زنجیره جانبی؛ راه حل مقیاس‌پذیری بلاکچین

زنجیره‌ جانبی (Sidechain)، یکی از راه حل‌های موجود برای حل مشکل عدم مقیاس پذیری در شبکه‌های بلاکچینی می‌باشد. مقیاس پذیری به توانایی یک سیستم برای انطباق با تقاضای فزاینده اشاره دارد. در محاسبات، برای تسریع انجام برخی وظایف، ممکن است عملکرد دستگاه خود را با ارتقاء سخت افزار آن افزایش دهید. در واقع وقتی از مقیاس پذیری در بلاکچین صحبت می‌کنیم، به افزایش ظرفیت آنها برای انجام تراکنش‌های بیشتر اشاره می‌کنیم.

پروتکل‌هایی مانند بیت‌کوین نقاط قوت زیادی دارند، اما مقیاس پذیری یکی از چالش‌های آن است. اگر بیت کوین در یک پایگاه داده مرکزی اجرا می‌شد، افزایش سرعت و توان عملیاتی در این شرایط نسبتاً آسان تر بود؛ اما این موضوع با ماهیت شبکه بلاکچینی بیت کوین همخوانی ندارد. در این مقاله به تعریف، نحوه کار و اهمیت زنجیره جانبی می‌پردازیم. اما در ابتدا باید با مشکل مقیاس‌پذیری در شبکه های بلاکچینی آشنا شویم و اگر تمایل دارید بیشتر با این مبحث آشنا شوید، می‌توانید مقاله مشکل مقیاس‌پذیری را مطالعه نمایید. 

مشکل مقیاس پذیری بلاکچین

اجرای یک نود بیت‌کوین نسبتاً ارزان است و حتی دستگاه‌های ساده نیز می‌توانند این کار را انجام دهند. اما از آنجایی که هزاران گره باید با یکدیگر به روز و آپدیت بمانند، محدودیت‌های خاصی در ظرفیت آنها وجود دارد. بلاکچین را می‌توان به عنوان یک قطار در نظر گرفت که در فواصل زمانی تعیین شده حرکت می‌کند. هر واگن این قطار صندلی‌های محدودی دارد و اگر همه سعی کنند همزمان سوار قطار شوند، قیمت آن بالا خواهد رفت. به طور مشابه، شبکه‌ای که با تراکنش‌های معلق (pending transactions) مسدود شده است، کاربران را ملزم می‌کند که کارمزد بیشتری بپردازند تا تراکنش انجام شود. یک راه حل بزرگتر کردن واگن‌ها خواهد بود؛ که این به معنای صندلی‌های بیشتر، توان بالاتر و قیمت بلیط ارزان‌تر می‌باشد، اما هیچ تضمینی وجود ندارد که صندلی‌ها مانند گذشته پر نشوند. اما نکته‌ای که باید بدانیم این است که واگن‌ها را نمی‌توان برای همیشه بزرگتر کرد.

ویتالیک بوترین (Vitalik Buterin)، خالق اتریوم، سه گانه مقیاس پذیری را برای توصیف چالش پیش روی بلاکچین‌ها ابداع کرد. او این نظریه را مطرح می‌کند که پروتکل‌ها باید بین مقیاس‌پذیری (Scalability)، امنیت (Security) و تمرکززدایی (Decentralization) تعادل ایجاد کنند. اما مشکل اینجاست که اینها تا حدودی با یکدیگر در تضاد هستند؛ با تمرکز بیش از حد بر روی دو ویژگی، سومی ضعیف خواهد بود.

به همین دلیل، بسیاری مقیاس پذیری را به عنوان چیزی که باید خارج از زنجیره (off-chain) به دست آورد، می‌بینند، در حالی که امنیت و تمرکززدایی باید در خود بلاکچین به حداکثر برسد.

راه حل‌های مقیاس پذیری خارج از زنجیره

مقیاس پذیری خارج از زنجیره (Off-chain scaling) به رویکردهایی اشاره دارد که امکان انجام تراکنش‌ها را بدون ایجاد فشار در بلاکچین فراهم می‌کند. پروتکل‌هایی که به زنجیره متصل می‌شوند، بدون اینکه تراکنش‌ها در زنجیره اصلی ظاهر شوند به کاربران امکان ارسال و دریافت وجوه را می‌دهند.

دو مورد از برجسته‌ترین موارد در این زمینه عبارتند از:

1. زنجیره‌های جانبی (Sidechain)
2. کانال‌های پرداخت (Payment Channels)

در ادامه به مفهوم سایدچین یا زنجیره جانبی خواهیم پرداخت.

زنجیره جانبی (Sidechain) چیست؟

سایدچین یک بلاکچین جداگانه می‌باشد. با این حال، سایدچین یک پلتفرم مستقل نیست، چون به نوعی به زنجیره اصلی متصل است. زنجیره اصلی و زنجیره جانبی با یکدیگر تعامل دارند، به این معنی که دارایی‌ها می‌توانند آزادانه از یکی به دیگری جریان پیدا کنند. چندین راه برای اطمینان از انتقال وجوه وجود دارد. در برخی موارد، دارایی‌ها با واریز به یک آدرس خاص از زنجیره اصلی منتقل می‌شوند. البته این وجوه واقعاً ارسال نشده‌اند؛ بلکه در آدرس قفل شده‌اند و مبلغی مشابه در زنجیره جانبی صادر می‌شود. یک راه ساده تر (البته گزینه متمرکز) ارسال وجوه به یک متولی است که سپرده را با وجوه در زنجیره جانبی مبادله می‌کند.

تاریخچه زنجیره‌های جانبی

سایدچین‌ها یا همان زنجیره‌های جانبی برای اولین بار در سال ۲۰۱۴ مطرح شد؛ زمانی که چند تن از افراد برجسته و ایده پرداز در دنیای رمز ارزها، یک مقاله آکادمیک را منتشر کردند که در آن به Pegged Sidechain پرداخته بودند. لازم به ذکر است که تعدادی از این نویسندگان در حال حاضر از افراد اصلی بلاک استریم هستند که در زمینه ایده‌های جدید و نوآورانه در زنجیره‌های جانبی و توسعه سایر بخش‌های بیت کوین پیش‌قدم بوده‌اند. در مقاله مذکور به تعدادی از مشکلات اشاره شده بود که به عقیده نویسندگان، Pegged Sidechain قادر به حل آنهاست.

زنجیره جانبی چگونه کار می‌کند؟

فرض کنید علی پنج بیت کوین دارد. او می‌خواهد آنها را با پنج واحد معادل در یک زنجیره جانبی بیت کوین مبادله کند؛ بیایید آنها را سایدکوین (Sidecoin) بنامیم. سایدچین مورد نظر از یک پیوند (peg) دو طرفه استفاده می‌کند، به این معنی که کاربران می‌توانند دارایی‌های خود را از زنجیره اصلی به زنجیره جانبی انتقال دهند و بالعکس. به یاد داشته باشید که زنجیره جانبی یک بلاکچین جداگانه است؛ بنابراین، بلوک‌ها، گره‌ها و مکانیزم‌های اعتبارسنجی متفاوتی خواهد داشت. علی برای بدست آوردن سایدکوین‌هایش، باید پنج بیت کوین خود را به آدرس دیگری ارسال می‌کرد که ممکن است متعلق به شخصی باشد که پس از دریافت بیت کوین، آدرس زنجیره جانبی خود را با پنج سایدکوین اعتبار دهد.

علی اکنون کوین‌های خود را به ساید کوین تبدیل کرده، اما همیشه می‌تواند این روند را معکوس کند تا بیت کوین‌های خود را پس بگیرد. حالا که او وارد زنجیره جانبی شده، قادر می‌باشد تا به صورت جداگانه بر روی این بلاکچین تراکنش انجام دهد؛ می‌تواند سایدکوین بفرستد یا از دیگران دریافت کند، درست مانند زنجیره اصلی.

چرا از زنجیرهای جانبی استفاده می‌شود؟

ممکن است تعجب کنید که هدف از این کار چیست؟ چرا علی از بلاکچین بیت کوین استفاده نمی‌کند؟

پاسخ این است که سایدچین ممکن است قادر به انجام کارهایی باشد که بلاکچین بیت کوین نمی‌تواند انجام دهد. در واقع بلاکچین‌ها، سیستم‌هایی هستند که با دقت مهندسی شده‌اند. اگرچه بیت کوین امن‌ترین و غیر متمرکز ترین رمز ارز می‌باشد، اما از نظر توان عملیاتی بهترین نیست. همچنین در حالی که تراکنش‌های بیت‌کوین سریع‌تر از روش‌های مرسوم می‌باشد، اما در مقایسه با سایر سیستم‌های بلاکچینی هنوز نسبتاً کند است. بلوک‌ها هر ده دقیقه یکبار استخراج می‌شوند و در صورت شلوغ شدن شبکه، هزینه‌ها می‌تواند به میزان قابل توجهی افزایش یابد.

مسلماً، احتمالاً نیازی به این سطح از امنیت برای پرداخت‌های روزانه کوچک وجود ندارد. مثلا اگر علی برای یک قهوه پول پرداخت کند، منتظر تایید معامله نخواهد ماند؛ چون نوشیدنی او تا تحویل گرفتن سرد می‌شد!

زنجیره‌های جانبی به قوانین یکسانی محدود نمی‌شوند؛ در واقع، حتی نیازی به استفاده از Proof of Work ندارند و می‌توان از هر مکانیزم اجماع استفاده کرد، به یک ولیدیتور اعتماد کرد یا هر تعدادی از پارامترها را تغییر داد. می‌توان آپگریدهایی را اضافه کرد که در زنجیره اصلی وجود ندارند و حتی بلوک‌های بزرگ‌تری تولید کرد. جالب اینجاست که زنجیره‌های جانبی حتی می‌توانند باگ‌های مهمی داشته باشند بدون اینکه بر زنجیره اصلی تأثیر بگذارند. این امر به آنها اجازه می‌دهد تا به عنوان پلتفرم‌هایی برای آزمایش استفاده شوند و ویژگی‌هایی را ارائه دهند، که در غیر این صورت به توافق اکثریت شبکه نیاز دارد.

به شرط رضایت کاربران، زنجیره‌های جانبی می‌توانند گامی درست به سوی مقیاس‌پذیری مؤثر باشند. هیچ الزامی برای نودهای زنجیره اصلی برای ذخیره هر تراکنش از زنجیره جانبی وجود ندارد. علی می‌تواند با یک تراکنش بیت کوین وارد زنجیره جانبی شود، صدها تراکنش سایدکوین را انجام دهد و سپس از زنجیره جانبی خارج شود. تا آنجا که به بلاکچین بیت کوین مربوط می‌شود، او تنها دو مورد را انجام داده است؛ یکی برای ورود و دیگری برای خروج.

امنیت زنجیره‌های جانبی

اگرچه امنیت داده‌ها یکی از مسائل مهم در بلاکچین‌ها می‌باشد، با این وجود، فرایندهای امنیتی بسیار زمان بر و پرهزینه هستند. افزایش سرعت تراکنش‌ها اغلب منجر به ساده شدن فرآیندهای امنیت زنجیره‌های اصلی می‌شود. یک سایدچین امن و مطمئن، با ایمن سازی دوره‌ای و همچنین پشتیبان گیری تراکنش‌ها در زنجیره اصلی، کاربران را از تراکنش‌های سریعتر و در عین حال ایمن تر مطمئن می‌کند.

هر زنجیره جانبی مستقل از زنجیره اصلی است به این معنی که ماینرها و قدرت محاسباتی اختصاصی خود را دارد. این یعنی اگر امنیت زنجیره جانبی به خطر بیفتد، بر امنیت زنجیره اصلی تأثیر نمی‌گذارد و برعکس. برخی از زنجیره‌های جانبی از روش‌هایی استفاده می‌کنند تا هنگام انتقال دارایی‌ها به زنجیره اصلی و همچنین از زنجیره اصلی به زنجیره جانبی به عنوان واسطه عمل کنند. اگرچه این امر باعث افزایش سطح امنیت می‌شود، اما دوره انتظار را نیز افزایش می‌دهد تا یک کاربر بتواند معاملات خود را در زنجیره جانبی انجام دهد.

نمونه‌هایی از راه حل‌های محبوب زنجیره‌های جانبی (Sidechain)

در حال حاضر نمونه‌های زیادی از این فناوری وجود دارد و روز به روز هم شاهد افزایش تعداد آنها می‌باشیم. از مهم ترین آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• (RSK) Rootstock
• پلاسما (Plasma)
• شبکه Loom
• شبکه POA
• Ardor
• شبکه Liquid
• Lisk

چالش‌ها و مشکلات زنجیره جانبی

با وجود تمام مزیت‌های ذکر شده، چالش‌ها و انتقادات زیادی متوجه زنجیره‌های جانبی می‌باشد.

اولا، برخی از مخالفان استدلال می‌کنند که آنها به اندازه کافی غیر متمرکز نیستند. به عقیده آنها، از آنجا که این زنجیره‌های جانبی کوچک هستند و گره‌های اعتبار سنجی کمتری را اجرا می‌کنند، این امر باعث می‌شود که گروهی از ماینرهای مشخص بتواند قسمت عمده‌ای از اعتبار سنجی را کنترل کند.

از طرفی با توجه به این که وقتی معاملات کمتری انجام می‌شود، پاداش‌های کمتر و در نتیجه انگیزه کمتری برای استخراج در سایدچین وجود خواهد داشت، ممکن است پیدا کردن ماینر نیز به یک چالش تبدیل شود. یکی از پاسخ‌های احتمالی به این موضوع، می‌تواند ادغام ماینینگ یا استخراج کردن باشد، جایی که ماینرها بلاک‌های بلاکچین‌های مختلف را همزمان تایید می‌کنند. مشکل استخراج ترکیبی این است که بزرگترین استخرهای استخراج کننده رشد می‌کنند و استخرهای کوچکتر دچار تزلزل می‌شوند. این امر، خطر تمرکز استخراج به دلیل ممکن بودن فرآیند استخراج ترکیبی را افزایش میدهد. بنابراین، این امکان وجود دارد که پروژه‌های زنجیره‌های جانبی بتوانند خودشان هزینه‌ی استخراج را تأمین کنند و به ماینرها یا همان استخراج کنندگان هزینه تراکنش بدهند. پاسخ احتمالی دیگر یه این کار، ممکن است استفاده از فدراسیون‌های مورد اعتماد باشد، اما باز هم سوالاتی در مورد عدم تمرکز ایجاد خواهد کرد.

جمع‌بندی

زنجیره جانبی می‌تواند قابلیت‌های رمز ارزها را بسیار افزایش دهد، هزینه‌ها را کاهش داده و انتقال دارایی‌ها بین بلاکچین‌ها را امکان پذیر کند. رویکردهای متعددی برای ادغام بلاکچین‌های مختلف با سطوح متفاوتی از مبادلات امنیتی وجود دارد. توسعه زنجیره‌های جانبی می‌تواند در ایجاد نقدینگی (liquidity)، قابلیت تعامل و مقیاس‌پذیری بهتر اکوسیستم گسترده رمز ارزها و بلاکچین تاثیرگذار باشد.

به طور خلاصه، زنجیره‌های جانبی یک راه حل امیدوارکننده برای معضل مقیاس پذیری است. اگرچه در حال حاضر، هنوز کارهای زیادی وجود دارد که برای رشد و توسعه این فناوری انجام شود، اما از آغاز تاکنون، پیاده‌سازی و مزایای آنها شاهد پیشرفت قابل توجهی بوده است.