکه، افزایش اندازه بلاک‌ها است. با افزایش اندازه بلاک، تعداد تراکنش‌های بیشتری در هر بلاک جای می‌گیرد و در نتیجه، ظرفیت شبکه برای پردازش تراکنش‌ها افزایش می‌یابد. با این حال، این راهکار می‌تواند به تمرکزگرایی شبکه منجر شود، زیرا استخراج بلاک‌های بزرگ‌تر نیازمند منابع محاسباتی بیشتری است و ممکن است تنها استخراج‌کنندگان بزرگ قادر به انجام آن باشند.
در مجموع، راهکارهای لایه اول با ایجاد تغییرات اساسی در زیرساخت اتریوم، به دنبال بهبود مقیاس‌پذیری در سطح پایه هستند. با این حال، این راهکارها پیچیده‌تر بوده و پیاده‌سازی آن‌ها زمان‌بر است. در بخش بعدی، به بررسی راهکارهای لایه دوم خواهیم پرداخت که با رویکردی متفاوت، به دنبال افزایش مقیاس‌پذیری اتریوم هستند.
راهکارهای لایه دوم (Layer 2)؛ افزایش مقیاس‌پذیری بدون تغییر در هسته اصلی
راهکارهای لایه دوم روی شبکه اتریوم موجود ساخته می‌شوند و با پردازش تراکنش‌ها خارج از زنجیره اصلی (Off-Chain) یا بر روی زنجیره‌های جانبی (Sidechains)، به بهبود مقیاس‌پذیری اتریوم کمک می‌کنند. این راهکارها بدون تأثیر مستقیم بر لایه پایه، امکان انجام تراکنش‌های سریع‌تر و ارزان‌تر را فراهم می‌کنند. در ادامه، با برخی از راهکارهای لایه دوم آشنا می‌شوید:
کانال‌های وضعیت (State Channels)
کانال‌های وضعیت، تراکنش‌ها را بین شرکت‌کنندگان خارج از زنجیره اصلی انجام می‌دهند. در این روش، تنها وضعیت نهایی تراکنش‌ها روی بلاکچین اتریوم ثبت می‌شود. با انجام عمده تراکنش‌ها خارج از زنجیره، کانال‌های وضعیت باعث کاهش تراکم و افزایش مقیاس‌پذیری می‌شوند.
پلاسما (Plasma)
پلاسما یک چارچوب برای ایجاد زنجیره‌های جانبی متصل به زنجیره اصلی اتریوم است. زنجیره‌های جانبی می‌توانند حجم بالایی از تراکنش‌ها را مدیریت کرده و به‌صورت دوره‌ای وضعیت خود را به زنجیره اصلی ارسال کنند. این روش، مقیاس‌پذیری را در عین حفظ امنیت شبکه اتریوم بهبود می‌بخشد.
رول‌آپ‌ها (Rollups)
رول‌آپ‌ها، تراکنش‌های متعدد را در یک تراکنش واحد جمع‌آوری کرده و به زنجیره اصلی اتریوم ارسال می‌کنند. ۲ نوع رول‌آپ وجود دارد:
- رول‌آپ‌های آپتیمیزم (Optimistic Rollups): این نوع رول‌آپ‌ها فرض می‌کنند تراکنش‌ها به‌صورت پیش‌فرض معتبر هستند، اما امکان اعتراض به تراکنش‌های نامعتبر را فراهم می‌کنند.
- رول‌آپ‌های دانش صفر (ZK-Rollups): این نوع رول‌آپ‌ها با استفاده از اثبات‌های دانش صفر، صحت تراکنش‌های جمع‌آوری شده را تأیید می‌کنند و مقیاس‌پذیری را در عین حفظ امنیت بالا بهبود می‌بخشند.
سایر راهکارهای لایه دوم
علاوه‌بر موارد فوق، راهکارهای دیگری مانند Validium، Volition، و شبکه‌های مبتنی بر کانال‌های پرداخت نیز در دسته راهکارهای لایه دوم قرار می‌گیرند. هر کدام از این راهکارها با رویکردی خاص، به دنبال بهبود مقیاس‌پذیری اتریوم هستند.
در مجموع، راهکارهای لایه دوم با ارائه روش‌های نوآورانه برای پردازش تراکنش‌ها خارج از زنجیره اصلی، توانسته‌اند بهبود قابل توجهی در مقیاس‌پذیری اتریوم ایجاد کنند. این راهکارها با کاهش بار شبکه اصلی، امکان انجام تراکنش‌های سریع‌تر و ارزان‌تر را فراهم کرده و به رشد و توسعه اکوسیستم اتریوم کمک می‌کنند.
سایر راهکارها؛ رویکردهای نوآورانه در جهت بهبود مقیاس‌پذیری
در کنار راهکارهای لایه اول و دوم، روش‌های دیگری نیز برای بهبود مقیاس‌پذیری شبکه اتریوم وجود دارند که هر کدام با ویژگی‌های خاص خود، به این چالش می‌پردازند. در این با برخی از این راهکارها آشنا می‌شوید:
زنجیره‌های جانبی (Sidechains)
زنجیره‌های جانبی، بلاکچین‌های مستقلی هستند که به موازات زنجیره اصلی اتریوم فعالیت می‌کنند و از طریق پل‌های ارتباطی (Bridges) با آن در ارتباط هستند. این زنجیره‌ها می‌توانند قوانین و مکانیسم‌های خاص خود را داشته باشند و تراکنش‌های خود را به‌صورت مستقل پردازش کنند. زنجیره‌های جانبی می‌توانند برای اجرای برنامه‌های خاص یا کاهش بار شبکه اصلی مورد استفاده قرار گیرند.
شبکه‌های اعتبارسنجی (Validium)
شبکه‌های اعتبارسنجی، مشابه رول‌آپ‌های دانش صفر هستند با این تفاوت که داده‌های تراکنش‌ها در خارج از زنجیره اصلی ذخیره می‌شوند. این امر باعث کاهش هزینه‌ها و افزایش سرعت تراکنش‌ها می‌شود، اما امنیت شبکه را تا حدی کاهش می‌دهد.
راهکارهای ترکیبی (Hybrid Solutions)
در برخی موارد، ترکیب راهکارهای مختلف می‌تواند به بهبود بیشتر مقیاس‌پذیری منجر شود. برای مثال، می‌توان از رول‌آپ‌ها در کنار زنجیره‌های جانبی استفاده کرد تا از مزایای هر دو روش بهره‌مند شد.
در مجموع، راهکارهای معرفی‌شده در این بخش، تنوع و نوآوری در حوزه مقیاس‌پذیری اتریوم را نشان می‌دهند. هر کدام از این راهکارها، با توجه به ویژگی‌ها و محدودیت‌های خود، می‌توانند در شرایط مختلف به بهبود مقیاس‌پذیری اتریوم کمک کنند.
جمع‌بندی
همان‌طور که در این مقاله بررسی کردیم، مقیاس‌پذیری یکی از چالش‌های اصلی شبکه اتریوم بوده است. اما با تلاش‌های بی‌وقفه توسعه‌دهندگان و محققان، راه‌حل‌های متنوع و نوآورانه‌ای برای غلبه بر این چالش ارائه شده است.
راهکارهای لایه اول همچون اتریوم ۲.۰، با تغییرات اساسی در زیرساخت شبکه، نویدبخش افزایش چشمگیر ظرفیت و کارایی اتریوم هستند. راهکارهای لایه دوم نیز با تمرکز بر پردازش تراکنش‌ها خارج از زنجیره اصلی، به بهبود سرعت و کاهش هزینه‌ها کمک شایانی می‌کنند. در کنار این دو رویکرد اصلی، سایر راهکارها مانند زنجیره‌های جانبی و شبکه‌های اعتبارسنجی نیز، با ارائه ایده‌های خلاقانه، به تکمیل پازل مقیاس‌پذیری اتریوم کمک می‌کنند.
سوالات متداول
مقیاس‌پذیری در شبکه اتریوم به چه معناست؟
مقیاس‌پذیری به توانایی شبکه اتریوم در پردازش تعداد زیادی تراکنش در واحد زمان (ثانیه) اشاره دارد. این مفهوم با توان عملیاتی (Throughput) شبکه ارتباط مستقیم دارد.
چرا مقیاس‌پذیری برای اتریوم اهمیت دارد؟
با افزایش تعداد کاربران و برنامه‌های غیرمتمرکز (DApps)، شبکه اتریوم با مشکلاتی مانند تراکم، کارمزد بالا و کاهش سرعت تراکنش‌ها مواجه می‌شود. بهبود مقیاس‌پذیری برای حفظ کارایی و جذابیت اتریوم ضروری است.
آیا راهکارهای مقیاس‌پذیری بر امنیت اتریوم تأثیر می‌گذارند؟
برخی از راهکارها، مانند افزایش اندازه بلاک، ممکن است با افزایش تمرکز شبکه، امنیت را کاهش دهند. با این حال، اکثر راهکارها با استفاده از مکانیسم‌های امنیتی جدید، سعی در حفظ و حتی افزایش امنیت شبکه دارند.
آیا راهکارهای مقیاس‌پذیری می‌توانند با هم ترکیب شوند؟
بله. در بسیاری از موارد، ترکیب راهکارهای مختلف می‌تواند به بهبود بیشتر مقیاس‌پذیری منجر شود. برای مثال، می‌توان از رول‌آپ‌ها در کنار زنجیره‌های جانبی استفاده کرد تا از مزایای هر دو روش بهره‌مند شد.
آیا با پیاده‌سازی اتریوم ۲.۰، مشکل مقیاس‌پذیری کاملاً حل می‌شود؟
اتریوم ۲.۰ می‌تواند بهبود قابل توجهی در مقیاس‌پذیری ایجاد کند، اما به تنهایی نمی‌تواند تمام مشکلات را حل کند. ترکیب این راهکار با سایر راهکارهای لایه اول و دوم، می‌تواند به ایجاد یک شبکه اتریوم کاملاً مقیاس‌پذیر و کارآمد کمک کند.
منابع: blockchainmagazine | medium
نظرات کاربران
اولین نفری باشید که نظر می دهید