سه گانه بلاک چین یا Trilemma چیست؟ - مجله پزشکی

مقدمه

در اصطلاح اولیه، بلاک چین یک پایگاه داده دیجیتالی توزیع شده است. بلوک های داده به ترتیب زمانی سازماندهی شده اند. بلوک ها به وسیله الگوریتم های رمزنگاری مرتبط و ایمن می شوند. پیاده سازی این فناوری در صنایع مختلف در حال حاضر نحوه کار و زندگی ما را تغییر داده است. ایده این است که بلاکچین های غیرمتمرکز و ایمن به کاربران اجازه می دهند که برای عملکرد شبکه ها یا بازارها احتیاجی به تکیه بر اشخاص ثالث نداشته باشند. با این حال، کارشناسان به طور کلی بر سر این موضوع توافق دارند که اگر این فناوری بخواهد به طور گسترده تر مورد استفاده قرار گیرد، یک مشکل اصلی وجود دارد که احتیاج به حل دارد. مشکل مورد بحث به عنوان سه گانه بلاک چین trilemma شناخته می گردد.

این اصطلاح به وسیله ویتالیک بوترین، یکی از بنیانگذاران اتریوم مطرح شد. برای درک این موضوع، باید از سه عنصر مختلف که در یک بلاک چین وجود دارد آگاه باشید: تمرکززدایی، امنیت و مقیاس پذیری. سه گانه بلاکچین به این ایده اشاره دارد که رسیدن به سطوح بهینه از هر سه ویژگی به طور همزمان برای بلاک چین ها سخت است. افزایش یکی معمولا منجر به تضعیف دیگری می گردد.

این مقاله به آنالیز هر سه عنصر در trilemma می پردازد و در خصوص هرکدام شرح می دهد. بحث عمیق تر درباره هرکدام و نحوه تطابق آنها با یکدیگر، به درک بهتری از چگونگی و چرایی سه گانه بلاک چین منجر می گردد. این مقاله بعلاوه بعضی از راهکار های پیشنهاد شده به وسیله توسعه دهندگان را معرفی می نماید.

تمرکززدایی چیست؟

طراحی بنیادین بیت کوین و شبکه های بلاک چین مشابه غیرمتمرکز است. کل ساختار به گونه ای است که هیچ فرد یا سازمانی به عنوان مرجع اصلی عمل نمی نماید و کل ساختار غیرمتمرکز است. لایه شبکه برای هر کسی که می خواهد شرکت کند، باز است. در نتیجه، کنترل به جای اینکه به وسیله یک نهاد واحد صورت پذیرد، به طور کامل توزیع می گردد. همه به یک داده دسترسی دارند. اگر کسی سعی کند با تغییر رکوردها به نفع خود سیستم را فریب دهد، بقیه شرکت نمایندگان داده های جعلی و معیوب را تایید نخواهند کرد.

بیایید شبکه بیت کوین را به عنوان مثال در نظر بگیریم. هیچ شخص ثالثی در کنترل نیست. این موضوع را با احتیاج بانک ها در سیستم اقتصادی مقایسه کنید. بانک ها اعتماد بین افرادی را که در حال معامله هستند، تضمین می نمایند و اطمینان می دهند که تمام سوابق به درستی نگهداری می شوند. با این حال، بلاک چین بیت کوین، تمام آن داده ها را با همه افراد در شبکه به اشتراک می گذارد، به طوری که قبل از اضافه شدن به پایگاه داده دیجیتال، آنالیز و تأیید گردد. نتیجه سیستمی است که می تواند بدون احتیاج به اشخاص ثالث وجود داشته باشد.

تمرکززدایی امکان چیزی را که به عنوان Web3 شناخته می گردد را ارائه می دهد. در حال حاضر ما Web2 را داریم، اینترنت امروزی. این فضا پر از سایت ها و برنامه هایی است که به وسیله شرکت ها کنترل می شوند، اما حاوی محتوای ساخته شده به وسیله کاربران است. Web3 مرحله بعدی است. اینترنت که در آن فناوری بلاک چین غیرمتمرکز به افراد امکان می دهد داده ها و زندگی آنلاین خود را کنترل نمایند.

با این حال، نکته ای که باید به آن توجه کرد این است که به علت نحوه عملکرد این سیستم های توزیع شده - با احتیاج به توافق طیف گسترده ای از شرکت نمایندگان در خصوص اعتبار هر داده - زمان تراکنش می تواند به علت روشی که اطلاعات باید به اشتراک گذاشته گردد، کند باشد. بنابراین، بلاک چین ها باید به قطعات کوچکتری تقسیم شوند، یعنی می توانند داده های بیشتری را با سرعت های بالاتر مدیریت نمایند. هنگام بحث در خصوص مقیاس پذیری به این نقطه باز خواهیم گشت.

علاوه بر این، رویای غیرمتمرکز تنها در صورتی برقرار است که بلاک چین های زیربنایی ایمن باشند. اگر یک بلاک چین فاقد امنیت باشد، یک بازیگر بد می تواند کنترل را در دست بگیرد و داده ها را به نفع خود تغییر دهد. این منجر به بخش دوم سه گانه می گردد: امنیت.

امنیت در بلاکچین چیست؟

اگر بلاک چین فاقد امنیت باشد، دیگر اینکه چقدر غیرمتمرکز است معنا ندارد. یک شبکه بلاک چین خوب باید در برابر حملات مخرب مقاوم باشد. سیستم های متمرکز امنیت خود را از بسته بودن سیستم می گیرند. هر کسی که کنترل را در دست دارد می تواند تضمین کند که داده ها عاری از تداخل هستند. اما چگونه این امر در یک سیستم غیرمتمرکز که هر کسی می تواند در آن شرکت کند، محقق می گردد؟

این موضوع پیچیده ای است، اما می توانیم به بیت کوین به عنوان نمونه ای از امنیت غیرمتمرکز بلاک چین برگردیم. بلاک چین بیت کوین از ترکیبی از رمزنگاری و مکانیزم اجماع شبکه ای به نام اثبات کار (PoW) استفاده می نماید. از نظر رمزنگاری، هر بلوک دارای نوعی امضای دیجیتال (یا هش) است. هر بلوک داده به گونه ای است که نمی توان آن را دستکاری کرد زیرا هرگونه تغییری هش بلوک را تغییر می دهد. هرگونه کوشش برای تغییر داده ها به سرعت به وسیله بقیه شبکه شناسایی می گردد.

مکانیسم اجماع PoW بخش دیگری از این پازل است. این مکانیزم به امنیت دفتر کل ارزهای دیجیتال یاری می نماید. درک اثبات کار به خودی خود یک مقاله کامل است، اما برای اهداف ما، توجه داشته باشید که اعضای شبکه فقط می توانند تراکنش های نو را تأیید نموده و به وسیله فعالیتی به نام استخراج آن ها را به دفتر اضافه نمایند. این شامل استفاده از قدرت محاسباتی برای حل یک پازل ریاضی است. بخشی از فرآیند به کامپیوترهایی احتیاج دارد که عملنمودهای هشینگ متعددی را انجام دهند. این مسئله مقیاس پذیری را مطرح می نماید، زیرا مکانیسم PoW ایمن اما نسبتا کند است.

بعلاوه توجه داشته باشید که هر چه تعداد شرکت نمایندگان (گره ها) در شبکه بیشتر باشد، امنیت آن بیشتر است. هر چه تعداد احزاب بیشتر باشد، کنترل سیستم برای یک بازیگر بد سختتر می گردد. این به حمله 51 درصدی مربوط می گردد. به طور بسیار ساده: اگر یک نهاد واحد (یا گروهی از بازیگران بد) بتواند بیش از 50 درصد از کل نرخ هش شبکه یک بلاک چین را کنترل کند، آنگاه می تواند اجماع را نادیده بگیرد و داده های زنجیره را به نفع خود تغییر دهد. به طور خلاصه، امنیت یک احتیاج اساسی برای موفقیت یک بلاک چین است، زیرا بدون آن، مهاجمان می توانند کنترل یک بلاک چین را در دست بگیرند.

مقیاس پذیری 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 گسترده تر و احتمالاً میلیاردها کاربر خدمت رسانی کند، مقیاس مورد احتیاج است. اما این جایی است که بسیاری از بلاک چین ها هنوز با مشکل روبرو هستند و این به این علت 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 مهم است که در راس اهداف و ماموریت بیشتر بلاک چین های شناخته شده قرار گرفته است. امنیت، همانطور که در خصوص آن بحث کردیم، یک احتیاج 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 گردد. تعداد تراکنش هایی که یک زنجیره می تواند انجام دهد می تواند به شدت محدود گردد. یک سیستم پرداخت متمرکز مانند ویزا بیان می نماید که می تواند 24000 تراکنش در ثانیه را پشتیبانی کند. این به این علت است که شبکه بسته است و از ملاحظاتی مانند گره های عمومی و اجماع عاری است. حالا این مورد را با بعضی از شناخته شده ترین بلاک چین ها مقایسه کنید.

بر اساس گزارش بلومبرگ در سال 2022: از سپتامبر، بیت کوین قادر به انجام بیش از هفت تراکنش در ثانیه نبوده است و اتریوم، دومین شبکه محبوب، به حدود 15 تراکنش در ثانیه محدود بوده است.

همانطور که گفته شد، این سرعت تراکنش های بلاک چین به علت نحوه پردازش اطلاعات به وسیله شرکت نمایندگان مختلف که شبکه غیرمتمرکز را تشکیل می دهند، و ماهیت خود مکانیزم اجماع PoW محدود است. اگر افراد بیشتری در جامعه آغاز به استفاده از فناوری بلاک چین نمایند، به علت تعداد محدود تراکنش هایی که می توانند انجام دهند، شبکه ها دچار مشکل خواهند شد.

چرا سه گانه بلاک چین وجود دارد؟

واضح ترین و اساسی ترین راهکار برای مشکل ذکر شده در بالا، کاهش تعداد شرکت نمایندگانی است که در ازای مقیاس و سرعت بیشتر، داده های شبکه را تأیید می نمایند و به آن اضافه می نمایند. اما انجام این کار منجر به تضعیف تمرکززدایی می گردد و کنترل به تعداد کمتری از شرکت نمایندگان واگذار می گردد. و بعلاوه منجر به تضعیف امنیت می گردد زیرا تعداد بازیکنان کمتر به معنای احتمال حملات بیشتر است.

بنابراین سه گانه در اینجا نهفته است: با توجه به ارتباط بین ویژگی های مورد نظر تمرکززدایی و امنیت، طراحی اساسی نحوه عملکرد بلاک چین مقیاس آن را سخت می نماید. یکی را افزایش دهید و دیگری را ضعیف می کنید. چگونه می توان مقیاس پذیری را بدون آسیب رساندن به تمرکززدایی، امنیت یا هر دو افزایش داد؟

حل مشکل سه گانه بلاک چین

هیچ راهکار 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 بعضی از محبوب ترین پیشرفت ها داشته باشیم تا درک درستی از آنچه در این فضا اتفاق می افتد را به شما ارائه دهیم:

1-شاردینگ (Sharding)

این روشی برای تقسیم بلاکچین 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 نمایند. این راه اندازی استرس را از زنجیره ای که با تمام تراکنش ها و تعاملات در یک شبکه سروکار دارد، از بین می برد. هر بلاک چین پارتیشن بندی شده به عنوان یک شارد (Shard) یا قطعه شناخته می گردد و دفتر کل خاص خود را دارد. سپس این قطعه ها می توانند تراکنش های خود را پردازش نمایند، اما یک بلاک چین یا زنجیره اصلی تعاملات بین خرده ها را مدیریت می نماید. این باعث می گردد که ارتقاء مقیاس پذیری شبکه لایه 1 به اشتراک گذاشته گردد، زیرا تغییری در شبکه اصلی یک بلاک چین است.

2-مکانیسم های اجماع متفاوت (Different consensus mechanism)

یکی از دلایلی که سه راهی در شبکه بیت کوین وجود دارد، نحوه عملکرد PoW برای تضمین امنیت است. احتیاج به ماینرها، الگوریتم های رمزنگاری و مقادیر عظیمی از توان محاسباتی غیرمتمرکز منجر به یک سیستم امن، اما کند می گردد. یافتن راهی متفاوت برای اطمینان از اجماع یکی از روینمودهای حل این سه راه است. این یکی از دلایل حرکت اتریوم از PoW به اثبات سهام (PoS) بود.

در بلاک چین های PoS، شرکت نمایندگانی که در تأیید تراکنش ها مشارکت دارند، باید توکن های خود را به اشتراک بگذارند (قفل نمایند). احتیاجی به دستگاه های بسیار تخصصی ماینینگ نیست. افزودن اعتبار سنجی بیشتر به شبکه ساده تر و در دسترس تر است. PoS تنها یکی از بسیاری از روینمودهای مختلف برای مکانیسم های اجماع با مقیاس پذیری است.

3-راهکار های لایه 2 (Layer-2 solutions)

هر دو مکانیسم های اشتراک گذاری و اجماع مختلف همان چیزی هستند که به عنوان راهکار های لایه 1 شناخته می شوند. همه آن ها در پی تغییر طراحی اساسی شبکه زیربنایی هستند. اما توسعه دهندگان دیگری که در پی حل این سه راه هستند روی راهکار هایی کار می نمایند که بر روی ساختار شبکه موجود ساخته می گردد. به عبارت دیگر، آنها فکر می نمایند که پاسخ در لایه 2 نهفته است. نمونه هایی از این امر شامل زنجیره های جانبی و کانال اظهارنامه یا state channel 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 اظهارنامه یا state channel راه دیگری برای حذف تراکنش ها از زنجیره اصلی و کاهش فشار روی لایه 1 هستند. یک کانال اظهارنامه یا state channel به جای یک زنجیره جداگانه، از یک قرارداد هوشمند استفاده می نماید تا کاربران را قادر سازد تا بدون انتشار تراکنش های خود در بلاک چین با یکدیگر تعامل داشته باشند. . بلاک چین فقط آغاز و خاتمه کانال را ثبت می نماید.

جمع بندی

سه گانه مقیاس پذیری مانع از تحقق پتانسیل بلاک چین به عنوان فناوری برای تغییر دنیا می گردد. اینکه شبکه های بلاک چین فقط می توانند تعداد کمی از تراکنش ها را در ثانیه انجام دهند تا تمرکززدایی و امنیت حفظ گردد، دستیابی به پذیرش انبوه سخت خواهد بود. با این حال، راهکار هایی که در حال حاضر به وسیله توسعه دهندگانی که در پی حل این مشکل هستند، نشان می دهد که پیشرفت های خوبی در این زمینه محقق شده است و توسعه دهندگان بسیار در خصوص آینده این فناوری خوش بین هستند.

منبع: binance.academy