اتریوم 2.0 چیست و چه تغییری در شبکه اتریوم ایجاد می شود؟

اتریوم 2.0 ( یا همان نسخه دوم اتریوم) ایده جدیدی در جامعه اتریوم نیست. یک تغییر در مکانیزم توافق همگانی اتریوم برای نمایش دادن محدودیت­های الگوریتم اثبات کار یا Proof Of Work است که از ابتدای فعالیت بلاکچین وجود داشته است. اتریوم 2.0 (نسخه دوم) بلافاصله به دنبال بسیاری از بروزرسانی­ ها ی شبکه اصلی اتریوم که بعد از راه ­اندازی اتریوم در جولای 2015 ارائه شد. این بروزرسانی‌ها عبارت­ اند از:

• Homestead, March 2016
• Metropolis: Byzantium, October 2017
• Metropolis: Constantinople, February 2019
• Istanbul, December 2019

 راه ­اندازی نسخه دوم اتریوم در مقایسه با بروزرسانی­ های قبلی از اهمیت ویژه­ای برخوردار است چراکه در مکانیزم توافق همگانی این نسخه به دلیل پیاده ­­سازی برنامه POS باعث انتقال شبکه از سیستم معماری اثبات کار می­ شود.

اثبات سهام

سیستم اثبات سهم قابل توجه ­ترین تغییر در نسخه دوم اتریوم است. زیرا ساختار رمزنگاری­ شده که برای اعتبار­سنجی بلاک­چین مورد استفاده قرار میگیرد، را اصلاح می­کند. معماری فعلی اتریوم توسط مکانیزم تفاهمی اثبات کار نگهداری می­شود. اجزا این مکانیزم در جامعه بلاک­چین به خوبی شناخته شده است. این معماری برای بسیاری از بلاک­چین‌های بروز بکار گرفته شده است، برخی از این بلاک­چین‌ها بیت­ کوین، اتریوم، لایت ­کوین می­ باشند. در اثبات کار ، ماینر‌ها نودها را اجرا و با خرج انرژی محاسباتی مسائل پیچیده ریاضی را حل کنند و با پیروزی در رقابت بین ماینر­ها، بلوک بعدی را حفر می کنند.

وقت و هزینه ای که ماینر­ها برای روشن نگه داشتن سخت ­افزار­ها و همچنین هزینه برقی که برای زنجیره‌های اثبات کار مصرف می ­شود، توسط پاداش آن بلوک اعتبارسنجی می ­شوند، این پاداش در میان ماینر‌های موفق پخش می­ شود. زنجیره‌ های اثبات کار بسیار امن هستند. قدرت کامپیوتری که یک شخص برای نفوذ به سیستم جا افتاده­ای مثل بیت ­کوین، اتریوم نیاز دارد، در صورت وجود بسیار گران قیمت خواهد­ بود.

اگرچه بلاک­ چین ­های اثبات کار بسیار امن هستند، اما از مشکلات مقیاس ­پذیری و عدم دسترسی­ رنج می­برند.

چه مشکلاتی موجب به وجود آمدن نسخه دوم اتریوم شد؟

مقیاس ­پذیری: با توجه به اینکه بلوک­ ها به صورت پی ­در­پی حفر می ­شوند، و مقدار محدودی از داده­ ها را می توان در هر بلوک ذخیره­ سازی کرد (واحدی با عنوان سایز بلوک) اتریوم فقط می تواند مقدار مشخصی از اطلاعات را در مدت زمان معینی پردازش کند. اگر تعداد معاملات در حالت تعلیق بیشتر از حدی که یک بلوک می­تواند در خود جای دهد باشد، پس معاملات باقیمانده باید منتظر بلوک بعدی باشند. این مشکل مقیاس­ پذیری با بکارگیری روش شاردینگ بر روی شبکه اثبات سهم رفع می­شوند.

دسترسی: ماینرهای اثبات کار نقشی اساسی در شکل ­گیری و نگهداری افزایش غیرمتمرکز فناوری که ما در دهه گذشته شاهد آن بودیم داشته­ اند. با اینکه بلاک­ چین­ های اثبات کار در حال کارند، محدودیت­ های ماینر شدن به شدت زیادند. افراد برای غلبه بر این محدودیت­ها باید سخت­ افزار مخصوصی را خریداری و برپا کنند. همچنین برای اینکه این اشخاص بتوانند از طریق ماین کردن سود قابل توجهی بدست آورند، احتمالا باید در مناطقی با هزینه­ های پایین برق ساکن شوند.

اگر به این قضیه عمیق­ تر بنگریم، هزینه ­های برق اغلب برای شرکت ­ها و سازمان ­ها ارزان­ترند. این بدان معناست که ماینری که چشم به بهینه­ سازی سود خود دارد، باید شرکتی ثبت کرده و تعداد کافی سخت ­افزار ماینینگ خریداری کند تا بتواند زحمات خود را توجیه کند. تعدادی از بزرگترین شرکت ‌های بزرگ فارمینگ اکثر کاربران منظم بلاک­چین را از مشارکت در نگهداری شبکه پشتیبانی می کنند، که منجر به متمرکز شدن فارمر‌ها می­ شود. یکی از اهداف در نسخه دوم اتریوم این است که اثبات سهم برای افراد زمینه­ شرکت در اعتبارسنجی­ ها را فراهم آورد، تا بتوانند با برقرار نگه داشتن حقیقت شبکه سودی مشترک کسب کنند.

اتریوم 2.0 چگونه مشکل را حل می کند؟

اثبات سهم دو مولفه اصلی اثبات کار یعنی ماینر­ها و هزینه مصرف برق را با دو مولفه دیگر یعنی اعتبار­سنج­­ ها و سهام ( فرآیند سهام شامل قفل کردن مقداری از ارز دیجیتال در کیف­­­­ پول است تا در ازای دریافت پاداش در­ یک عملیات بلاک­چین شرکت کند) در نسخه دوم اتریوم جایگزین میکند.

اگر بخواهیم به شکل گسترده صحبت کنیم، اعتبار­سنج‌ها، با جایگزین­ کردن ماینر­­ها به عنوان افرادی که وضعیت توافق شده شبکه را حفظ میکنند و این اعتبارسنج‌ها پاداشی را برای انتخاب تصادفی بلوک بعدی داده­ ها دریافت میکنند. بر خلاف اثبات کار که ماینر­ها انرژی فیزیکی(هش پاور­ یا قدرتی است که رایانه یا سخت افزار شما برای اجرا و حل الگوریتم‌های مختلف هشی کردن از آن استفاده می کند.) با مصرف کردن برق برای تایید بلوک ­ها استفاد می کنند اما اعتبارسنج‌ها با سپرده کردن  32 اتریوم میتوانند سرمایه گزاری کنند.

در نسخه دوم اتریوم اعتبارسنج ­ها با سپرده­ کردن حداقل 32 اتریوم در قرارداد سپرده رسمی که توسط بنیاد اتریوم ایجاد شده است سپرده گزاری می­ کنند. اعتبار­سنج ها نسخه دوم نرم افزار اتریوم میتوانند دانلود و اجرا کنند. این اعتبار­سنج‌ها در حین اجرا برنامه مشتری (client software) آن­­ها بطور تصادفی انتخاب می­ شوند تا بلوک­ های اتریوم را که مبتنی بر فناوری بلاک­چین است را پیشنهاد و تصدیق کنند. اعتبار­سنج‌هایی که بلوک ­ها را بدرستی پیشنهاد و تصدیق می­ کنند و مقداری اتریوم به عنوان درصدی از سهام پاداش دریافت می­کنند.

اگر اعتبار­سنج قادر به آنلاین بودن نباشد، و نتواند سهم خود از مسئولیت‌های محاسباتی را انجام دهد، برای ایجاد انگیزه ای برای اعتبار­سنجان تا سر­حد امکان آنلاین بمانند پاداش بلوک آنها به میزان متوسط ​​کاهش می یابد تا زمان بیشتری را آنلاین بمانند. اگر یک اعتبار­سنج به شکل مخربی اقدام به تخریب شبکه نماید (یعنی داده‌های اشتباه را تایید نماید) تمام سهام یا برخی از سهام اتریوم آنها کاهش می یابد.

مشوق‌های اقتصاد رمزنگاری­ شده که استفاده از مشوق‌ها و رمزنگاری برای طراحی انواع سیستم‌های­ جدید ، برنامه‌ها و شبکه‌ها است در برابر عوامل مخرب در شبکه اثبات سهم قوی­تر است. در حالی که در اثبات کار خطر اقتصادی حمله ناکام برابر است با هزینه برقی که برای دستیابی به توان هش مورد نیاز در اثبات سهم هزینه نفوذ امنیتی برابر با اتریومی است که گرو گذلشته ایم، بنابراین جریمه هم به این شکل است.

احتمال اینکه فردی برای شروع نفوذ امنیتی به شبکه نسبت به استفاده از ارز رمزنگاری شده آگاه­تر باشد بیشتر است تا اینکه نفوذی بر مبنای هزینه بالای برق شروع کند. درحالیکه نتیجه یک حمله نفوذی شکست خورده در سیستم اثبات کار از دست رفتن هزینه برق خواهد بود، از بین بردن سهام یک اعتبارسنج در سیستم اثبات سهام هم­ارز سوزانده شدن یک فارم سرور اثبات کار توسط یک ماینر در یک حمله شکست خورده امنیتی می­باشد. در کل از نظر اقتصادی عمل کردن در جهت نفع شبکه مهم ­تر است.

اگرچه تنها به خاطر حذف هزینه ­های مربوط به خریداری سخت­ افزار، تبدیل شدن به یک اعتبارسنج محدودیت­های ورودی کمتری نبست به یک ماینر شدن دارد، در حقیقت افراد زیادی وجود ندارند که دارای 32 اتریوم باشند، و یا خواستار ریسک این مبلغ (حدودا 6000 دلار) نیستند. علاوه­ بر این، تعداد افرادی که علم فنی مدیریت یک مشتری را بدون ریسک خاموشی و یا از بین رفتن سهام را داشته باشند، و یا مجذوب این کار باشند، به طور گسترده در دسترس نیست.

به منظور گذر کردن از موانع ورود به اتریوم 2.0، دو راه حل وجود دارد. برای گذر از مشکلات دانشی ناشی از برپایی ماینر شخصی، سازمان­ها شروع به پیشنهاد خدمت­ های سهامی کرده ­اند و از طریق آن قادر به مدیریت عملکرد ماینر برای اشخاصی که مبلغ 32 اتریوم را در ازای هزینه اندکی گرو می­گذارند، خواهند بود. در صورتی که شخص تنها خواستار سرمایه­گذاری مقداری کمتر از 32 اتریوم باشد و یا توانایی پرداخت آن مقدار را نداشته باشد، می­تواند عضو استخر سهام­ شود. در این استخر میزان سهام وی در کنار سهام تعدادی دیگر برای رسیدن به مبلغ 32 قرار خواهد گرفت. پس از اتمام عملیات میزان درآمد یا پاداش وی به نسبت مشارکت او خواهد بود.

مراحل اتریوم 2.0

اثبات سهام در اولین مرحله راه ­اندازی اتریوم 2.0 با نام مستعار فاز صفرم به اجرا درخواهد آمد.

فاز صفرم

راه ­اندازی اتریوم 2.0 در چند فاز و با ترتیب انجام خواهد شد. اولین فاز در سال 2020 بوده و beacon chain بلاک­چین اتریوم 2 همراه با این فاز به اجرا درخواهد آمد. زنجیره چراغ با بکارگیری سیستم اثبات سهام و مدیریت ثبت­ نام اعتبارسنج ­ها شروع بکار خواهد کرد و بلوک­های اتریوم 2 را بوجود می ­آورد.

برای اینکه زنجیره چراغ بتواند بلوک اولیه خود را تولید کند، باید حداقل 524،288 اتریوم در شبکه سهام­ گذاری شوند. این مبلغ در بین 16،384 اعتبارسنج پخش خواهد شد (این اعداد خاص به دلایل امنیتی و غیرمتمرکز بودن انتخاب شده­ اند). پاداش­های سهامی تا رسیدن به این عدد در میان افراد پخش نخواهند شد و رفتاری نوع­ دوستانه در میان شرکت ­کنندگان اولیه اتریوم 2 مورد نیاز است.

با آنلاین شدن beacon chain و به کار گرفته شدن سیستم اثبات سهام، سیستم اثبات کار اولیه بلاک­چین اتریوم همچنان باقی خواهد ماند. در واقع در فاز صفرم beacon chain تا مقدار زیادی به کار کاربران اتریوم 2 نخواهد آمد. این سیستم در این فاز قادر به پردازش تراکنش­ها نخواهد بود، قرارداد­های هوشمند را اجرا نخواهد کرد و از dApps اتریوم پشتیبانی نخواهد کرد. این عملکرد طبق برنامه و طراحی پیش خواهد رفت چراکه سیستم اثبات سهام به عنوان یک سیستم آنلاین و شبکه­ای در فاز ابتدایی و در زمان آنلاین شدن تحت آزمایش­های فراوانی خواهد بود تا dApp ها و کاربران بتوانند تعداد میلیونی تراکنش­ها را به صورت روزانه انجام دهند. برای اینکه مطمئن شویم راه­ اندازی اتریوم 2 برای اکوسیستم اتریوم مشکلاتی ایجاد نمی­کند، سیستم اصلی اتریوم در مدت فاز صفرم آنلاین خواهد بود و در تمام این مدت بروزرسانی می­شود. در میانه فاز اول (فاز 1.5) این دو بلاک­چین با هم ترکیب شده تا یک شبکه کلی اتریوم را بوجود آورند.

فاز یک

در حال حاضر تاریخ مشخصی برای شروع فاز یک در دسترس نیست، اما انتظار می­رود این فاز یک سال بعد از زمان راه ­اندازی بیکن چین راه­ اندازی شود. مهم­ترین بروزرسانی این فاز بکارگیری سیستم تکه زنجیره ها و راه­حل مقیاس ­پذیری است که در ابتدای این مقاله به آن اشاره شد. در اتریوم 2.0، تکه زنجیره شدن به معنای تقسیم شدن بلاک­چین اتریوم به 64 زنجیره جدا از هم است، این زنجیره‌ها به صورت موازی با یکدیگر اجرا شده و بطور یکپارچه عمل می­کنند. تکه شدن، مشکل مقیاس ­پذیری را با پردازش همزمان چندین تراکنش (64 بلوک) به صورت موازی و همزمان در تئوری حل می­کند.

در حال حاضر اتریوم (و دیگر زنجیره­ های اثبات کار) تنها قادر به پردازش یک بلوک در آن واحد هستند. این بدین معناست که اگر صفی از تراکنش­ها تشکیل شود، باید صبر کنند تا پردازش بلوکی که در حال پردازش است، به پایان برسد و نوبت آن­ها فرا برسد. با اجرا شدن چند زنجیره محاسباتی که در کنار هم به صورت موازی در حال کار باشند، بار داده­ ها می­تواند در میان این زنجیره ­ها پخش شده و به پردازش همزمان بلوک­ ها در کنار هم برسد.

فاز یک و نیم

نقطه­ های اساسی در فاز یک زمان ادغام بلاک­چین اثبات کار ابتدایی اتریوم با بلاک­چین اثبات سهام است. در جامعه اتریوم به این لحظه عنوان فاز یک و نیم داده شده است. در اصل بلاک­چین اثبات کار اتریوم به داخل اتریوم 2.0 کشانده می­ شود و به عنوان یکی از 64 تکه زنجیره­ ها در کنار beacon chain فعالیت خواهد نمود. به این شکل هیچ وقفه ه­ای در پیوستگی و تاریخ داده رخ نخواهد داد.

همچنان این بدان معناست که کاربران اتریوم هیچ نیازی به خرید و فروش کردن ارز اتریوم خود بین اتریوم و اتریوم 2 نخواهند داشت و قادر به استفاده یکپارچه از اتریوم خود در اتریوم 2 خواهند بود. همچنین هیچگونه فعالیت اضافی در طرف کاربر بدین منظور وجود نخواهد داشت و ریسک منسوخ شدن ارز اتریوم نیز از بین خواهد رفت. اگرچه تاریخچه بلاک­چین ابتدایی اتریوم به حیات خود ادامه خواهد داد ولی دیگر نیازی به مکانیزم تفاوقی برای نگهداری خود نخواهد داشت. این بلاک­چین همانند تکه­ زنجیره­ های دیگر در بلاک­چین اتریوم 2 فعالیت خواهد کرد.

فاز دوم

فاز دوم در حال حاضر از فازهای صفر و یک کمتر تعریف شده است. با این حال، می­دانیم که با بکارگیری موفقیت­آمیز سیستم اثبات سهام و تکه­زنجیره­ها، فاز دوم باعث راه ­اندازی حساب­های کاربری اتر، تراکنش ها، واریز­ها، برداشت­ها و اجرا قرارداد­های هوشمند می­ شود.

ورای فاز دوم

بلاک­چین اتریوم پس از اتمام فاز دوم تکامل خود را متوقف نخواهد کرد.در سال­های پس از فاز دوم موقعیت­ های فراوانی برای بهبود دسترسی و کارایی شبکه اتریوم خواهند بود. به منظور ارائه تفکری در مورد آینده دور اتریوم، به نقشه ­راه طولانی مدت اتریوم مراجعه کنید.

اتریوم x.1

اگرچه در این مقاله به آن اشاره شد، لازم به تأکید مجدد است که انتظار نمی رود اتریوم 2 تا اتمام فاز دوم به طور کامل کاربردی باشد. در طی این مدت اکوسیستم بلاک­چین به رشد خود ادامه خواهد داد، و اتریوم همچنان باید به نیازهای توسعه­ دهندگان پاسخگو باشد، سازه­ های dApps، سازمان­ها، دولت­ها و … بدین خاطر زنجیره اثبات کار اتریوم حداقل تا فاز اول به حیات خود ادامه خواهد داد و به آن به صورت محاوره­ای اتریوم گفته خواهد شد. توسعه دهندگان1.x همچنان در حالیکه­ اتریوم 2 در حال توسعه است، به بهبود اتریوم 1.x ادامه خواهند داد.

نتیجه­ گیری

اتریوم 2.0 مدت زمان زیادی است که مورد انتظار کاربران است، و در جامعه بلاک­چین بحث و جدل فراوانی بر سر آن می­شود. سیستم اثبات سهام و شاردینگ بهبود­ فراوانی را در مشکلات مقیاس ­پذیری، امنیت و دسترسی اتریوم به ارمغان می­ آورند. برای دارندگان اتریوم، اتریوم 2.0 موقعیتی نوین برای شرکت و دریافت پاداش نگهداری شبکه را فراهم می­کند. زیست ­محیط اتریوم برای افرادی که خواستار اجرای اعتبارسنج­ های خود با 32 اتریوم هستند، یا از شرکت­ها برای سرمایه­ گذاری اتریوم خود استفاده می­ کنند و یا افرادی که به استخرهای ماینینگ متصل می­شوند و سهام خود را با دیگران تجمیع می­کنند، ارائه ­دهنده تعدادی از محصولات و راه­ حل­ ها از جمله تیم‌های (ConsenSys PegaSys) و (Codefi) خواهد بود.