سه‌گانه بلاک‌چین (Blockchain Trilemma) چیست؟ آشنایی با مثلث تریلما

در این مقاله از کیف پول من، این محدودیت معماری یعنی مثلث تریلما را به صورت دقیق بررسی می‌کنیم تا ماهیت تضاد میان امنیت، سرعت و تمرکززدایی روشن شود. در ادامه نیز بررسی خواهیم کرد که راهکارهای لایه دوم (Layer 2) و معماری پروژه‌های نوین بازار، با چه استراتژی‌هایی به جنگ این معضل رفته‌اند تا آینده‌ای سریع‌تر، ارزان‌تر و امن‌تر برای اکوسیستم بلاک‌چین رقم بزنند.

مثلث تریلما یا معضل سه‌گانه‌ی بلاک‌چین چیست؟

برای درک بهتر معضل سه‌گانه‌ی بلاکچین، بیایید یک مثال ساده از زندگی روزمره‌ی خود بزنیم. فرض کنید می‌خواهید یک پروژه‌ی ساختمانی را شروع کنید و دوست دارید این پروژه سه ویژگی مهم داشته باشد: با بالاترین کیفیت ساخته شود، هزینه‌ی انجام آن ارزان باشد و در سریع‌ترین زمان ممکن به پایان برسد. اما در دنیای واقعی، معمولا شما فقط می‌توانید دو مورد از این سه ویژگی را همزمان داشته باشید. اگر پروژه‌ای باکیفیت و سریع بخواهید، قطعا ارزان نخواهد بود. اگر ارزان و سریع بخواهید، کیفیت کار فدا می‌شود.

در دنیای رمزارزها و طراحی شبکه‌های بلاک‌چینی نیز دقیقا با چنین چالش مشابهی روبه‌رو هستیم. مفهوم مثلث تریلما که برای اولین بار توسط ویتالیک بوترین (بنیان‌گذار شبکه‌ی اتریوم) مطرح شد، به یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های زیرساختی در ساخت بلاک‌چین‌ها اشاره دارد. این مفهوم بیان می‌کند که توسعه‌دهندگان برای طراحی یک شبکه‌ی بی‌نقص، باید سه پایه‌ی حیاتی تمرکززدایی (Decentralization)، امنیت (Security) و مقیاس‌پذیری (Scalability) را در نظر بگیرند.

مشکل اساسی یا همان معضل سه‌گانه زمانی خود را نشان می‌دهد که تلاش می‌کنیم هر سه ویژگی را به صورت همزمان به بالاترین حد ممکن برسانیم. طبق قانون تریلما، یک شبکه‌ی بلاک‌چینی در حالت عادی تنها می‌تواند دو ویژگی از این سه مورد را در عالی‌ترین سطح ارائه دهد و برای دستیابی به آن‌ها، ناچار است ویژگی سوم را تا حدودی فدا کند.

به عنوان مثال، اگر سازندگان یک سیستم بخواهند شبکه‌ی آن‌ها بسیار سریع باشد و در هر ثانیه هزاران تراکنش را پردازش کند (مقیاس‌پذیری بالا)، معمولا مجبور می‌شوند تایید تراکنش‌ها را به تعداد کمتری از نودها (کامپیوترهای متصل به شبکه که وظیفه‌ی بررسی اطلاعات را دارند) بسپارند. اما این کار باعث می‌شود شبکه به سمت متمرکز شدن حرکت کند و ویژگی تمرکززدایی آن تضعیف شود. درک این مثلث و چالش‌های برقراری تعادل در آن، کلید اصلی برای شناخت تفاوت‌ها، ارزش‌ها و نقاط ضعف پروژه‌های مختلف در بازار ارزهای دیجیتال است.

سه رکن اساسی در شبکه‌های بلاک‌چینی

برای اینکه درک عمیق‌تری از معماری ارزهای دیجیتال داشته باشیم، لازم است هر کدام از اضلاع این مثلث را به صورت جداگانه بررسی کنیم. این سه ویژگی، پایه‌های اصلی هر پروژه‌ی کریپتویی هستند و توسعه‌دهندگان برای موفقیت شبکه‌ی خود باید به هر سه مورد توجه ویژه‌ای داشته باشند. در ادامه، نقش و اهمیت هر یک از این رکن‌ها را مرور می‌کنیم.

تمرکززدایی (Decentralization): حذف واسطه‌ها و توزیع قدرت بین کاربران

در سیستم‌های مالی سنتی مانند شبکه‌ی بانکی، تمام اطلاعات و دارایی‌ها در اختیار یک نهاد یا سرور مرکزی است. این نهاد تصمیم می‌گیرد که چه تراکنشی تایید شود، چه کارمزدی دریافت شود و حتی چه زمانی حساب یک کاربر مسدود شود. تمرکززدایی دقیقا نقطه‌ی مقابل این سیستم است و هدف اصلی آن، حذف واسطه‌های متمرکز است. در یک شبکه‌ی غیرمتمرکز، هیچ مدیر، شرکت یا دولت واحدی سیستم را کنترل نمی‌کند.

برای درک بهتر، یک دفترچه یادداشت بزرگ را در نظر بگیرید که کپی آن در اختیار هزاران نفر در سراسر جهان است. هر زمان که بخواهید خطی به این دفترچه اضافه کنید، تمام آن هزاران نفر باید توافق کنند که نوشته‌ی شما درست است و تقلبی در کار نیست. به این افراد و سیستم‌های آن‌ها در دنیای رمزارزها، نود یا گره (Node: کامپیوترهای متصل به شبکه که نسخه‌ای از اطلاعات را ذخیره کرده و وظیفه‌ی بررسی و تایید تراکنش‌ها را بر عهده دارند) می‌گویند. وقتی قدرت بین هزاران نود توزیع شده باشد، هیچ‌کس به تنهایی نمی‌تواند قوانین شبکه را به نفع خود تغییر دهد.

امنیت (Security): سد دفاعی شبکه در برابر هکرها و تقلب

دنیای دیجیتال همیشه پر از خطرات و حملات سایبری است، به همین دلیل امنیت یکی از حیاتی‌ترین دغدغه‌های سازندگان هر شبکه‌ی بلاک‌چینی به شمار می‌رود. امنیت در اینجا به معنای توانایی سیستم برای دفاع از خود، جلوگیری از دستکاری اطلاعات، سرقت دارایی‌ها و مسدود کردن راه‌های تقلب است.

یکی از چالش‌های مهم امنیتی در این فضا، جلوگیری از مشکل دوبار خرج کردن (Double Spending: یک نوع تقلب که در آن شخص هکر تلاش می‌کند یک دارایی دیجیتال را به طور همزمان برای دو نفر مختلف ارسال کند) است. بلاک‌چین‌ها با استفاده از کدهای پیچیده‌ی رمزنگاری و همچنین به کمک همان سیستم غیرمتمرکزی که در بخش قبل یاد گرفتیم، یک سد دفاعی بسیار محکم می‌سازند. هرچه تعداد نودهای یک شبکه بیشتر باشد، هک کردن آن سخت‌تر می‌شود؛ زیرا هکر برای ایجاد تغییر در اطلاعات، باید کنترل بیش از نیمی از کامپیوترهای شبکه را در دست بگیرد که کاری تقریبا غیر ممکن و به شدت پرهزینه است.

مقیاس‌پذیری (Scalability): سرعت، ظرفیت و توان پردازش تراکنش‌ها

مقیاس‌ پذیری نشان می‌دهد که یک شبکه تا چه اندازه می‌تواند بزرگ شود و به نیاز تعداد زیادی از کاربران به صورت همزمان پاسخ دهد، بدون اینکه سرعت آن کاهش یابد یا هزینه‌ی استفاده از آن سرسام‌آور شود.

برای ساده‌سازی این مفهوم، یک بزرگراه را در نظر بگیرید. اگر این جاده تنها دو لاین داشته باشد، با ورود تعداد کمی خودرو به خوبی کار می‌کند، اما در ساعات شلوغی ترافیک سنگینی ایجاد می‌شود و ماشین‌ها باید زمان زیادی را برای عبور منتظر بمانند. در دنیای رمزارزها نیز دقیقا همین اتفاق می‌افتد:

• اگر مقیاس‌پذیری یک شبکه پایین باشد، با افزایش تعداد کاربران شبکه دچار ترافیک می‌شود. در این حالت، کاربران برای اینکه تراکنش آن‌ها زودتر از بقیه تایید شود، مجبورند کارمزدهای بسیار بالایی پرداخت کنند.
• شبکه‌ای که مقیاس‌پذیری بالایی دارد، شبیه به یک آزادراه ده بانده است که میلیون‌ها خودرو می‌توانند با سرعت و بدون ترافیک در آن حرکت کنند.

یکی از معیارهای اصلی برای سنجش مقیاس‌پذیری، سرعت پردازش یا تی‌پی‌اس (TPS: مخفف تعداد تراکنش در ثانیه که نشان می‌دهد یک سیستم در هر ثانیه چند انتقال را می‌تواند تایید کند) است. افزایش این ظرفیت بدون فدا کردن امنیت، همان چالش بزرگی است که سازندگان بازار کریپتو در تلاش برای حل آن هستند.

چرا ایجاد تعادل بین سه گانه بلاک چین دشوار است؟

همان‌طور که در بخش قبل یاد گرفتیم، هر پروژه‌ی کریپتویی برای موفقیت به امنیت، مقیاس‌پذیری و تمرکززدایی نیاز دارد. اما چرا نمی‌توانیم شبکه‌ای بسازیم که همزمان در هر سه زمینه کامل و بی‌نقص باشد؟ پاسخ این سوال در یک محدودیت منطقی و شبکه‌ای نهفته است: هماهنگ کردن تعداد زیادی کامپیوتر در سراسر جهان به زمان نیاز دارد.

در یک شبکه‌ی بلاک‌چینی واقعی، برای اینکه امنیت حفظ شود و هیچکس نتواند تقلب کند، تمام اطلاعات باید توسط تعداد زیادی از کاربران بررسی شود. به این فرآیند توافق جمعی، الگوریتم اجماع (Consensus Algorithm: مجموعه‌ای از قوانین نرم‌افزاری که کامپیوترهای شبکه برای تایید صحت تراکنش‌ها و رسیدن به یک تصمیم واحد از آن پیروی می‌کنند) می‌گویند. وقتی قرار باشد هزاران کامپیوتر در کشورهای مختلف با هم ارتباط برقرار کنند و روی درستی یک انتقال مالی به توافق برسند، سرعت انجام کار به طور طبیعی پایین می‌آید.

حالا فرض کنید توسعه‌دهندگان بخواهند سرعت این سیستم را بالا ببرند؛ در این شرایط معمولا دو راهکار پیش روی آن‌هاست که هر کدام باعث فدا شدن یکی دیگر از اضلاع مثلث می‌شود:

• افزایش سرعت به قیمت از بین رفتن تمرکززدایی: توسعه‌دهندگان می‌توانند تصمیم بگیرند که به جای هزاران کامپیوتر، تنها 20 کامپیوتر قدرتمند در شبکه وظیفه‌ی تایید تراکنش‌ها را بر عهده داشته باشند. در این حالت، چون تعداد بررسی‌کنندگان کم است، سرعت شبکه فوق‌العاده بالا می‌رود. اما مشکل اینجاست که شبکه دیگر غیرمتمرکز نیست و آن 20 کامپیوتر می‌توانند کل سیستم را کنترل کنند.
• افزایش سرعت به قیمت کاهش امنیت: راهکار دیگر این است که شبکه همچنان هزاران کامپیوتر داشته باشد، اما برای افزایش سرعت، سخت‌گیری در بررسی اطلاعات کمتر شود. در این سناریو تمرکززدایی و مقیاس‌پذیری در سطح خوبی قرار می‌گیرند، اما به دلیل بررسی‌های سطحی، راه برای ورود هکرها و ثبت تراکنش‌های تقلبی باز می‌شود و امنیت شبکه به شدت افت می‌کند.

برای درک بهتر این تفاوت‌ها و کشمکش‌ها، بد نیست نگاهی به جدول زیر بیندازیم. در این جدول یک سیستم مالی سنتی متمرکز را با یک شبکه‌ی غیرمتمرکز نسل اول مقایسه کرده‌ایم تا ببینید چگونه متمرکز بودن باعث افزایش سرعت، اما از بین رفتن استقلال کاربران می‌شود.

ویژگی شبکه	سیستم‌های متمرکز (مانند ویزا کارت)	سیستم‌های غیرمتمرکز (مانند شبکه‌ی بیت‌کوین)
سرعت پردازش (مقیاس‌پذیری)	بسیار بالا (امکان پردازش هزاران تراکنش در هر ثانیه)	بسیار پایین (پردازش حدود هفت تراکنش در هر ثانیه)
وضعیت توزیع قدرت (تمرکززدایی)	کاملا متمرکز (اطلاعات روی سرورهای یک شرکت خاص ذخیره می‌شود)	بسیار بالا (اطلاعات در اختیار هزاران کاربر در سراسر جهان است)
امنیت و استقلال مالی	بالا در برابر هک، اما مدیران می‌توانند حساب شما را مسدود کنند	بسیار بالا، غیرقابل سانسور و بدون امکان مسدود سازی حساب‌ها

بررسی معضل تریلما در غول‌های بازار کریپتو

برای اینکه ببینیم معضل سه‌گانه در دنیای واقعی چگونه عمل می‌کند، بهترین راه این است که نگاهی به دو پروژه‌ی بزرگ و شناخته‌شده‌ی بازار ارزهای دیجیتال یعنی بیت‌کوین و اتریوم بیندازیم. سازندگان این دو شبکه، در زمان طراحی سیستم خود مجبور شدند انتخاب‌های سختی داشته باشند و کفه‌ی ترازوی خود را به سمت دو ضلع خاص از این مثلث سنگین‌تر کنند.

شبکه‌ی بیت‌کوین (Bitcoin): پادشاه امنیت و تمرکززدایی، اما کند در مقیاس‌پذیری

زمانی که خالق بیت‌کوین این سیستم را طراحی کرد، هدف اصلی او ایجاد یک پول دیجیتال بود که هیچ دولت یا بانکی نتواند آن را کنترل یا سانسور کند. بنابراین، او تمرکززدایی و امنیت را در بالاترین اولویت قرار داد.

در شبکه‌ی بیت‌کوین، هزاران کامپیوتر در سراسر جهان باید هر تراکنش را به دقت بررسی کنند. این شبکه برای تامین امنیت خود از روشی به نام اثبات کار (Proof of Work: یک الگوریتم تایید تراکنش که در آن دستگاه‌های کامپیوتری قدرتمند برای حل معماهای پیچیده‌ی ریاضی با هم رقابت می‌کنند) استفاده می‌کند.

نتیجه‌ی این نوع طراحی چیست؟ شبکه‌ی بیت‌کوین به قدری امن و غیرمتمرکز است که هک کردن یا متوقف کردن آن تقریبا غیر ممکن به نظر می‌رسد. این سیستم شبیه به یک گاوصندوق فوق‌امنیتی است که برای باز شدن در آن، هزاران نگهبان در سراسر دنیا باید کلید خود را به صورت همزمان بچرخانند.

اما این امنیت و توزیع قدرت، بهای سنگینی داشته است: فدا شدن مقیاس‌پذیری. شبکه‌ی بیت‌کوین در هر ثانیه تنها می‌تواند حدود هفت تراکنش را پردازش کند. به همین دلیل، شما نمی‌توانید برای خریدهای سریع و روزمره‌ی خود، مثلا خرید یک فنجان قهوه، به راحتی از شبکه‌ی اصلی بیت‌کوین استفاده کنید؛ زیرا تایید شدن تراکنش شما ممکن است زمان نسبتا زیادی طول بکشد.

شبکه‌ی اتریوم (Ethereum): چالش کارمزدهای بالا و رویکرد شبکه برای ارتقا

اتریوم دومین پروژه‌ی بزرگ بازار است که امکانات بسیار بیشتری نسبت به بیت‌کوین ارائه می‌دهد. این شبکه به برنامه‌نویسان اجازه می‌دهد تا اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز بسازند. اتریوم این کار را به کمک فناوری قرارداد هوشمند (Smart Contract: کدهای برنامه‌نویسی که روی بلاک‌چین ذخیره می‌شوند و در صورت برآورده شدن شرایط خاص، به صورت خودکار و بدون نیاز به هیچ واسطه‌ای اجرا می‌شوند) انجام می‌دهد.

اتریوم نیز در معماری اولیه‌ی خود، مسیر بیت‌کوین را در پیش گرفت و امنیت و تمرکززدایی را به سرعت پردازش ترجیح داد. اما چون روی شبکه‌ی اتریوم برنامه‌ها و بازی‌های مختلفی اجرا می‌شود، تعداد کاربرانی که می‌خواهند همزمان از آن استفاده کنند بسیار زیاد است.

وقتی ترافیک شبکه بالا می‌رود، ضعف مقیاس‌پذیری خود را به شکل دیگری نشان می‌دهد: افزایش شدید کارمزدها. در اتریوم، کاربران برای انجام هر انتقالی باید هزینه‌ای به نام گس فی (Gas Fee: کارمزدی که برای جبران قدرت پردازشی مصرف‌شده در شبکه‌ی اتریوم پرداخت می‌شود) بپردازند.

می‌توانید شبکه‌ی اتریوم را شبیه به یک شهربازی بسیار محبوب اما با ظرفیت ورودی محدود تصور کنید. وقتی تعداد بازدیدکنندگان در روزهای تعطیل به شدت افزایش می‌یابد، سیستم برای کنترل جمعیت، قیمت بلیت ورودی را چند برابر می‌کند. در زمان شلوغی شبکه‌ی اتریوم نیز، کاربرانی که می‌خواهند تراکنش آن‌ها سریع‌تر تایید شود، مجبورند کارمزدهای بسیار بالایی پرداخت کنند تا گره‌های شبکه، کار آن‌ها را در اولویت قرار دهند.

البته سازندگان پروژه‌ی اتریوم متوجه این مشکل هستند و برای حل این معضل، مسیر ارتقای مستمر شبکه را در پیش گرفته‌اند. آن‌ها در یک به‌روزرسانی بزرگ، روش تایید تراکنش‌های خود را به اثبات سهام (Proof of Stake: روشی نوین که در آن کاربران به جای استفاده از دستگاه‌های پرمصرف، رمزارزهای خود را در شبکه قفل می‌کنند تا حق تایید تراکنش‌ها و تامین امنیت را به دست آورند) تغییر دادند. این تغییر ساختاری، یکی از قدم‌های بزرگ اتریوم برای رسیدن به سرعت بالاتر و کارمزد کمتر است.

چه راه‌حل‌هایی برای غلبه بر معضل سه‌گانه‌ی بلاک‌چین ارائه شده است؟

توسعه‌دهندگان و نوابغ دنیای رمزارزها در برابر معضل تریلما تسلیم نشده‌اند و برای حل این چالش، راهکارهای بسیار هوشمندانه‌ای طراحی کرده‌اند. برای درک بهتر این راهکارها، یک شبکه‌ی بلاک‌چین را مانند سیستم حمل‌ونقل یک شهر بزرگ و شلوغ تصور کنید.

برای رفع ترافیک این شهر و رساندن سریع‌تر مسافران به مقصد، ما می‌توانیم سه کار متفاوت انجام دهیم: جاده‌های فعلی را عریض‌تر کنیم، پل‌های هوایی و متروهای جدیدی روی جاده‌های قبلی بسازیم، یا اینکه این شهر را از طریق یک شاهراه مرکزی به شهرهای دیگر متصل کنیم. در دنیای ارزهای دیجیتال نیز دقیقا از همین الگوهای چندلایه‌ای برای حل مشکل سرعت و حفظ امنیت استفاده می‌شود که در ادامه آن‌ها را با زبانی ساده بررسی می‌کنیم.

تقویت لایه‌ی صفر (Layer 0)؛ ایجاد زیرساخت ارتباطی

لایه‌ی صفر (Layer 0: بنیادی‌ترین زیرساخت نرم‌افزاری که به شبکه‌های بلاک‌چینی مختلف اجازه می‌دهد با یکدیگر ارتباط برقرار کنند) مانند فونداسیون و بستر اصلی یک شهر است. در حالت عادی، شبکه‌هایی مثل بیت‌کوین و اتریوم کاملا از هم جدا هستند، زبان یکدیگر را نمی‌فهمند و نمی‌توانند با هم ارتباطی داشته باشند.

اما پروژه‌های لایه‌ی صفر می‌آیند و یک زمین و بستر مشترک می‌سازند تا بلاک‌چین‌های مختلف بتوانند روی آن سوار شوند. در این سیستم‌های نوین، یک زنجیره‌ی مرکزی به نام زنجیره‌ی رله (Relay Chain: قلب تپنده‌ی شبکه‌های لایه‌ی صفر که وظیفه‌ی تامین امنیت و ایجاد هماهنگی بین شبکه‌های کوچکتر را بر عهده دارد) وجود دارد. این کار باعث می‌شود بار پردازش تراکنش‌ها بین چندین شبکه‌ی مختلف تقسیم شود و در نتیجه، سرعت کل سیستم به شدت افزایش یابد.

راهکارهای لایه‌ی اول (Layer 1)؛ ایجاد تغییرات بنیادین در خود شبکه

منظور از لایه‌ی اول (Layer 1: همان شبکه‌ی اصلی و پایه‌ای بلاک‌چین که تمام قوانین روی آن نوشته شده است) خود خیابان‌ها و جاده‌های اصلی شهر است. راهکارهای این بخش تلاش می‌کنند تا با تغییر دادن کدهای برنامه‌نویسی و ساختار خود شبکه، ظرفیت و توانایی آن را بالا ببرند. توسعه‌دهندگان برای ارتقای لایه‌ی اول از روش‌های زیر استفاده می‌کنند:

بهبود پروتکل‌ها و الگوریتم‌های اجماع (Consensus Protocols)

همان‌طور که در بخش‌های قبلی یاد گرفتیم، روشی که کامپیوترهای شبکه برای تایید تراکنش‌ها با هم به توافق می‌رسند، تاثیر بسیار زیادی روی سرعت کار دارد. اگر شبکه‌ای از روش‌های قدیمی و کند استفاده می‌کند، تیم سازنده می‌تواند آن را با روش‌های نوین جایگزین کند. نمونه‌ی بارز این موضوع، ارتقای شبکه‌ی اتریوم بود که روش کند و پرهزینه‌ی قبلی خود را کنار گذاشت و به یک سیستم مدرن‌تر کوچ کرد تا نیاز به پردازش‌های سنگین ریاضی از بین برود و مسیر برای سریع‌تر شدن شبکه هموار شود.

شاردینگ یا بخش‌بندی داده‌ها (Sharding)

شاردینگ (Sharding: تکنیکی هوشمندانه که در آن اطلاعات و بار ترافیکی کل شبکه، به تکه‌های کوچکتری به نام شارد تقسیم می‌شود) یکی از جذاب‌ترین راهکارهای نرم‌افزاری است. فرض کنید در یک بانک بسیار بزرگ، فقط یک باجه برای پاسخگویی به هزاران مشتری وجود داشته باشد؛ قطعا صف طولانی و خسته‌کننده‌ای ایجاد می‌شود.

شاردینگ دقیقا مانند این است که فضای بانک را به ده باجه‌ی مختلف تقسیم کنیم و هر باجه به صورت مستقل، مسئول رسیدگی به کار گروه خاصی از مشتریان باشد. در دنیای رمزارزها نیز با این روش، دیگر نیازی نیست که یک کامپیوتر در شبکه تمام تراکنش‌های دنیا را بررسی کند، بلکه فقط تراکنش‌های بخش یا شارد خودش را تایید می‌کند. این تفکیک وظایف، سرعت شبکه را چند برابر می‌کند.

راهکارهای لایه‌ی دوم (Layer 2)؛ پردازش سریع‌تر در خارج از زنجیره‌ی اصلی

راهکارهای لایه‌ی دوم (Layer 2: شبکه‌هایی کمکی که روی بلاک‌چین اصلی سوار می‌شوند تا تراکنش‌ها را در محیطی خلوت‌تر پردازش کرده و بار ترافیکی شبکه مادر را کم کنند) درست مانند ساختن پل‌های هوایی تندرو روی خیابان‌های شلوغ شهر هستند. در این روش، توسعه‌دهندگان به کدهای شبکه‌ی اصلی دست نمی‌زنند، بلکه بخش عمده‌ی کارهای سنگین را در یک شبکه‌ی موازی و سریع‌تر انجام می‌دهند و در نهایت فقط یک گزارش یا نتیجه‌ی نهایی را به شبکه‌ی اصلی می‌فرستند.

رول‌آپ‌ها (Rollups)

رول‌ آپ‌ ها (Rollups: فناوری خاصی که ده‌ها یا صدها تراکنش را جمع‌آوری کرده و در قالب یک بسته‌ی واحد و فشرده به شبکه‌ی اصلی می‌فرستد) به معنای لغوی یعنی لوله کردن و جمع کردن داده‌ها. عملکرد آن‌ها شبیه به استفاده از اتوبوس به جای خودروهای تک‌سرنشین است.

تصور کنید به جای اینکه صد تراکنش جداگانه به شبکه‌ی اتریوم فرستاده شود و هر کاربر مجبور باشد کارمزد جداگانه‌ای پرداخت کند، رول‌آپ‌ها این صد تراکنش را در محیط خلوت لایه‌ی دوم پردازش می‌کنند، نتیجه‌ی همه‌ی آن‌ها را در یک بسته جمع می‌کنند و فقط یک قبض نهایی به لایه‌ی اول می‌فرستند. با این کار، هزینه‌ی آن یک قبض بین صد نفر تقسیم می‌شود و کارمزدها به طرز چشمگیری کاهش می‌یابد.

زنجیره‌های جانبی (Sidechains)

زنجیره‌های جانبی یا سایدچین (Sidechains: بلاک‌چین‌های مستقلی که به موازات شبکه‌ی اصلی کار می‌کنند و قوانین سرعت و امنیت خاص خود را دارند) مانند شهرک‌های مستقلی هستند که در کنار یک کلان‌شهر بزرگ ساخته شده‌اند. این شبکه‌ها از طریق یک پل ارتباطی امن به شبکه‌ی مادر متصل می‌شوند.

کاربران می‌توانند دارایی دیجیتال خود را از شبکه‌ی کند اصلی به زنجیره‌ی جانبی منتقل کنند، در آنجا با سرعت بالا و کارمزد نزدیک به صفر بهخرید و فروش ارز دیجیتال بپردازند و در نهایت، هر زمان که کارشان تمام شد، دارایی خود را دوباره از طریق همان پل ارتباطی به شبکه‌ی اصلی برگردانند.

کانال‌های وضعیت (State Channels)

کانال‌های وضعیت (State Channels: یک مسیر ارتباطی دوطرفه و کاملا خصوصی خارج از شبکه‌ی اصلی، برای انجام معاملات سریع و پشت سر هم) را می‌توان به باز کردن حساب دفتری در سوپرمارکت محله تشبیه کرد.

اگر شما هر روز از سوپرمارکت خرید می‌کنید، به جای اینکه هر بار کارت بانکی بکشید و کارمزد بدهید، خریدهایتان را در دفترچه‌ی مغازه‌دار یادداشت می‌کنید و در پایان ماه یک‌بار کل مبلغ را تسویه می‌کنید. در شبکه‌های بلاک‌چینی نیز دو نفر که با هم زیاد معامله دارند، می‌توانند یک کانال اختصاصی بین خود باز کنند، هزاران تراکنش رایگان و فوری با هم داشته باشند و در نهایت، فقط مبلغ نهایی حساب‌وکتابشان را در شبکه‌ی اصلی ثبت کنند.

رویکرد شبکه‌های نوین برای حل مثلث تریلما

پس از اینکه محدودیت‌های بیت‌کوین و اتریوم در زمینه‌ی سرعت و کارمزد مشخص شد، نسل جدیدی از پروژه‌های کریپتویی وارد میدان شدند. سازندگان این شبکه‌های نوین، درس‌های بزرگی از گذشته گرفتند و تصمیم گرفتند به جای چسبیدن به معماری سنتی، از ایده‌های خلاقانه و ساختارهای متفاوتی استفاده کنند. هر کدام از این پروژه‌ها تلاش کرده‌اند با روش خاص خود، کفه‌ی ترازوی مثلث تریلما را متعادل کنند. در ادامه، نگاهی ساده و جذاب به راهکار پنج پروژه‌ی مشهور بازار می‌اندازیم تا ببینیم چگونه به جنگ این معضل رفته‌اند.

شبکه‌ی سولانا (Solana): تمرکز ویژه بر سرعت و مقیاس‌پذیری بالا

سولانا از همان روز اول با یک هدف روشن وارد بازار شد: تبدیل شدن به سریع‌ترین بلاک‌چین دنیا. توسعه‌دهندگان این پروژه معتقد بودند که برای استفاده‌ی روزمره‌ی مردم از رمزارزها، سرعت بالا و کارمزد نزدیک به صفر از هر چیزی مهم‌تر است.

سولانا برای رسیدن به این سرعت خیره‌کننده، یک فناوری اختصاصی به نام اثبات تاریخچه (Proof of History: یک نوآوری زمان‌سنجی که به کامپیوترهای شبکه اجازه می‌دهد زمان دقیق و ترتیب هر تراکنش را ثبت کنند تا سرعت تایید اطلاعات چند برابر شود) را اختراع کرد. می‌توانید این سیستم را مانند یک آشپزخانه‌ی بزرگ رستوران در نظر بگیرید که در آن تمام آشپزها یک ساعت هماهنگ دارند؛ آن‌ها دیگر نیازی ندارند برای پرسیدن نوبت سفارش‌ها کار خود را متوقف کنند، بلکه با نگاه به ساعت می‌دانند دقیقا چه کاری را باید در چه زمانی انجام دهند.

البته این سرعت بالا بهای خاص خود را داشته است. شبکه‌ی سولانا برای پردازش این حجم از اطلاعات، به کامپیوترهای بسیار قدرتمند و گران‌قیمتی نیاز دارد. به همین دلیل، تعداد نودهای این شبکه نسبت به اتریوم کمتر است و در نتیجه، ویژگی تمرکززدایی آن کمی ضعیف‌تر ارزیابی می‌شود.

شبکه‌ی پولکادات (Polkadot): خلق شبکه‌ای از بلاک‌چین‌های متصل به هم

همان‌طور که در بخش لایه‌ی صفر اشاره کردیم، پولکادات مسیر کاملا متفاوتی را انتخاب کرد. خالق این پروژه (که اتفاقا یکی از هم‌بنیان‌گذاران اتریوم نیز بوده است) به این نتیجه رسید که هیچ شبکه‌ی واحدی نمی‌تواند تمام مشکلات را به تنهایی حل کند. بنابراین، او تصمیم گرفت به جای ساختن یک جاده‌ی شلوغ، یک پایانه‌ی مرکزی بسازد.

ایده‌ی پولکادات استفاده از پاراچین‌ (Parachains: شبکه‌های موازی و مستقلی که به زنجیره‌ی اصلی متصل می‌شوند و می‌توانند قوانین و کاربردهای خاص خود را داشته باشند) است. در این معماری، پولکادات نقش یک فرودگاه بین‌المللی بزرگ را بازی می‌کند و پاراچین‌ها مانند شرکت‌های هواپیمایی مختلف هستند که در این فرودگاه فعالیت می‌کنند. فرودگاه وظیفه‌ی تامین امنیت کلی و ایجاد نظم را بر عهده دارد و هر شرکت هواپیمایی، پروازها و مسافران خودش را مدیریت می‌کند. این تقسیم کار باعث می‌شود ترافیک شبکه به شدت کاهش یافته و مقیاس‌پذیری افزایش یابد.

شبکه‌ی کاردانو (Cardano): توسعه‌ی آهسته اما مبتنی بر متدولوژی علمی و آکادمیک

در حالی که بسیاری از پروژه‌های کریپتویی با سرعت بالا در حال کدنویسی و عرضه‌ی آپدیت‌های جدید هستند، شبکه‌ی کاردانو شبیه به یک دانشمند صبور عمل می‌کند. سازندگان کاردانو معتقدند که برای ساخت یک سیستم مالی جهانی و حل معضل تریلما، نباید عجله کرد.

کاردانو بر اساس روش بررسی همتا (Peer Review: فرآیندی که در آن هر قطعه کد یا ایده‌ی جدید، قبل از اجرا توسط دانشمندان و متخصصان مستقل دیگر به دقت ارزیابی می‌شود) توسعه می‌یابد. مانند ساختن یک برج بلند که نقشه‌ی هر طبقه‌ی آن باید توسط ده‌ها مهندس بررسی و تایید شود تا کوچکترین نقصی نداشته باشد. این پروژه‌ی علمی تلاش می‌کند با استفاده از کدهای بی‌نقص و الگوریتم‌های اختصاصی، تعادلی پایدار و امن بین سه ضلع تمرکززدایی، مقیاس‌پذیری و امنیت ایجاد کند، حتی اگر این روند سال‌ها زمان ببرد.

شبکه‌ی آوالانچ (Avalanche): استفاده از معماری چندزنجیره‌ای برای تفکیک وظایف

آوالانچ برای حل ترافیک شبکه، یک راهکار بسیار ساده اما هوشمندانه ارائه داد: چرا همه‌ی کارها را روی یک شبکه انجام دهیم وقتی می‌توانیم آن‌ها را بین چند شبکه‌ی تخصصی تقسیم کنیم؟

شبکه‌ی آوالانچ به جای یک زنجیره‌ی واحد، از معماری چندزنجیره‌ای (Multi-chain Architecture: طراحی شبکه‌ای که به جای استفاده از یک مسیر، از چند مسیر موازی برای انجام کارهای مختلف استفاده می‌کند) بهره می‌برد. در این سیستم، سه زنجیره‌ی مجزا وجود دارد: یکی فقط برای ایجاد دارایی‌های جدید، دیگری برای اجرای برنامه‌ها (قراردادهای هوشمند) و سومی برای هماهنگی نودها. مانند یک شرکت بزرگ که به جای اینکه یک کارمند همه‌ی کارها را انجام دهد، سه دپارتمان مجزای فروش، تولید و منابع انسانی دارد. این تفکیک وظایف باعث شده آوالانچ همزمان سرعت بالا و امنیت بی‌نظیری داشته باشد.

شبکه‌ی فانتوم (Fantom): استفاده از گراف غیرمدور جهت‌دار (DAG) برای تایید فوری تراکنش‌ها

شبکه‌ی فانتوم یکی دیگر از پروژه‌های جذاب است که برای حل مشکل کندی، ساختار سنتی بلاک‌چین را به طور کلی تغییر داد و به سراغ فناوری گراف غیرمدور جهت‌دار (DAG: ساختاری شبیه به تار عنکبوت که در آن تراکنش‌ها به جای قرار گرفتن در یک صف طولانی، به صورت شبکه‌ای و همزمان به یکدیگر متصل و تایید می‌شوند) رفت.

برای درک این فناوری، روش سنتی را مانند ایستادن در صف یک بانک در نظر بگیرید؛ شما باید منتظر بمانید تا کار نفر جلویی تمام شود. اما سیستم فانتوم شبیه به یک مهمانی بزرگ است؛ هر کاربر به محض ورود، اطلاعات خود را به چند نفر اطرافش می‌گوید، آن‌ها نیز به دیگران می‌گویند و در کسری از ثانیه، کل مهمان‌ها از آن خبر مطلع می‌شوند. این روش ارتباطی باعث می‌شود شبکه‌ی فانتوم تراکنش‌ها را در کمتر از یک ثانیه تایید کند و مقیاس‌پذیری را به اوج خود برساند.

آیا معضل سه گانه بلاک‌چین روزی کاملا حل خواهد شد؟

رسیدن به نقطه‌ای که یک شبکه‌ی واحد بتواند هر سه ویژگی امنیت، تمرکززدایی و مقیاس‌پذیری را در کامل‌ترین و بی‌نقص‌ترین حالت ممکن ارائه دهد، شاید شبیه به پیدا کردن یک عصای جادویی در دنیای تکنولوژی باشد. بسیاری از کارشناسان دنیای کریپتو معتقدند که مثلث تریلما یک قانون فیزیکی غیرقابل تغییر نیست، بلکه بیشتر شبیه به یک پازل مهندسی بسیار پیچیده است که با گذشت زمان و پیشرفت فناوری، قطعات آن یکی پس از دیگری در جای درست خود قرار می‌گیرند.

برای اینکه دید بهتری نسبت به آینده‌ی این بازار داشته باشیم، بد نیست به روزهای اولیه‌ی اینترنت نگاهی بیندازیم. در سال‌های گذشته، وصل شدن به اینترنت نیازمند اشغال شدن خط تلفن خانه‌ی ما بود و باز کردن یک عکس ساده دقایق طولانی زمان می‌برد. در آن زمان، شاید کمتر کسی تصور می‌کرد که روزی بتوانیم با اینترنت بدون سیم، ویدیوهای باکیفیت را به صورت زنده تماشا کنیم. شبکه‌های بلاک‌چینی نیز دقیقا در حال طی کردن همین مسیر تکاملی هستند و روز به روز بالغ‌تر می‌شوند. با توجه به سرعت بالای نوآوری در این حوزه، کارشناسان چند مسیر محتمل را برای غلبه بر این چالش پیش‌بینی می‌کنند:

• ترکیب راهکارها به جای یک راهکار واحد: به احتمال زیاد در آینده، به جای اینکه منتظر بمانیم تا یک شبکه‌ی خاص به تنهایی این مشکل را حل کند، شاهد ترکیب هوشمندانه‌ی راهکارهای مختلف خواهیم بود. مثلا استفاده‌ی همزمان از تکنیک شاردینگ در لایه‌ی اصلی و فناوری رول‌آپ‌ها در لایه‌ی دوم، می‌تواند ظرفیت شبکه را به میلیون‌ها تراکنش در ثانیه برساند.
• پنهان شدن پیچیدگی‌ها از دید کاربر: هدف نهایی سازندگان این است که تجربه‌ی کاربری (User Experience: میزان راحتی، سادگی و رضایت کاربر هنگام استفاده از یک نرم‌افزار یا سیستم) به قدری روان شود که شما برای انتقال دارایی خود، نیازی به درگیری با مفاهیم پیچیده‌ای مثل لایه‌ها یا انتخاب نوع شبکه نداشته باشید. همه‌چیز در پس‌زمینه و با بالاترین سرعت و امنیت انجام خواهد شد.
• تخصص‌گرایی شبکه‌ها: به جای اینکه تمام پروژه‌ها برای تبدیل شدن به بهترین شبکه‌ی همه‌کاره با هم رقابت کنند، احتمالا در آینده هر بلاک‌چین برای یک هدف خاص بهینه‌سازی می‌شود. به عنوان مثال، شبکه‌ای با امنیت فوق‌العاده برای نگهداری دارایی‌های کلان، و شبکه‌ای دیگر با سرعت بالا برای پرداخت‌های خرد روزمره استفاده می‌شود. این شبکه‌های تخصصی از طریق زیرساخت‌های لایه‌ی صفر به راحتی با یکدیگر در ارتباط خواهند بود.

در نهایت، پاسخ به این سوال که آیا معضل سه‌گانه روزی به طور کامل حل می‌شود یا خیر، بستگی به تعریف ما از راه حل دارد. شاید ما هیچ‌گاه یک تک‌شبکه‌ی رویایی نداشته باشیم که به تنهایی بار کل دنیا را به دوش بکشد، اما قطعا به سمت ساخت یک اکوسیستم بزرگ، به هم پیوسته و هوشمند حرکت می‌کنیم که در آن ترافیک و کارمزدهای سرسام‌آور امروز، به خاطرات دور دنیای ارزهای دیجیتال تبدیل خواهند شد.

منابع:

Moonpay

Binance

Coinbase