با ظهور فناوری بلاکچین، امیدهای زیادی برای تحول در نظام‌های مالی، ایجاد شفافیت و حذف واسطه‌ها شکل گرفت. اما همان‌طور که هر فناوری نوپا با چالش‌هایی مواجه است، بلاکچین نیز از این قاعده مستثنا نیست. یکی از مهم‌ترین و جدی‌ترین چالش‌هایی که سد راه رشد و پذیرش گسترده آن شده، مسئله‌ای به نام مقیاس‌پذیری است. در حالی که شبکه‌های بزرگی مانند ویزا توانایی پردازش هزاران تراکنش در ثانیه را دارند، بلاکچین‌هایی مانند بیتکوین و اتریوم همچنان با محدودیت‌های شدیدی در سرعت و ظرفیت مواجه‌اند. این محدودیت‌ها نه‌تنها تجربه کاربری را تحت تأثیر قرار می‌دهند، بلکه می‌توانند باعث افزایش کارمزدها، کندی شبکه و حتی بی‌اعتمادی نسبت به عملکرد سیستم شوند. در این مقاله از بلاگ کیف پول من، به بررسی عمیق‌تری از ریشه‌ها، تأثیرات و راهکارهای احتمالی برای عبور از این بحران خواهیم پرداخت.
مشکل مقیاس‌پذیری در ارزهای دیجیتال چیست؟
مقیاس‌پذیری یکی از مهم‌ترین چالش‌های فنی در دنیای بلاکچین و ارزهای دیجیتال است که مستقیماً بر کارایی و پذیرش گسترده این فناوری تأثیر می‌گذارد. مقیاس‌پذیری در ساده‌ترین تعریف، توانایی یک شبکه بلاکچینی برای پردازش تعداد زیادی تراکنش در زمان واحد است؛ موضوعی که در صورت نادیده گرفتن، می‌تواند حتی محبوب‌ترین رمزارزها را با مشکل مواجه کند.
با رشد روزافزون تقاضا برای استفاده از شبکه‌های بلاکچینی، نیاز به پردازش سریع‌تر و همزمان هزاران تراکنش در هر ثانیه بیشتر احساس می‌شود. اما در واقعیت، بیشتر بلاکچینها از جمله بیتکوین، به دلیل محدودیت‌هایی مانند ظرفیت ثابت هر بلاک، نمی‌توانند پاسخگوی این حجم بالا از تراکنش‌ها باشند. به عنوان مثال، در شبکه بیت کوین ساخت هر بلاک تقریباً ۱۰ دقیقه زمان می‌برد و تنها تعداد محدودی تراکنش می‌تواند در هر بلاک جای بگیرد.
در چنین شرایطی، وقتی حجم تراکنش‌ها افزایش می‌یابد، تراکنش‌های اضافه باید در صف انتظار قرار بگیرند تا نوبت‌شان برسد. این صف‌بندی موجب کندی در تأیید تراکنش‌ها می‌شود و اولویت با افرادی است که کارمزد بالاتری پرداخت می‌کنند. کسانی که هزینه کمتری می‌پردازند باید زمان بیشتری برای تأیید تراکنش‌شان منتظر بمانند، که می‌تواند تجربه کاربران را تحت‌الشعاع قرار دهد.
این محدودیت‌ها، اگرچه به‌منظور جلوگیری از حملات مخرب طراحی شده‌اند، اما در عمل توان پاسخگویی شبکه را کاهش می‌دهند. حتی با وجود فعالیت ماینرها یا ولیدیتورها که وظیفه تأیید تراکنش‌ها را بر عهده دارند، باز هم ظرفیت شبکه در برابر ترافیک شدید، شکننده باقی می‌ماند. در نهایت، اگر یک شبکه بلاکچینی نتواند با افزایش تعداد کاربران و تراکنش‌ها همگام شود، نه تنها تراکنش‌ها با تأخیر یا لغو مواجه می‌شوند، بلکه اعتبار آن شبکه نیز آسیب می‌بیند. این کاهش اعتماد می‌تواند قیمت آن ارز دیجیتال را نیز به شدت تحت تأثیر قرار دهد. به همین دلیل، حل مسئله مقیاس‌پذیری به یکی از اولویت‌های اصلی توسعه‌دهندگان بلاکچین تبدیل شده و بسیاری از پروژه‌ها به دنبال راهکارهایی مانند لایه دوم، زنجیره‌های جانبی یا فناوری شاردینگ برای بهبود عملکرد شبکه‌های خود هستند.
سه‌گانه مقیاس‌پذیری در بلاکچین؛ تضاد دائمی میان سرعت، امنیت و غیرمتمرکز بودن
فناوری بلاکچین با وعده‌هایی انقلابی وارد عرصه فناوری شد؛ اما همان‌طور که ویتالیک بوترین، بنیان‌گذار اتریوم، مطرح می‌کند، این سیستم همواره درگیر یک تناقض ذاتی است. بر اساس نظریه سه‌گانه مقیاس‌پذیری، هیچ بلاکچینی نمی‌تواند به‌طور همزمان سه ویژگی مقیاس‌پذیری بالا، غیرمتمرکز بودن و امنیت کامل را در بالاترین سطح خود داشته باشد. در واقع، برای دستیابی به دو مورد از این ویژگی‌ها، معمولاً باید از سومی چشم‌پوشی کرد.
برای مثال، شبکه‌هایی مانند بیتکوین و اتریوم تمرکز زیادی بر امنیت و غیرمتمرکز بودن داشته‌اند و همین موضوع باعث شده است که در زمینه مقیاس‌پذیری دچار چالش باشند. این یعنی با افزایش تعداد کاربران و تراکنش‌ها، سرعت شبکه افت می‌کند و هزینه‌ها بالا می‌رود. از سوی دیگر، برخی پروژه‌ها که تمرکز اصلی‌شان بر روی افزایش ظرفیت پردازش است، معمولاً بخشی از امنیت یا غیرمتمرکز بودن را قربانی می‌کنند.
این معادله پیچیده، طراحان بلاکچین را وادار کرده تا به دنبال راهکارهای متنوعی برای بهبود مقیاس‌پذیری باشند؛ راهکارهایی که اغلب با مزایا و چالش‌های خاص خود همراه‌اند. در ادامه مسیر توسعه این فناوری، یافتن تعادلی میان این سه ضلع اصلی، کلید موفقیت و پذیرش گسترده‌تر بلاکچین خواهد بود.
راهکارهای حل مشکل مقیاس‌پذیری در بلاکچین
مقیاس‌پذیری پایین یکی از موانع اصلی استفاده گسترده از بلاکچین در زندگی روزمره است. وقتی سرعت تأیید تراکنش‌ها کاهش می‌یابد یا کارمزدها بالا می‌رود، استفاده از رمزارزها در خریدهای ساده مثل پرداخت در رستوران یا فروشگاه توجیه‌پذیر نیست. به همین دلیل، توسعه‌دهندگان بلاکچین همواره به دنبال راه‌حل‌هایی برای افزایش سرعت و ظرفیت شبکه هستند. در ادامه، مهم‌ترین روش‌هایی که برای بهبود مقیاس‌پذیری ارائه شده‌اند را بررسی می‌کنیم.
افزایش اندازه بلوک‌ها؛ راه‌حلی با محدودیت‌های خاص
یکی از اولین راهکارهایی که برای افزایش مقیاس‌پذیری شبکه‌های بلاکچین مطرح شد، بزرگ‌تر کردن اندازه هر بلوک بود. این ایده در سال ۲۰۱۵ با استقبال برخی از شرکت‌ها و متخصصان همراه شد و باعث شکل‌گیری دو دیدگاه متفاوت در میان توسعه‌دهندگان شد. گروهی از آن‌ها تصمیم گرفتند رمزارزی جدید بر پایه بیتکوین ایجاد کنند که در آن اندازه هر بلوک به ۸ مگابایت افزایش یافته باشد؛ نتیجه این تفکر، پیدایش بیتکوین کش بود. از سوی دیگر، برخی دیگر به دنبال حفظ ساختار اصلی بیتکوین بودند و راهکار SegWit را ارائه کردند.
هرچند بیتکوین کش با بلوک‌های بزرگ‌تر در حال حاضر فعال است، اما تجربه نشان داده که تنها افزایش حجم بلوک‌ها نمی‌تواند راه‌حل نهایی برای مشکلات مقیاس‌پذیری باشد؛ چرا که اگر حجم تراکنش‌ها بیش از حد بالا رود، حتی این بلوک‌های بزرگ نیز پاسخ‌گو نخواهند بود. بنابراین، این روش تنها به‌عنوان یک قدم ابتدایی در مسیر حل این مشکل شناخته می‌شود، نه یک راهکار پایدار و قطعی.
راهکارهای لایه دوم؛ مسیری نو برای بهبود مقیاس‌پذیری بلاکچین
در مواجهه با محدودیت‌های بلاک‌چین‌های سنتی، راهکارهای لایه دوم به عنوان یکی از گزینه‌های جدی برای حل مشکل مقیاس‌پذیری مطرح شده‌اند. این روش با ایجاد یک بستر ثانویه در کنار شبکه اصلی بلاکچین، این امکان را فراهم می‌کند که بسیاری از تراکنش‌ها خارج از زنجیره اصلی پردازش شوند و تنها در صورت نیاز نهایی‌سازی و ثبت در بلاکچین اصلی انجام گیرد. با این رویکرد، فشار مستقیم روی شبکه اصلی کاهش یافته و سرعت انجام تراکنش‌ها به شکل چشم‌گیری افزایش می‌یابد.
از نمونه‌های موفق این راهکار می‌توان به شبکه لایتنینگ بیتکوین اشاره کرد که به کاربران اجازه می‌دهد پرداخت‌های خرد را با سرعت بالا و کارمزد ناچیز انجام دهند. در سوی دیگر، فناوری پلاسما نیز قرار است با ایجاد زنجیره‌های جانبی، توان عملیاتی اتریوم را در آینده ارتقا دهد. این تکنیک‌ها نشان می‌دهند که توسعه راهکارهای لایه دوم می‌تواند نقش مهمی در آینده‌پذیری ارزهای دیجیتال ایفا کند و محدودیت‌های فعلی را پشت سر بگذارد.
جدا کردن امضای تراکنش‌ها از بلاک؛ گامی مؤثر برای بهینه‌سازی مقیاس‌پذیری بیتکوین
یکی از راهکارهای هوشمندانه‌ای که به‌منظور بهبود مقیاس‌پذیری بیتکوین معرفی شد، ایده‌ی جداسازی امضاهای دیجیتال تراکنش‌ها از بدنه اصلی بلوک‌هاست؛ روشی که با نام Segregated Witness یا به اختصار SegWit شناخته می‌شود. این راهکار در قالب یک فورک نرم به شبکه بیتکوین اضافه شد و با حفظ سازگاری کامل با ساختار پیشین شبکه، تحول چشم‌گیری در بهره‌وری فضای هر بلوک ایجاد کرد.
در حالت عادی، امضاها می‌توانند تا نیمی از فضای یک بلوک را اشغال کنند. اما با انتقال امضاها به ساختاری جداگانه، فضای بلاک آزاد می‌شود تا تراکنش‌های بیشتری در هر واحد زمانی پردازش شوند. در نتیجه، بلوک‌هایی که از SegWit پشتیبانی می‌کنند، قادرند تا حدود ۴ مگابایت داده را مدیریت کنند، در حالی که بخش تراکنش‌ها همچنان تنها ۲ مگابایت از این فضا را مصرف می‌کند. این راهکار نه‌تنها سرعت پردازش شبکه را افزایش داده، بلکه هزینه تراکنش‌ها را نیز به شکل محسوسی کاهش داده است.
جدا کردن امضاها، یکی از تحول‌آفرین‌ترین پیشرفت‌ها در مسیر حل مشکل مقیاس‌پذیری بیتکوین محسوب می‌شود؛ بدون آنکه ماهیت غیرمتمرکز و امن این شبکه زیر سوال برود.
شبکه لایتنینگ (Lightning Network) و اهمیت آن در تراکنش‌های سریع
شبکه لایتنینگ یک فناوری پیشرفته است که برای تسهیل انجام تراکنش‌های فوری و با کارمزد پایین در بلاکچینها طراحی شده است. این شبکه از نودها و کانال‌هایی که در شبکه رمزنگاری‌شده وجود دارند، برای انتقال سریع‌تر اطلاعات استفاده می‌کند. یکی از مزایای اصلی لایتنینگ این است که تراکنش‌ها به صورت آنی انجام می‌شوند و نیازی به ثبت هر تراکنش در بلاکچین اصلی ندارد، که به تبع آن از بار ترافیکی و هزینه‌های شبکه کم می‌کند. در این سیستم، دو نود و یک کانال کافی است تا تراکنش‌ها را انجام دهند و این کانال‌ها به‌وسیله سپرده‌های سرمایه‌گذاری تأمین مالی می‌شوند. نودها نیز کارمزدهای مشخصی را برای نگهداری از کانال‌ها تعیین می‌کنند. این ویژگی، سرعت انجام تراکنش‌ها را به‌شدت افزایش می‌دهد و کارمزدهای اضافی را کاهش می‌دهد.
راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری با استفاده از الگوریتم‌های اجماع نوین
یکی از چالش‌های اصلی در شبکه‌های بلاکچینی مقیاس‌پذیری است که می‌تواند منجر به کندی تراکنش‌ها و افزایش هزینه‌ها شود. این مشکل به ویژه در الگوریتم اثبات کار (POW) که در بیتکوین و سایر ارزهای دیجیتال محبوب استفاده می‌شود، برجسته است. این الگوریتم نه تنها مشکلات مقیاس‌پذیری ایجاد می‌کند بلکه باعث مصرف بالای انرژی نیز می‌شود. برای حل این مشکلات، الگوریتم‌های اجماع جدیدتری معرفی شده‌اند که به‌طور مؤثری به مقیاس‌پذیری و بهبود عملکرد شبکه‌ها کمک می‌کنند. به عنوان مثال، «اثبات سهام» (Proof of Stake) یک جایگزین محبوب است که به طور قابل توجهی انرژی کمتری مصرف می‌کند و خطرات متمرکز شدن قدرت در استخرهای استخراج را کاهش می‌دهد. همچنین فناوری‌هایی مانند Block Lattice که در ارز دیجیتال «نانو» (Nano) استفاده شده است، به‌واسطه ساختار غیرمتمرکز و مقیاس‌پذیر خود می‌توانند راه‌حلی برای رفع مشکلات شبکه‌های بلاکچینی فراهم کنند.
سخن پایانی
در نهایت، مشکل مقیاس‌پذیری یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها در دنیای ارزهای دیجیتال است که می‌تواند بر سرعت و کارایی شبکه‌ها تاثیر زیادی بگذارد. با افزایش تعداد تراکنش‌ها و رشد استفاده از ارزهای دیجیتال، سیستم‌های مبتنی بر بلاکچین باید به گونه‌ای طراحی شوند که بتوانند این فشار را تحمل کرده و همچنان عملکرد بهینه‌ای را ارائه دهند. به همین دلیل، تحقیق و توسعه در زمینه الگوریتم‌های اجماع جدید و تکنولوژی‌های مقیاس‌پذیری، مانند شبکه لایتنینگ و پروتکل‌های اثبات سهام، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. به نظر می‌رسد که حل مشکل مقیاس‌پذیری می‌تواند به ارزهای دیجیتال کمک کند تا به یک ابزار مالی جهانی و پایدار تبدیل شوند و از محدودیت‌های موجود فراتر روند.
