ब्लॉकचेन नेटवर्क के लिए शीर्ष 10 स्केलिंग समाधान

Dapp डेवलपर्स ब्लॉकचेन तकनीक की सीमाओं को नई स्केलिंग समाधानों के परिचय के माध्यम से लगातार आगे बढ़ा रहे हैं। ये कुशल निर्माताएँ आजकल हर संभव विधि का उपयोग करती हैं ताकि उनके नेटवर्क आज की डिजिटल अर्थव्यवस्था के दबाव और भीड़ को संभाल सकें। जब आपके पास अरबों लेनदेन हो रहे हों, तो अपने ब्लॉकचेन को स्केलेबल रखना आसान काम नहीं है।

विविध दृष्टिकोण

पर्याप्त स्केलिंग सुनिश्चित करने के तरीके प्रकृति में विविध होते हैं, स्रोत कोड को समायोजित करने से लेकर एक प्रोटोकॉल को दूसरे के ऊपर स्टैक करने तक। इसको ध्यान में रखते हुए, यहाँ ब्लॉकचेन नेटवर्क के लिए शीर्ष 10 स्केलिंग समाधान प्रस्तुत हैं।

नए सहमति तंत्र

सूची के शीर्ष पर नया सहमति तंत्र का परिचय है। बिटकॉइन या एथेरियम V1 जैसे प्रूफ़-ऑफ़-वर्क ब्लॉकचेन देखना दुर्लभ है। ये सिस्टम अत्यधिक सुरक्षित रहते हैं लेकिन अक्सर आज के सबसे उन्नत ब्लॉकचेन की प्रदर्शन क्षमता से कम होते हैं। ये विकल्प PoW और माइनरों को समाप्त कर इन कार्यों को स्टेकिंग प्रोटोकॉल से बदल देते हैं।

स्टेकिंग सुविधाएँ उपयोगकर्ताओं को अपने टोकन नेटवर्क वॉलेट में लॉक करके नेटवर्क को सुरक्षित करने की अनुमति देती हैं। यह प्रक्रिया सरल है और नेटवर्क उपयोगकर्ताओं को महंगे माइनिंग रिग खरीदने या प्रोग्रामिंग जैसी नई तकनीकी कौशल सीखने की आवश्यकता के बिना निष्क्रिय आय प्रदान करती है। PoS नेटवर्क पहले से अधिक लोकप्रिय हैं क्योंकि वे अक्सर बेहतर लेनदेन गति प्रदान करते हैं और संचालन के लिए बहुत कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

PoS नेटवर्क विकसित होते जा रहे हैं, और आज DPoS (डेलीगेटेड प्रूफ़ ऑफ़ स्टेक) नेटवर्क ट्रेडरों के लिए एक लोकप्रिय विकल्प बन गए हैं। ये सिस्टम उपयोगकर्ताओं को अपने टोकन उन स्टेक करने वालों को सौंपने की अनुमति देकर स्टेकिंग आवश्यकताओं को कम करते हैं। यह दृष्टिकोण लेनदेन को अंतिम रूप देने के लिए आवश्यक नोड्स की संख्या को घटाकर प्रदर्शन में सुधार करता है। उल्लेखनीय रूप से, इन सिस्टमों में अक्सर सत्यापित नोड्स का उपयोग किया जाता है ताकि कम विकेंद्रीकरण की भरपाई की जा सके।

लेयर 2 प्रोटोकॉल

लेयर 2 समाधान नेटवर्क के प्रदर्शन को सीधे बदलें बिना सुधारने के सबसे अच्छे तरीकों में से हैं। लेयर 2 समाधानों के बारे में मुख्य बात यह समझना है कि वे अलग नेटवर्क होते हैं जो अन्य ब्लॉकचेन के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। बिटकॉइन पर लाइटनिंग नेटवर्क और एथेरियम पर FUEL जैसे प्रोटोकॉल ने इन दिग्गजों को व्यावहारिक विकल्प बनाए रखने में मदद की है।

सर्वश्रेष्ठ लेयर 2 समाधान सुरक्षा के लिए लेयर 1 का उपयोग करते हैं जबकि गणना और लेनदेन को अस्थायी रूप से ऑफ‑चेन स्थानांतरित करते हैं। यह संरचना मुख्य नेटवर्क की भीड़ को कम करती है। लेयर 2 समाधानों का सबसे आम प्रकार साइडचेन और भुगतान चैनल हैं।

साइडचेन लेयर 1 समाधान के समानांतर चलने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। वे आमतौर पर स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट निष्पादन जैसे कार्यों को संभालते हैं जबकि सत्यापन लेयर 1 नोड्स को सौंपते हैं। लाइटनिंग नेटवर्क जैसे भुगतान चैनल लेयर 1 समाधान सीधे गेटवे पेश करते हैं जो असीमित कम‑लागत लेनदेन प्रदान करते हैं, और चैनल बंद होने के बाद डेटा मुख्य नेटवर्क पर पोस्ट किया जाता है।

लेयर 2 प्रोटोकॉल का नकारात्मक पहलू यह है कि उनकी संरचना के कारण कई बार विकेंद्रीकरण कम हो जाता है। उदाहरण के लिए, लाइटनिंग नेटवर्क केंद्रीकृत चैनल ऑपरेटरों का उपयोग करके बिटकॉइन की विकेंद्रीकरण को घटाता है। चैनल ऑपरेटर आपके फंड को उनके माध्यम से प्रवाहित करने की अनुमति दे सकते हैं, जो बिटकॉइन मुख्य नेटवर्क की तुलना में अधिक केंद्रीकरण है।

हार्ड फोर्क्स

जब विकास समुदाय प्रदर्शन सुधारने के तरीके पर निर्णय नहीं ले पाता है, तो यह कभी‑कभी हार्ड फोर्क की ओर ले जाता है। हार्ड फोर्क नेटवर्क प्रोग्रामिंग में पूरी परिवर्तन है, जिसके लिए नोड्स को मूल नेटवर्क को छोड़कर नई सॉफ़्टवेयर डाउनलोड करनी पड़ती है ताकि वे नए नेटवर्क के साथ संचार शुरू कर सकें। पुराने ब्लॉकचेन की माइनिंग बंद करने की आवश्यकता ने हार्ड फोर्क को ब्लॉकचेन समुदाय के लिए विवादास्पद और अक्सर चुनौतीपूर्ण प्रक्रिया बना दिया है।

Bitcoin Cash (BCH) Hashrate, स्रोत: coinwarz.com

एक प्लेटफ़ॉर्म कई कारणों से हार्ड फोर्क चुन सकता है, जिसमें प्रदर्शन, सुरक्षा या कार्यक्षमता शामिल हैं। उल्लेखनीय रूप से, सबसे प्रसिद्ध हार्ड फोर्क में से एक बिटकॉइन कैश का फियास्को था। बिटकॉइन समुदाय 1MB ब्लॉक आकार बदलने को लेकर संघर्ष में पड़ गया। बहस इतनी तीव्र हो गई कि समुदाय अंततः विभाजित हो गया, जहाँ बड़े ब्लॉक आकार के पक्ष में लोग बिटकॉइन कैश बनाते रहे और विरोधी लोग बिटकॉइन कोर के रूप में रहे।

ऐसे हार्ड फोर्क की शैली कम आम हो गई है क्योंकि प्रोजेक्ट्स ने ऐसे विवादास्पद विभाजन को रोकने के लिए विभिन्न रणनीतियाँ पेश की हैं। आज इसे रोकने के लिए उपयोग की जाने वाली मुख्य तकनीकों में से एक DAO (विकेंद्रीकृत स्वायत्त संगठन) है। ये प्रोटोकॉल समुदाय को प्रस्ताव प्रस्तुत करने और लागू किए जाने वाले बदलावों पर मतदान करने की अनुमति देते हैं।

ZK रोल‑अप्स

ZK तकनीक उपयोगकर्ताओं को कुछ संपत्तियों या जानकारी की स्वामित्व को उनकी पहचान या उस वस्तु या खाते के बारे में अतिरिक्त विवरण उजागर किए बिना सत्यापित करने में सक्षम बनाती है। ज़ीरो नॉलेज, प्रोटोकॉल का नाम, इसके अतिरिक्त गोपनीयता नियंत्रणों को दर्शाता है। जबकि ‘रोल‑अप’ शब्द इस बात को दर्शाता है कि यह प्रोटोकॉल लेनदेन डेटा को एकल ब्लॉक में कैसे संयोजित करता है।

यह उपाय मुख्य नेटवर्क पर भीड़ को काफी हद तक कम करता है। ZK‑रोल‑अप्स का मुख्य लाभ सुरक्षा या विकेंद्रीकरण का बलिदान किए बिना अतिरिक्त स्केलेबिलिटी प्रदान करना है। ZK‑रोल‑अप से सुसज्जित स्केलिंग समाधान मुख्य चेन को न्यूनतम डेटा प्रदान करते हैं, केवल वैधता और प्रामाणिकता सुनिश्चित करने के लिए।

विशेष स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट डेटा को रोल‑अप करने के लिए जिम्मेदार होते हैं। मूल ZK रोल‑अप नेटवर्क बहुत संकुचित डेटा को मुख्य नेटवर्क पर भेजते थे। इस प्रकार का रोल‑अप गणनाओं को लेयर 2 नेटवर्क पर रखता है, जिससे सुरक्षा का बलिदान किए बिना उच्च प्रदर्शन संभव होता है। साथ ही, यह दृष्टिकोण लेयर 2 समाधानों का उपयोग करके थ्रूपुट बढ़ाने का एक उत्कृष्ट तरीका साबित हुआ है।

ऑप्टिमिस्टिक रोल‑अप

आज उपयोग की जाने वाली रोल‑अप तकनीक का एक और लोकप्रिय रूप ऑप्टिमिस्टिक रोल‑अप्स है। ये सिस्टम अपने पूर्ववर्तियों की तरह कार्य करते हैं, सिवाय इसके कि वे डेटा को इस मानते हुए रोल‑अप करते हैं कि जानकारी सही है। इसके बाद एक अवधि होती है जिसमें कोई भी नोड ब्लॉक में डेटा को चुनौती दे सकता है।

ऑप्टिमिस्टिक रोल‑अप्स अपनी तेज़ स्केलेबिलिटी और क्षमताओं के कारण कई प्रमुख लाभ प्रदान करते हैं। वे उन्नत स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट गणनाओं को भी संभाल सकते हैं। तुलना में, पारंपरिक रोल‑अप्स केवल बुनियादी स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट कार्यक्षमता तक सीमित होते हैं। वर्तमान में, Optimism और Arbitrum इस तकनीक का उपयोग करने वाले दो शीर्ष स्केलिंग समाधान हैं, जो प्रभावशाली परिणाम दे रहे हैं।

शार्डिंग

शार्डिंग व्यवसाय डेटाबेस में स्केलेबिलिटी सुधारने की एक लोकप्रिय विधि है और हाल ही में ब्लॉकचेन अर्थव्यवस्था में अपना स्थान बना चुकी है। शार्डिंग शब्द गूगल द्वारा अपने बिग टेबल उत्पाद संरचना और विशेषताओं का वर्णन करने के लिए बनाया गया था। शार्डिंग का अर्थ डेटाबेस को छोटे आकार में विभाजित करना और जानकारी को कई स्थानों पर संग्रहीत करना है।

इसे समझाने के लिए सबसे अच्छा उपमा यह है कि एक दर्पण को टुकड़ों में तोड़ दिया गया है। प्रत्येक टुकड़ा (शार्ड) अलग सर्वर पर संग्रहीत होता है, जिससे स्केलेबिलिटी बढ़ती है क्योंकि गणनाएँ और डेटा रैखिक रूप से संचालित और स्केल हो सकते हैं। इस समाधान ने लगातार बढ़ते डेटाबेस और उन्हें कतारबद्ध करने में लगने वाले समय की समस्या को हल करने में मदद की है।

शार्डेड नेटवर्क समानांतर में एप्लिकेशन की गणना कर सकते हैं, जिससे यह एकल कंप्यूटिंग विकल्पों की तुलना में बहुत तेज़ हो जाता है। वर्तमान में कई ब्लॉकचेन इस तकनीक का उपयोग कर रहे हैं। शार्डिंग का मुख्य नुकसान यह है कि नेटवर्क को बनाए रखने के लिए अतिरिक्त ऑफ‑चेन संसाधनों पर निर्भरता होती है।

सेग्रेगेटेड विटनेस (SegWit)

SegWit का उपयोग करके बिटकॉइन को स्केल करने की अवधारणा 2015 में बाजार में आई। इस स्केलिंग समाधान को Blockstream ने प्रस्तुत किया और बिटकॉइन कोर से भारी समर्थन मिला। SegWit (सेग्रेगेटेड विटनेस) प्रत्येक लेनदेन के हस्ताक्षर डेटा को वैधता डेटा से अस्थायी रूप से अलग करके काम करता है, जिसे लेनदेन के अंत में जोड़ा जाता है।

विशेष रूप से, यह उपाय ब्लॉकचेन को गणनात्मक प्रयासों पर ध्यान केंद्रित करने की अनुमति देता है, जबकि हटाया गया डेटा गणनाओं के बाद फिर से आवश्यक होने तक अलग रहता है। हस्ताक्षर या विटनेस डेटा को हटाने से ब्लॉकचेन ब्लॉकों में भेजे जा सकने वाले लेनदेन डेटा की मात्रा बढ़ती है।

SegWit अपग्रेड को बिटकॉइन जैसे प्रूफ़‑ऑफ़‑वर्क नेटवर्क को सुधारने के लिए डिजाइन किया गया था। इस अपग्रेड ने लाइटनिंग नेटवर्क के एकीकरण को भी सक्षम किया, जिससे बिटकॉइन की भीड़ और कम हुई। आज, SegWit विश्वभर के बिटकॉइन उपयोगकर्ताओं के लिए एक कोर प्रोटोकॉल है। दिलचस्प बात यह है कि इस अपग्रेड द्वारा बनाई गई अतिरिक्त जगह ने बिटकॉइन में BRC‑20 टोकन के रूप में नई कार्यक्षमता लाई है।

मॉड्यूलर डिज़ाइन

ब्लॉकचेन का भविष्य मॉड्यूलर हो सकता है। यह समझने के लिए कि मॉड्यूलर ब्लॉकचेन क्यों महत्वपूर्ण हैं, आपको मोनोलिथिक नेटवर्क और मॉड्यूलर नेटवर्क के बीच अंतर समझना होगा। एक मोनोलिथिक ब्लॉकचेन आपका पारंपरिक नेटवर्क है जो सभी मुख्य कार्यों को एक ही नेटवर्क पर संभालने का प्रयास करता है।

इन कार्यों में वैधता, गणनाएँ, डेटा उपलब्धता, स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट निष्पादन और सहमति शामिल हैं। इस संरचना का मतलब है कि एकल नोड अक्सर कई कार्यों जैसे वैधता और स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट निष्पादन को संभालता है। प्रत्येक नोड को वैधता और निष्पादन करने की आवश्यकता मोनोलिथिक नेटवर्क के प्रदर्शन को नुकसान पहुँचाती है।

मॉड्यूलर स्केलिंग

मॉड्यूलर ब्लॉकचेन मुख्य नेटवर्क से इन गणनाओं में से एक को हटाकर प्रदर्शन में सुधार करते हैं। अधिकांश नेटवर्क में, यह स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट निष्पादन या अन्य उन्नत प्रक्रियाएँ होती हैं जो काफी शक्ति और समय लेती हैं। कहा जा सकता है कि एथेरियम इस संरचना को आज़माने वाला पहला नेटवर्क था, क्योंकि इसमें स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट निष्पादन के लिए एक अलग लेयर है जिसे एथेरियम वर्चुअल मशीन (EVM) कहा जाता है।

विशेष रूप से, वर्तमान में मोनोलिथिक विकल्पों की तुलना में अधिक मॉड्यूलर ब्लॉकचेन बाजार में प्रवेश कर रहे हैं। ये आसानी से बनाने योग्य और अत्यधिक उपयोगी नेटवर्क अपने बेहतर ऑनबोर्डिंग प्रक्रिया और प्रदर्शन के कारण लोकप्रियता हासिल कर रहे हैं। मॉड्यूलर ब्लॉकचेन का एक मुख्य लाभ मानकों और आसानी से उपलब्ध टूलसेट्स का उपयोग है।

2020 में, SKALE नेटवर्क ने ब्लॉकचेन संरचना में मॉड्यूलर डिज़ाइन प्रस्तुत किया। इस नए स्वरूप ने अधिक इंटरऑपरेबिलिटी को सक्षम किया और Dapp डेवलपर्स के ऑनबोर्डिंग में बाधाओं को कम किया। डेवलपर्स को अपनी रचनाओं को कई चेन या यहाँ तक कि Skale चेन और हब नामक उप‑नेटवर्क पर तैनात करने की क्षमता मिली। आज, उपयोगकर्ता मात्रा के हिसाब से Skale अभी भी प्रमुख मॉड्यूलर ब्लॉकचेन है।

ब्लॉक आकार

लेयर 2 समाधान उपलब्ध होने से पहले कई साल बीते। इस अवधि में यह बहस चलती रही कि ब्लॉकचेन कैसे प्रदर्शन सुधार सकता है। सबसे लोकप्रिय विकल्पों में से एक ब्लॉक आकार बढ़ाना था। ब्लॉक आकार का अर्थ है ब्लॉकचेन में प्रत्येक ब्लॉक में मौजूद डेटा की मात्रा।

उदाहरण के लिए, बिटकॉइन का ब्लॉक आकार 1 MB है, जो इसे लगभग 7 लेनदेन प्रति सेकंड संभालने में सक्षम बनाता है। यदि इसे दोगुना किया जाए, तो नेटवर्क बिना किसी अपग्रेड या सेकंड‑लेयर समाधान के 14 tps को बनाए रख सकता है। दिलचस्प बात यह है कि बिटकॉइन ब्लॉक आकार की बहस पहले भी एक मुद्दा रही है।

ब्लॉक आकार बढ़ाने की अवधारणा ने इन सुविधाओं में निरंतर वृद्धि को प्रेरित किया। यहां तक कि बिटकॉइन कैश, जो बिटकॉइन के एक हार्ड फोर्क से बना था और ब्लॉक आकार की बहस से उत्पन्न हुआ, ने निर्माण के कुछ ही महीनों बाद बड़े ब्लॉक आकार के लिए नेटवर्क को हार्ड फोर्क किया। अतिरिक्त रूप से, बड़े ब्लॉक आकार उन लोगों की संख्या को घटाते हैं जिनके पास नेटवर्क में भाग लेने के लिए आवश्यक हार्डवेयर होता है। इन कारणों से कई लोग लगातार ब्लॉक आकार बढ़ाने से दूर हो गए हैं।

डायरेक्टेड एसीक्लिक ग्राफ (DAG)

नेटवर्क को स्केल करने का एक और तरीका DAG (डायरेक्टेड एसीक्लिक ग्राफ) तकनीक का उपयोग है। DAG शब्द एक डेटाबेस को दर्शाता है जहाँ अंतिम लेनदेन के बजाय सभी लेनदेन एक-दूसरे से संवाद कर सकते हैं। इस दृष्टिकोण का मतलब है कि वैधता के लिए कोई चक्र नहीं होते। इस प्रकार, आप इन नेटवर्क को चेन की बजाय पेड़ के रूप में सोच सकते हैं।

ब्लॉकचेन इस तकनीक को अपनाने का कारण यह है कि यह उन ब्लॉकों की संख्या को कम करता है जो चेन तक नहीं पहुंचते। इन ब्लॉकों को ऑर्फ़न कहा जाता है, और वे भीड़ के कारण प्रदर्शन को घटा सकते हैं। उल्लेखनीय रूप से, जब आप ब्लॉक आकार और समय बढ़ाते हैं, तो अनजाने में अधिक ऑर्फ़न बनते हैं।

DAG एक अधिक अनुकूल वातावरण बनाता है जो ऑर्फ़न के निर्माण को कम करता है और अधिक स्केलेबिलिटी की अनुमति देता है। क्योंकि सभी ब्लॉक ग्राफ़ के टॉप को संदर्भित कर सकते हैं, माइनर पूरे चेन को संदर्भित कर सकते हैं बजाय अंतिम ब्लॉक से पीछे की ओर प्रगति करने के। यह दृष्टिकोण मूल प्रूफ़‑ऑफ़‑वर्क संरचना से पूरी तरह विपरीत है, लेकिन अधिक प्रदर्शन प्रदान करता है।

हैशग्राफ नेटवर्क

हैशग्राफ नेटवर्क तकनीकी रूप से ब्लॉकचेन नहीं हैं, लेकिन समान विकेंद्रीकृत नेटवर्क सुरक्षा प्रदान करते हैं। DAG तकनीक के समान, सभी नेटवर्क नोड्स एक-दूसरे के साथ स्वतंत्र रूप से संवाद करते हैं, न कि कालक्रमिक क्रम में। एक हैश ग्राफ नेटवर्क में, नोड्स अपने डेटा को अन्य यादृच्छिक नोड्स के साथ साझा करते हैं ताकि सभी प्रतिभागियों को जानकारी तक पहुंच मिल सके।

इस प्रकार के वितरित लेज़र का मुख्य लाभ यह है कि यह सत्यापन योग्य टाइमस्टैम्प का उपयोग करके क्रमबद्ध लेनदेन बनाने की क्षमता देता है, बिना तृतीय‑पक्ष प्रोटोकॉल पर निर्भर हुए। अतिरिक्त रूप से, ये नेटवर्क उपयोगकर्ताओं को अधिक गोपनीयता नियंत्रण प्रदान करते हैं। वर्तमान में, Hedera ब्लॉकचेन क्षेत्र में कार्यरत मुख्य हैश नेटवर्क है।

ब्लॉकचेन को जीवित रहने के लिए स्केलेबिलिटी की आवश्यकता है

आज के ब्लॉकचेन डेवलपर्स स्केलेबिलिटी के महत्व को समझते हैं। ये डेवलपर्स लगातार इस तकनीक की सीमाओं को आगे बढ़ाते हैं ताकि बेहतर प्रदर्शन और सुविधाएँ प्रदान की जा सकें। ऊपर बताए गए स्केलिंग समाधान सबसे लोकप्रिय हैं, लेकिन एकमात्र विकल्प नहीं हैं। जैसे-जैसे ब्लॉकचेन तकनीक मुख्यधारा में आती रहेगी, आप और भी अधिक चतुर और रचनात्मक समाधान उभरते देख सकते हैं।