الکسی مالانف (کارشناس حوزه امنیت دیجیتال در شرکت بین‌المللی کسپرسکی) در مطلبی که ترجمه آن را با عنوان «معایب بلاک چین و بیت کوین: بررسی ۶ باور رایج نادرست» منتشر کردیم، درباره مشکلات جدی که بلاک چین و بیت کوین با آنها روبرو هستند صحبت کرد. او در مقاله‌ای دیگر به بررسی راه‌حل‌هایی که برای حل این مشکلات وجود دارد پرداخت. این مطلب توسط تحریریه ارزنگار به فارسی ترجمه شده و به مخاطبان همیشگی ارزنگار تقدیم می‌شود:
الکسی مالانف از شرکت بین‌المللی کسپرسکی به بررسی برخی راه‌حل‌ها برای مشکلات بلاک چین پرداخته است.
پیش از آغاز، یک بار دیگر تکرار می‌کنیم که بلاک چین و بیت کوین یکی نیستند. بیت کوین دارای جنبه‌های مختلفی است که برای نمونه می‌توان به انتقال پول، رمزگذاری، بلاک چین، توافق جمعی، گواه انجام کار، شبکه همتا به همتا و … اشاره کرد.
به همین دلیل، مشکلاتی که بلاک چین در بیت کوین دارد عمومی نیست و ممکن است در برخی ارزهای دیجیتال دیگر وجود نداشته باشد. از سویی دیگر، بازار کنونی ارز دیجیتال رمزپایه انبوهی از ارزهایی را در خود دارد که مشابه بیت کوین هستند و همگی از گواه اثبات کار (PoW) استفاده می‌کنند. (در یک مطلب جداگانه به صورت خلاصه و ساده درباره مفهوم گواه اثبات کار توضیح دادیم).
مساله شماره۱: بلاک چین کند و ناکارآمد است
در شبکه بیت کوین، در هر ثانیه فقط ۷ تراکنش پردازش می‌شود. گفتنی است این تعداد نه به ازای هر کاربر، بلکه مقدار کل تراکنش‌های پردازش شده در کل شبکه است (که با در نظر گرفتن تعداد زیاد کاربران و توان پردازشی مورد استفاده، بسیار اندک جلوه می‌کند). اتریوم که دومین ارز دیجیتال رمزپایه پس از بیت کوین (از نظر ارزش بازار) است نیز در هر ثانیه فقط ۱۵ تراکنش و بین ۳ تا ۵ قرارداد هوشمند را پردازش می‌کند.
اصل گواه اثبات کار (که در بیشتر ارزهای رمزپایه وجود دارد) اطمینان می‌دهد که مصرف انرژی و تعداد سخت‌افزارهای مورد استفاده برای تایید اعتبار بلوک‌ها تا وقتی که دیگر فرآیند استخراج (ماینینگ) سودآور نباشد ادامه می‌یابد. اما نکته اینجاست که افزایش توان پردازشی کل شبکه و حضور کاربرانی بیشتر در آن هیچ تغییری در کیفیت خدمات ایجاد نمی‌کند. در واقع هر قدر هم رایانه‌های بهتر و قوی‌تری به شبکه متصل شوند، باز هم خروجی این شبکه همان ۷ تراکنش خواهد بود.
راه‌حل: شبکه لایتنینگ
مساله اندک بودن تعداد تراکنش‌ها در شبکه بیت کوین مدت زیادی است که ذهن برخی کارشناسان را به خود مشغول کرده است. تعدادی از متخصصان در این حوزه به راه‌حلی جالب برای این مشکل رسیدند که شبکه لایتنینگ (Lightning Network) نام دارد.
شبکه لایتنینگ این گونه عمل می‌کند. ابتدا چندین کاربر شبکه که خواستار انجام سریع‌تر تراکنش‌ها هستند یک کانال مجزا ایجاد می‌کنند. این کانال مجزا را می‌توان همانند یک چت روم خصوصی در نظر گرفت. همچنین برای اطمینان از انجام درست امور، همگی مبلغی را در شبکه بیت کوین به صورت ودیعه می‌گذارند. سپس این کاربران می‌توانند بدون توجه به شبکه اصلی، در شبکه کوچکی که بین خودشان ایجاد کرده‌اند به تبادل بیت کوین بپردازند. سرعت تبادل در این شبکه به مراتب بالاتر از شبکه اصلی خواهد بود و حتی می‌تواند به شکلی آنی صورت گیرد. وقتی دیگر نیازی به این کانال نیست، نتایج نهایی آن در شبکه اصلی ثبت می‌شود و هر یک از کاربران نیز (با فرض انجام درست معاملات) می‌توانند ودیعه خود را بازپس گیرند.
فناوری لایتنینگ (Lightning)
مدتی است استفاده از شبکه لایتنینگ شروع شده است و به این ترتیب می‌توان میلیون‌ها تراکنش را در هر ثانیه به انجام رساند.
برای آشنایی بیشتر با شبکه لایتنینگ و توضیح کامل تصویری آن می‌توانید به مطلب «شبکه لایتنینگ (lightning Network) به زبان ساده» مراجعه بفرمایید.
مساله شماره ۲: بلاک چین حجیم و سنگین است
تردیدی نیست که بلاک چین حجم زیادی دارد. اما اگر اعتمادی بین برخی کاربران در شبکه ایجاد شود، دیگر این مساله چندان دردسرساز نخواهد شد. در واقع اگر احتمال دستکاری و کلاهبرداری زیاد شود، نیازی به دانلود کل بلاک چین و کنترل همه موارد آن نخواهیم داشت.
راه‌حل شماره ۱: کیف پول تحت وب
در حال حاضر انواع مختلفی از کیف‌های پول تحت وب وجود دارد که همه چیز را ذخیره کرده و شما را از انجام کارهای مختلف مرتبط با بلاک چین بی نیاز می‌کند. یکی دیگر از مزایای کیف‌های پول تحت وب این است که اگر یکی از آنها به هر دلیلی تعطیل شود، می‌توان به سراغ یک کیف پول تحت وب دیگر رفت، زیرا همه آنها به یک سری سوابق یکسان تراکنش دسترسی دارند. اما در سیستم‌های سنتی مالی این گونه نیست. برای نمونه اگر بانک کنونی‌تان ورشکست شود، نمی‌توانید از بانکی دیگر بخواهید که مانده حساب شما را از بانک ورشکسته دریافت کند. 
راه‌حل شماره ۲: کیف پول نازک
ساتوشی ناکاموتور (بنیانگذار بیت کوین) در سال ۲۰۰۸ به یک شیوه پیشرفته‌تر (و البته قابل اعتمادتر) اشاره کرد. به جای دانلود و پردازش بلک چین ۱۰۰ گیگابایتی بیت کوین، می‌توانیم فقط عنوان هر بلوک (block header) و نیز گواه درستی تراکنشی که به ما مرتبط است را دانلود کنیم. اگر چندین گره در شبکه اعلام کنند که عنوان بلوک‌ها یکسان است، می‌توانید با اطمینان بگویید که همه چیز درست پیش رفته است.
در حال حاضر، عنوان همه بلوک‌های موجود فقط ۴۰ مگابایت حجم دارند که بی تردید حجم چندانی نیست. اما حتی لازم نیست همه آن را دانلود کنید، زیرا چنین فایلی دربردارنده همه تراکنش‌های صورت گرفته است. در عوض می‌توانید عناوین تراکنش‌های صورت گرفته از زمانی مشخص را دریافت کنید.
مساله شماره ۳: بلاک چین مقیاسپذیر نیست
مقیاس‌پذیری یک سیستم به این اشاره دارد که با اضافه شدن منابع جدید، وضعیت سیستم نیز بهبود می‌یابد. بلاک چین کلاسیک کاملا مقیاس‌ناپذیر است، زیرا اضافه کردن منابع هیچ تاثیری روی سرعت پردازش تراکنش‌ها ندارد.
جالب اینجاست که بلاک چین کلاسیک نه از بالا و نه از پایین مقیاسپذیر نیست. اگر بر اساس اصول بلاک چین کلاسیک یک سیستم کوچک برای حل مشکلاتی خاص ایجاد کنید، این سیستم در برابر حمله ۵۱ درصدی آسیب‌پذیر خواهد بود. به کلامی دیگر، هر کاربر با توان پردازشی خاص می‌تواند کنترل سیستم را در دست بگیرد و سوابق موجود در بلاک چین را به دلخواه خود تغییر دهد.
راه‌حل : پلاسما
جوزف پون (مخترع شبکه لایتنینگ) و ویتالیک بوترین (بنیانگذار اتریوم) به تازگی راه‌حلی جدید را برای این مساله پیشنهاد کردند. این راه‌حل پلاسما (Plasma) نام دارد.
پلاسما یک چهارچوب برای ایجاد یک بلاک چین از بلاک چین‌های مختلف است. مفهوم کلی آن تا حدی مشابه شبکه لایتنینگ است، اما برای اتریوم طراحی شده است. نحوه عملکرد پلاسما به این صورت است: کاربر مبلغی را در شبکه اتریوم به ودیعه می‌گذارد و به صورت مجزا با سایر کاربران ارتباط برقرار کرده و بر اجرای قراردادهای هوشمند و نیز مقررات کلی اتریوم نظارت می‌کند. قراردادهوشمند یک برنامه کم‌حجم است با کیف پول تحت وب کار می‌کند و می‌تواند جایگزین قراردادهای مرسوم و سنتی شود. گفتنی است قرارداد هوشمند یکی از اصلی‌ترین ویژگی‌های اتریوم است.
هر از چند گاهی، نتیجه این ارتباطات فردی بر روی شبکه اصلی نگاشته می‌شود. در اینجا نیز (درست همانند شبکه لایتنینگ) همه شرکت‌کنندگان بر اجرای قرارداد هوشمند نظارت کرده و در صورت بروز مشکل، شکایت خواهند کرد.
البته پلاسما هنوز در مراحل آغازین قرار دارد و اجرایی نشده است. اما در صورت اجرای موفق پلاسما، مشکل مقیاس‌پذیری بلاک چین از بین می‌رود.
مساله شماره ۴: ماینرها (استخراج کنندگان) منابع انرژی زمین را هدر می‌دهند
گواه اثبات کار (PoW) رایج‌ترین شیوه برای دستیابی به توافق در ارزهای دیجیتال رمزپایه است. هر بلوک جدید پس از یک سری محاسبات پیچیده و طولانی ایجاد می‌شود و هدف از این کار نیز جلوگیری از هر نوع تقلب و بازنویسی غیرمجاز در سوابق تراکنش‌هاست. در الگوی گواه اثبات کار (PoW) هر قدر ماینرها توان پردازشی بیشتری داشته باشند، به پاداش بیشتری دست می‌یابند و در نتیجه رقابت شدیدی برای دستیابی به توان پردازشی شکل می‌گیرد. این توان پردازشی بدون هزینه نیست و برق زیادی را نیز مصرف می‌کند. به همین دلیل انرژی زیادی در این میان هدر می‌رود، در حالی که همان کار مورد نیاز برای انجام محاسبات را می‌توان با توان پردازشی کمتر و در نتیجه مصرف انرژی کمتر به انجام رساند.
راه‌حل شماره۱: گواه اثبات سهام
گواه اثبات سهام (PoS) یک شیوه جایگزین برای توزیع حق ایجاد بلوک است. در صورت استفاده از این الگو، احتمال ایجاد بلوک (و در نتیجه احتمال دریافت پاداش به صورت سکه جدید یا کارمزد) نه به میزان توان پردازشی (و میزان برق مصرفی) که به میزان درصد ارز دیجیتال موجود در سیستم که به شما تعلق دارد بستگی خواهد داشت.
اگر نیمی از سکه‌های یک شبکه را در اختیار داشته باشید، احتمال اینکه بلوکی جدید ایجاد کنید یک سوم خواهد بود. این الگو سبب می‌شود که شرکت‌کنندگان در شبکه از مقررات آن پیروی کنند، زیرا هر قدر سهم بیشتری در شبکه داشته باشند، علاقه بیشتری به عملکرد درست آن خواهند داشت.
راه‌حل شماره۲: گواه اثبات مسئولیت
یک شیوه رادیکال‌تر نیز وجود دارد و آن هم اینکه فقط به آن دسته از کاربرانی که معتمد و قابل اطمینان هستند امکان ایجاد بلوک داده شود. برای نمونه فرض کنید ۱۰ بیمارستان می‌توانند از بلاک چین برای ردگیری وضعیت یک بیماری همه‌گیر در شهر خود استفاده کنند. هر بیمارستان از مجوزی خاص برای فعالیت در این شبکه برخوردار است که «گواه اثبات مسئولیت» (Proof of Authority) نام دارد. «گواه اثبات مسئولیت» را می‌توان همانند یک کلید دانست که با استفاده از آن امکان ایجاد بلوک جدید وجود دارد. به این ترتیب بلاک چین مذکور غیرعمومی خواهد بود و فقط بیمارستان‌ها می‌توانند آن را به‌روز کنند. در عین حال، شفافیت لازم و کیفیتی که بلاک چین با خود به همراه دارد نیز در این روش همچنان موجود خواهد بود.
با این وجود باید دقت داشته باشیم که الگوی «گواه اثبات مسئولیت» با روح و اساس مفهوم بلاک چین منافات دارد، زیرا در صورت استفاده از «گواه اثبات مسئولیت» شبکه ما دیگر غیرمتمرکز نخواهد بود.
راه‌حل شماره ۴: استفاده درست از منابع انرژی
برخی شبکه‌های مبتنی بر الگوی گواه اثبات کار (PoW) رویکردی جالب را در پیش گرفته و از توان پردازشی رایانه‌های حاضر در شبکه برای اموری دیگر استفاده می‌کنند. برای نمونه، پرایم‌کوین (Primecoin) از این توان پردازشی برای یافتن نوع خاصی از اعداد اول استفاده می‌کند و فودلینگ کوین (FoldingCoin) نیز به محاسبه ساختار پیچیده پروتئین‌ها می‌پردازد.
مساله شماره ۵: بلاک چین غیرمتمرکز است و توسعه نمی‌یابد
ایجاد تغییر و به‌روزرسانی شبکه غیرمتمرکز کار بسیار دشواری است. توسعه‌دهندگان یا باید به‌روزرسانی اجباری را به همه کاربران تحمیل کنند (که البته در این صورت دیگر این شبکه را نمی‌توان غیرمتمرکز نامید) یا اینکه کاربران را به پذیرش این تغییرات متقاعد سازند. اگر درصد قابل توجهی از کاربران با تغییر مورد نظر مخالف بودند، اجتماع کاربران آن شبکه یکدستی خود را از دست می‌دهد و دو بلاک چین موازی ایجاد می‌شود. این انشقاق را فورک می‌نامیم. (در این مقاله به صورت مفصل درباره فورک و انواع آن به زبان ساده توضیح دادیم.)
واقعیت این است که کاربران هر کدام علایق متفاوتی دارند. ماینرها به دنبال افزایش درآمد و پاداش دریافتی خود هستند، کاربران می‌خواهند کارمزد کمتری بابت تراکنش‌ها بپردازند، طرفداران ارز دیجیتال به دنبال افزایش محبوبیت آن هستند و عاشفان فناوری نیز دوست دارند نوآوری‌هایی را به این فناوری‌ها بیافزایند.
این اتفاق برای بیت کوین افتاد و آن هم زمانی بود که برخی از اعضای شبکه درباره راهبرد جدید برای افزایش حجم بلوک با بقیه موافق نبودند و به این ترتیب بیت کوین کش شکل گرفت. اما چطور می‌توان از رویدادهایی مشابه جلوگیری کرد؟
راه‌حل: الگوی تزوس
یک راه‌حل ارایه شده توسط تزوس (Tezos) برای این مساله این است که امکان نظردهی هر یک از کاربران شبکه درباره تغییرات مورد نظر را در داخل ارز دیجیتال قرار داد. اصول عملکرد این قابلیت به این صورت است:
۱.هر قدر فردی تعداد بیشتری از ارز دیجیتال مور نظر داشته باشد، آرای بیشتری نیز در اختیارش است و قدرت رای او بیشتر است. در اینجا، توان پردازشی و ماینینگ دیگر اهمیتی ندارد.
۲. هرکاربر می‌تواند حق رای خود را به کاربری دیگر که آگاهی بیشتری از موضوع مورد نظر دارد واگذار کند.
۳. توسعه‌دهندگان تا یک سال پس از عرضه این ارز دیجیتال از حق وتو برخوردارند و در صورت نیاز می‌توان این حق را تمدید کرد.
۴. حداقل رای مورد نیاز برای تصویب یک قانون جدید ۸۰ درصد است، اما این درصد می‌تواند بر اساس فعالیت کاربر واقعی تغییر یابد.
به نظر میرسد این شیوه نیاز به هارد فورک را تا حد زیادی کاهش دهد.
مساله شماره ۶: شفافیت بیش از حد بلاک چین
فرض کنید که ویکی‌لیکس (سایت افشاکننده اسناد محرمانه) هستید و کاربران می‌توانند از طریق بیت کوین به شما کمک مالی کنند. در این صورت همه کاربران از آدرس عمومی شما آگاهی دارند و با مراجعه به بلاک چین می‌دانند که چقدر پول دارید! همچنین در هنگام تبدیل بیت کوین به دلار نیز مقامات دولتی از میزان دارایی شما به دلار آگاه می‌شوند.
همچنین امکان پولشویی با بیت کوین نیز وجود ندارد. ایجاد ۱۰ کیف پول و قرار دادن بیت کوین‌ها در آنها نیز راه‌حلی برای این امر نیست. برخی شرکت‌ها هستند که خدمات ترکیب ارز دیجیتال رمزپایه را انجام می‌دهند و بابت این کار کارمزدی دریافت می‌کنند تا هویت مالک اصلی بیت کوین محرمانه بماند. اما این خدمات به چند دلیل چندان مناسب نیست.
راه‌حل شماره ۱: کوین‌جوین (CoinJoin) در دش
بنیانگذاران ارز دیجیتال رمزپایه دش (Dash) که در گذشته دارک‌کوین (Darkcoin) نام داشت نخستین کسانی بودند که سعی کردند به حل این مساله بپردازند. آنها برای این کار از قابلیتی به نام «ارسال خصوصی» (PrivateSend) استفاده کردند. این رویکرد ساده است. برای این کار، ترکیب ارز دیجیتال درون خود شبکه انجام می‌شود.
البته این شیوه نیز مشکلاتی دارد. برای نمونه اگر یک کاربر (مثلا یک نهاد امنیتی) بخواهد تعداد زیادی گره را در شبکه (که به ترکیب پول کثیف و پول تمیز مشغول است) را در اختیار داشته باشد، تمام جزییات تراکنش‌های صورت گرفته را در اختیار خواهد داشت. با وجود اینکه این امر شاید غیرمحتمل باشد، اما بعید نیست.
دوم اینکه ترکیب پول کثیف با پول تمیز سبب می‌شود که همه پول‌های موجود در شبکه اندکی کثیف شوند. برای اینکه این پول کاملا تمیز شود، همه کاربران باید هموار به ترکیب پول خود با سایر پول‌های موجوددر شبکه بپردازند.
راه‌حل شماره ۲: کریپتونت (CryptoNote) در مونرو
یک رویکرد قابل اعتمادتر دیگر در این میان عرضه شده و آن هم ارز دیجیتال رمزپایه مونرو است. نخست اینکه مونرو از امضاهایی الکترونیکی استفاده می‌کند که به گروهی از کاربران امکان امضای پیغام از سوی گروهی دیگر را می‌دهد و به این ترتیب دیگر کسی نمی‌تواند متوجه شود که چه کسی تراکنش را انجام داده است. به این ترتیب فرستنده ارز دیجیتال مونرو می‌تواند رد تراکنش خود را مخفی کند. این پروتکل همچنین جلوی خرج دوباره را نیز می‌گیرد.
دوم اینکه مونرو نه تنها از یک کلید خصوصی برای انتقال پول استفاده می‌کند، بلکه یک کلید خصوصی اضافه را نیز در اختیار کاربر قرار می‌دهد تا بتواند از محتوای دریافتی در کیف پول خود آگاه شود و به این ترتیب دیگر کسی نمی‌تواند سابقه تراکنش‌های دیگری را ببیند.
سوم اینکه شاید برخی ارسال‌کنندگان ارز دیجیتال بخواهند کیف پولی یک بار مصرف ایجاد کنند که این امکان در مونرو وجود دارد.
