مروری بر تاریخچه تحول فناوری بیت کوین

زیرساخت‌های فناوری بیت‌کوین از یک دهه پیش تاکنون با تغییر و تحول زیادی همراه بود که هزاران توسعه‌دهنده در سرتاسر جهان در آن نقش داشتند.

بیت‌کوین در طول یک دهه‌ی گذشته، توسعه‌دهنده‌های بسیار زیادی را به اکوسیستم خود جذب کرده است تا هزاران ساعت زمان برای اصلاح و توسعه‌ی کدهای پایه‌ای آن اختصاص دهند. باوجود تمام تغییر و تحول‌هایی که در کدها صورت گرفته است، بیت‌کوین هنوز ماهیتی شبیه به گذشته دارد. درواقع قوانین اجماعی پایه‌ی این رمزارز که خصوصیات مالی آن را نیز شامل می‌شوند، همیشه ثابت بوده‌اند. به‌عنوان مثال سیستم توزیع خاص و حتی تورم الگوریتمی آن به‌گونه‌ای هستند که عموما ثابت می‌مانند.

در طول سال‌هایی که از تولد بیت‌کوین و مفهوم رمزارز می‌گذرد، جناح‌های گوناگون تلاش کرده‌اند تا خصوصیات اصلی آن را تغییر دهند. البته تمامی تلاش‌ها برای تصاحب رمزارز مادر شکست خورده‌اند. همیشه تلاش برای تصاحب و ایجاد تغییر اساسی در ساختارهای هسته‌ای بیت‌کوین، روندی دشوار و زمان‌بر بوده است، اما ازطرفی دو خاصیت ذاتی آن را نشان می‌دهد: هیچ شخصی یا سازمان انفرادی نمی‌تواند تکامل بیت‌کوین را دیکته کند. به‌علاوه عدم حضور کنترل مرکزی، خصوصیت‌های مالی بیت‌کوین را نیز حفاظت می‌کند.

موانع و راهکارهای توسعه

ارزش‌هایی که بیت‌کوین را به پدیده‌ای مثال‌زدنی تبدیل کردند، توسعه‌ی نرم‌افزار پوششی آن را نیز دشوارتر از هر دارایی دیجیتالی دیگر کرده‌اند. توسعه‌دهنده‌ها ازلحاظ موارد قابل تغییر، محدودیت‌های زیادی دارند تا نتوانند خاصیت اصلی بیت‌کوین یعنی ابزاری برای حفظ ارزش را تغییر دهند. البته نوآوری در بین‌کوین نیز فرایندی غیرممکن نیست و مثال‌های زیر نشان می‌دهند که با خلاقیت و صبر، می‌توان در دشوارترین پلتفرم‌ها نیز تغییراتی نوآورانه ایجاد کرد.

تغییر دادن لایه‌ی هسته‌ای بیت‌کوین به فرایندی شبه سیاسی نیاز دارد که شاید مفاهیم مالی این رمزارز را تقض کند. درنتیجه، نوآوری در بیت‌کوین عموما به شکل ماژول صورت می‌گیرد. چنین سبکی از توسعه، شباهت زیادی به نوآوری در پروتکل اینترنت دارند. در آنجا نیز لایه‌های متعدد پروتکلی، در کاربردهای گوناگون تخصص یافته‌اند. به‌عنوان مثال ایمیل با SMTP، فایل‌‌ها با FTP، صفحات وب با HTTP، آدرس‌دهی کاربران با IP و روتینگ پکت‌ها با TCP مدیریت می‌شود. هریک از پروتکل‌های مذکور در دنیای اینترنت، در گذشت سال‌های متمادی توسعه یافته‌اند و تجربه‌ی امروز ما را شکل داده‌اند.

اسپنسر بوگارت از شرکت بلاک‌چین کپیتال، توسعه‌ی فناوری بیت‌کوین را به‌صورت خلاصه اینگونه شرح می‌دهد:

ما اکنون شاهد شروع شکل‌گیری پروتکل اختصاصی بیت‌کوین هستیم. انعطاف‌ناپذیری لایه‌‌ی هسته‌ای بیت‌کوین باعث شد تا پروتکل‌های اضافه‌ با قابلیت‌های گوناگون متولد شوند. به‌عنوان مثال، استاندارد BOLT در لایتنینگ برای کانال‌های پرداختی متولد شد. رویکرد لایه‌ای، ریسک‌های توسعه‌ای را به‌میزان قابل‌توجهی کاهش می‌دهد. درنتیجه نوآوری با وجود جنب‌وجوش زیاد، با ایمنی نسبی پیش می‌رود.

تصویر زیر تمامی برنامه‌ها و تلاش‌های نوآورانه در ساختار بیت‌کوین را به‌همراه مجموعه‌ی فناوری‌های مرتبط نشان می‌دهد. البته تصویر مذکور جامع نیست و هیچ‌یک از اقدام‌های نوآورانه را نیز تأیید یا رد نمی‌کند. در مجموع با نگاه کردن به این تصویر، جذابیت نوآوری در حوزه‌های متعدد یک مفهوم دیده می‌شود. نوآوری که در بیت‌کوین از فناوری‌های لایه‌ی دوم تا شکل‌گیری مفاهیم کاملا جدید همچون قراردادهای هوشمند را شامل می‌شد.

لایه‌ی دوم

اخیرا بحث‌های زیادی پیرامون به‌کارگیری شبکه‌ی لایتنینگ در جریان بود؛ شبکه‌ای که به‌عنوان جامع‌ترین فناوری لایه‌ی دوم بیت‌کوین شناخته می‌شود. منتقدان اکثرا در بررسی استفاده از لایتنینگ، به کاهش تعداد کانال‌ها و مجموع بیت‌کوین‌های قفل‌شده‌ در جریان به‌کارگیری شبکه‌ی جدید اشاره می‌کنند. البته متریک‌های مذکور را نمی‌توان به‌عنوان ابزارهای مناسب قطعی شناخت.

یکی از خواص اصلی شبکه‌ی لایتنینگ که کمتر به آن اشاره شده، خاصیت حریم خصوصی آسان و روان آن است. از آن‌جایی که لایتنینگ برای سازوکارهای خود به اجماع کلی نیاز نداشته و بلاک‌چین اصلی را لزوما درگیر نمی‌کند، کاربران می‌توانند با استفاده از روش‌های دیگر و لایه‌های شبکه‌ای مجزا مانند تور، تراکنش‌های خود را انجام دهند. درنتیجه فعالیتی که در شبکه‌های خصوصی انجام می‌شود، توسط افراد عادی در شبکه‌ی اصلی بیت‌کوین قابل مشاهده نیست.

خاصیت حریم خصوصی و شبکه‌های خصوصی لایتنینگ باعث شد تا کاربران زیادی برای تبادل‌‌های خود از آن استفاده کنند. درنتیجه در معیارهای قابل‌اندازه‌گیری عمومی، شاهد استفاده‌ی کمتر از لایتنینگ بوده‌ایم. به همین دلیل ناظران تصور می‌کنند که استفاده از لایتنینگ، روند کاهشی دارد. البته لایتنینگ برای رسیدن به نرخ کاربری وسیع، باید چالش‌های عملیاتی متعددی را برطرف کند، اما استفاده از متریک‌های گمراه‌کننده برای بررسی نرخ استفاده از شبکه‌ی مذکور، برای هیچ فعالی در اکوسیستم رمزارز، مفید نخواهد بود.

از توسعه‌های دیگر لایه‌ی دوم بیت‌کوین با هدف حریم خصوصی، می‌توان WhatSat را نام برد که با بهره‌گیری از لایتنینگ، یک سیستم پیام‌رسانی خصوصی را ایجاد کرد. این پروژه، حاصل بهینه‌سازی Lightning Network Daemon بود که امکان پرداخت‌های خرد را به مدیران و ناظران شبکه‌ی پیام‌رسانی خصوصی فراهم کرد. این سیستم چت غیرمتمرکز که ضد محدودیت و اسپم است، حاصل نوآوری‌هایی بود که در LND صورت گرفت. از نوآوری‌های مشابه دیگر می‌توان به Lightning-Onion، پروتکل پیازی مسیریابی در لایتنینگ اشاره کرد.

پروژه‌های بسیار زیاد دیگری وجود دارند که از ظرفیت‌های پرداخت خرد در شبکه‌ی لایتنینگ بهره می‌برند و کاربردهای متنوعی را به علاقه‌مندان ارائه می‌کنند. به‌عنوان مثال می‌توان به سرویس رایانش ابری VPS مبتنی بر لایتنینگ یا سرویس میزبانی عکس اشاره کرد که درآمد تبلیغاتی را نیز با استفاده از پرداخت‌های خرد ممکن می‌کند. به‌صورت کلی لایه‌ی دوم را می‌توان مجموعه‌ای از اپلیکیشن‌ها دانست که از لایه‌ی اصلی بیت‌کوین به‌عنوان سازوکاری مرجع استفاده می‌کنند که اخلافات در آن حل می‌شوند. درنتیجه، تم مدیریت داده در بلاک‌چین بیت‌کوین، فراتر از لایتنینگ تعریف می‌‌شود. امروز شرکت‌هایی همچون مایکروسافت درحال توسعه‌ی سیستم‌‌های غیرمتمرکز هویت‌یابی هستند که از بیت‌کوین به‌عنوان لایه‌ی اصلی استفاده می‌کند.

قراردادهای هوشمند

پروژه‌های متعددی وجود دارند که تلاش می‌کنند تا عملیات هزینه‌بر قرارداد هوشمند را با روشی امن و منطقی در بیت‌کوین پیاده کنند. چنین توسعه‌ای بسیار مهم محسوب می‌شود، چون از سال ۲۰۱۰ بسیاری از کدهای اصلی بیت‌کوین (کدهایی که قابلیت‌های پردازشی بیت‌کوین را مشخص می‌کردند) از پروتکل اصلی حذف شدند. حذف کدها پس از کشف چند باگ اساسی در پروتکل اصلی انجام شد. درواقع ساتوشی با شناسایی باگ‌ها، برخی از قابلیت‌های زبان برنامه‌نویسی بیت‌کوین، Script را غیرفعال کرد.

در سال‌های گذشته کاملا روشن شد که ریسک‌های امنیتی بسیار جدی در فرایندهای گران‌قیمت قرارداد هوشمند وجود دارد. چالش اصلی آنجا دیده شد که با افزایش ورود عملکردها به ماشین مجازی (مکانیزم جمع‌اوری و تأیید که کدهای پایه‌ای را پردازش می‌کند)، برنامه‌ها بیش‌ازپیش غیرقابل پیش‌بینی می‌شوند. البته اخیرا شاهد شکل‌گیری رویکردهای جدیدی نسبت به معماری قراردادهای هوشمند بوده‌ایم که پیش‌بینی را آسان‌تر کرده و عملکردها را بیشتر کرده‌اند.

تولد رویکرد جدیدی نسبت به قراردادهای هوشمند بیت‌کوین موسوم به Meklized Abstratct Syntax Trees یا MAST باعث شد تا فناوری‌های پشتیبان جدیدی برای فرارداد هوشمند بر پایه‌ی بیت‌کوین متولد شوند. Taproot یکی از مهم‌ترین فرایندهای حاصل از MAST محسوب می‌شود که امکان اجرای کل اپلیکیشن را به‌صورت Merkle Tree فراهم می‌کند. در چنین رویکردی، هر شاخه‌ی مجزا از درخت، خروجی اجرایی متفاوتی خواهد داشت.

از نوآوری‌های جذاب دیگری که اخیرا در بحث قراردادهای هوشمند دیده شده است، می‌توان به معماری جدیدی برای روند پیاده‌سازی قراردادها یا شرایط پرداخت در تراکنش‌‌های بیت‌کوین اشاره کرد. گرگ مکسول معماری مذکور را در سال ۲۰۱۳ به‌صورت یک آزمایش فکری مطرح کرده بود. در نظریه‌ی او، قراردادهایی تصویب می‌شدند که مقدار هزینه از منابع را حتی درصورت تغییر الزام‌های قراردادی، محدود می‌کردند. اگرچه ایده‌ی مذکور، عمری نزدیک به ۶ سال داشت، اما تا پیش از تولد مفهوم Taproot امکان اجرای آن نبود. درحال‌حاضر کد پایه‌ای جدیدی موسوم به OP_CHECKTEMPLATEVERIFY از فناوری جدید برای فعال‌سازی قراردادهای مذکور در بیت‌کوین بهره می‌برد.

قراردادها یا میثاق‌ها در فناوری جدید در مفاهیم قرض دادن و حتی مشتقات مبتنی بر بیت‌کوین کارایی زیادی دارند. با استفاده از این مفاهیم می‌توان سیاست‌های اجرایی متعدد را در حساب‌های بیت‌کوین پیاده کرد. البته تأثیر احمالی میثاق‌ها در کل شبکه‌ی بیت‌کوین، بسیار فراتر از فرایندهای قرض دادن خواهد بود. به‌عنوان مثال با استفاده از آن‌ها می‌توان مواردی همچون Bitcoin Vault توسعه داد که در زمان سرقت احتمالی، مانند یک کلید شخصی ثانویه عمل می‌کنند و امکان مسدود کردن دارایی‌های دزدیده شده را به قربانی می‌دهند.

به‌عنوان نمونه‌ای از پیاده‌سازی راهکارهای جدید قرارداد هوشمند می‌توان به امضاهای Schnorr اشاره کرد. فناوری‌های پیش‌گام متعدد دیگری نیز اکنون درحال توسعه هستند که از میان آن‌ها می‌توان Scriptless Scripts را نام برد. فناوری مذکور، قراردادهای هوشمند کاملا خصوصی و مقایس‌پذیر بیت‌کوینی را ممکن می‌کند. درنهایت شاید راهکارهای جدید منجر به تولد عصری تازه در پیاده‌سازی قراردادهای هوشمند بیت‌کوینی شوند.

استخراج

پروتکل‌های استخراج بیت‌کوین مانند دیگر پروتکل‌ها در سال‌های اخیر توسعه یافته‌اند. خصوصا پروتکل‌هایی که توسط استخرهای استخراج به‌‌کار گرفته می‌شوند، نوآوری‌های متعددی را شاهد بوده‌اند. بحث و مجادله پیرامون متمرکز شدن قدرت استخراج در دستان چند استخر، اخیرا داغ شده است، اما اغراق زیادی در آن وجود دارد. البته هنوز ساختارهای قدرت متعددی در دست استخرهای استخراج وجود دارد که می‌توان آن‌ها را غیرمتمرکزتر کرد.

مالکان استخر معدن‌کاوی بیت‌کوین می‌توانند تراکش هدف برای معدن‌کاوی اعضای خود را انتخاب کنند. درنتیجه آ‌ن‌ها قدرت قابل‌توجهی در دست دارند. با گذشت زمان، برخی از مالکان از این قدرت برای حذف برخی تراکنش‌ها سوءاستفاده کرده‌اند. به‌علاوه آن‌ها با معدن‌کاوی بلوک‌های خالی و تغییر مکان فرایند هش بدون تأیید اجماعی، قدرت را به‌نفع خود به‌کار گرفته‌اند.

تغییر و نوآوری در پروتکل‌های معدن‌کاوی با این هدف انجام می‌شود تا قدرت استخرهای استخراج را برای ایجاد محدودیت در معدن‌کاوی یا سوءاستفاده از موارد دیگر، کاهش دهد. از مهم‌ترین تغییرهای اخیر می‌توان به نسخه‌ی دوم Stratum اشاره کرد که به‌عنوان پرطرفدارترین پروتکل در استخرهای معدن‌کاوی شناخته می‌شود. Stratum V2 شامل یک تغییر جامع بود که از پروتکل ثانویه‌ی BetterHash برای بهبود فرایندها بهره می‌برد. اعضای استخر استخراج با بهره‌مندی از فناوری مذکور می‌توانند ترکیب بلوک تحت استخراج را انتخاب کنند. درنتیجه قدرت انتخاب از دست مالکان استخر خارج می‌شود.

از فرایندهای توسعه‌ای دیگر که به پایداری بیشتر فرایند معدن‌کاوی ممکن می‌شود، می‌توان به افزایش تمرکز بر نرخ هش و دیگر مشتقات نرخ سختی شبکه اشاره کرد. چنین توسعه‌هایی به فعالیت‌های معدن‌‌کاوی متمرکز بر مقابله با تورم‌های نرخ هش و نرخ سختی، کمک می‌کند.

حریم خصوصی

پروتکل‌های متعددی در دست توسعه هستند که توانایی اضافه کردن حریم خصوصی بیشتر را به پروتکل بیت‌کوی ندارند. البته هنوز نمی‌توان حریم خصوصی را فناوری و قابلیتی نزدیک به بیت‌کوین دانست و شاید فعلا در حد یک اثر هنری یا تلاشی برای نشان دادن قابلیت‌های کلی مطرح باشد.

مانع اصلی در برابر نوآوری‌های مرتبط با تراکنش‌های خصوصی در دارایی‌های دیجیتال، ناقص بودن آن‌ها است. مفاهیم حریم خصوصی که محرمانه بودن روند تراکنش‌ها را در نظر دارند، عموما توجهی به حریم خصوصی در سطح شبکه نمی‌کنند. همین روند در مفاهیم عکس نیز دیده می‌شود هر دو دسته از عدم بلوغ و کارایی رنج می‌برند و درنهایت رمزگشایی و شناسایی هویت در تراکنش‌ها هنوز آسان است. خوشبختانه پروژه‌های متعددی وجود دارند که برای ازبین‌بردن مرزهای کنونی در حوزه‌ی حریم خصوصی فعالیت می‌کنند.

در دسته‌ی راهکارهای حریم خصوصی مبتنی بر نمودار تراکنش، می‌توان P2EP و CheckTemplateVerify را نام برد. رویکردهای مذکور، قابلیت‌های اضافه‌ای هستند که به CoinJoin افزوده شده‌اند؛ درنتیجه چنین راهکارهایی می‌توانند موجب افزایش استفاده از تراکنش‌های خصوصی توسط کاربرانی شوند که به نرخ‌های کارمزد پایین در تراکنش‌ها علاقه‌مند هستند.

در سال‌های اخیر پیشرفت‌های قابل‌توجهی در افزایش حریم خصوصی ارتباط‌های P2P رخ داده است. پروتکل Dandellion یکی از نوآوری‌های جدید محسوب می‌شود که در شبکه‌های رمزارزی متعدد آزمایش شده است. از توسعه‌های مهم دیگر می‌توان Erlay را نام برد که به‌عنوان پروتکل جایگزین تراکنش با هدف افزایش بازدهی ارتباط‌های خصوصی و کاهش فشار اجرای نود توسعه یافت. Erlay بهینه‌سازی مهمی محسوب می‌شود چون افزایش بازدهی آن، به کاربران بیشتری امکان می‌دهد تا فرایندهای IBD را انجام دهند و زنجیره‌ها را تأیید کنند. خصوصا در کشورهایی که هزینه‌ی پهنای باند ISP بالا باشد، چنین راهکارهایی موجب جذب کاربران بیشتر می‌شوند.

آینده‌ی روشن

مثال‌های بالا تنها نمونه‌های محدودی از برنامه‌های نوآورانه با هدف ایجاد تحول در ساختار و چارچوب بیت‌کوین بودند. فراموش نکنید که بیت‌کوین در ماهیت خود مجموعه‌ای از پروتکل‌های درحال تکامل است.

اگرچه نوآوری و تکامل در میان مجموعه‌ای از قوانین سخت‌گیرانه، چالش‌های زیادی را برای توسعه‌دهنده‌ها به‌همراه دارد، رویکرد لایه‌ای باعث می‌شود تا تغییرهای کاربردی و تدریجی، در سیستم پیاده شوند. کاهش سیاست‌گرایی در داخل بیت‌‌کوین و حفاظت از خصوصیت‌های مالی اصلی آن، بخش‌های حیاتی همه‌ی فرایندهای توسعه‌ای هستند. توسعه‌دهنده‌ها به‌مرور می‌آموزند که چگونه ایده‌های نوآورانه‌ی خود را در میان مرزهای محکم بیت‌کوین، پرورش دهند.