هر آنچه باید درباره زنجیره‌ جانبی یا سایدچین (SideChain) بدانید

در عرصه بلاک چین، زنجیره جانبی یا SideChain یک نوآوری مهم به شمار می‌آید که کاربردها و آثار درازمدت جالبی برای قابلیت تعامل و مقیاس‌پذیری گسترده در شبکه‌های بلاک چینی دارد. سایدچین در واقع امتداد بلاک چین‌های موجود است که عملکرد آنها را بالا می‌برد، اعتبار سنجی داده از بلاک چین‌های دیگر را میسر و انتقال بی‌عیب و نقص دارایی بین بلاک چین‌ها را ممکن می‌کند.

اخیراً پیشرفت‌هایی در به‌کارگیری سایدچین وجود داشته است؛ مانند سایدچین‌های شبکه‌ی لوم (Loom Network) با الگوریتم DPoS (اثبات سهام نمایندگی شده) برای برنامه‌های غیرمتمرکز توسعه‌پذیر (scalable DApps) و بازی بر اتریوم، و همچنین سایدچین Liquid در بلاک استریم (Blockstream) برای انجام انتقال سریع، محرمانه و امن بیت کوین.

پیشینه و چگونگی کار زنجیره‌های جانبی

مدت‌هاست که مفهوم سایدچین در دنیای ارز دیجیتال مطرح شده. این ایده اولین بار در سال ۲۰۱۴ متولد شد؛ یعنی زمانی که چندین چهره برجسته در دنیای ارزهای دیجیتال و اولین ایده پردازان آن یک مقاله آکادمیک را منتشر و در آن سایدچین‌های تثبیت‌شده (Pegged Sidechains) را معرفی کردند. چند تن از این نویسندگان از افراد اصلی بلاک استریم هستند که در زمینه ایده‌های نوآورانه در سایدچین و سایر توسعه‌های بیت کوین پیش‌قدم بوده‌اند.

بلاک استریم مفهموم ساید چین را معرفی کرد

این مقاله برخی از توسعه‌های بسیار مهم و مشکلات مربوط به آنها را توضیح می‌دهد، که در آن زمان بسیار محبوب و آینده‌نگرانه بودند. بسیاری از این مسائل هم‌چنان وجود دارند. در آن زمان آلت کوین‌ها به‌سرعت در حال پیشرفت بودند و مشکلات مربوط به نوسان، امنیت، و فقدان قابلیت تعامل آنها با بیت کوین، نگرانی‌هایی را برانگیخت.

در این مقاله در درجه اول ۶ مشکل بررسی شده که سایدچین‌های تثبیت‌شده (Pegged Sidechains) برای آن‌ها راه حل ارائه می‌کنند:

۱- رابطه جانشینی بین تمرکززدایی و مقیاس‌پذیری، و همین‌طور بین امنیت و هزینه.

۲- رابطه جانشینی در برخی از ویژگی‌های بلاک چین (مثلاً زبان اسکریپت نویسی بیت کوین در مقایسه با زبان برنامه‌نویسی -Turing-complete- اتریوم)

۳- دارایی‌هایی علاوه بر ارز دیجیتال که می‌توان بر روی بلاک چین خرید و فروش کرد (مثل قراردادهای هوشمند، اوراق قرضه، سهام، مشتقات، املاک و مستغلات)

۴- ریسک تک‌محصولی شدن بیت کوین

۵- احتمال به وجود آمدن ویژگی‌های جدید پیش‌بینی نشده در هنگام ایجاد بیت کوین، به‌موازات پیشرفت تکنولوژی

۶- برای ارتقاء بیت کوین اجماع گسترده موردنیاز است، که فرایندهای آهسته و محتاطانه‌ای را موجب می‌شود.

همان‌طور که مشاهده می‌کنید، برخی از موارد مربوط به تکامل کاربرد اولیه بیت کوین، همچنان پابرجا هستند. رابطه جانشینی بین مقیاس‌پذیری و تمرکززدایی به این صورت نشان داده می‌شود: تمرکز اولیه اتریوم بر روی تمرکززدایی که پیچیدگی‌هایی را در یافتن راهکارهای توسعه‌پذیر موجب می‌شود. علاوه بر افزایش تأکید بر قابلیت‌های قرارداد هوشمند و تعیین قیمت دارایی‌های واقعی بر مبنای بلاک چین، آزمایش و بررسی آلت کوین‌هایی که در حال حاضر در جریان هستند نیز نشان دهنده‌ی برخی آینده‌نگری های مطرح‌شده در این مقاله است.

سایدچین یک بلاک چین است که بواسطه‌ی آن دارایی‌های دیجیتال یک بلاک چین می‌توانند به صورت ایمن در یک بلاک چین دیگر استفاده بشوند و سپس به بلاک چین اصلی برگردند. واژه «سایدچین» در این مورد برای ارائه پیش‌زمینه استفاده شده است، به این صورت که این مقاله ابتدا به بیت کوین با عنوان «زنجیره مادر یا parent chain» و به بلاک چین‌های متصل (آلت کوین‌ها) با عنوان «سایدچین» اشاره می‌کند، اما این اصطلاح قابل‌جایگزین کردن است؛ یعنی آلت کوین‌هایی که در تعامل با یکدیگر هستند هر یک می‌توانند یک زنجیره مادر (parent chain) باشند که با سایدچین‌های دیگر در تعاملند. همچنین ممکن است در مورد «زنجیره فرزند یا childchain» هم شنیده باشید که یک نوع سایدچین است.

نکته مهمی که باید در مورد سایدچین بدانیم این است: سایدچین‌‎ها خود از طریق آزمایش، عامل نوآوری هستند. آن‌ها به‌جای اینکه مستقیماً موجب مقیاس‌پذیری بشوند، آزمایش‌های کم‌اهمیت پیش پا افتاده‌ای با مکانیسم‌های مقیاس‌پذیری گوناگون را بر بستر خود انجام می‌دهند. با استفاده از سایدچین می‌توان از مشکلات مربوط به توزیع اولیه، نوسان بازار، و موانع ورود در آلت‌کوین‌ها که ماهیت کمیاب بودن و محدودیت‌ واحدهای خود را از بیت کوین الگو گرفته‌اند، دوری کرد. با وجود آنچه گفته شد، هر سایدچین مستقل و دارای ویژگی‌های متفاوت مختص به خود است.

یک سایدچین تثبیت‌شده چند مشخصه مهم و حائز اهمیت دارد:

۱- تنها مالک دارایی اصلی قادر است دارایی‌هایی که بین سایدچین‌ها جابجا شده‌اند را به زنجیره اصلی (Original Chain) برگرداند.

۲- دارایی‌ها باید بدون ریسک طرف مقابل (counterparty risk) جابجا شوند.

۳- تراکنش‌ها باید پویا باشند.

۴- سایدچین‌ها باید مستقل باشند، به این معنا که تغییرات و باگ‌های یک سایدچین نباید بر سایدچین‌های دیگر تأثیرگذار باشد، حتی اگر به یکدیگر متصل باشند. این مورد سازمان‌دهی مجدد بلاک چین را نیز شامل می‌شود (مثل بلاک‌های اورفان (orphans)) در بلاک چین‌های مبتنی بر اثبات انجام کار).

۵- نباید از کاربران خواسته شود سایدچین‌هایی که استفاده نمی‌کنند را دنبال کنند.

سایدچین های تثبیت‌شده برای انتقال دارایی بین زنجیره‌ها، از یک پیوند دوطرفه (two-way peg) استفاده می‌کنند و در تراکنش‌ها، مدارک اثبات مالکیت را ارائه می‌دهند. هدف این است که قابلیت قفل‌کردن دارایی بر روی یک زنجیره مادر اصلی فعال شود، سپس می‌توان این دارایی را به یک سایدچین منتقل کرد و درنهایت آن را بر روی زنجیره اصلی بازیابی کرد. به‌طور مشخص، دارایی اصلی موجود در زنجیره مادر (parent chain) در یک آدرس خروجی بخصوص قفل می‌شود و همانند کاربردهای ابتدایی سایدچین از بین نمی‌رود.

از آنجایی که پیوند دوطرفه یک موضوع مهم در مفهوم کلی سایدچین است، بیشتر به بررسی آن می‌پردازیم.

زنجیره‌های جانبی با پیوند دوطرفه

پیوند دوطرفه مکانیزم انتقال دارایی بین سایدچین هاست و در نرخی ثابت و از پیش تعیین‌شده تنظیم شده است. امضاء عضویت پویا با چند طرف معامله (Dynamic Membership Multi-Party Signature) بیت کوین نقش مهمی در عملکرد پیوند دوطرفه ایفا می‌کند.

امضاء عضویت پویا با چند طرف معامله (DMMS) یکی از مؤلفه‌های کمتر شناخته‌شده ولی در عین حال بسیار مهم بیت کوین است. DMMS یک امضاء گروهی دیجیتال است – که از بلاک هدر (block headers) بیت کوین تشکیل شده – و به این دلیل که توان محاسباتی بلاک چین آن مبتنی بر الگوریتم اثبات انجام کار است، اندازه ثابتی ندارد. مقاله سایدچین تثبیت‌شده در ادامه آن را به‌صورت زیر توصیف می‌کند:

به‌علاوه، به‌جای اینکه هر طرف معامله یک سهم در امضای آستانه‌ای (threshold signature) داشته باشد، مشارکت با توان محاسباتی (computational power) ارزش‌گذاری می‌شود، به این صورت عضویت به‌صورت ناشناس بدون ریسک حملات سایبری Sybil ممکن می‌شود (حملات سایبری Sybil زمانی اتفاق می‌افتد که یکی از طرفین چندین بار عضو شده و تناسب داده‌های ورودی امضا را بر هم بزند). به همین دلیل امضاء DMMS به‌عنوان راه‌حلی برای مشکل فرمانده بیزانس نیز تعریف شده است.

امضای آستانه‌ای: نوعی امضای رقمی که در آن مجموعه‌ای از امضاکنندگان می‌‌توانند گروه‌هایی را تشکیل دهند که در آن، زیرمجموعه‌هایی معین از اعضا قادر به انجام امضا ازطرف کل گروه باشند

یک نکته دیگر تجمعی بودن امضاء عضویت پویا با چند طرف معامله یا DMMS است، بنابراین امضاکنندگان با استفاده از DMMS به‌عنوان امضایی که به‌جای دانش محرمانه بر توان محاسباتی مبتنی است، به‌عنوان ماینر شناخته می‌شوند و دلیل اینکه چرا امضای دیجیتال گروهی اندازه ثابتی ندارد توجیه می‌شود.

در مورد پیوند دوطرفه، امضاء عضویت پویا با چند طرف معامله (DMMS) با روش اثبات تأیید پرداخت ساده‌شده (SPV Proof) نشان داده می‌شود، اثبات تأیید پرداخت ساده‌شده یک DMMS است که تأیید می‌کند عمل خاصی بر روی یک بلاک چین مبتنی بر الگوریتم اثبات انجام کار صورت گرفته. اثبات تأیید پرداخت ساده‌شده (SPV Proof) به دلیل انتقال امن به یک سایدچین، مالکیت در زنجیره مادر اولیه را اثبات می‌کند. پیوندهای دو طرفه متقارن مدل اصلی پیوند دو طرفه هستند، بنابراین در این مقاله تنها به مدل متقارن (در مقایسه با مدل نامتقارن) اشاره خواهیم کرد.

فرایند انتقال دارایی به شیوه پیوند دو طرفه، یعنی از یک زنجیره مادر به یک سایدچین را می‌توان به چهار مرحله تقسیم کرد:

۱- دارایی (یعنی سکه بومی یک بلاک چین) به یک آدرس خروجی مشخص فرستاده می‌شود که دارایی را در آن زنجیره قفل می‌کند. تنها با استفاده از روش اثبات تأیید پرداخت ساده‌شده (SPV Proof) می‌توان دارایی را در سایدچین قفل کرد.

۲- دوره تأیید تراکنش (confirmation period) – بازه زمانی که سکه در زنجیره مادر قفل می‌شود و به دنبال آن یک شماره تراکنش مرجع (reference transaction) بر روی زنجیره جانبی ایجاد می‌شود که به آدرس خروجی بخصوصی بر روی زنجیره مادر پیوند شده و با نام اثبات تأیید پرداخت ساده‌شده (SPV Proof) شناخته می‌شود.

۳- دوره رقابت (contest period) – بازه زمانی که یک دارایی تازه ایجادشده بر روی زنجیره جانبی قابلیت استفاده شدن را نداشته باشد. این دوره برای جلوگیری از حمله دوبار خرج کردن (double-spending) در برابر بلاک چین‌های بالقوه با قابلیت سازماندهی مجدد در زنجیره مادر طراحی شده است.

۴- بازخرید بر روی زنجیره مادر (Redeem on parent chain) – این فرایند مشابه مراحل ۱ تا ۳ است؛ با این تفاوت که دارایی را به یک دارایی قفل‌شده با SPV بر روی سایدچین می‌فرستد و قفل خروجی قفل‌شده اولیه بر روی زنجیره مادر را باز می‌کند.

تراکنش‌های سایدچین که عملاً از یک پیوند دوطرفه استفاده می‌کنند فقط تراکنش‌های بین زنجیره‌ای را اجازه می‌دهند. انتقال از بیت کوین (زنجیره مادر) به اتریوم (سایدچین) امکان استفاده از قابلیت‌های اتریوم را به کاربر می‌دهد (یعنی قراردادهای هوشمند کاملاً شفاف)، اما دارایی اصلی مهم دقیقاً همان بیت کوین باقی می‌ماند. بنابراین بیت کوین در سایدچین اتریوم همان بیت کوین باقی می‌ماند.

زنجیره‌های جانبی به‌هم‌پیوسته

فدراسیون (federation) گروه واسطه‌ای میان زنجیره مادر و سایدچین متناظر با آن است. فدراسیون یک لایه اضافه‌شده به پروتکل است اما کاربردی کلیدی دارد و سایدچین Liquid در بلاک استریم (Blockstream) از آن استفاده می‌کند. به دلیل روشن نبودن زبان اسکریپت نویسی بیت کوین، یک گروه خارجی عاری از اعتماد یک پیوند به‌هم‌پیوسته یا federated peg را تشکیل می‌دهد.

مدل پیوند به‌هم‌پیوسته برای بهبود عملکرد از جمله حریم خصوصی بیشتر، سرعت بالاتر، و امنیت کلی بهتر عمداً اعتماد را خدشه‌دار می‌کند. هرچند، موارد ذکرشده یک لایه واسطه اضافی می‌باشند و با این که در برخی زمینه‌ها ارتقاء عملکرد با ارزشی داشته، اما جریان آن برخلاف روند کلی پذیرش بیت کوین می‌باشد.

مشکلات بالقوه‌ی زنجیره‌های جانبی

البته نگرانی‌هایی درباره امنیت زنجیره‌های جانبی نیز وجود دارد؛ به ویژه پتانسیل آن برای وقوع پدیده سافت فورک که به دلیل پیچیدگی آن است، و همچنین خطر افزایش تمرکز استخراج به دلیل ممکن بودن فرایند استخراج ترکیبی (merge mining).

به‌علاوه، علی‌رغم مستقل بودن سایدچین‌ها از یکدیگر، هر سایدچین مسئول امنیت خود است و برای امن ماندن، به توان ضروری استخراج نیاز دارد. بلاک چین بیت کوین، حتی در مقابل هماهنگ‌ترین حملات، توان کافی برای استخراج مبتنی بر اثبات انجام کار و امن ماندن را دارد. اما بسیاری از سایدچین‌های نوظهورتر فاقد اثرات شبکه‌ای و توان استخراج موردنیاز برای تضمین امنیت کاربرانشان هستند.

نیاز به توان استخراج ممکن است درنهایت بر افزایش تمرکز ماینرها تأثیرگذار باشد، زیرا در برابر ورود ماینرهایی که در مقیاس کوچک کار می‌کنند مانع بزرگ‌تری را به وجود می‌آورد؛ ماینرهایی که در چندین بلاک چین استخراج انجام می‌دهند و پاداش‌های قابل‌توجهی به‌دست می‌آورند.

کاربردها و وضعیت کنونی زنجیره‌های جانبی

از زمان معرفی سایدچین تثبیت‌شده (pegged sidechain) در سال ۲۰۱۴ تاکنون پیشرفت زیادی حاصل شده است. سایدچین‌ها نه تنها در بیت کوین مورداستفاده قرار گرفتند، بلکه بالاخص در پلتفرم‌های متعددی با موارد کاربرد جالب‌توجهی به‌کار گرفته شدند و در حال توسعه هستند.

روت‌استاک (Rootstock) -پلتفرم قرارداد هوشمند بیت کوین- از یک پیوند دوطرفه به بیت کوین استفاده می‌کند و قابلیت قرارداد هوشمند را به بیت کوین می‌افزاید. به ماینرهای بیت کوین با استفاده از استخراج ترکیبی پاداش می‌دهد و تراکنش‌های نسبتاً سریع و مقیاس‌پذیری بهتر را ممکن می‌کند. روت‌استاک در ابتدا قبل از تبدیل به پیوند اتوماتیک، به مدل سایدچین به‌هم‌پیوسته وابسته است.

اخیراً شبکه لوم (Loom Network) کیت توسعه نرم‌افزار (SDK) خود را منتشر کرد که زنجیره‌ای به نام «دپ چین (Dappchains)» را پشتیبانی می‌کند؛ این یک راهکار سایدچینی لایه دوم و مبتنی بر اتریوم است که در آن هر سایدچین، مکانیزم اجماع DPoS (اثبات سهام نمایندگی شده) خود را شامل می‌شود. این مکانیزم برنامه های غیرمتمرکز (dapps) با مقیاس‌پذیری بالا را فعال می‌کند، بالأخص بازی‌های ساخته‌شده با استفاده از ابزارهای آنها.

شبکه لوم بر نظری که پیش‌تر بیان شد تأکید می‌کند: زنجیره جانبی بیشتر سبب نوآوری در مقیاس‌پذیری می‌شود، تا مقیاس‌پذیری مستقیم. سایدچین های لوم مجموعه قوانینی مخصوص به خود دارند و برای ارجاع محاسبات از زنجیره اولیه اتریوم به ابر (offload computation) استفاده می‌شوند. سایدچین‌های آنها کاربرد خاصی دارند؛ به این معنا که برنامه های غیرمتمرکز با مقیاس‌پذیری بالا را با یک مکانیزم اجماع کارآمد فعال می‌کنند و می‌توانند با توجه به نیازهای امنیتی خود به‌صورت دوره‌ای بر روی زنجیره اصلی اتریوم قرار بگیرند.

آردور (Ardor) یک پلتفرم بلاک چین مبتنی بر زنجیره فرزند یا childchain (سایدچین) است که از اجماع اثبات سهام (PoS) استفاده می‌کند. آردور به‌منظور افزایش مقیاس‌پذیری، از زنجیره اصلی به‌عنوان زنجیره امنیت و از زنجیره فرزند برای انجام تراکنش‌ها استفاده می‌کند. طراحی آنها به‌طور خاص بر سرعت و کارایی از طریق اجماع اثبات سهام و جلوگیری از تورم (bloat) بلاک چین با استفاده از الگوریتم هرس (pruning) تمرکز می‌کند.

پروژه‌ها و توسعه‌های بسیار دیگری وجود دارند که به‌نوعی از سایدچین استفاده می‌کنند؛ مانند پلاسما (Plasma) و آزمون‌های مربوط به هایپرلجر (Hyperledger).

نتیجه‌گیری

سایدچین یک راه‌حل منحصربه‌فرد و متنوع برای شبکه‌های بلاک چینی متفاوت از یکدیگر است تا با استفاده از آن با یکدیگر تعامل داشته باشند. توسعه سایدچین ها می‌تواند در ایجاد نقدینگی (liquidity)، قابلیت تعامل و مقیاس‌پذیری بهتر اکوسیستم گسترده ارزهای دیجیتال و بلاک چین تاثیرگذار باشد.

توسعه بیشتر در زمینه وصل کردن دارایی‌های مالی فیزیکی و سنتی به بلاک چین، فقط سبب افزایش عمومیت و نیاز به راهکارهایی می‌شود که به‌نوعی سایدچین را در بر دارند. در حال حاضر اقدامات بسیاری در جهت توسعه آن باید صورت بگیرد؛ اما از آغاز تاکنون، پیاده‌سازی و مزایای آنها شاهد پیشرفت قابل توجهی بوده است.

منبع: blockonomi