سازماندهی مجدد زنجیره (Chain Reorganization) در بلاک‌چین چیست؟

سازماندهی مجدد زنجیره (chain reorganization) زمانی رخ می‌دهد که برای ایجاد فضای بیشتر برای یک زنجیره طولانی‌تر، یک بلاک از زنجیره بلاک‌چین حذف می‌شود.

تکنولوژی بلاک‌چین علی‌رغم توانایی‌های بالقوه خود، با موانع بی‌شماری رو‌به‌روست. برای مثال یکی از این چالش‌ها، تداخل بلاک‌های یک زنجیره است.

در این حالت، زمانی که دو بلاک تقریبا به صورت همزمان روی زنجیره بلاک‌چین قرار می‌گیرند، از نظر فنی می‌تواند باعث ایجاد یک فورک روی بلاک‌چین شود.

برای مثال اگر چندین بلاک در یک زنجیره قرار داشته باشند، طولانی‌ترین زنجیره در دسترس به عنوان زنجیره‌ اصلی تایید می‌شود. این بدان معناست که هر نود نیازمند‌ی‌های پروتکل را فقط در جهت اضافه کردن داده‌ها به طولانی‌ترین شاخه زنجیره‌ای که از آن آگاه هستند دنبال می‌کنند. 

به عبارت ساده‌تر، هر شاخه را به عنوان یک زنجیره اطلاعات در نظر بگیرید، نود‌ها از همه زنجیره‌های اطلاعات آگاهی ندارند از این رو، فقط زنجیره‌ای را که مطابق با قوانین پروتکل همخوانی دارد را برای اضافه کردن داده‌ها دنبال می‌کنند. 

از آن‌جایی که اضافه شدن تراکنش‌ها در شاخه اشتباه می‌تواند منجر به اضافه شدن بلاک‌های جدید در زنجیره اشتباه شود، قانون دنبال کردن طولانی‌ترین زنجیره (LCR) باعث می‌شود تراکنش‌هایی که در فورک اشتباه قرار دارند با تاخیر مواجه شوند. این مسئله باعث سازماندهی مجدد زنجیره بلاک‌چین می‌شود.

دوباره سازماندهی شدن زنجیره چیزی نیست که در هر بلاک‌چینی با آن مواجه شویم، این اتفاق فقط در بلاک‌چین‌های شلوغی مانند بیت‌کوین و اتریوم به چشم می‌خورد.

زمانی که دو نود مجزا، نسخه‌های خود را از بلاک ساخته شده روی شبکه لجر آپلود می‌کنند، نودی که نسخه کوتاه‌تری از دنبال زنجیره را ایجاد کرده، زنجیره بلاک‌چین را شناسایی می‌کند.

سازماندهی دوباره زنجیره چگونه کار می‌کند؟

یک حمله سازماندهی مجدد زمانی رخ می‌دهد که زنجیره بلاک‌های بلاک‌چین جدا شوند، در این حالت، نود‌ها بلاک‌های جدید را از زنجیره جدید دریافت می‌کنند در حالی که زنجیره قدیمی همچنان وجود دارد.

در 25 می سال 2022، زنجیره Ethereum Beacon هدف یک حمله Seven Block reorg قرار گرفت که این بلاک‌چین را در معرض خطر امنیتی بالایی با نام ساماندهی زنجیره قرار دارد. در اتریوم 2، نود‌های اعتبار سنج این بلاک‌چین (که اکنون لایه مکانیزم اجماع POS قرار دارند) در زنجیره Beacon از حالت همگام سازی خارج شدند.

این اتفاق در حالی رخ داد که به‌روز رسانی یک کلاینت باعث تغییر برخی کلاینت‌های خاص گردید. در این فرآیند، نود‌های Validator شبکه بلاک‌چین گیج شدند و کلاینت‌های خود را از آخرین وضعیت شبکه به‌روز نکردند. این مسئله باعث مختل شدن کل شبکه شد.

حمله Seven-block Reorg بدان معناست که 7 بلاک تراکنش به فورک دور انداخته شده، اضافه شده است.

در چنین زمان‌هایی، بخش سازماندهی بلاک‌چین زمانی فعال می‌شود که برخی از نود‌ها نسبت به سایرین سریع‌تر عمل می‌کنند. در این سناریو حمله، نود‌های سریع‌تر نمی‌توانند در مورد اولویت پردازش بلاک‌ها توافق کنند از این رو آن‌ها به اضافه کردن بلاک‌ها به نسخه‌ بلاک‌چین‌های خود ادامه می‌دهند، این مسئله باعث رها شدن زنجیره‌های کوتاه‌تر می‌شود.

 برای درک این وضعیت، فرض کنید دو ماینر با نام‌های X و Y وجود دارند. این ماینر‌ها یک بلاک جدید را در یک زمان ایجاد می‌کنند. اما با توجه به نوع گسترش بلاک‌ها در شبکه‌های P2P بلاک‌چین، بخشی از شبکه ابتدا بلاک‌های اضافه شده توسط ماینر X را که پس از بلاک Y اضافه شده است را مشاهده می‌کند. 

اگر دو بلاک اضافه شده از نظر متغیر سختی یکسان باشند، یک گره در شبکه ایجاد می‌شود و کلاینت‌هایی که این داده‌ها را دریافت می‌کنند باید به صورت تصادفی یکی از آن‌ها را انتخاب کنند.

کلاینت‌هایی که قبلا یکی از این بلاک‌ها را انتخاب کرده‌اند نیز با انتخاب قبلی خود ادامه می‌دهند. حالا فرض کنید یک ماینر سوم با نام Z، یک بلاک جدید بر روی بلاک قبلی ایجاد می‌کند. در این حالت گره به وجود آمده شکسته می‌شود و بلاک‌های قبلی در شبکه فراموش می‌شوند، اما این مسئله باعث دوباره سازماندهی زنجیره‌های بلاک‌چین برای یکسان سازی آخرین اطلاعات و وضعیت برای همه نود‌ها و کلاینت‌های فعال می‌شود.

بیشتر بخوانید: فول نود (Full Node) چیست و چه مزایایی دارد؟

در مورد سازماندهی دوباره زنجیره Beacon اتریوم، برخی نود‌های این شبکه، حدود 12 ثانیه نسبت به سایر اعتبارسنج‌هایی که کلاینت‌های خود را در بلاک 3,887,074 به روز نکرده‌اند، سریع‌تر عمل کرده‌اند.

در این سناریو، سازماندهی مجدد زنجیره اتریوم زمانی رخ می‌دهد که کلاینت‌های به روز شده توسط نود‌های سریع، بلاک جدید را قبل از به روز شدن سایر نود‌های اعتبارسنج شبکه ثبت می‌کنند. این مسئله باعث گیج شدن نود‌های اعتبارسنجی که اطلاعات آن‌ها منسوخ شده، خواهد شد. در واقع آن‌ها نمی‌دانند چه کسی باید بلاک اولیه را ثبت کند.

آقای Preston Van Loon، هم بنیان‌گذار و برنامه نویس هسته اتریوم، عنوان کرده است که بازسازماندهی بلاک‌چین اتریوم به دلیل استقرار فورک Proposer Boost شکل گرفته که این فورک هنوز به صورت کامل روی شبکه اتریوم استقرار نیافته است.

سازماندهی مجدد زنجیره‌ها لزوما به دلیل به‌روز بودن بخشی از شبکه در مقایسه با نرم‌افزار‌های کلاینت منسوخ شده رخ می‌دهند و همیشه دلیلی بر وجود انتخاب یک فورک بد برای بلاک‌چین نیست.

زنجیر‌های بلاک‌چین چگونه با یک دیگر متصل هستند؟

مکانیزم Nonce (مخفف سیستمی که اعداد در آن فقط یک بار استفاده می‌شوند)، هش‌های کریپتوگرافی را پس از شکل گرفتن اولین بلاک زنجیره، تولید می‌کند.

در طرف دیگر، در بلاک‌چین‌های POW، زمانی که یک بلاک استخراج می‌شود، داده‌های درون بلاک به عنوان امضا شده و غیرقابل برگشت لینک شده به Nonce و هش آن ثبت می‌شوند. 

همان‌طور که در تصویر بالا مشاهده می‌کنید، پس از تولید اولین بلاک معتبر زنجیره، بلاک‌های بعدی باید هش بلاک قبلی را در هدر خود حفظ کنند. هر بلاک تولید شده معتبر توسط هش تولید شده از تراکنش‌های داخل خود، به بلاک بعدی لینک می‌شود.

در این ساختار، همه بلاک‌ها به یک دیگر زنجیر شده‌اند و به همین دلیل به آن بلاک‌چین گفته می‌شود. 

اثرات سازماندهی مجدد زنجیره در بلاک‌چین چیست؟

در یک فرآیند بازسازماندهی زنجیره، هزینه نود‌ها برای انجام این عملیات افزایش پیدا می‌کند در عین حال کاربرانی که در انتظار تایید تراکنش‌های خود هستند نیز تجربه کاربری منفی از بلاک‌چین حس می‌کنند.

اما اثرات منفی آن فقط به اینجا محدود نمی‌شود، با انجام عملیات سازماندهی دوباره یک زنجیره، پروتکل‌های غیرمتمرکز دیفای و تراکنش‌های آن در معرض خطر قرار می‌گیرند، علاوه‌بر آن کل بلاک‌چین نسبت به حملات 51% آسیب‌پذیر خواهد بود.

بیشتر بخوانید: حمله 51% چیست؟

در آغاز عملیات بازچینی زنجیره، به دلیل نیاز به انتقال نود‌ها به فورک جدید، به‌روز رسانی‌های وضعیت اطلاعات ممکن است باعث اضافه بار زیادی روی Ram و هارد دیسک شود. و از آن‌جایی که این فرآیند بسیار زمان‌بر است، کاربرانی که برای تایید تراکنش خود به انتظار نشسته‌اند ممکن است حس منفی نسبت به آن پیدا کنند.

این مسئله در پروتکل‌های دیفای و صرافی‌های متمرکزی که در آن کاربر دارایی‌های خود را واریز می‌کند اثرات خود را بیشتر برجای می‌گذارد. 

زمانی که سازماندهی دوباره زنجیره یک بلاک‌چین آغاز می‌شود، به دلیل بروز خطا‌های انسانی، تراکنش‌های پروتکل‌های دیفای ممکن است با شکست مواجه شوند. این مسئله باعث کاهش حجم معاملات آن‌ها خواهد شد.

بیشتر بخوانید: آنچه باید در مورد سرمایه‌گذاری در دیفای بدانید

در طرف دیگر، این عملیات باعث افزایش آسیب‌پذیری بلاک‌چین نسبت به حملات 51% درصدی خواهد بود. در این وضعیت، مهاجم دیگر نیازی به مقابله با همه ماینر‌ها نخواهد داشت به جای آن فقط ماینر‌هایی را که در فرآیند بازسازماندهی شرکت نمی‌کنند را هدف قرار دهد. 

مزایا و معایب بلاک‌چین‌های POS

مکانیزم اثبات سهام یا Proof of stake مزایای زیادی نسبت به مکانیزم POW دارند.

بلاک‌چین‌هایی که از مکانیزم POS برای تایید تراکنش‌های خود استفاده می‌کنند سازگاری بیشتری با محیط زیست دارند همچنین در عملکرد شبکه خود با مشکلات متمرکز کمتری مواجه خواهند شد.

با این حال، مکانیزم اجماع POS نیز مشکلات خود را دارد، برای مثال در زمان باز سازماندهی زنجیره بلاک‌چین، خطر دوبار خرج کردن (Double Spending) شبکه آن را تهدید می‌کند.

یکی از مهم‌ترین مزایای روش POS، کاهش نیاز به محاسبات بی‌فایده برای اضافه شدن تراکنش و کاهش مصرف انرژی و در پی آن سازگاری با محیط زیست است.

مزیت دیگر این روش کاهش تمرکزگرایی آن است. در مکانیزم اثبات کار، قدرت شبکه در کنترل ماینر‌ها و سخت‌افزار‌های تحت اختیار آن‌ها قرار دارد.

در چنین بلاک‌چین‌هایی، یک ماینر قدرتمند می‌تواند تاثیر زیادی روی بازار آن ارز داشته باشد. اما مکانیزم اثبات سهام به قدرت پردازشی بسیار کمتری نیاز دارد. به عبارت دیگر، پردازش‌های اثبات سهام توسط واحد پردازش CPU نیز قابل انجام است. 

با این حال روش POS نیز خالی از مشکل نیست. در ابتدای این بخش به یکی از مشکلات این روش اشاره کردیم اما مشکل اصلی در Nothing at Stake نهفته است.

در بلاک‌چین‌های POS، نود‌های اعتبار سنج که همان ماینر‌های قدیم هستند، می‌توانند برای تاریخچه چندگانه بلاک‌چین رای‌گیری کنند. در این حالت، ماینر‌ها چیزی برای از دست دادن نخواهند داشت چرا که برخلاف مکانیزم POW، هزینه استخراج روی چند زنجیره همزمان پایین است و ماینر‌ها می‌توانند با صرف کمترین هزینه، در هنگام عملیات بازسازماندهی زنجیره‌های بلاک‌چین، به دوبار خرج کردن یک دارایی اقدام کنند.

نتیجه گیری

درک سازماندهی دوباره زنجیره بدون داشتن دانش فنی ممکن است کمی مشکل به نظر برسد اما فلسفه کلی آن همگام سازی همه نود‌های فعال شبکه در جهت به روز رسانی آن‌ها از آخرین وضعیت زنجیره است.

بازسازماندهی یکی از مشکلات اصلی بلاک‌چین‌های POS است که کاربران بلاک‌چینی کمتر از آن اطلاع دارند. 

به عنوان یک سرمایه‌گذار و کاربر اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز، دانستن نحوه عملکرد این عملیات می‌تواند به درک شما از رخداد‌های درون زنجیره بلاک‌چین کمک کند با این حال، اگر در زمان انجام یک تراکنش، تایید نهایی آن بیش از حد معمول به طول انجامید، احتمالا شبکه بلاک‌چین مورد نظر در حال باز سازماندهی زنجیره خود است و کاری از شما ساخته نیست بنابراین باید منتظر بمانید.

قصد خرید یا فروش ارز دیجیتال در ایران را دارید؟ در این سایت می‌توانید با اطمینان و با چند کلیک خرید کنید:

نام	ویژگی‌ها	امتیاز	لینک ثبت‌نام
نوبیتکس	خرید ارز دیجیتال با سهولت بدون نگرانی از تحریم معامله با کارمزد و سرعت مناسب ترید ارز دیجیتال با دلار (تتر) و ریال
پلتفرم اینوکس	پلتفرم امن ایرانی سرمایه گذاری در ارز دیجیتال رمزارزهای متعدد با عمق بازار مناسب امنیت پیشرفته رابط کاربری آسان و سرعت بالا عضویت با احراز هویت سریع