بیت کوین و اتریوم – جلسه هجدهم (+ویدئو)

مفهوم وضعیت (State) و ماشین مجازی اتریوم (EVM)

اکثر مطالبی که تاکنون درباره آن­ها بحث کرده‌­ایم اساساً حول موضوع بیت کوین بوده‌­اند زیرا بیت­ کوین، طلیعه ظهور اولین بلاکچین­‌ های مشهور در سطح جهان بود.

اکنون قصد داریم بلاکچین نسل بعدی یعنی اتریوم را به شما معرفی کنیم.

بیت‌ کوین در ابتدا به عنوان یک سیستم پول الکترونیکی همتا به همتا (peer-to-peer) ایجاد شد و نقش و وظیفه آن در آن زمان همین بود. در بیت کوین، هر ارز مابین آدرس‌­ها به صورت پیشرو و پسرو معامله می‌­شود ولی چشم‌­انداز اتریوم اینگونه نبود.  ایده ایجاد اتریوم این نبود که یک سیستم پول همتا به همتا باشد بلکه یک پایگاه داده همتا به همتا و یک رایانه مجازی توزیع­‌شده بود، رایانه‌­ای که چیزی به نام وضعیت (state) را مورد دستکاری قرار می‌­داد.

یک «وضعیت»، بخشی از سایر بلاکچین­‌ها است ولی بیشتر به اتریوم مرتبط است. می­‌توان چنین تصور کرد که وضعیت، همان مقادیر کنونی تمام متغیرهای سیستم است، آنچنان که توسط همه گره­‌ها از طریق توافق (Consensus) مورد پذیرش قرار گرفته است.

یک وضعیت در اتریوم، ماحصل تراکنش‌­ها و عملیات حاصل از ماشین مجازی اتریوم (EVM) می‌­باشد. این یکی از ویژگی­‌های مهم اتریوم است.

وقتی بیت­ کوین به صحنه آمد همه از زبان برنامه‌­نویسی نسبتاً ساده آن به عنوان مهم­ترین ویژگی فرعی آن صحبت می­‌کردند ولی در مورد اتریوم چیزی که همه از آن صحبت می­‌کردند همین EVM قدرتمند آن بود.

خصیصه مهم EVM از منظر فنی این است که یک ماشین Turing کامل می‌­باشد، به این معنا که آنقدر پیچیده است که به لحاظ نظری می­‌تواند هرکاری را که سایر رایانه­‌ها انجام می‌­دهند انجام دهد.

تمام کدی که اتریوم اجرا می­‌کند می­‌تواند به عنوان بخشی از بلاکچین ذخیره شود.

شما می‌­توانید app های پیچیده را روی اتریوم برنامه‌­نویسی کنید به طوری که منطق اصلی آنها روی بلاکچین اجرا گردد. به همین دلیل، جامعه توسعه ­دهندگان اتریوم بسیار وسیع است. آنها app تولید کرده و زیست­‌بوم اتریوم را توسعه می‌­دهند.

 

چرا اتریوم معضل مقیاس­ پذیری دارد؟

سیستم اتریوم در خصوص مقیاس‌­پذیری دچار چالش‌­هایی است! به عنوان مثال، کل سیستم در حال حاضر فقط می‌­تواند حدود ۱۵ تراکنش را در هر ثانیه اجرا کند. کل شبکه باید هر محاسبات را روی تمام رایانه‌­ها اجرا کند. این بدین معنا است که کل سیستم دچار مشکل گلوگاه (Bottleneck) است یعنی سیستم اتریوم محدود به سرعت پردازش کندترین رایانه متصل به شبکه می‌­باشد!

علاوه بر اینکه اندازه خود بلاکچین اتریوم در حال افزایش است مکانیزم توافق اثبات کار (Proof-of-work) نیز دچار نارسایی است.

 

روش­های رفع معضل مقیاس ­پذیری در اتریوم

جامعه اتریوم در حال تجویز راه حل­‌هایی برای این مشکلات مقیاس­‌پذیری است و روی سه روش اصلی تمرکز نموده است: روش توافق اثبات سهام (Proof-of-stake)، کانال­‌های وضعیت (State Channels) و تقسیم­‌بندی (Sharding) که ما آن را شاردینگ می‌­خوانیم.

 

راه حل اول: روش اثبات سهام

انتقال از روش توافق اثبات کار به روش اثبات سهام باعث مرتفع شدن بسیاری از مشکلات رایانشی شبکه خواهد شد. در این روش جدید، به جای اینکه بلوک­‌ها از طریق یافتن مقدار هش معتبر استخراج شوند، متناسب با سهم ارزی که توسط هر گره آورده شده است به آنها اجازه ایجاد داده می‌­شود. این درحالی است که روش اثبات کار از مقدار قدرت محاسباتی هر گره به عنوان معیار ایجاد بلوک بهره می‌برد.

راه حل دوم: کانال­های توزیع

کانال­‌های توزیع به نوعی خوشه­‌بندی تراکنش‌­ها در یک مکان به صورت خارج از زنجیره (Off-chain) گفته می­‌شود. با گشوده شدن کانال، بلوک­‌ها به صورت یک گروه به روی زنجیره بلاکچین منتقل می‌­شوند. این کار سبب کاهش تعداد تراکنش­‌های منفرد می‌­شود که شبکه باید به طور مستقل پردازش کند و در عوض، آنها را به صورت انبوه فراهم می­‌کند.

 

راه حل سوم: شاردینگ

و بالاخره به روش شاردینگ می‌­رسیم. در این روش، شبکه به بخش­‌های کوچک­تری به نام شارد (Shard) تقسیم شده و هر یک به طور مستقل کار می‌­کنند و بعداً به هم می­‌پیوندند. موانع فنی زیادی بر سر راه شاردینگ وجود دارد ولی نویدهای بزرگی برای حل مشکل مقیاس‌­پذیری در آینده ارائه می­‌دهد.

فعلاً جامعه فنی اتریوم برای مقیاس‌­پذیری آدرس­‌دهی، از  یک روش ابتکاری به نام Shasper استفاده می­‌کند که تلفیقی از روش‌­های اثبات سهام و شاردینگ است.

اکنون که اتریوم را شناختید بیایید ببینیم چه چیزی اتریوم را اینقدر جالب کرده است: قراردادهای هوشمند و EVM

 

مقایسه بیت ­کوین در مقابل اتریوم

خیلی­­‌ها اعتقاد دارند بیت کوین، خط­‌شکن و جریان­‌ساز بوده و موقعیتی مشابه با آنچه شبکه اجتماعی MySpace داشت، البته این بار برای فناوری بلاکچین را دارد (توضیح مترجم: MySpace یکی از شبکه‌های اجتماعی پیشرو بود و نقش جریان­‌ساز را برای شبکه­‌های اجتماعی امروزی داشت. این شبکه در حقیقت پدر شبکه­‌های اجتماعی امروزی است). البته ما باید Satoshi Nakamoto را که نام مستعار خالق پروتکل بیت کوین است تحسین کنیم و قدردان وی باشیم. او اساساً مشکل هزینه دوبرابری را حل کرد و علوم کامپیوتر و ریاضیات را یک گام به جلو هدایت کرد.

این جمله منسوب به او است که گفت: «من بیت­ کوین را به یک چرتکه عظیم تشبیه می­‌کنم که می‌­توانم به صورت همتا به همتا و بدون نیاز به هیچ بانک واسطه­‌ای، مهره­‌ها را بر روی این چرتکه ارسال کنم و ما می‌­توانیم توکن­‌ها یا مهره­‌های چرتکه را در سراسر این دفترحساب توزیع شده جهانی جابجا کنیم».

پس از حدود نه سال کار دانشگاهی و پژوهش بر روی الگوریتم­‌های توافق (Consensus)، شبکه‌­سازی همتا به همتا، توکن­‌های رمزنگارانه و از همه مهم­تر ماشین مجازی، اتریوم قصد دارد همان مفهوم همتا به همتا را گرفته و آن را بر روی انواع و اقسام برنامه­‌های نرم‌­افزاری اعمال نماید.

اتریوم و بیت­‌کوین هر دو ویژگی­‌های یکسانی را، که قلب بلاکچین هستند، به اشتراک گذاشته‌­اند. این ویژگی‌­ها عبارتند از: دارا بودن یک پایگاه داده بلاکچینی، یک زیرساخت شبکه­‌سازی و معماری همتا به همتا، توکن­‌های رمزنگاری شده به منظور ایجاد انگیزش برای ایمن­‌سازی شبکه و نهایتاً یک الگوریتم توافق.

تفاوت بنیادین بلاکچین با بیت­ کوین در ماشین مجازی است. ما بر روی ماشین مجازی اتریوم می‌­توانیم app ها را برنامه‌­نویسی کنیم. در اتریوم، یک زبان برنامه‌­نویسی به نام Solidity وجود دارد که اساساً یک رایانه جهانی ایجاد می­‌کند، حال آنکه بیت‌ کوین به اذعان خالق آن، منحصراً هدفش ایجاد یک چرتکه جهانی است.

زبان Solidity از زبان Java مشتق شده است و ما می‌­توانیم با آن app ها را برنامه‌­نویسی کنیم.

لازم به ذکر است که هم بیت‌ کوین و هم اتریوم از مکانیزم توافق اثبات کار (proof-of-work) استفاده می­‌کنند.

 

حرکت اتریوم به سوی چهار روش جامع مقیاس ­پذیری

اتریوم در حال حرکت به سوی چهار ارتقای عمده در راستای مقیاس­‌پذیری (Scalability) است. نخستین ارتقای اتریوم در جهت مقیاس‌­پذیری، استقرار کانال­‌های وضعیت (State Channels) است. برای روشن شدن این مفهوم، مثالی می­‌زنیم. اگر من تمام افرادی که در این اتاق هستند را به کافه دعوت کرده و به مدیر کافه یک کارت اعتباری بدهم آنگاه یک «کانال وضعیت» باز کرده­‌ام. اگر من برای همه افرادی که اینجا هستند نوشیدنی Shirley Temple بخرم و سپس برای هرکس یک همبرگر و سپس برای هرکس یک دسر بخرم در این صورت ما دسته­‌هایی (batches) از آن تراکنش‌­ها خواهیم داشت که می­‌توانند خارج از زنجیره بلاکچین یعنی اصطلاحاً off-chain اتفاق بیفتند. نهایتاً وقتی من صورتحسابم را می­‌بندم تمام آن «دسته تراکنش‌­ها» بر روی بلاکچین بسته خواهند شد.

با این شیوه می‌­توان هزاران ریزتراکنش (Micro-transactions) را به صورت off-chain داشت و سپس باز کردن و بستن کانال را به صورت on-chain انجام داد.

ارتقای عمده بعدی اتریوم در راستای مقیاس‌­پذیری، حرکت از مکانیزم توافق «اثبات کار» به سوی مکانیزم توافق «اثبات سهام» است. در این صورت از شر استخراج (ماین کردن) سخت­‌افزاری که در مکانیزم اثبات کار وجود دارد و خیلی هم انرژی را اتلاف می‌­کند خلاص خواهیم شد و به جای آن از سپرده­‌ها برای توافق بر روی وضعیت شبکه استفاده خواهیم کرد.

ارتقای عمده بعدی اتریوم، قطعه‌­بندی یا اصطلاحاً شاردینگ (Sharding) است. در این روش، شاردهای پایگاه داده در خصوص وضعیت شبکه با یکدیگر توافق می‌­کنند و دیگر لازم نیست همه بازیگران شبکه، درگیر فرآیند توافق بشوند.

و سرانجام، به آخرین ارتقای عمده اتریوم که نامش پلاسما است می‌­رسیم. ایده پلاسما از یک مقاله وایت پیپر (White Paper) برگرفته شده است که توسط دو محقق به نام‌­های Vital Puterin و Joseph Pune به رشته تحریر درآمد. در روش پلاسما اتریوم به عنوان لایه زیست­گاه (settlement layer) در نظر گرفته می‌­شود و بلاکچین­‌های فرزند و نوه به صورت عمودی بر روی آن سوار می­­‌شوند.

با توجه به مطالب گفته شده نتیجه می‌­گیریم نوع طراحی اتریوم به گونه­‌ای است که به عنوان بستری برای ایجاد برنامه­‌های توزیع شده عمل می‌­کند.

به عقیده من، اتریوم نسبت به بیت کوین دارای قابلیت­‌های نامحدودی برای ایجاد برنامه­‌های app است. طبق شواهد، در بیت کوین همه افراد به فکر قیمت هستند ولی در جوامع اتریوم، هزاران و صدها هزار توسعه‌­دهنده به دنبال ساختن نرم‌­افزار هستند.

معتقد هستم که بیت کوین به منزله یک جایگزین برای طلا و ذخیره نمودن ارزش‌­ها بوده و یک ابزار ضدتورم به منظور کنترل دارایی­‌های جامعه محسوب می­‌شود. از سوی دیگر، آنچه در اتریوم شاهدش هستیم نویدبخش ظهور اینترنت نسل آینده خواهد بود.