موازی سازی (parallelization) چیست و چگونه کار می‌کند؟

• در فضای بلاک چین، موازی سازی روشی برای پردازش چندین تراکنش به طور همزمان است.
• انواع مختلفی از موازی سازی وجود دارد، از جمله موازی سازی در سطح تراکنش، موازی سازی در سطح بلوک و موازی سازی قرارداد هوشمند.
• برخی از مزایای موازی سازی شامل پردازش سریع تر تراکنش، بهبود مقیاس پذیری و کاهش هزینه های گاز است.

پردازش کارآمد تراکنش کلیدی برای بهبود توان عملیاتی شبکه های بلاک چین و حل مشکل مقیاس پذیری بلاک چین است. در این مقاله، اصول موازی سازی، نحوه عملکرد، برخی از انواع رایج و مزایای بالقوه را بررسی خواهیم کرد.

موازی سازی چیست؟

موازی سازی (Parallel Transaction Execution) روشی برای پردازش چند کار به طور همزمان است. موازی سازی ارتباط نزدیکی با محاسبات موازی دارد که مفهومی در علم کامپیوتر است که به اجرای همزمان چندین فرآیند اشاره دارد.

موازی سازی چگونه کار می‌کند؟

موازی سازی داده های شبکه را به گونه ای سازماندهی می کند که به جای پردازش متوالی (یک به یک) تراکنش های متعدد را به طور همزمان امکان پذیر می سازد. وظیفه اجرای تراکنش ها در چندین گره توزیع می‌شود . هر گره بخش‌های مختلفی از بار تراکنش را کنترل می‌کند، که زمان پردازش سریع‌تر را تسهیل می‌کند و ازدحام شبکه را کاهش می‌دهد. 

در پردازش تراکنش موازی، شبکه به طور همزمان چندین حالت ممکن را بررسی می‌کند که هر کدام پیامدهای اعتبارسنجی گروه خاصی از تراکنش‌ها را نشان می‌دهند. این به شبکه اجازه می دهد تا تأثیر بالقوه تراکنش ها را قبل از ثبت رسمی آنها در دفتر کل ارزیابی کند. پس از این ارزیابی، گره ها بر روی یک حالت مشترک توافق می کنند که نتیجه جمعی این اعتبارسنجی های موازی را منعکس می کند.

مدل‌های موازی سازی

دو نوع اصلی موازی سازی بلاک چین وجود دارد: موازی سازی خوش بینانه و موازی سازی دسترسی به حالت.

1. موازی سازی خوش بینانه. در مدل اجرای موازی خوش‌بینانه، شبکه از مرحله مرتب‌سازی اولیه می‌گذرد و مستقیماً تراکنش‌ها را همزمان پردازش می‌کند. این رویکرد فرض می‌کند که اکثر تراکنش‌های موجود در صف مستقل هستند و از روشی برای بازبینی و تصحیح هر گونه تراکنش که پس از اجرا به یکدیگر وابسته هستند، استفاده می‌کند. این بدان معناست که اگر در ابتدا تصور شود که تراکنش‌ها به هم مرتبط نیستند، اما بعداً مشخص شد که بر یکدیگر تأثیر می‌گذارند، سیستم آنها را تنظیم می‌کند تا اطمینان حاصل شود که همه داده‌ها دقیق باقی می‌مانند.

2. موازی سازی دسترسی به دولت. مدل اجرای موازی دسترسی به حالت با دسته‌بندی تراکنش‌ها بر اساس تأثیر آن‌ها بر وضعیت شبکه، مانند تعامل با قراردادها یا حساب‌های هوشمند خاص، شروع می‌شود. این به شناسایی تراکنش هایی که می توانند به صورت موازی و بدون تضاد پردازش شوند کمک می کند. تراکنش هایی که با یکدیگر تعامل ندارند به طور همزمان انجام می شوند. برعکس، تراکنش‌هایی که بر عناصر حالت مشابه تأثیر می‌گذارند، با ترتیب خاصی و با اولویت‌بندی بر اساس هزینه‌های گاز پردازش می‌شوند.

انواع مختلف موازی سازی

موازی سازی در سطح تراکنش

موازی سازی در سطح تراکنش امکان پردازش همزمان چندین تراکنش را فراهم می کند. این امر توان عملیاتی شبکه را افزایش می‌دهد و تعداد بیشتری تراکنش در ثانیه (TPS) را ممکن می‌سازد. همچنین زمان مورد نیاز برای تایید تراکنش ها را کاهش می دهد و پاسخگویی کلی شبکه را بهبود می بخشد. این نوع موازی سازی به ویژه برای بلاک چین های با تقاضای بالا که حفظ زمان پردازش سریع مهم است، ارزشمند است. 

همچنین برخی از چالش‌های مرتبط با موازی‌سازی در سطح تراکنش وجود دارد. به عنوان مثال، پردازش همزمان تراکنش‌ها می‌تواند وابستگی‌هایی به داده‌ها ایجاد کند، جایی که خروجی یک تراکنش ممکن است بر دیگری تأثیر بگذارد، که نیازمند استراتژی‌های مدیریت داده پیچیده برای اطمینان از ثبات و قابلیت اطمینان است.

موازی سازی در سطح بلوک

موازی سازی در سطح بلوک شامل ایجاد و اعتبارسنجی همزمان بلوک‌ها با هدف بهبود مقیاس پذیری شبکه است. با پردازش چندین بلوک به طور همزمان، این رویکرد به بلاک چین کمک می کند تا تراکنش های بیشتری را در خود جای دهد و از تراکم احتمالی شبکه جلوگیری کند. 

با این حال، موازی سازی در سطح بلوک نیازمند اجرای دقیق برای جلوگیری از به خطر انداختن امنیت بلاک چین است. علاوه بر این، موازی سازی در سطح بلوک به منابع محاسباتی بیشتری نیاز دارد که نیازهای سخت افزاری را برای گره های شبکه افزایش می دهد. این به طور بالقوه می تواند توانایی برخی از کاربران را برای مشارکت در شبکه محدود کند و بر عدم تمرکز و دسترسی آن تأثیر منفی بگذارد.

موازی سازی قرارداد هوشمند

موازی سازی قرارداد هوشمند به اجرای موازی چندین قرارداد هوشمند اشاره دارد. این می تواند عملکرد برنامه های غیرمتمرکز (DApps) را بهبود بخشد و مقیاس پذیری و پاسخگویی آنها را افزایش دهد.

چندین مکانیسم اجرای موازی قراردادهای هوشمند را تسهیل می کند. به عنوان مثال، مجموعه‌های خوش‌بینانه تراکنش‌های خارج از زنجیره را اجرا می‌کنند و تنها برای نهایی کردن آن‌ها با بلاک چین تعامل دارند و بار روی زنجیره اصلی را کاهش می‌دهند. راه حل مقیاس‌پذیری Validium اتریوم، اثبات‌های دانش صفر را با محاسبات خارج از زنجیره ترکیب می‌کند و مقیاس‌پذیری و حریم خصوصی را برای برنامه‌های قرارداد هوشمند فراهم می‌کند.

مزایای موازی سازی

سرعت پردازش تراکنش بالا

توزیع وظایف در چندین گره زمان اجرای تراکنش را کاهش می دهد که سرعت پردازش تراکنش را افزایش می دهد. شبکه هایی که از موازی سازی استفاده می کنند نسبت به شبکه هایی که بر روی مدل های پردازش متوالی کار می کنند کارآمدتر هستند.

مقیاس پذیری

موازی سازی با گسترش اعتبار تراکنش در گره‌های مختلف، مشکل مقیاس پذیری بلاک چین را حل می کند. این روند را سرعت می بخشد و از مقیاس بندی افقی پشتیبانی می‌کند. مقیاس افقی به شبکه اجازه می دهد تا گره ها را بر اساس نوسانات تقاضا اضافه یا حذف کند.

کاهش هزینه‌های گاز

موازی سازی با تخصیص تراکنش ها به زیرگروه های گره کارمزد را کاهش می دهد. این در مقایسه با پردازش متوالی، که در آن هر تراکنش توسط هر گره اعتبار سنجی می شود، هزینه کمتری دارد. علاوه بر این، سرعت تراکنش های سریع تر، رقابت بین گره ها را کاهش می دهد و کارمزد تراکنش ها را حتی بیشتر کاهش می دهد.

نتیجه گیری

موازی سازی روشی برای پردازش چندین تراکنش به طور همزمان است. مزایای بسیاری از جمله سرعت پردازش تراکنش های بالاتر، مقیاس پذیری بهبود یافته و کاهش هزینه ها را ارائه می دهد. در آینده، موازی‌سازی را می‌توان با راه‌حل‌های مقیاس‌بندی دیگر، مانند شاردینگ، ترکیب کرد تا به مقیاس‌پذیری بیشتر در شبکه‌های بلاک چین دست یابد.