سه راه بلاکچین یا Trilemma چیست؟

بلاکچین‌ها فقط می‌توانند تعداد محدودی از تراکنش‌ها را در ثانیه انجام دهند. به عنوان مثال، شبکه بیت کوین می‌تواند حدود هفت تراکنش در ثانیه را پردازش کند. اگر قرار است فناوری بلاکچین در سطح جهانی مورد استفاده قرار گیرد، باید بتواند داده‌های بسیار بیشتری و با سرعت بالاتری را مدیریت کند تا افراد بیشتری بتوانند از شبکه استفاده کنند بدون اینکه استفاده از آن بسیار کند یا گران (مانند آنچه در شبکه اتریوم وجود داشت) شود.

با این حال، طراحی اساسی 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 شناخته می‌شود. توسعه‌دهندگانی که به دنبال حل این مشکل هستند، مکانیسم‌های اجماع متفاوت و راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری، مانند شاردینگ، زنجیره‌های جانبی و کانال‌های حالت (state channels) را آزمایش می‌کنند.

در اصطلاح اولیه، بلاکچین یک پایگاه داده دیجیتالی توزیع شده است. بلوک‌های داده به ترتیب زمانی سازماندهی شده‌اند. بلوک‌ها به وسیله شواهد 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 دنیایی اجازه می‌دهند که برای عملکرد شبکه‌ها یا بازارها نیازی به تکیه بر اشخاص ثالث نداشته باشیم.

با این حال، کارشناسان به طور کلی موافق هستند 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 “سه راه بلاکچین trilemma” شناخته می‌شود.

این اصطلاح توسط ویتالیک بوترین، یکی از بنیانگذاران اتریوم رایج شد. برای اینکه منطقی باشد، باید از سه عنصر مختلف که در یک بلاکچین مطلوب هستند آگاه 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 توضیح می‌دهد که هر کدام چیست. 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 توسعه دهندگان را برجسته می‌کند.

تمرکززدایی چیست؟

بیت کوین و شبکه‌های بلاک‌چین مشابه با طراحی غیرمتمرکز هستند. کل ساختار به گونه‌ای است که هیچ فرد یا سازمانی مسئول نیست. بلکه غیرمتمرکز است. لایه شبکه برای هر کسی که می‌خواهد شرکت کند، باز است. در نتیجه، کنترل به‌جای اینکه توسط یک نهاد واحد نگهداری شود، 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 شرکت کنندگان داده‌های معیوب را رد خواهند کرد.

این می‌تواند کاملاً فنی باشد، اما بیایید شبکه بیت کوین را به عنوان مثال در نظر بگیریم. هیچ شخص ثالثی در کنترل نیست. این را با نیاز بانک‌ها در سیستم مالی مقایسه کنید. بانک‌ها اعتماد بین افرادی را که در حال معامله هستند، اعمال می‌کنند و اطمینان می‌دهند که تمام سوابق به درستی نگهداری می‌شوند. با این حال، بلاکچین بیت کوین، 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 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. فرآوری شده. بنابراین، بلاکچین‌ها باید مقیاس شوند، یعنی می‌توانند داده‌های بیشتری را با سرعت‌های بالاتر مدیریت کنند. هنگام بحث در مورد مقیاس پذیری 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 بلاکچین چیست؟

اگر بلاکچین فاقد امنیت باشد، مهم نیست که چقدر غیرمتمرکز است. یک شبکه بلاکچین خوب باید در برابر حملات موجودات مخرب مقاوم باشد. سیستم‌های متمرکز امنیت خود را از بسته بودن سیستم می‌گیرند. هر کسی که کنترل 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 بیت کوین به عنوان نمونه ای از امنیت غیرمتمرکز بلاکچین برگردیم. بلاکچین بیت کوین از ترکیبی از رمزنگاری و مکانیزم اجماع شبکه ای به نام اثبات کار (PoW) استفاده می‌کند. از نظر رمزنگاری، هر بلوک دارای نوعی امضای دیجیتال (یا هش) است. هر بلوک داده به گونه ای متصل 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 به امنیت دفتر کل ارزهای دیجیتال کمک می کند. 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 این کامپیوترها نیاز دارد که عملکردهای هشینگ متعددی را انجام دهند. این مسئله مقیاس پذیری را مطرح می کند، 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 می شود. این به حمله 51 درصدی مربوط می شود. به عنوان یک نمای کلی: اگر یک نهاد واحد (یا گروهی از بازیگران بد) بتواند بیش از 50 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، مانند هزینه مضاعف. توکن‌ها به طور خلاصه، امنیت یک نیاز اساسی برای موفقیت یک بلاکچین است، زیرا بدون آن، مهاجمان می‌توانند کنترل زنجیره را در دست بگیرند و آن را بی‌فایده کنند.

مقیاس‌پذیری چیست؟

مقیاس پذیری به هدف ایجاد یک بلاک چین اشاره دارد که بتواند تراکنش های بیشتر و بیشتری را در ثانیه پشتیبانی کند. اگر بخواهیم فناوری بلاک چین به جامعه گسترده‌تر و احتمالاً میلیاردها کاربر خدمت کند، مقیاس مورد نیاز است. اما این جایی است که بسیاری از بلاک چین ها هنوز با مشکل مواجه هستند. این به این دلیل است که تمرکززدایی و امنیت آنقدر برای بلاک چین اساسی هستند که تمایل دارند ابتدا روی آن متمرکز شوند. تمرکززدایی در اصول و اهداف بلاک چین آنقدر محور است که در قلب اکثر بلاک چین های شناخته شده قرار دارد. امنیت، همانطور که در مورد آن بحث کردیم، یک نیاز اصلی برای موفقیت و مفید بودن یک بلاک چین است.

با این حال، با اولویت دادن به تمرکززدایی و امنیت، مقیاس پذیری به یک چالش تبدیل می شود. تعداد تراکنش هایی که یک زنجیره می تواند انجام دهد می تواند به شدت محدود شود. یک سیستم پرداخت متمرکز مانند ویزا بیان می کند که می تواند 24000 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. این را با برخی از شناخته شده ترین بلاک چین مقایسه کنید.

بر اساس گزارش بلومبرگ در سال 2022: “از سپتامبر، بیت کوین قادر به انجام بیش از هفت تراکنش در ثانیه نبود و اتریوم، دومین شبکه محبوب، به حدود 15 در ثانیه محدود شده بود – یک عمر در مقایسه با صرافی های معمولی.”

همانطور که گفته شد، این سرعت تراکنش‌های بلاک چین 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 بلاک چین کنند، به دلیل تعداد محدود تراکنش هایی که می توانند انجام دهند، شبکه ها دچار پارازیت خواهند شد.

چرا سه‌گانه بلاکچین وجود دارد؟

واضح ترین و اساسی ترین راه حل برای مشکل ذکر شده در بالا، کاهش تعداد شرکت کنندگانی است که در ازای مقیاس و سرعت بیشتر، داده های شبکه را تأیید می کنند و به آن اضافه می کنند. اما انجام این کار منجر به تضعیف تمرکززدایی می شود و کنترل به تعداد کمتری از شرکت کنندگان واگذار می شود. و همچنین منجر به تضعیف امنیت می شود 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 بلاک چین مقیاس آن را دشوار می‌کند. یکی را افزایش دهید و دیگری را ضعیف کنید. چگونه مقیاس پذیری را بدون آسیب رساندن به تمرکززدایی، امنیت یا هر دو افزایش می دهید؟

حل مشکل سه گانه بلاکچین

هیچ راه حل طلایی برای سه گانه 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 فضا اتفاق می‌افتد را به شما ارائه دهیم:

Sharding

این روشی برای تقسیم بلاک چین ها (یا انواع دیگر پایگاه های داده) به بلاک چین های کوچکتر و پارتیشن بندی شده است که بخش های داده خاصی را مدیریت می کنند. این راه‌اندازی استرس را از زنجیره‌ای که با تمام تراکنش‌ها و تعاملات در یک شبکه سروکار دارد، از بین می‌برد. هر بلاک چین پارتیشن بندی شده به عنوان یک خرده شناخته می شود و دفتر کل خاص خود را دارد. سپس این خرده‌ها می‌توانند تراکنش‌های خود را پردازش کنند، اما یک بلاک چین یا زنجیره اصلی تعاملات بین خرده‌ها را مدیریت می‌کند. این باعث می‌شود که ارتقاء مقیاس‌پذیری شبکه لایه 1 به اشتراک گذاشته شود، زیرا تغییری در شبکه اصلی یک بلاک چین است.

مکانیسم اجماع مختلف (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 بلاک چین‌های PoS، شرکت‌کنندگانی که در تأیید تراکنش‌ها مشارکت دارند، باید توکن‌های خود را به اشتراک بگذارند (قفل کنند). نیازی به ماشین های بسیار تخصصی ماینینگ نیست. افزودن اعتبار سنجی بیشتر به شبکه ساده تر و در دسترس تر است. PoS تنها یکی از بسیاری از رویکردهای مختلف برای مکانیسم های اجماع با مقیاس پذیری در ذهن است.

راه حل‌های لایه ۲ (Layer-2 solutions)

هر دو مکانیسم های اشتراک گذاری و اجماع مختلف همان چیزی هستند که به عنوان راه حل های لایه 1 شناخته می شوند. آنها به دنبال تغییر طراحی اساسی شبکه زیربنایی هستند. اما توسعه دهندگان دیگری که به دنبال حل این سه راه هستند روی راه حل هایی کار می کنند که بر روی ساختار شبکه موجود ساخته می شود. به عبارت دیگر، آنها فکر می کنند که پاسخ در لایه دوم یا لایه 2 نهفته است. نمونه هایی از این امر شامل زنجیره های جانبی و کانال های حالت است.

سایدچین اساسا یک بلاک چین مجزا است که به زنجیره اصلی متصل است. به گونه ای تنظیم شده است که دارایی ها بتوانند آزادانه بین این دو جریان داشته باشند. نکته مهم این است که زنجیره جانبی می تواند تحت قوانین متفاوتی عمل کند و سرعت و مقیاس بیشتری را فراهم کند. به طور مشابه، کانال های دولتی راه دیگری برای حذف تراکنش ها از زنجیره اصلی و کاهش فشار روی لایه 1 هستند. یک کانال دولتی به جای یک زنجیره جداگانه، از یک قرارداد هوشمند استفاده می کند تا کاربران را قادر سازد تا بدون انتشار تراکنش های خود در بلاک چین با یکدیگر تعامل داشته باشند. . بلاک چین فقط شروع و پایان کانال را ثبت می کند.

جمع‌بندی

سه‌گانه مقیاس‌پذیری مانع از تحقق پتانسیل بلاک چین به عنوان فناوری برای تغییر جهان می‌شود. اگر شبکه‌های بلاک چین فقط می‌توانند تعداد کمی از تراکنش‌ها را در ثانیه انجام دهند تا تمرکززدایی و امنیت حفظ شود، در این صورت 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 تکنولوژیکی که قبلاً توسط بلاک چین ایجاد شده است، ادامه خواهد یافت و این شبکه‌ها ممکن است در آینده بتوانند داده‌های بسیار بیشتری را مدیریت کنند.