اتریوم 2 چیست و چگونه بروزرسانی می‌شود

شبکه اتریوم به عنوان اولین شبکه بلاکچینی قابلیت اجرای قرار دادهای هوشمند را برای کاربران خود ایجاد نموده است. قرار دادهای هوشمند این قابلیت را برای شبکه بلاکچینی اتریوم ایجاد کرده‌اند تا توسعه دهندگان بتوانند اپلیکیشن‌های کاربردی را دربستر بلاکچینی اتریوم پیاده سازی نمایند. این پیاده سازی اپلیکیشن‌های کاربردی باعث افزایش کاربران در شبکه اتریوم شده است. افزایش کاربران و در پی آن افزایش تراکنش های مربوطه باعث کند شدن و شلوغی شبکه شده است. شلوغی و کندی شبکه اتریوم و بالا رفتن کارمزد‌های شبکه اتریوم باعث شده است تا توسعه دهندگان شبکه به فکر ارائه راهکاری برای حل این مشکلات باشند.  راه اندازی و بروزرسانی اتریوم 2 سعی دارد تا مشکلاتی که هم اکنون شبکه اتریوم با آن روبرو است را حل کند. شما با مطالعه این مقاله به جواب بسیاری از سوالات خود در ارتباط با شبکه اتریوم 2 خواهید رسید.

اتریوم دو چیست؟

بروز رسانی اتریوم 2 که با نام Serenity نیز عنوان می‌شود در واقع می‌خواهد شبکه اتریوم حال حاضر را که با الگوریتم اجماع گواه اثبات کار (PoW)کار می‌کند به شبکه‌ای تبدیل نماید که با الگوریتم اجماع گواه اثبات سهام(PoS) کار کند. با این تبدیل تغییرات مفید و کاربردی برای شبکه اتریوم حاصل می‌شود که از این میان می‌توان به افزایش ظرفیت شبکه و افزایش سرعت تراکنش‌های شبکه اشاره نمود. افزایش امنیت شبکه و کاهش یافتن کارمزد تراکنش‌های شبکه از دیگر مواردی است که با بروزرسانی اتریوم 2 برای شبکه حاصل می‌شود. سوالی که در اینجا مطرح می‌شود این است که شبکه فعلی اتریوم چه مشکلاتی دارد که قرار است با بروزرسانی اتریوم2 حل شود؟

شبکه اتریوم چه مشکلاتی دارد؟

قبل از اینکه بخواهیم بطور فنی به موضوع مشکلاتی که شبکه فعلی اتریوم برای ما ایجاد می‌کنند بپردازیم می‌خواهیم برای شما مثالی بزنیم تا راحت تر بتوانید با حالتی که ممکن است برای شما در استفاده از شبکه فعلی اتریوم پیش آید آشنا شوید. فرض نمایید شما تعدادی رمز ارز که در بستر بلاکچین اتریوم تعریف شده‌اند خریداری نموده‌اید و در کیف پول خود می‌خواهید نگهداری نمایید. شما با کمک تحلیل فاندامنتال و با توجه به مارکت کپ کمی که این توکن‌ها نسبت به اتریوم دارند  به این نتیجه رسیده‌اید که این توکن‌ها در آینده احتمال رشد خوبی خواهند داشت بنابراین این توکن‌ها را خریداری نموده‌اید و به کیف پول خود برای هولد میان مدت ارسال نموده‌اید. با توجه به اینکه توکن‌هایی که خریداری نموده‌اید همگی در بستر اتریوم هستند شما کارمزد شبکه را بر مبنای اتریوم پرداخت می‌کنید. حال تصور نمایید که چند ماهی از خرید شما گذشته است و می‌خواهید توکن‌هایی که اکنون به میزان قابل قبولی رشد کرده‌اند را به صرافی برای فروش ارسال نمایید. در اینجا متوجه می‌شوید که کارمزدی که برای انتقال این توکن‌ها می‌خواهید پرداخت نمایید ممکن است بیشتر از میزان سودی شود که شما از رشد این رمزارزها برای خود محاسبه کرده‌اید و در مواردی نیز ممکن است در هنگام ارسال این توکن‌ها از کیف پول خود به صرافی با این خطا مواجه شوید که با توجه به کارمزد بالای شبکه اتریوم اصلا نمی‌توانید توکن‌های خود را جابجا کنید! بنابراین بالا رفتن کارمزدهای شبکه اتریوم یکی از مشکلاتی است که شما در انجام تراکنش‌های خود با آن مواجه هستید. با توجه به اینکه یکی از اصلی ترین اهداف فناوری بلاکچین و وجود رمزارزها فراهم آوردن بستری مناسب برای جابجایی سرمایه و راحتی و نوآوری در سیستم‌های پرداختی است، بنابراین کارمزدهای بالا مشکلی مهم برای رسیدن به این هدف است.

عدم مقیاس پذیری مشکل اصلی شبکه اتریوم

مشکلی که پیشتر در مثالی به آن اشاره کردیم در واقع از نبود مقیاس پذیری کافی در شبکه اتریوم فعلی ناشی می‌شود. بنابراین متوجه می‌شویم که به زبانی ساده مقیاس پذیری به این نکته اشاره دارد که عملکرد و کارایی یک پروژه هنگامیکه حجم استفاده کاربران از آن بالا میرود چگونه تغییر می‌کند؟ پروژه‌ای که مقیاس پذیر نباشد هنگامیکه با حجم تراکنش‌های بالایی مواجه می‌شود به تدریج کند شده و کارمزدهای تراکنشی آن بالا رفته و عملا به سیستمی ناکارآمد تبدیل می‌شود. در صورتی که در شبکه‌ای که مقیاس پذیری بالایی دارد این افزایش تعداد کاربران و بالا رفتن حجم تراکنش‌های شبکه تاثیر زیادی در نحوه عملکردی پروژه و راندمان آن نخواهد داشت.

بروز رسانی  اتریوم 2 چرا انجام می‌شود؟

تمامی شبکه‌های بلاکچینی قصد دارند تا سه ویژگی مقیاس پذیری، غیر متمرکز بودن و بالا بودن امنیت شبکه را داشته باشند. البته تاکنون دست یابی به این سه ویژگی بطور همزمان برای بلاکچین‌ها با مشکلات متعددی همراه بوده است. شبکه‌های بلاکچینی را بر مبنای اینکه هر کدام چه مقدار از این سه ویژگی را دارا هستند به سه دسته عمده می‌توان تقسیم کرد.

• یک دسته از شبکه‌های بلاکچینی مانند شبکه‌های بیتکوین و لایتکوین و شبکه فعلی اتریوم با توجه به اینکه همه افراد می‌توانند به عنوان نود شبکه فعالیت داشته باشند دارای ساختاری غیر متمرکز و ایمن هستند ولی از نظر مقیاس پذیر بودن با مشکلاتی روبرو هستند که از این میان می‌توان به کند بودن شبکه و بالا بودن کارمزد تراکنش‌ها اشاره نمود.
• دسته دیگری از شبکه‌های بلاکچینی وجود دارند که در آنها تعداد نود‌های شبکه که وظیفه تایید تراکنش‌ها را انجام می‌دهند محدود و انتخابی است. این شبکه‌ها مانند شبکه بایننس از سرعت انجام تراکنشی بالا و کارمزدهای بسیار پایینی برخوردار بوده ولی به دلیل اینکه همه افراد نمی‌توانند به عنوان نود شبکه در تایید تراکنش‌های شبکه فعالیت داشته باشند بنابراین این شبکه‌ها غیر متمرکز نیستند.
• در دسته‌ای دیگر از بلاکچین‌ها همانند شبکه پولکادات این قابلیت وجود دارد که زنجیره‌های بلاکچینی مختلف با هم در ارتباط بوده و بنابر این با توجه به غیر متمرکز ماندن شبکه مقیاس پذیری خوبی نیز به دلیل ارتباط بین زنجیره‌های مختلف داشته باشند. اما مشکلی که این اکوسیستم‌های چند زنجیره‌ای (مالتی چین) دارند عدم وجود امنیت کافی در شبکه است. مثلا در شبکه پولکادات که از موفق ترین این شبکه‌ها است تنها کافی است عده‌ای خرابکار درصد کمی از قدرت اجماع یکی از پاراچین‌های آن را بدست آورند تا کل اکوسیستم از نظر امنیتی به مشکل برخورد کند. بنابراین با صرف هزینه و نیروی کمتری می‌توان به این اکوسیستم‌های چند زنجیره‌ای حمله 51 درصدی انجام داده و امنیت آنها را به خطر انداخت.

 با توجه به این موضوع راهکاری که بتواند مقیاس پذیری را همراه با حفظ امنیت و غیر متمرکز ماندن شبکه تامین نماید از اهمیت بالایی برخوردار است.  بنابراین اگر تکنیک و یا راه حلی بتواند این سه ویژگی را برای یک بلاکچین تامین نماید تحول بزرگی را در راستای ارتقای فناوری بلاکچینی می‌تواند رقم بزند. لازم به ذکر است که راه حلی که در حال حاضر وجود دارد شاردینگ (Sharding) است  که در ادامه آن را توضیح می‌دهیم.

شاردینگ (Sharding) چیست؟

اکثر شما به احتمال زیاد در مواقعی در ترافیک‌های بزرگراهی و یا بین شهری مانده‌اید. در ترافیک‌های سنگین شما به کندی میتوانید حرکت نمایید و ممکن است ساعت‌ها در مسیری که در حالت عادی در عرض چند دقیقه طی می‌کنید، بمانید. در این حالت اگر میشد فضای اطراف جاده را نیز بصورت موازی به جاده اضافه نمود و یا عرض جاده را اضافه نمود مسیر برای تردد اتومبیل‌ها بیشتر شده و از حجم تراکم ترافیک کاسته میشد. شاردینگ نیز همانند مثال ذکر شده تکنیکی برای دسته بندی افقی داده‌ها بصورت موازی و بصورت پارتیشن‌هایی در کنار هم است. شاردینگ در واقع یک الگوی معماری برای مراکز ذخیره داده‌ها (DataBase) است. شاردینگ یک مجموعه بزرگتر را به قسمت‌هایی کوچکتر که هر قسمت کوچکتر را یک شارد (Shard) میگویند تقسیم می‌کند. بنابراین اطلاعات موجود به دسته‌های کوچکتری تقسیم شده و این باعث می‌شود که اطلاعات هر شارد با سرعت بیشتری پردازش شود. شاردینگ موجب مدیریت بهتر داده‌ها و نیز کاهش یافتن هزینه‌ها می‌شود. برای اجرای شاردینگ بر روی شبکه اتریوم مراحلی وجود دارد که طی این مراحل یا فاز‌ها بروزرسانی اتریوم 2 بر روی شبکه اعمال می‌شود. در ادامه قصد داریم شما را با فاز‌ها یا مراحل بروز رسانی اتریوم 2 آشنا نماییم.

فازهای بروز رسانی اتریوم دو

در بروز رسانی اتریوم 2 درواقع شبکه اتریوم فعلی که دارای مکانیزم اجماع اثبات کار (PoW)  است به شبکه اتریوم 2 که دارای مکانیزم اجماع اثبات سهام (PoS) است تبدیل می‌شود. برای این تبدیل از تکنیکی به نام شاردینگ استفاده می‌شود که با حفظ امنیت و غیر متمرکز بودن شبکه سرعت تراکنش‌های شبکه بالا می‌رود. اتریوم 2 طی مراحل زیر بروزرسانی می‌شود:

فاز صفر(Beacon chain)

همانطور که پیشتر ذکر شد برای اینکه شاردینگ در بروز رسانی اتریوم 2 انجام شود لازم است تا مراحلی انجام شود. در فاز صفر به عنوان اولین فاز بروز رسانی Beacon chain انجام میشود. در واقع زنجیره بلوکی بنام Beacon  در این فاز راه اندازی شده است که وظیفه آن هماهنگی بین شارد‌های مختلف اتریوم 2 است. شبکه اتریوم در بروزرسانی اتریوم 2 قرار است به 64 شارد یا قسمت تقسیم شود. لازم به ذکر است که هر شارد تراکنش‌های داخل بلاک خود را پردازش کرده و به اطلاعات دیگر شارد‌ها کاری ندارد. البته تمامی این شارد‌ها در قالب یک شبکه بلاکچینی به نام اتریوم فعالیت خواهند کرد. با توجه به این توضیحات Beacon chain در واقع کار هماهنگی بین این شارد‌های مختلف را انجام میدهد. بنابراین اطلاعات شارد‌های مختلف بصورت مداوم در بیکن چین (Beacon chain) به اشتراک گذاشته شده و بیکن چین در صورت رویت هر گونه عدم هماهنگی در استخراج هر بلاک در شارد مربوطه آن بلاک را از شبکه خارج میکند و بلاک مربوطه وارد بیکن چین نخواهد شد.

فاز یک (Shard Chain)

در شبکه فعلی اتریوم تمامی نود‌ها وظیفه دارند تا تمامی تراکنش‌های موجود در شبکه اتریوم را تایید کرده و یک نسخ نیز از تمامی تراکنش‌هایی که در شبکه تایید می‌شود داشته باشند. این موضوع باعث می‌شود تا شبکه کند شود و کارمزد‌های شبکه نیز افزایش پیدا کنند. راهکاری که توسعه دهندگان شبکه اتریوم در بروز رسانی اتریوم 2 میخواهند از آن استفاده نمایند تقسیم کردن شبکه اتریوم به زنجیره بلاک‌هایی کوچکتر بنام شارد است. در تکنیک شاردینگ که در بروزرسانی اتریوم 2 اجرا خواهد شد شبکه اتریوم به 64 شارد تقسیم خواهد شد. هر شارد نود‌های خود را خواهد داشت و اطلاعات هر شارد توسط نود‌های آن شارد پردازش و تایید شده و آن نود نیازی به ذخیره اطلاعات تراکنش‌هایی که در شارد‌های دیگر است ندارد. بنابراین این موضوع سرعت شبکه را بالا برده و افراد مختلف میتوانند حتی با استفاده از لپتاپ نیز به عنوان نود شبکه اتریوم فعالیت کنند. بنابراین شبکه اتریوم در فاز 1 بروز رسانی اتریوم 2 به 64 شارد تقسیم خواهد شد. این باعث کاهش شلوغی شبکه و افزایش سرعت انجام تراکنش‌ها خواهد شد.

فاز دو (Docking)

با توجه به مطالبی که در توضیح فاز‌های قبلی بروز رسانی اتریوم 2 گفته شد تا اینجا ما سه شبکه مختلف خواهیم داشت. بیکن چین، شارد چین و شبکه فعلی اتریوم. لازم به ذکر است که دو شبکه بیکن چین و شارد چین بر اساس الگوریتم اجماع اثبات سهام فعالیت کرده و شبکه اصلی اتریوم بر اساس الگوریتم اجماع اثبات کار فعالیت میکند. در واقع شبکه‌های  بیکن چین و شارد چین در کنار شبکه اصلی اتریوم بصورت همزمان فعالیت دارند. در فاز دو که Docking نام دارد تمامی این سه شبکه در هم ترکیب شده و شبکه واحدی بنام شبکه اتریوم را که بر اساس الگوریتم اجماع گواه اثبات سهام (PoS)فعالیت خواهد کرد را تشکیل خواهند داد. در این مرحله شبکه فعلی اتریوم به عنوان شارد 1 در میان 63 شارد دیگر اتریوم 2 قرار خواهد گرفت و همگی این 64 شارد، اتریوم 2 را بطور یکپارچه تشکیل خواهند داد.

 شبکه اتریوم فعلی و ETH2 چه تفاوتی دارند

حال که با بروز رسانی اتریوم 2 آشنا شدید و از فاز‌ها و مراحلی که برای اجرای آن در نظر گرفته شده است اطلاع پیدا کردید براحتی میتوانید تفاوت اصلی بین شبکه اتریوم فعلی و اتریوم 2 را درک نمایید. اتریوم 2 از الگوریتم اجماع گواه اثبات سهام (PoS) استفاده میکند اما شبکه فعلی اتریوم از گواه اثبات کار (PoW) به عنوان الگوریتم اجماع خود استفاده می‌کند. در اتریوم 2 از تکنیک شاردینگ که در آن شبکه به بخش‌های کوچکتری که بصورت موازی با هم فعالیت می‌کنند و شارد نام دارند تشکیل می‌شود. با استفاده از شاردینگ سرعت انجام تراکنش‌ها بالا رفته و شبکه مقیاس پذیر تر از شبکه اتریوم فعلی خواهد شد. با توجه به اینکه نود‌های موجود در هر شارد دیگر نیاز نیست تا تراکنش‌های شارد‌های دیگر را تایید و ذخیره کنند بنابراین برای راه اندازی نود در شبکه اتریوم 2 نیازی به داشتن دستگاه‌های پردازشی قدرتمند نبوده و این باعث می‌شود افراد زیادی بتوانند به عنوان نود در شبکه فعالیت نمایند که این موضوع میتواند باعث غیر متمرکز تر شدن شبکه اتریوم 2 نسبت به شبکه فعلی اتریوم شود.

توسعه دهندگان ETHEREUM2

ممکن است این سوال برای شما مطرح شود که چه کسانی اتریوم 2 را توسعه می‌دهند؟ در جواب این سوال میتوان گفت  همه افرادی که توانایی برنامه نویسی برای شبکه‌های بلاکچینی را دارند می‌توانند به توسعه اتریوم 2 کمک کنند و در ارتقاء و پیشرفت آن شرکت داشته باشند. البته تیم مربوط به توسعه بنیاد اتریوم 2 هماهنگی و رهبری این افراد را بر عهده دارد. بنابراین همانطور که تراکنش‌های شبکه اتریوم 2 در فاز اجرایی شدن بصورت غیر متمرکز و توسط نود‌های مختلف تایید می‌شود در فاز توسعه و راه اندازی نیز افراد زیادی در صورت داشتن تخصص کافی می‌توانند در بروز رسانی آن سهیم باشند.

جمع بندی

شبکه فعلی اتریوم از نظر مقیاس پذیری دارای مشکلات زیادی است. شما به عنوان یک کاربر در شبکه اتریوم ممکن است با کندی در روند انجام تراکنش‌ها و یا افزایش و زیاد شدن کارمزد‌های شبکه روبرو شده باشید. بنابراین این مشکلات توسعه دهندگان شبکه اتریوم را به فکر ارائه راهکاری برای رفع این مشکلات انداخته است. از طرف دیگر تمامی شبکه‌های بلاکچینی قصد دارند تا سه ویژگی غیر متمرکز بودن، مقیاس پذیری و امنیت را تا حد مطلوبی در کنار هم داشته باشند. اما افزایش یکی از این ویژگی‌ها در شبکه‌های بلاکچینی با کاهش ویژگی دیگر همراه بوده است. راهکاری که می‌تواند این سه ویژگی مهم را در حد مطلوبی برای شبکه اتریوم فراهم آورد تکنیک شاردینگ است. در تکنیک شاردینگ شبکه اتریوم 2 به 64 شارد یا زنجیره بلاک کوچکتر که بصورت موازی و همزمان در شبکه فعالیت میکنند تقسیم می‌شود. با این راهکار سرعت انجام تراکنش‌ها بالا رفته و با توجه به اینکه نود‌های موجود در هر شارد نیازی به پردازش و ذخیره سازی تراکنش‌های موجود در شارد‌های دیگر را نخواهند داشت بنابراین هزینه راه اندازی نود برای شبکه اتریوم 2 کاهش یافته و افراد بیشتری می‌توانند به عنوان نود در شبکه اتریوم 2 فعالیت کرده و این باعث میشود شبکه غیر متمرکز تر شود. در صورتی که تمامی فاز‌های بروز رسانی اتریوم 2 با موفقیت انجام شود شبکه اتریوم فعلی به عنوان شارد 1 در کنار 63 شارد دیگر شبکه اتریوم به فعالیت خود ادامه خواهد داد. در این صورت همگی این 64 شارد در شبکه اتریوم بر اساس الگوریتم اجماع اثبات سهام و بصورت یکپارچه به فعالیت خواهند پرداخت.