شبکه بلاکچین پر از خلاقیتهای جدید است که علامت سوالهایی برای استفاده کنندگان و حتی توسعه دهندگان ایجاد کرده است. همه پروژههای بلاکچینی به دنبال راهی بهتر برای پیاده سازی بلاکچین خود هستند و به همین دلیل راهکارهای زیادی ارائه میکنند. در زمینه زیرساخت بلاکچین سوال بزرگی مطرح است و آن هم روش ثبت بلاک است که با مفهومی با نام سازماندهی مجدد زنجیرهای گره خورده است. آیا میدانید سازماندهی مجدد زنجیره ای چیست؟ در این مطلب از داموندمگ قصد داریم در مورد این مفهوم که بلاکچینهای بزرگ مثل اتریوم سالها است درگیر آن هستند و دنبال راه حلی برای حل آن میگردند، مرور دقیقتری بیاندازیم. با ما تا پایان این مطلب همراه باشید.
مفاهیم پایهای بلاکچین و روش کار آن
اگر بخواهیم این مفهوم را به شکل ساده و خلاصه بیان کنیم، باید گفت سازماندهی مجدد زنجیره اساساً زمانی است که بلاکهای طولانیترین زنجیره قدیمی برای بلاکهای طولانیترین زنجیره جدید غیرفعال میشوند.شاید در ابتدا کمی پیچیده به نظر برسد اما نگران نباشید چون قرار است توضیح دقیقتری ارائه کنیم. فهم درست این مفهوم در گرو فهم عمیق بلاکچین است. شما برای درک بهتر سازماندهی مجدد زنجیرهای باید اصول اولیه بلاک چین، بلاکها، نودها و غیره را بلد باشید. پس اگر هنوز از این مفاهیم سر در نمیآورید بهتر است که به مقالات پیشین داموندمگ مراجعه کنید.
دانستن اصول اولیه فناوری بلاک چین درک سازماندهی مجدد زنجیره، را آسانتر میکند. این اصول شامل کاوش در بسیاری از مؤلفههایی است که بلاکچین برای راه اندازی به آنها نیاز دارد. جدای از این مسئله، باید درک کنیم که همه بلاکچینها یکسان نیستند. به عنوان مثال، بلاکچینهای مختلف از مکانیسمهای اجماع متفاوتی مانند گواه اثبات کار (PoW) و گواه اثبات سهام (PoS) استفاده میکنند. اما مکانیسمهای اجماع در این مقاله مورد بحث ما نیست. در حال حاضر، همین که بدانید بلاکچین یک تکنولوژی برای ثبت و مدیریت دفتر دیجیتال تراکنش غیرقابل تغییر است کافی است. شما میتوانید آن را به عنوان یک پایگاه داده توزیع شده در نظر بگیرید که توسط شبکه ای از رایانهها به نام گرهها یا نودها نگهداری میشود.
ماینرها، گرهها و تراکنشها
بیایید از بلاک چین بیت کوین به عنوان مثال استفاده کنیم. هنگامی که یک کاربر تراکنش را انجام میدهد، گرهها باید آن را تأیید کنند. پس از اعتبارسنجی، تراکنش در حالت تعلیق باقی میماند تا زمانی که یک ماینر (گره تخصصی) آن را انتخاب کند. ماینرها و استخرهای استخراج بیت کوین فردی در سراسر جهان برای همین کار به شبکه متصل شدهاند و برای تایید این تراکنشهای معلق با یکدیگر رقابت میکنند. پس از تایید، تراکنش به بلاک چین اضافه میشود. با این حال، ماینرها تراکنشهای معلق دستهای را در بلاکها قرار میدهند تا اینکه آنها را یکی یکی تایید کنند.
استخراج کنندگان گرههای بیت کوین
بلاک تایید شده برای اطمینان از معتبر بودن آن به دست تمام گرههای شبکه میرسد. بعد از این دور اعتبار سنجی، گرهها بلاک جدید را به بلاکهای قبلی اضافه میکنند و در نتیجه یک زنجیره ایجاد میکنند. علاوه بر این، گرهها یک کپی از کل لجر را نگه میدارند.
بلاک چین به عنوان یک پایگاه داده
اگر با نحوه کار پایگاههای داده آشنا هستید، میتوانید بلاک چین را به عنوان پایگاه دادهای در نظر بگیرید که برای اطلاعات را در قالب دیجیتال ذخیره میکند. با این حال، یک تفاوت اساسی بین یک بلاک چین و یک پایگاه داده معمولی وجود دارد و این است که چگونه بلاک چین دادهها را ساختارمند میکنند.
یک پایگاه داده معمولاً دادههای خود را در جداول ساختارمند میکند، در حالی که یک بلاک چین دادهها را به شکل بلاکهایی میسازد که با استفاده از رمزنگاری به یکدیگر متصل میشوند. بلاکها، تراکنشها را تا زمانی که پر شوند ذخیره میکنند و سپس به بلاک بعدی اضافه شده پیوند میدهند. علاوه بر این، تراکنشهای جدید پس از پر شدن بلاک قبلی وارد بلاک تازه تشکیل شده میشوند. هنگامی که این بلاک جدید پر شد، به بلاک چین اضافه میشود و بنابراین، این چرخه تا زمان کار کردن بلاکچین برای ثبت تراکنشها ادامه دارد. این عمل یک زنجیره داده را تشکیل میدهد که به راحتی به عنوان بلاکچین شناخته میشود.
کد در دنیای بلاکچین نقش تعیین کننده دارد و حرف اول و آخر را میزند. این کد است که شبکه گرهها را برای پردازش صادقانه تراکنشها تشویق میکند. پس از تایید و لینک کردن، بلاکها به بخشی دائمی از بلاکچین تبدیل میشوند که هیچ مهاجمی نمیتواند آن را تغییر دهد. بر این اساس، فناوری بلاک چین روشی امن را برای افراد فراهم میکند تا بدون واسطه شخص ثالث مانند بانک یا دولت، آن را کنترل و نظارت کنند.
سازماندهی مجدد زنجیره ای چیست؟
توضیح مختصر ما را در مورد سازماندهی مجدد زنجیره ای را در ابتدای مقاله به خاطر دارید؟ بیایید اکنون کمی عمیقتر به این بپردازیم که سازماندهی مجدد زنجیرهای چیست. همچنین، از آنجایی که اطلاعات فوق را بررسی کرده ایم، بیایید به نقش سازماندهی مجدد زنجیره ای در این فرآیند نگاه کنیم.
سازماندهی مجدد زنجیره معمولاً در بلاک چینهای برجستهتری مانند بیت کوین یا اتریوم اتفاق میافتد. زمانی این سازماندهی رخ میدهد که گرههای جداگانه یک بلاک جدید را همزمان بسازند. این بلاکهای همزمان یک فورک موقت ایجاد میکنند و گرههای دیگری را که به دنبال اضافه کردن تراکنشهای اخیر هستند مجبور به تصمیم گیری میکنند که کدام بلاک را انتخاب کنند.
بلاکهای همزمان
از آنجایی که سازماندهی مجدد زنجیره معمولاً زمانی اتفاق میافتد که دو بلاک به طور همزمان استخراج میشوند، اختلاف نظر در مورد اینکه کدام بلاک اول بوده است، ایجاد میشود. از این گذشته، به دلیل سرعت انتشار بلاک در سراسر شبکه، برخی از گرهها ابتدا یک بلاک ایجاد میکنند در حالی که برخی دیگر ابتدا یک بلاک متفاوت ایجاد میکنند.
گرهها تمام تلاش خود را میکنند تا همگام بمانند. بنابراین، گرهای که بلاک بعدی را اضافه میکند، باید انتخاب کند که کدام سمت چنگال زنجیره صحیح است. پس چگونه آنها این اختلاف بلاکهای همزمان را مدیریت میکنند؟ در حال حاضر، پاسخ، طولانی ترین زنجیره بلاکی است. این قانون بیان میکند که طولانیترین زنجیره بلاکی معتبرتر است. این زنجیره بلاکی از نظر فنی، زنجیرهای است که در سطح گستردهتری پذیرفته شده است و بیشترین کار را روی آن انجام داده است.
معاملات در بلاکهای غیرفعال شده
هنگامی که گرهها یک زنجیره بلاک را به رسمیت میشناسند، زنجیره بلاکی دیگری از بین میرود. بنابراین برای بلاکهای دارای تراکنش در سمت دیگر بلاکچین چه اتفاقی میافتد؟ از آنجایی که تنها تراکنشهای طولانیترین زنجیره بخشی از تاریخچه معتبر بلاک چین میشوند، بلاکهای دیگر غیرفعال میشوند. به این بلاکها، بلاک یتیم گفته میشود چون دیگر دسترسی به آنها از طریق بلاکهای قبلی (بلاک والد) امکانپذیر نیست.
سوال بعدی این است که تکلیف تراکنشهای بلاکهای یتیم چه میشود؟ در سازماندهی مجدد زنجیره ای، تراکنشهای درون بلاکهای یتیم دیگر بخشی از تاریخچه تراکنشهای زنجیره بلاک نیستند. بنابراین، آنها باید دوباره به بلاکهای جدید اختصاص داده شوند.
به طور خلاصه، سازماندهی مجدد زنجیره منجر به غیرفعال کردن بلاکها در طولانیترین زنجیره قدیمی گره میشود. در چنین مقطعی، بلاک چین یک بلاک را حذف میکند تا جایی برای بلاک جدید با زنجیره طولانیتر ایجاد کند. علاوه بر این، سازماندهی مجدد زنجیره تضمین میکند که تمام اپراتورهای گره یک کپی یکسان از دفتر کل دریافت میکنند.
بلاکهای یتیم و معاملات در سازماندهی مجدد زنجیره ای
وجود دو بلاک استخراج شده به طور همزمان نباید مشکل بزرگی ایجاد کند. با این حال، تراکنشهای روی بلاک یتیم باید به mempool گره برگردند، جایی که در سراسر شبکه منتشر میشوند و به دنبال استخراج در بلاک آینده هستند.
این بدان معناست که تراکنشها در سمت اشتباه فورک ممکن است در طول سازماندهی مجدد بلاک چین دچار تاخیر شوند. بنابراین، ممکن است ارزش آن را داشته باشد که کاربران منتظر بمانند تا یک تراکنش بیش از یک بلاک را به بلاک چین منتقل کند؛ آن هم قبل از اینکه فرض کنیم نهایی است. این احتمال وجود دارد که دوباره سازماندهی شود، و کاربر باید امیدوار باشد که تراکنشش در طولانی ترین زنجیره مجددا ماین شود.
اما هیچ تضمینی وجود ندارد که چنین اتفاق بیتفد. از آنجایی که تراکنش در زنجیره فعال وجود ندارد، انگار هرگز اتفاق نیفتاده است. بنابراین، اگر کاربر سعی کند ارز دیجیتال را در یک بلاک یتیم ثبت کند، گرهها تراکنش را رد میکنند. این به این دلیل است که کاربر در تلاش است داراییای را خرج کند که در زنجیره معتبر وجود ندارد.
مزایا و معایب سازماندهی مجدد زنجیره ای
حال که دیدیم سازماندهی مجدد زنجیره ای چیست، به برخی از مزایا و معایب سازماندهی مجدد زنجیره ای میپردازیم. مزیت سازماندهی مجدد زنجیره ای این است که عملیات موفقیت آمیز بلاکچین را تسهیل میکند. این کار بدون آن، یک دفتر کل یکپارچه در اختیار هر گره باشد غیرممکن خواهد بود. به دلیل سازماندهی مجدد زنجیره ای، کپیهای دفتر کل ذخیره شده در گرههای شبکه یکسان هستند و اطمینان حاصل میکنند که تمام تراکنشهای ثبت شده معتبر هستند. بنابراین، این مکانیسم برای همه کاره نگه داشتن فناوری بلاک چین در کاربرد آن ضروری است.
علاوه بر این، سازماندهی مجدد زنجیره ای یک فرآیند نسبتاً ساده است که به طور یکپارچه کار میکند. با این حال، معایبی نیز دارد و یکی از آنها پتانسیل خرج مضاعف است. خرج مضاعف یا Double spend فرآیندی است که تفاوت یک ارز دیجیتال با اطلاعات بیکاربرد روی شبکه است. اگر یک ارز دیجیتال را دو بار یا بیشتر بتوان خرج کرد دیگر نامش پول نیست و خرج مضاعف به عمل خرج کردن این ارز دیجیتال در بیشتر از یک جا اشاره دارد.
برخی از معایب
فناوری بلاک چین علیرغم پتانسیلی که دارد دارای معایبی است. کل بحث ما در این مطلب نیز ناشی از همین عیب است که نامش تعارض بلاکی است و زمانی رخ میدهد که دو بلاک همزمان در دو سر شبکه وجود داشته باشند که به دست کل شبکه نرسیده باشند و شبکه نداند که کدام بلاک معتبر است. زمانی که دو بلاک در فاصله زمانی خیلی نزدیک به هم منتشر میشوند این اتفاق میافتد. همانطور که دیدیم، زمانی که این اتفاق میافتد، یک فورک در بلاک چین رخ میدهد.
سازماندهی مجدد زنجیره ای پاسخ به این تضاد بلاک است. با این حال، برخی از تحلیلگران معتقدند که سازماندهی مجدد زنجیره ای میتواند باعث رد شدن تراکنشهای کاربران شود. در تئوری، این عمل زمانی امکان پذیر است که تراکنشهای کاربر در بلاک یتیم رها شده باشد. با این حال، به ندرت اتفاق میافتد. به طور معمول، تراکنشهای ثبت شده در بلاک یتیم در نهایت در داخل لجر شبکه ثبت میشوند.
تأخیر، 51 درصد حملات، و آسیب پذیری DeFi
همانطور که گفتیم این عیب باعث کندی شبکه میشود و این در حالی است که هزینههای گره شبکه نیز افزایش پیدا میکند و احتمال حملات 51٪ و آسیب پذیری تراکنشهای DeFi نیز در سازماندهی مجدد زنجیرهای، یا “reorgs” نیز میتواند باعث هزینههای اضافی حافظه و دیسک شود، زیرا بهروزرسانیهای وضعیت لازم برای انتقال به فورک جدید ضروری است.
همچنین، به دلیل امکان سازماندهی مجدد زنجیره ای، کاربران باید قبل از اینکه بتوانند با اطمینان تراکنشهای خود را به عنوان تایید شده ببینند، مدت بیشتری منتظر بمانند. بنابراین، شرکتهایی مانند صرافیهای ارز دیجیتال ممکن است قبل از پذیرش سپرده مدت بیشتری صبر کنند. این همیشه برای معامله گرانی که برای باز کردن یا بستن موقعیتهای خود عجله دارند ایده آل نیست.
از آنجایی که سازماندهی مجدد زنجیره ای ریسک معاملات DeFi را افزایش میدهد، وجود آن منجر به بازده معاملاتی کمتر از حد انتظار میشود. سازماندهی مجدد زنجیره ای همچنین خطر حملات را تا 51 درصد افزایش میدهد. علت این افزایش ریسک این است که در طول سازماندهی مجدد زنجیره ای، مهاجمان مجبور نیستند بر همه ماینرهای صادق غلبه کنند. در عوض، آنها فقط باید ماینرهایی را شکست دهند که «دوباره سازماندهی نشدهاند». بنابراین، اگر سازماندهی مجدد به طور مکرر اتفاق بیفتد، تلاش مهاجم محتمل میشود و ممکن است شبکه را از کار بیاندازد. در نهایت، قابل توجه ترین نقطه ضعف سازمان دهی مجدد زنجیره ای امکان حمله خرج مضاعف است.
سازماندهی مجدد زنجیره ای Ethereum Beacon Chain
اتریوم مدت زیادی است که به دنبال ایجاد تغییراتی گسترده در شبکه خود است. بنیاد اتریوم قرار است که این تغییرات بنیادی را در آیندهای نزدیک در چند فاز ارائه کند و نام آن را اتریوم 2 گذاشته است. اتریوم 2 یک ارتقاء حیاتی برای شبکه فعلی است که نشان دهنده گذار آن از مکانیسم گواه اثبات کار به گواه اثبات سهام است. علاوه بر این، ادغام برنامه ریزی شده باید در آگوست سال 2022 اتفاق بیفتد و زنجیره Ethereum Beacon را با شبکه اصلی اتریوم فعلی ترکیب میکند.
زنجیره Ethereum Beacon در دسامبر 2020 راه اندازی شد و قابلیت استیک کردن را در شبکه اتریوم ایجاد کرد. علاوه بر این، با قرار دادن داراییها در یک شبکه، اعتبارسنجیها واجد شرایط اضافه کردن بلاکها به زنجیره میشوند. اعتبارسنج نامی است که قرار است به جای ماینرها استفاده شود و البته کارشان هم ماین نیست ولی در یک ویژگی خاص با ماینرها مشترک هستند و آن هم ثبت تراکنش روی شبکه است.
با این حال، در 25 می، این زنجیره با یک سازمان دهی مجدد هفت بلاکی مواجه شد. این زنجیره طولانیترین سازماندهی مجدد در سالهای اخیر بود. به بیان بهتر، هفت بلاک یتیم ایجاد شده بود. هر چقدر که این بلاکهای یتیم بیشتر شوند خطر کندی شبکه و از کار افتادن آن را بیشتر میکند زیرا تمامی تراکنشهای این هفت بلاک باید در بلاکهای دیگر ثبت میشدند. به صورت کلی، هفت عدد بزرگی برای یک زنجیره بلاک یتیم است. مهمتر از آن، این زنجیره هفت بلاکی ایجاد شده در آن تاریخ،Ethereum Beacon Chain را در معرض خطر امنیتی سطح بالایی قرار داد.
جایگاه اتریوم به عنوان بزرگترین آلت کوین بازار ارزهای دیجیتال، جایگاه بالایی است و از کار افتادن آن باعث افت شدید قیمت اتر میشود. امروزه نزدیک به هزار آلت کوین دیگر از جمله تتر و یونی سواپ روی این شبکه اجرا شدهاند و افت قیمت اتر روی قیمت دیگر آلت کوینهای مبتنی بر شبکه اتریوم اثر میگذارد.
سازماندهی مجدد زنجیره ای هفت بلاکی
بیایید سازماندهی مجدد زنجیره ای هفت بلاکی را بیشتر بررسی کنیم. به طور خلاصه، اعتبارسنجها از فرآیند همگام سازی خارج شدند. آنها در طول فرآیند به روز رسانی گیج شدند و نرم افزار خود را به روز نکردند. علاوه بر این، این سازماندهی مجدد زنجیره ای هفت بلوکی به این معنی است که هفت بلاک از تراکنشها قبل از دور انداختن به یک فورک اضافه میشوند. شبکه اتریوم در نهایت پس از اینکه تصمیم گرفت این زنجیره بلند، زنجیره درستی نیست، فورک را رها کرد تا یتیم شود. طبق اطلاعات سایت Etherscan که جزئیات تراکنشها را نشان میدهد، هر بلاک در زنجیره اتریوم شامل 200 تا 300 تراکنش است. یعنی تا 2100 تراکنش در این بلاکهای یتیم وجود داشت که رقم بالایی است.
حملات دوبار خرج کردن یا خرج مضاعف
در بخشهای قبل مروری برا این مشکل شبکه بلاکچینی داشتیم و دیدیم که خرج مضاعف چیست. میدانیم که وقتی دو نسخه رقیب یک بلاک چین وجود داشته باشد، سازماندهی مجدد زنجیره ای اتفاق میافتد. با این حال، قبل از تکمیل سازماندهی مجدد، این خطر وجود دارد که کاربر بتواند داراییهای مشابه را دو بار خرج کند. رخ دادن خرج مضاعف بسیار برای یک شبکه بلاکچینی خطرناک است و اعتبار تمامی ارزهای دیجیتال را زیر سوال میبرد.
سازماندهی مجدد زنجیره ای اتریوم زمانی اتفاق میافتد که گرههای بهروزرسانی شده بلاک بعدی را قبل از اعتبارسنجیهای باقیمانده ارسال کنند. علاوه بر این، این اتفاق میتواند اعتبارسنجها را گیج کند. در مورد Beacon Chain اتریوم، گرههای بهروز در حدود دوازده ثانیه سریعتر از اعتبارسنجهایی بودند که گرههای خود را بهروزرسانی نکرده بودند. بنابراین، به نظر میرسد سازماندهی مجدد Beacon Chain یک رویداد خوشخیم است تا یک رویداد باطل!
نظرات بوترین در مورد بیکن چین
ویتالیک بوترین، یکی از بنیانگذاران اتریوم، در توییتر به این نظریه اشاره کرد که ماینرهایی که نرمافزارهای قدیمی را اجرا میکنند، میتوانند باعث ایجاد مشکل Beacon Chain شده باشند. او و سایر کارشناسان اظهار داشتند که یک یا دو سازماندهی مجدد بلاک به دلیل تأخیر شبکه به طور مرتب اتفاق میافتد. با این حال، هر بار که این تعداد بیش از پنج بلاک شود یک اتفاق مشکوک در حال رخ دادن است، زیرا سازماندهی مجدد زنجیره ای طولانیتر عمدتاً توسط اشکالات سمت گرهها، خرابی شبکه یا حملات مخرب اتفاق میافتد. به هر حال، هرچه سازماندهی مجدد بیشتر طول بکشد، خطر امنیتی جدی تر است. با این وجود، احتمال بدشانسی آشکار نیز وجود دارد.
به نظر میرسد ویتالیک فکر میکند که اپراتورهای گره کندتر کسانی بودند که نرم افزار خود را به روز نکرده بودند. منطقی است؛ از این گذشته، سازماندهی مجدد زنجیره ای میتواند زمانی رخ دهد که برخی از اپراتورهای گرههای متصب به شبکه سریعتر از دیگران باشند.
سخن پایانی
در این مطلب نگاهی به سازماندهی مجدد زنجیره ای انداختیم و دیدیم که به چه فرآیندی گفته میشود. بلاکچین هنوز در اول مسیر است و به بلوغ رسیدن این تکنولوژی زمان میبرد. سازماندمی مجدد زنجیره ای نیز یکی از پلههای رسیدن به این بلوغ است. این مشکل در حال عادی برای شبکه اختلالی ایجاد نمیکند اما هر چقدر تعداد آن بیشتر شود و از عدد پنج بیشتر شود، احتمالا زنگ خطری برای هر پروژه بلاکچینی است.
اگر قصد مطالعه یا سرمایه گذاری روی شبکههای بلاکچینی دارید این مسئله را بین مولفههای خود بگنجانید که هر شبکه بلاکچینی چه راه حلی نابی برای حلی این مشکل ارائه کرده است. بدون شک هر شبکه که بتواند این مشکل را سریعتر حل کند، کمتر دچار اختلال میشود و هر شبکه که کمتر دچار اختلال شود، ارزشمندتر خواهد بود و ارز دیجیتال آن بیشتر مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
سوالات متداول
سازماندهی مجدد زنجیره ای چیست؟
سازماندهی مجدد زنجیره به این معنی است که بلاکهای طولانی ترین زنجیره قدیمی گره شما به نفع بلاکهای طولانی ترین زنجیره جدید غیرفعال میشوند. این مشکل تقریبا در تمامی شبکههای بلاکچینی غیرمتمرکز وجود دارد و امری طبیعی است. مسئله این است که شبکه باید سریعا خود را آپدیت کند.
سازماندهی مجدد زنجیره ای اتریوم چیست؟
این اصطلاح به روشی اشاره دارد که در آن پیشنهاد دهندگان خاص برای انتخاب بلاک بعدی در بلاک چین اولویت دارند. توسعه دهندگان بنیاد اتریوم بارها اعلام کردهاند که سازماندهی مجدد زنجیره ای با هک و ریسکهای دیگر کاملا متفاوت است و هیچ خطری در صورت رخ دادن آن شبکه را تهدید نمیکند. فقط اگر تعداد بلاکها از یک مقدار مشخص بیشتر شود مشکوک است. این عدد برای اتریوم 5 است.
آیا سازماندهی مجدد زنجیره ای راه حلی دارد؟
برخی از شبکههای بلاکچینی راه حلهایی برای آن ارائه دادهاند اما باید دانست که بخشی از شبکه بلاکچینی است و راه حلها باعث کندتر شدن شبکه یا غیرمتمرکز شدن آن میشوند.