شاردینگ کلید (Key Sharding) چیست؟

الگوریتم « اثبات کار » که با بلاکچین‌های اولیه از جمله بیت کوین شکل گرفت، اگر چه در نوع خود انقلابی بود و به تمرکز زدایی سیستم‌های مالی کمک نمود، اما همچنین دارای معضلاتی از جمله سرعت پایین تراکنش‌ها و تراژدی منابع مشترک بود. توسعه‌دهندگان برای رفع این مشکلات، با نگاه به راهکارهای متداول در بخش پایگاه داده، روش شاردینگ را در خصوص بلاکچین‌ها به کار گرفتند که به دنبال آن الگوریتم اثبات سهام معرفی شد.

0 108

شاردینگ کلید (Key sharding)، یا اشتراک محرمانه‌ی شَمیر (Shamir)، فرآیندی است که به کمک آن یک کلید کریپتوی خصوصی به تکه‌ها یا شاردهای (shards) مجزایی شکسته می‌شود و پردازش هر شارد را بلااستفاده می‌کند مگر آنکه تکه‌های کافی برای بازسازی کلید اصلی جمع‌آوری شده باشند. به عنوان مثال، اگر 5 شارد وجود داشته باشند و تنها 3 مورد آن‌ها برای دسترسی لازم باشد، دارندگان این 3 شارد می‌توانند با یکدیگر برای دسترسی تلاش کنند. این فرآیند به شکل منحصربه‌فردی عمیقاً در مفاهیم رمزنگاری ریشه دارد و راهی برای ریسک غیرمتمرکز بیشتر در اقتصاد جدید ایجاد می‌کند. این اشتراک محرمانه می‌تواند در کاربردهایی مانند پاک‌کردن خانه‌ها بدون حفاظت یا بازیابی مکانیسم‌هایی که هیچ کس کلید تکی آن را ندارد، به کار برده شود.

شاردینگ کلید از شاردینگ پایگاه داده الهام گرفته شده است، در همان زمانی که این روش توسط جامعه‌ی بلاکچین استفاده می‌شد. در این مقاله، ما درباره‌ی چگونگی کارکرد شاردینگ بلاکچین و شاردینگ کلید، دلایل شاردینگ در وهله‌ی اول و ظرفیت‌های استفاده‌ آن عمیق‌تر می‌شویم. اگر شما یک خواننده‌ی تازه در فضای بلاکچین هستید، نگران نباشید. ما از قسمت‌های بسیار بنیادی شروع خواهیم کرد و به تدریج مسیر خود را به سمت مطالب پیچیده‌تر می‌کشانیم. اگر دوست دارید تا بیشتر درباره‌ بعضی از واژگان مورد استفاده در این نوشتار (از جمله اثبات کار (Proof of Work) یا کلیدهای خصوصی (Private Keys)) بدانید، حتماً سری به دیگر مقالات ویدیویی و تعاریف واژه‌نامه بر روی سایت بزنید!

مشکل اثبات کار (Proof of Work)

اولین بلاکچین‌ها از جمله بیت کوین، از یک فرآیند رمزنگاری ایمنی انقلابی به نام « اثبات کار » استفاده می‌کردند. در این مورد، مشارکت‌کنندگان ناشناس که به عنوان استخراج‌کنندگان شناخته می‌شوند، تراکنش‌های شبکه را بر روی بلوکه‌هایی که بر روی یک دفتر کل عمومی تغییرناپذیر انباشته شده‌اند، رمزنگاری می‌کردند. آن‌ها این کار را به ازای هر توکن ضرب‌شده‌ی تازه که می‌توانست در تراکنش‌های روی شبکه مورد استفاده قرار بگیرد، انجام می‌دادند. نبوغ بالای این فرآیند در این بود که یک روش به ظاهر فوق‌العاده را ارائه می‌کرد تا بتوان نگهداری و ایمنی شبکه‌های همتا به همتا (peer-to-peer) را با آن غیرمتمرکز نمود و در نتیجه این فرآیندها را از شرکت‌ها و غول‌های تکنولوژی به سمت فضای تکنولوژی عمومی انتقال داد.

از طریق روش اجماع (consensus) که در آن هر گره (کامپیوتر) بر روی شبکه، سازگاری و مشروعیت بلوکه‌ی رمزنگاری‌شده‌ی تازه‌ی یک استخراج‌کننده را پیش از پاداش‌دادن به او بابت کارش، بررسی می‌کند ( و به همین دلیل به آن اثبات کار می‌گویند)، هر گره بر روی شبکه یک کپی از دفتر کل عمومی بلاکچین را در دست خواهد داشت.

هر چند الگوریتم اثبات کار، نگهداری و ذخیره‌ی داده‌ی شبکه را به طور کامل غیرمتمرکز کرده و آن را از حملات متمرکز ایمن می‌کند اما در کنار این، تراکنش‌ها را کند نگه می‌دارد چرا که تراکنش‌ها بایستی برای هر گره در شبکه لحاظ شوند. به عنوان مثال، در آغاز سال 2018، بلاکچین بیت کوین می‌توانست تنها 4 تا 6 تراکنش را در هر ثانیه ثبت کند در حالی که بلاکچین اتریوم (Ethereum)، با سیستم قدرت‌گرفته از گَس (gas) خود که از منظر اقتصادی پیشرفته‌تر است (مقاله‌ «اتریوم گَس (Ethereum Gas) چیست؟» را مطالعه کنید)، نمی‌توانست فراتر از 30 تراکنش در ثانیه برود. صرفنظر از نوآوری‌ها و پیشرفت‌های پیوسته‌ 9 ساله‌ آن، الگوریتم اثبات کار همچنان به اندازه‌ کافی سریع به نظر نمی‌رسد تا با دیگر شبکه‌های تراکنش مالی رقابت کند، شبکه‌هایی که به مراکز مالی بین‌المللی ما قدرت می‌بخشند و میلیون‌ها و چه بسا میلیاردها تراکنش را در هر دقیقه ثبت می‌کنند.

شاردینگ به عنوان یک راهکار

در جستجوی یک راه حل، توسعه‌دهندگان شجاع بلاکچین برای الهام‌گرفتن به سمت راهکارهای امروزی پایگاه داده نگاه کردند. در صنعت ذخیره‌سازی پایگاه داده، فرآیند تقسیم بدنه‌ داده‌ی مربوط به یک پایگاه داده به لایه‌های به هم متصل‌شده یا شاردها که به عنوان شاردینگ شناخته می‌شد، به بخشی از استاندارد صنعت تبدیل شده بود. با متصل‌کردن لایه‌ها، دسترسی به اطلاعات ذخیره‌شده بسیار سریع‌تر است چرا که جستجو در یک مسیر به هم متصل‌شده صورت می‌گیرد به جای آن که لازم باشد تا اطلاعات پایگاه داده را بیت به بیت بگردد.

در راهکار بلاکچین متناظر با این روش، توسعه‌دهندگان دفتر کل عمومی را به شاردهایی تقسیم می‌کنند که در راستای گره‌های بسیاری در شبکه توزیع شده است، به شکلی که اگر فردی بخواهد به یک مجموعه‌ی محدود از دفتر کل دسترسی پیدا کند، می‌تواند این کار را با پیمودن یک مسیر انتخاب‌شده از گره‌ها انجام دهد تا گره‌ی صحیح با مجموعه‌ی اطلاعات مورد نظر خود را پیدا کند.

در بلاکچین‌های شارد شده، اگر کسی بخواهد تمام دفتر کل را جمع‌آوری و بررسی کند، می‌تواند این کار را به لطف شاردینگ کلید (key sharding) یا « اشتراک محرمانه‌ی شَمیر » (Shamir’s Secret Sharing) انجام دهد. شاردینگ کلید، داده‌ی بلاکچین و کلید دسترسی به هر مجموعه داده‌ی مربوطه در سراسر گره‌های شبکه را تقسیم می‌کند. زمانی که یک نفر بر روی گره، خواهان دسترسی به تمام داده باشد، بایستی تعدادی از کاربران دیگر بر روی سایر گره‌ها را بیابد که به شاردهای داده‌ دیگر دسترسی داشته باشند. بر روی یک بلاکچین شارد شده، تنها تعداد کمی از کلید‌های مختلف برای دسترسی کامل مورد نیاز هستند؛ مثلاً 3 یا 4 عدد کلید مختلف زمانی که هزاران کلید وجود داشته باشد.

اثبات سهام (Proof of Stake)

حالا تمام این‌ها چگونه کار می‌کند؟ با تمام این حرف‌ها، اگر تمامی گره‌ها نتوانند به یک فرآیند اجماع برای ایمنی کمک کنند، پس چگونه یک بلاکچین شارد شده با الگوریتم اثبات کار عمل می‌کند؟ بسیار خوب، بلاکچین‌های شارد شده از الگوریتم اثبات کار استفاده نمی‌کنند. به جای آن، بلاکچین‌های شارد شده‌ی متداول از الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake) بهره می‌برند؛ فرآیندی که در آن گره‌های مشخصی سکه‌های خود را برای دسترسی به قابلیت استخراج سرمایه گذاری می‌کنند. به عبارتی، زمانی که یک استخراج‌کننده قصد استخراج بلوکه‌ها را دارد، بایستی قبل از اینکه اجازه‌ی استخراج به او داده شود، مدرکی نشان دهد مبنی بر اینکه دارای حداقل میزان سکه‌ی لازم برای این کار می‌باشد. هر چه استخراج‌کننده سکه‌های بیشتری نگه دارد و توانایی سرمایه‌گذاری داشته باشد، می‌تواند در یک زمان، تراکنش‌های بیشتری از شبکه را استخراج کرده و ایمن کند.

اثبات سهام، در نوع خود، یک رویکرد چندبعدی به معضلات اثبات کار است. اثبات کار تا حدودی برای ایجاد انگیزه‌ی حملات در استخراج رمزارز مستعد به نظر می‌رسد در حالی که اثبات سهام حملات را نامعقول می‌کند چرا که حملات می‌توانند به دارایی‌های دیجیتال خود استخراج‌کننده آسیب بزنند. علاوه بر این، اثبات سهام یک راهکار برای معضل « تراژدی منابع مشترک » (Tragedy of the Commons) هم می‌باشد که توسط الگوریتم اثبات کار مطرح می‌شود و شرایطی است که استخراج برای استخراج‌کنندگان کوچک‌تر بر روی بلاکچین‌های اثبات کار سودآوری کمتری دارد و عمده‌ی استخراج به شکل فزاینده‌ای توسط شرکت‌ها با سرمایه‌های مالی عظیم و انبارهای اجزای سخت‌افزاری از جمله « مدارهای یکپارچه‌ی خاص برنامه » (Application Integrated Specific Circuits) یا به اختصار ASIC ها انجام می‌شود.

در چنین مواقعی، شاردینگ بلاکچین، شاردینگ کلید و راهکارهای اثبات سهام برای حل معضلات ذاتی بلاکچین‌های اثبات کار عمل می‌کنند. برای اینکه مروری کرده باشیم، این معضلات سرعت آهسته‌ی تراکنش‌ها، تراژدی منابع مشترک، ایجاد انگیزه‌ حملات و دسترسی ناخواسته به کلیت داده‌ی بلاکچین بودند. مثل همیشه، ما به خوانندگان خود یادآوری می‌کنیم که پیش از گرفتن هر تصمیم مهمی، خودشان را تا جای ممکن با اطلاعاتی که ما و سایر منابع قابل اعتماد در جامعه‌ بلاکچین فراهم می‌کنند، آموزش دهند. ما این کار را در راستای ماموریت کلی خود در Ethos انجام می‌دهیم تا راهکارهای بلاکچین موجود را فراهم کرده و در همین حال که به عصر اقتصاد دیجیتال قدم می‌گذاریم، فرهنگ مسئولیت‌پذیری را در فضای جهانی بلاکچین شکل دهیم.

شاید از این مطالب هم خوشتان بیاید.

ارسال پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.