مقیاس پذیری در بلاک چین چیست؟ (بررسی صفر تا صد)

در مقاله مقیاس پذیری در بلاک چین چیست؟ قصد داریم توضیحاتی در رابطه با بلاک چین و مقیاس پذیری بلاک چین و سایر موضوعات مرتبط با مقیاس پذیری در بلاک چین، خدمت تون ارائه کنیم. در ادامه همراه ما باشین.

مقاله پیشنهادی:  بلاک چین چیست؟

مقیاس پذیری در بلاک چین:

به حداقل رساندن نیاز به اعتماد یک ویژگی امنیتی ارزشمند هست که فناوری بلاک چین به طور منحصربه‌فردی برای ایجاد اون قرار گرفته. (جایگزینی شهرت برند و قراردادهای کاغذی با تضمین‌های مبتنی بر کد رایانه، رمزنگاری و اجماع غیرمتمرکز) این تضمین های برتر ارائه شده توسط بلاک چین، اساس حقیقت رمزنگاری رو تشکیل میدن. بلاک چین ها در به حداقل رسوندن اعتماد به موارد استفاده جدید از جمله سیاست های پولی (به عنوان مثال بیت کوین) و تجارت دارایی دیجیتال مانند DEX موفق شدن. با این حال، زنجیره‌های بلوکی از لحاظ تاریخی برای حفظ حداقل اعتماد برای موارد استفاده که به سرعت و هزینه‌های قابل مقایسه با سیستم‌های محاسباتی سنتی نیاز دارن، تلاش کردن. 

این محدودیت‌های مقیاس‌پذیری رو می‌توان در قالب هزینه‌های بالای تراکنش توسط کاربران احساس کرد و باعث میشه توسعه‌دهندگان شک کنن که آیا بلاک‌چین‌ها می‌تونن موارد استفاده با ارزش بالا رو که به مدیریت داده‌ها در زمان واقعی بستگی داره، پشتیبانی کنن. با هدف نهایی باز کردن قفل فناوری بلاک چین برای همه کاربران و موارد استفاده، مقیاس پذیری در خط مقدم تحقیق و توسعه بلاک چین به عنوان یک عنصر کلیدی در قراردادهای هوشمند تبدیل شدن به پسوند ترجیحی صنایع بزرگ مانند امور مالی، زنجیره تامین، بازی و موارد دیگه هست. 

بلاک چین:

بلاک چین به عنوان شبکه‌ای توسعه یافته می‌تونه تعامل بین کاربران رو بدون وجود هیچ گونه قدرت مرکزی یا نهاد دولتی فعال کنه. همه نودها (کاربران) در شبکه بلاک چین از حقوق مساوی برخوردار هستن. شاید درک اجرای تراکنش‌ها و رویدادها بدون وجود یک مرجع حاکمیتی اون هم در دوران حاضری که ما در اون زندگی می‌کنیم کمی منطقی به نظر نرسه. اما در بلاک چین هر نود منفرد در شبکه توانایی اداره و مدیریت تراکنش‌ها در شبکه بلاک چین رو داره. حال افزایش مداوم تعداد نودها منجر به مشکل مقیاس‌پذیری بلاک چین شده. درسته که بلاک چین بیشتر از یک دهه هست که وجود داره اما مشکلات مقیاس‌پذیری اون می‌تونه چشم‌انداز پذیرش بلاک چین رو به خطر بندازه.

مقیاس پذیری:

مقیاس پذیری توانایی یک ارز رمز نگاری شده برای مقابله با هجوم تعداد زیادی تراکنش در یک زمان هست. به عنوان مثال بیت کوین این قابلیت رو داره که هفت معامله در هر ثانیه انجام بده. اگه در هر ثانیه بیش از هفت تراکنش وجود داشته باشه، تمام معاملات برای انجام بایستی در یک صف قرار بگیرن. این صف به دلیل کارمزد رایگان بیت کوین تشکیل میشه به این معنی که اگه کسی در این میان کارمزد بیشتری رو پرداخت کنه، در این صف، جایگاه بالاتری رو خواهد داشت. چنین وضعیت نامطلوبی به دلیل محدودیت های بلاکچین ایجاد میشه. نکته مهم اینجاست که حداکثر اطلاعاتی که هر بلاک میتونه در خودش نگه داری کنه، به شکلی محدود کننده برای اون بلاک مشخص شده. چنین محدودیت هایی به سیستم کمک می کنه تا ساده تر از پس حملات DDoS بر روی شبکه بر بیاد. اطلاعاتی که بر روی بلاک های تایید کننده نقل و انتقالات وجود داره، همون تراکنش ها هستن. 

تعداد زیادی از تراکنش ها نیازمند بلاک های متعدد هستن. ماینرها در این کار کمک فراوانی انجام میدن. اونها فرایند رمزگشایی بلاک ها رو همراه با تایید تراکنش ها به انجام می رسونن. طوری که به نظر می رسه همه باید از این موضوع خشنود باشن اما شرایط اینطوری نیست. حتی با وجود فعالیت ماینر ها، کمیسیون ها و... ارزهای دیجیتال نمی تونن به طور همزمان تعداد زیادی تراکنش رو تایید کنن یعنی در صورت هجوم زیاد تراکنش ها، سیستم ها توانایی کنار اومدن با این ترافیک رو نخواهند داشت. در این حالت ارز دیجیتال دچار یک خاموشی موقتی و یا لغو کامل صف معاملات میشه. چنین اتفاقی به اعتبار ارز دیجیتال و در نتیجه قیمت اون لطمه زیادی وارد می کنه. مشکل مقیاس پذیری در بلاک چین سرعت رشد فناوری ارز های دیجیتال رو خیلی کند می کنه. به عنوان مثال به دلیل تاخیر های احتمالی و سایر مشکلاتی که همراه با مقیاس پذیری مطرح میشه، پذیرش پرداخت با رمز ارز ها در رستوران ها و فروشگاه ها عملا بی فایده هست. لذا تمامی کسانی که در حوزه ارز های دیجیتال و بلاکچین فعالیت تخصصی دارن به دنبال یک راه حل برای حل مشکل مقیاس پذیری در بلاک چین هستن.

مقاله پیشنهادی: مرورگر بلاکچین blockchain explorer چیست؟

Blockchain vs Traditional Computing:

 قبل از ارائه اطلاعاتی در مورد چگونگی مقیاس پذیری در بلاک چین، بهتره توضیحاتی در رابطه با تفاوت بلاک چین با محاسبات سنتی خدمت تون ارائه کنیم. بلاک چین ها به سه دلیل ارزشمند هستن:

• محاسبات قطعی: منطق کدگذاری شده از پیش تعریف شده دقیقا همونطور که نوشته شده با سطح اطمینان خیلی بالایی اجرا میشه.

• بی طرفی معتبر: هیچ مدیر مرکزی و هیچ امتیاز شبکه خاصی وجود ندار، به این معنی که هر کسی می تونه بدن استرس از تبعیض، تراکنش ها رو ارسال کنه.

• تایید کاربر نهایی: وضعیت تاریخی و فعلی دفتر کل بلاک چین و کد زیربنای نرم افزار مشتری توسط هر کسی در جهان قابل بازرسی هست.

کاهش نیازمندی‌های سخت‌افزاری برای کاهش موانع ورود برای اجرای یک گره کامل، حیاتی هست، که از لحاظ تاریخی چگونه زنجیره‌های بلوکی غیرمتمرکز به عنوان یک جز حیاتی برای ایجاد حداقل‌سازی اعتماد، باقی موندن. با این حال، تمرکززدایی نیز خاصیتی هست که به طور کلی زنجیره‌های بلوکی رو کند می‌کنه، زیرا شبکه می‌تونه در بیشتر موارد فقط با سرعت کندترین گره کار کنه این پویایی سه‌گانه مقیاس‌پذیری نامیده میشه که بیان می‌کنه بلاک‌چین‌های سنتی فقط می‌تونن دو ویژگی از سه ویژگی رو به حداکثر برسونن: مقیاس‌پذیری، تمرکززدایی و امنیت. یکی از محدودیت‌های مدل‌های بلاک چین سنتی این هست که دستیابی به مقیاس‌پذیری معمولا مستلزم قربانی کردن تمرکززدایی، امنیت یا درجاتی از هر دو هست. به عنوان مثال، یک شبکه مقیاس پذیر و غیرمتمرکز نیاز به تشویق تعداد زیادی از شرکت کنندگان فعال برای دستیابی به امنیت بالا داره. یک شبکه مقیاس پذیر و ایمن به طور کلی هزینه اجرای یک گره رو به قیمت تمرکززدایی افزایش میده. علاوه بر این، شبکه‌های غیرمتمرکز و ایمن نیاز گره‌ها رو پایین نگه می‌دارن و هزینه حملات رو بالا نگه می‌دارن، اما در نهایت با گلوگاه‌های مقیاس‌پذیری مواجه میشن. 

برخلاف بلاک چین‌ها، محیط‌های محاسباتی سنتی نیازی به نگرانی در مورد تمرکززدایی ندارن، زیرا به حداکثر رساندن به حداقل رساندن اعتماد هدف اصلی اون ها نیست. به همین دلیل هست که شبکه‌های محاسباتی سنتی عموما متمرکز هستن و توسط شرکت‌های انتفاعی اداره میشن، طبیعتا هزینه‌های اون‌ها کاهش می‌یابد و سرعت اون‌ها افزایش می‌یابد، زیرا شبکه توسط یک نهاد واحد مدیریت میشه که نیازی به طراحی حول اون نداره که محاسبات خودش رو به‌طور مستقل تائید کنه. در نتیجه، مدل اعتماد محیط‌های محاسباتی سنتی مبتنی بر برند و قراردادهای قانونی هست. در مقابل، مدل‌های اعتماد بلاک چین بر رمزنگاری و تئوری بازی‌ها تکیه می‌کنن که قابلیت تایید مستقل رو ارائه می‌کنن و اغلب از مشارکت مستقیم کاربر پشتیبانی می‌کنن. مدل اعتماد محیط‌های محاسباتی سنتی به سادگی با شبکه‌های بلاک چین سازگار نیست، زیرا اون ها در معرض نقاط خفقان مانند تاثیر خارجی، نقاط منفرد شکست و کنترل و فرآیندهایی هستن که توسط کاربران قابل بررسی نیستن.

سه ویژگی کلیدی مقیاس پذیری بلاک چین:

مقیاس بندی بلاک چین رو می توان به سه دسته کلی تقسیم کرد: اجرا، ذخیره سازی و اجماع. در ادامه این پارت از مقاله مقیاس پذیری در بلاک چین چیست؟ به بررسی هر ویژگی نام برده می پردازیم و به مشکل اصلی که به دنبال حل اون هست نگاه می کنیم.

اجرای بلاک چین:

اجرای بلاک چین محاسباتی هست که برای اجرای تراکنش ها و انجام تغییرات حالت لازم هست. اجرای تراکنش شامل بررسی اعتبار تراکنش ها (به عنوان مثال تایید امضاها و موجودی توکن) و اجرای منطق زنجیره ای مورد نیاز برای محاسبه تغییرات حالت هست. تغییرات حالت زمانی هست که گره‌های کامل، کپی دفتر خودشون رو به‌روزرسانی می‌کنن تا انتقال‌های رمز جدید، آپدیت کد قرارداد هوشمند و ذخیره‌سازی داده‌ها رو منعکس کنه.

مقیاس پذیری اجرای بلاک چین معمولا بر حسب تراکنش در ثانیه (TPS) در نظر گرفته میشه، اما در سطح کلی تر، به تعداد محاسبات در ثانیه اشاره داره، زیرا تراکنش ها می تونن از نظر پیچیدگی و هزینه متفاوت باشن. هر چه تراکنش های بیشتری از طریق شبکه جریان داشته باشه، محاسبات بیشتری در هر زمان معین نیاز به اجرا دارن. هنگام مقیاس‌بندی لایه اجرا، مشکل اصلی این هست که چگونه می‌توان به محاسبات بیشتری در ثانیه دست یافت، بدون اینکه نیازهای سخت‌افزاری روی گره‌های کامل مجزا که تراکنش‌ها رو در بلوک‌ها اعتبار میدن، افزایش یابد.

ذخیره سازی بلاک چین:

ذخیره سازی بلاک چین به نیازهای ذخیره سازی گره های کامل اشاره داره که یک نسخه از دفتر کل رو نگهداری و ذخیره می کنن. بلاک چین ها دو شکل کلی برای ذخیره سازی دارن:

• داده های تاریخی شامل تمام تراکنش های خام و داده های بلوک میشه. داده های تراکنش شامل آدرس مبدا و مقصد، مبلغ ارسال شده و امضای هر تراکنش فردی هست. داده‌های بلوک شامل فهرستی از تراکنش‌ها و ابرداده‌های یک بلوک خاص هست، مانند ریشه Merkle، nonce، هش بلوک قبلی، و... . داده‌های تاریخی معمولا به دسترسی سریع نیاز ندارن و فقط باید حداقل یک نهاد صادقانه وجود داشته باشه. 

• وضعیت جهانی یک عکس فوری از تمام داده هاست که قراردادهای هوشمند می تونن از اون ها بخونن یا بنویسن، مثل مانده حساب ها و متغیرهای موجود در همه قراردادهای هوشمند. حالت جهانی رو می توان به طور کلی به عنوان پایگاه داده یک بلاک چین در نظر گرفت که برای اعتبارسنجی تراکنش های دریافتی مورد نیاز هست. حالت معمولا در ساختارهای درختی (مثلا درختان مرکل) ذخیره میشه که در اون دسترسی و تغییرات می تونه به راحتی و به سرعت توسط یک گره کامل انجام بشه. 

گره‌های کامل به منظور همگام‌سازی با بلاک چین برای اولین بار و وضعیت جهانی به منظور اعتبارسنجی بلوک‌های جدید و اجرای تغییرات حالت جدید، به داده‌های تاریخی نیاز دارن. با رشد دفتر کل و حافظه مرتبط، محاسبه وضعیت کندتر و گرون‌تر میشه، زیرا گره‌ها به زمان و محاسبات بیشتری برای خواندن و نوشتن به حالت جهانی نیاز دارن. اگه حافظه یک نود پر بشه، باید از فضای ذخیره‌سازی دیسک استفاده کنه، که محاسبات رو بیشتر کند می‌کنه، زیرا گره‌ها باید در حین اجرا بین محیط‌های ذخیره‌سازی جابجا بشن.

بلاک‌چین‌هایی که نیاز به فضای ذخیره‌سازی فزاینده دارن، اغلب حالت bloat رو تجربه می‌کنن که وضعیتی که در اون، بدون ارتقای سخت‌افزار، همگام‌سازی نود ‌های کامل با نسخه فعلی دفتر کل (یعنی نوک زنجیره) و همگام‌سازی گره‌های کامل جدید برای کاربران سخت‌تر میشه. برخی از عواملی که ممکن هست بر اینکه آیا بلاک چین دچار حالت Bloat میشه، تاثیر می ذارن، عبارتند از: طول تاریخی دفتر کل، تعداد دفعات اضافه شدن بلاک های جدید، حداکثر اندازه در هر بلوک، و مقدار داده ای که باید در زنجیره ذخیره بشه تا تراکنش ها رو تایید کنه و وضعیت رو اجرا کنه، دچار تغییر میشه. هنگام مقیاس‌گذاری لایه ذخیره‌سازی، مشکل اصلی که باید حل بشه، این هست که چگونه به زنجیره‌های بلوکی اجازه بدیم تا داده‌های بیشتری رو بدون افزایش نیازهای ذخیره‌سازی برای نود ‌های کامل پردازش و تایید کنن. به عنوان مثال، کجا می توان داده ها رو بدون تغییرات عمده در مفروضات اعتماد بلاک چین ذخیره کرد؟

مقاله پیشنهادی: فناوری هش تراکنش TXID چیست؟

اجماع بلاک چین:

اجماع بلاک چین روشی هست که از طریق اون نود ‌ها در یک شبکه غیرمتمرکز در مورد وضعیت فعلی بلاک چین به توافق می‌رسن. اجماع بیشتر به دستیابی به اکثریت صادقانه در مواجهه با آستانه معینی از بازیگران بدخواه و رسیدن به مرحله نهایی مربوط میشه. به عنوان مثال، تراکنش ها به دقت پردازش میشن و احتمال معکوس شدن اون ها بسیار کم هست. اجماع بلاک چین به طور کلی حول به حداقل رساندن هزینه های ارتباطی به منظور افزایش مرز بالای عدم تمرکز برای تحمل بیشتر خطاهای بیزینسی و کاهش زمان نهایی برای تسویه سریعتر طراحی شده.

هنگام مقیاس بندی لایه اجماع، مشکل اصلی که باید حل بشه این هست که چگونه سریع تر، ارزون تر و با حداقل سازی اعتماد بیشتر به نهایی برسیم. (همه به روشی قابل پیش بینی، پایدار و دقیق.)

مقیاس پذیری لایه اجرا:

در این پارت از مقاله مقیاس پذیری در بلاک چین چیست؟ چند رویکرد مختلف در حال حاضر برای مقیاس پذیری لایه اجرایی بلاک چین به همراه مزایا و معاوضه‌های هر مورد رو مورد بررسی قرار میدیم. قابل توجه هست که در عمل، برخی از این رویکردها برای ظرفیت اجرای حتی بیشتر ترکیب میشن.

مقیاس عمودی الزامات سخت افزار اعتبارسنجی:

اجرای بلاک چین رو می توان با افزایش نیازمندی های سخت افزاری برای تولیدکنندگان بلاک مقیاس بندی کرد. نیازهای سخت افزاری بالاتر منجر به این میشه که هر اعتبارسنجی بتونه محاسبات بیشتری در ثانیه انجام بده.

مزایا: 

داشتن یک شبکه غیرمتمرکز متشکل از اعتبارسنجی‌های با ظرفیت محاسباتی بالا منجر به بلاک‌چین‌هایی میشه که می‌تونن بلوک‌های بزرگ‌تر، زمان تراکنش های سریع‌تر و هزینه‌های تراکنش کمتری رو پشتیبانی کنن، در حالی که همچنان قابلیت ترکیب‌بندی زنجیره‌ای بین قراردادهای هوشمند و به حداقل رسوندن اعتماد بالقوه بالاتر نسبت به روش سنتی رو حفظ می‌کنن. مدل های محاسباتی چنین بلاک چین‌هایی می‌تونن به ویژه برای تجارت با فرکانس بالا، بازی‌ها و سایر موارد استفاده حساس به تاخیر مفید باشن.

معاوضه ها: 

مقیاس بندی عمودی اعتبار سنجی ها با توجه به هزینه بالاتر اجرای یک اعتبار سنجی یا نود کامل، تمرکززدایی شبکه رو محدود می کنن. هزینه‌های نود اغلب در طول زمان افزایش می‌یابد و مشارکت رو برای اکثر کاربران سخت می‌کنه. غیرمتمرکز ماندن به قانون مور وابسته خواهد شد که بیان می کنه تعداد ترانزیستورهای روی یک ریزتراشه هر دو سال یکبار دو برابر میشه در حالی که هزینه رایانه ها به نصف می رسه. هزینه‌های گره کامل بالاتر همچنین می‌تونه هزینه‌ها رو برای کاربران نهایی که می‌خوان مستقیما انجام فعالیت در زنجیره رو تأیید کنن، افزایش میده و به حداقل رسوندن اعتماد رو کاهش میده.

مقیاس بندی افقی از طریق اکوسیستم های چند زنجیره ای:

یک جایگزین برای مقیاس عمودی، مقیاس بندی افقی از طریق استفاده از چندین زنجیره بلوکی مستقل یا زنجیره جانبی در یک اکوسیستم واحد هست. مقیاس افقی محاسبات تراکنش‌ها رو در یک اکوسیستم در بسیاری از زنجیره‌های بلوکی مستقل پخش می‌کنه و هر زنجیره دارای تولیدکنندگان بلوک و ظرفیت اجرایی خاص خودش هست.

مزایا: 

اکوسیستم‌های چند زنجیره‌ای، لایه اجرایی هر زنجیره مجزا رو قادر می کنه تا ویژگی‌های کاملا قابل تنظیمی مثل الزامات سخت‌افزار نود (گره)، ویژگی‌های حریم خصوصی، استفاده از توکن گاز، انتخاب ماشین مجازی (VM)، تنظیمات مجوز و ... رو داشته باشه. این طراحی به همین دلیل هست که اکوسیستم‌های چند زنجیره‌ای گاهی منجر به زنجیره‌های dApp میشن، جایی که بلاک‌چین‌های جداگانه در پشتیبانی از dApp های منفرد یا مجموعه‌های کوچک dApps تخصص دارن. بلاک چین های مستقل نیز می تونن به جداسازی خطرات امنیتی کمک کنن، زیرا انتخاب طراحی یک زنجیره برای امنیت همیشه بر زنجیره های دیگه در اکوسیستم تأثیر نمی ذاره.

معاوضه ها: 

اکوسیستم های چند زنجیره ای به هر بلاک چین نیاز دارن تا امنیت خودشون رو از طریق یک توکن بومی که به روش تورمی صادر میشه، تقویت کنن. اگرچه این امر در مراحل اولیه رشد بلاک چین ها استاندارد هست، اما ممکن هست حرکت به سمت یک مدل اقتصادی کمتر رقیق تر و پایدارتر بر اساس هزینه های کاربر درون زنجیره ای دشوار باشه، زیرا هزینه های کاربر در بسیاری از بلاک چین های مستقل توزیع میشه. چالش‌های ترکیب‌پذیری هم وجود داره، زیرا dAppها و توکن‌هایی که می‌خوان با یکدیگه همکاری کنن، همیشه در یک بلاک چین وجود ندارن.

مقیاس افقی از طریق Sharding اجرا:

یک رویکرد مشابه و در عین حال منحصر به فرد برای مقیاس بندی چند زنجیره ای، داشتن یک بلاک چین هست که از اجرای موازی در بسیاری از قطعات مختلف پشتیبانی می کنه. هر shard اساسا به عنوان بلاک چین خودش عمل می کنه، به این معنی که بسیاری از بلاک چین ها می تونن به صورت موازی اجرا بشن. همچنین یک زنجیره اصلی وجود داره که تنها هدف اون همگام‌سازی همه shard ها با هم هست.

در تقسیم بندی اجرا، یک مجموعه از اعتبار سنجی ها وجود داره که برای اجرای تراکنش ها به چند تکه تقسیم میشن. گره‌ها به‌طور تصادفی و منظم چرخانده میشن، بنابراین همیشه یک قطعه واحد رو اجرا نمی‌کنن، با تعداد Shards به گونه‌ای پیکربندی شدن که خطر خراب کردن تک تک تکه‌ها از نظر آماری ناچیز باشه.

مزایا: 

همه shard ‌های اجرایی از یک مجموعه نود ‌ها بیرون میان، بنابراین نیازی به راه‌اندازی امنیت در خرده‌های جدید نیست. با فرض وجود یک مجموعه بزرگ از نود ها، هر محیط اجرایی می تونه به همون سطح امنیتی دست پیدا کنه. اشتراک گذاری اجرا همچنین نیازی به افزایش سخت افزار مورد نیاز برای گره ها نداره، زیرا گره ها فقط بر روی یک قطعه اجرا میشن Shards همچنین می‌تونن با یک ماشین مجازی کار کنن یا از پیکربندی‌های مختلف برای برآوردن نیازهای منحصر به فرد موارد استفاده خاص استفاده کنن.

معاوضه: 

با توجه به اینکه همه گره ها باید بتونن محاسبات هر shard رو ساپرت کنن، انعطاف پذیری هر shard محدود هست. همچنین به طور کلی محدودیتی برای تعداد shard ‌هایی که یک بلاک چین می‌تونه پشتیبانی کنه، وجود داره، به دلیل افزایش الزامات محاسباتی که روی زنجیره اصلی اعمال میشه و خطر وجود گره‌های بسیار کم در هر shard. علاوه بر این، با توجه به اینکه مدل‌های امنیتی مشترک به این معنی هست که همه shard ها ممکن هست در معرض آسیب‌پذیری یکسانی قرار بگیرن، هنگام تعادل بار و همچنین ریسک پیاده‌سازی اصطکاک‌هایی وجود داره.

مقیاس بندی افقی از طریق مدولاریته:

رویکرد دیگه برای مقیاس بندی افقی، بلاک چین های مدولار هست، که در اون معماری بلاک چین ها به چندین لایه مختلف جدا میشه. به عنوان مثال، جداسازی اجزای اجرا، در دسترس بودن داده (DA) و اجماع. محبوب‌ترین روش برای اجرای اجزا در پیاده‌سازی بلاک‌چین مدولار، از طریق جمع‌آوری‌ها هست که محاسبات و حالت خارج از زنجیره رو به شبکه‌های خارج از زنجیره منتقل می‌کنه و در عین حال داده‌های تراکنش رو روی زنجیره ذخیره می‌کنه. تغییرات حالت محاسبه‌شده خارج از زنجیره، با استفاده از اثبات‌های دانش صفر (zk-rollups) معتبر هستن یا با استفاده از اثبات تقلب (مجموعه‌های خوش‌بینانه) به‌طور ماسبق نامعتبر هستن.

مزایا: 

بلاک چین‌های مدولار، اجرای تراکنش رو تخلیه می‌کنن و به یک محیط محاسباتی ارزون‌تر، ناب‌تر و با توان عملیاتی بالاتر تبدیل میشن، در حالی که همچنان امنیت بلاک چین مورد استفاده برای تسویه حساب رو به ارث می‌برن. این به این دلیل هست که فرآیند اجماع، که در اون اعتبار محاسبات خارج از زنجیره انجام شده توسط لایه اجرا تایید میشه، توسط یک بلاک چین لایه پایه غیرمتمرکز یعنی (L1) انجام میشه. به طور شهودی، این بدان معنی هست که پهنای باند محاسباتی یک بلاک چین لایه پایه رو می توان کارآمدتر استفاده کرد زیرا گره های کامل نیازی به اجرای هر تراکنش ندارن. گره‌های کامل فقط باید شواهد مختصر رو تایید کرده و مقدار کمی از داده‌های تراکنش رو ذخیره کنن.

 Rollupها همچنین می تونن از دریچه های فرار برای به حداقل رساندن اعتماد پشتیبانی کنن. به عنوان مثال، اگه یک شبکه جمع‌آوری به درستی کار نکنه، کاربران می‌تونن رمزنگاری خودشون رو برداشته و به بلاک چین پایه ارسال کنن. بسیاری از شبکه های مدولار نیز می تونن هزینه های کاربر رو کاهش بدن. به عنوان مثال، هزینه های ثابتی برای تایید اثبات وجود zk-rollup در بلاک چین پایه وجود داره، به این معنی که هزینه های اجماع رو می توان با افزایش استفاده کاهش داد، زیرا بین تعداد بیشتری از کاربران به اشتراک گذاشته میشه. علاوه بر این، مجموعه‌ها دارای یک مدل اعتماد 1 از n هستن. (فقط یک نود صادق برای اطمینان از درستی و زنده بودن محاسبات مورد نیاز هست.)

معاوضه ها: 

بلاک چین های مدولار ممکن هست به اندازه زنجیره های جانبی یا زنجیره های مستقل سریع یا ارزان نباشن زیرا اکثر رویکردها از فضای بلاک محدود و گاهی گران قیمت بلاک چین برای امنیت استفاده می کنن. رویکردهای فعلی به شبکه‌های مدولار نیز معمولا دارای خطرات ارتقاء هستن که نیاز به مداخله حاکمیتی دارن (خارج از مجموعه‌های غیرقابل تغییر) و ممکن هست منجر به تقسیم نقدینگی و چالش‌های ترکیب‌پذیری بشن، اگه برخی از dAppها روی یک بلاک چین پایه باقی بمونن در حالی که برخی دیگه در لایه‌های مختلف اجرای خارج از زنجیره اجرا بشن. در نهایت، پیاده‌سازی یک مجموعه یا دیگر طرح‌های بلاک‌چین مدولار فرآیندی جدیدتر و پیچیده‌تر از راه‌اندازی یک بلاک چین مستقل جدید هست.

کانال های پرداخت و دولتی:

کانال‌های پرداخت و وضعیت رو می‌توان برای مقیاس‌بندی بلاک چین استفاده کرد، زیرا به کاربران اجازه میده ارزهای دیجیتال رو در یک قرارداد هوشمند چند علامتی با سایر طرف‌ها قفل کنن و سپس پیام‌های امضا شده رو خارج از زنجیره مبادله کنن که نشون‌دهنده انتقال مالکیت دارایی و یا تغییر حالت بدون ایجاد هیچ زنجیره‌ای هست. معاملات کاربران فقط باید در هنگام باز کردن کانال و بستن یک کانال، تراکنش های زنجیره ای انجام بدن. قرارداد Multisig برای اطمینان از تسویه صحیح کانال استفاده میشه، با اینکه کاربران به صورت رمزنگاری هر تعامل رو امضا می‌کنن و هر امضا با یک nonce همراه هست تا قرارداد هوشمند بتونه ترتیب صحیح تراکنش‌ها رو تأیید کنه.

مزایا: 

کانال‌های پرداخت و حالت اجازه میدن تا انتقال ارزهای دیجیتال در زمان واقعی با هزینه صفر و تاخیر تقریبا آنی انجام بشه.کانال‌های پرداخت، پرداخت‌های خرد رو امکان‌پذیر می کنن، که اغلب در بلاک چین پایه امکان‌پذیر نیست. اون ها همچنین به ارز دیجیتال قفل شده در کانال اجازه میدن در صورت همکاری هر دو طرف، به سرعت در زنجیره تسویه بشه.

معاوضه ها: 

کانال های ایالتی/پرداخت از هر یک از طرف های شرکت کننده در یک کانال می خوان که به اینترنت متصل باشن تا اطمینان حاصل بشه که طرفین اون ها سعی در استفاده از پیام های قدیمی برای تسویه کانال در زنجیره ندارن. این اغلب نیاز به استفاده از برج های مراقبت برای نظارت مستمر بر کانال و محافظت از سرمایه های کاربران داره. کانال‌های پرداخت نیز باید با نقدینگی از پیش تامین مالی بشن، که می‌تونه پرداخت‌های کلان رو دشوار کنه و منجر به ناکارآمدی سرمایه بشه.

مسیریابی کارآمد پرداخت‌ها در شبکه‌ای از کانال‌ها مشکل دشواری هست که می‌تونه منجر به انتقال ناموفق یا ایجاد یک مدل مرکز و گفتار متمرکزتر برای اطمینان از دسترسی مشارکت‌کنندگان به نقدینگی کافی و مسیرهای کوتاه بشه. به طور کلی، کانال‌های ایالتی/پرداخت بین مجموعه‌ای از شرکت‌کنندگان ثابت کار می‌کنن، اما با مجموعه‌ای پویا یا نامحدود از شرکت‌کنندگان به خوبی کار نمی‌کنن. همچنین مشکل مالکیت وجود داره، جایی که برای کانال‌ها دشوار یا اغلب غیرممکن هست که اشیایی رو که مالک منطقی واضحی ندارن (مانند استخر نقدینگی DEX) نشون بدن.

راه حل هایی برای حل مشکل مقیاس پذیری:

شبکه لایتنینگ:

پروتکل لایتینگ از کانال ها و گره ها در شبکه ارز های رمز پایه استفاده می کنه. مزیت اصلی لایتنینگ این هست که می تونه تراکنش ها رو در زمان واقعی انجام بده. نکته اصلی این هست که برای انجام یک تراکنش به دو نود و یک کانال بین اون ها نیاز هست. شبکه لایتنینگ در مرحله آلفا قرار داره اما در حال حاضر بهترین راه حل برای مقیاس پذیر شبکه عنوان شده.

انتقال امضای معاملات از یک بلوک به ساختاری دیگر:

بلاک با امضای جدا ، 4 مگابایت فضا اشغال می کنه و تراکنش ها فقط دو مگابایت فضا می گیرن. این یک راه حل بسیار خوب هست، چرا که امضا تقریبا نیمی از حجم بلاک رو اشغال می کنه. پروتکل Segwit شرکت Blockstream یک سافت ورک بیت کوین هست. به این معنا که آپدیت در کد ها، ساختار اصلی ارزهای دیجیتال رو تغییر نمیده و فقط نواقص موجود در سیستم بلاک چین رو برطرف می کنه. بخش عمده این راه حل این هست که پروتکل بخش امضای تراکنش رو از بلاک به ساختار دیگه ای منتقل کنه. یک بلاک بزرگ شده به طور جداگانه 4 مگابایت فضا اشغال می کنه و تراکنش ها فقط 2 مگابایت بلاک اشغال می کنن.

نتیجه و جمع بندی:

تلاش کردیم در مقاله مقیاس پذیری در بلاک چین چیست؟ به ارائه توضیحاتی در رابطه با بلاک چین، مقیاس پذیری و... خدمت تون ارائه کنیم. بنابراین مقیاس‌پذیری بلاک‌چین در نقطه‌ای هیجان‌انگیز در توسعه‌اش قرار داره، همونطور که با انبوهی از راه‌حل‌های در حال ساخت، آزمایش و راه‌اندازی به تولید نشون داده شده. با تمرکز قوی بر مقیاس‌بندی و در عین حال حفظ به حداقل رسوندن اعتماد، بلاک‌چین‌ها آماده هستن تا خودشون رو به‌عنوان پشتوانه‌ای برای طیف گسترده‌ای از صنایع و موارد استفاده تقویت کنن. در حمایت از اکوسیستم چند زنجیره ای در حال گسترش، پروتکل قابلیت همکاری متقابل زنجیره ای (CCIP) به طور فعال در بالای Chainlink در حال توسعه هست تا کاربران رو قادر کنه تا به طور ایمن داده ها و توکن ها رو بین بلاک چین های مختلف بر اساس منطق تعریف شده توسط کاربر مبادله کنن.