বিটকয়েন এবং ইথেরিয়ামের মতো অনুমতিবিহীন ব্লকচেইনগুলি বিকেন্দ্রীকৃত ব্যবস্থায় বিপ্লব ঘটালেও তাদের সম্পদ-নিবিড়তার জন্য উল্লেখযোগ্য সমালোচনার মুখোমুখি হয়। প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক (PoW) কনসেনসাসের শক্তি খরচ ব্যাপকভাবে বিতর্কিত হলেও, ফুল নোডগুলির জন্য প্রয়োজনীয় উল্লেখযোগ্য ও ক্রমবর্ধমান স্টোরেজ ওভারহেড তুলনামূলকভাবে কম মনোযোগ পেয়েছে। ব্লকচেইন নোডগুলি কীভাবে লেজার তথ্য ব্যবহার করে লেনদেন ও ব্লক যাচাই করে, এই বিষয়ে প্রথম অভিজ্ঞতামূলক গবেষণা উপস্থাপন করে এই গবেষণাপত্রটি এই ফাঁকটি পূরণ করে। মূল উদ্দেশ্য হল এমন কৌশলগুলি অন্বেষণ ও পরিমাপ করা যা প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক ব্লকচেইনের স্টোরেজ ফুটপ্রিন্টকে শত শত গিগাবাইট থেকে আরও পরিচালনাযোগ্য মাত্রায় ব্যাপকভাবে হ্রাস করতে পারে, অন্তর্নিহিত নেটওয়ার্ক প্রোটোকলে পরিবর্তন করার প্রয়োজন ছাড়াই।
বিটকয়েনের মতো ব্লকচেইনগুলির বিকেন্দ্রীকৃত নিরাপত্তা মডেলের জন্য প্রয়োজন যে ফুল নোডগুলি সম্পূর্ণ লেনদেন ইতিহাস সংরক্ষণ ও যাচাই করবে। এটি প্রবেশে একটি উল্লেখযোগ্য বাধা সৃষ্টি করে, নেটওয়ার্কের বিকেন্দ্রীকরণকে সীমিত করে।
গবেষণার সময় অনুযায়ী, বিটকয়েন ব্লকচেইনের জন্য ৩৭০ গিগাবাইটের বেশি স্টোরেজের প্রয়োজন ছিল। এই বৃদ্ধি গ্রহণ ও সময়ের সাথে রৈখিক, যা দীর্ঘমেয়াদী স্কেলেবিলিটি চ্যালেঞ্জ তৈরি করে। উচ্চ স্টোরেজ চাহিদা ব্যবহারকারীদের ফুল নোড চালানো থেকে নিরুৎসাহিত করে, সম্ভাব্যভাবে কয়েকটি সম্পদশালী সত্তার মধ্যে কেন্দ্রীকরণের দিকে নিয়ে যেতে পারে, যা বিকেন্দ্রীকরণের মৌলিক নীতির বিরোধী।
পূর্ববর্তী পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে চেকপয়েন্টিং এবং স্ন্যাপশট প্রোটোকল, যার জন্য হার্ড ফর্ক বা কনসেনসাস-স্তরের পরিবর্তনের প্রয়োজন হয়। বিটকয়েন কোর একটি প্রুনিং অপশন অফার করে, কিন্তু এতে বুদ্ধিমত্তাপূর্ণ নির্দেশনার অভাব রয়েছে—ব্যবহারকারীদের অবশ্যই ইচ্ছামত একটি ধারণ সীমা (গিগাবাইট বা ব্লক উচ্চতায়) বেছে নিতে হবে, যা এখনও প্রাসঙ্গিক আনস্পেন্ট ট্রানজ্যাকশন আউটপুট (ইউটিএক্সও) মুছে ফেলার বা অপ্রয়োজনীয় তথ্য সংরক্ষণের ঝুঁকি তৈরি করে।
এই গবেষণাটি প্রকৃত বিটকয়েন নোড অপারেশনের তথ্য-চালিত বিশ্লেষণের উপর ভিত্তি করে গড়ে উঠেছে।
লেখকরা বিটকয়েন কোর ক্লায়েন্টগুলিকে যন্ত্রসজ্জিত করেছেন দীর্ঘ সময় ধরে স্ট্যান্ডার্ড নোড অপারেশন চলাকালীন সমস্ত ডিস্ক রিড অপারেশন পর্যবেক্ষণ ও লগ করার জন্য। এটি নতুন ব্লক ও লেনদেন যাচাই করার সময় কোন নির্দিষ্ট তথ্য (পুরনো ব্লক, লেনদেন) অ্যাক্সেস করা হয় তার একটি বিস্তারিত প্রোফাইল তৈরি করেছে।
মূল সন্ধানটি হল যে ঐতিহাসিক ব্লকচেইন তথ্যের বিশাল অংশ খুব কমই অ্যাক্সেস করা হয়। যাচাইকরণ প্রাথমিকভাবে নির্ভর করে:
এই প্যাটার্নটি সম্পূর্ণ চেইন স্থানীয়ভাবে সংরক্ষণে উল্লেখযোগ্য অতিরিক্ততা প্রকাশ করে।
অভিজ্ঞতামূলক বিশ্লেষণের ভিত্তিতে, গবেষণাপত্রটি ক্লায়েন্ট-সাইড কৌশল প্রস্তাব করে।
সর্বাধিক তাৎক্ষণিক কৌশল হল একটি বুদ্ধিমান প্রুনিং অ্যালগরিদম। একটি সাধারণ ব্লক-উচ্চতা কাটঅফের পরিবর্তে, নোডটি গতিশীলভাবে ধরে রাখতে পারে:
এই পদ্ধতিটি বিদ্যমান বিটকয়েন পিয়ারদের সাথে সম্পূর্ণ সামঞ্জস্যপূর্ণ।
আরও হ্রাসের জন্য, নোডগুলি একটি "অলস-আহরণ" মডেল গ্রহণ করতে পারে। যদি একটি প্রয়োজনীয় ঐতিহাসিক লেনদেন স্থানীয়ভাবে সংরক্ষণ না করা থাকে, নোডটি পিয়ার-টু-পিয়ার নেটওয়ার্ক থেকে চাহিদা অনুযায়ী এটি অনুরোধ করতে পারে। এটি যাচাইকরণের বিলম্ব (আহরণের সময়) সামান্য বৃদ্ধির বিনিময়ে উল্লেখযোগ্য স্টোরেজ সঞ্চয় করে। মার্কেল প্রুফের মতো ক্রিপ্টোগ্রাফিক প্রমাণগুলি পিয়ারের উপর আস্থা না রেখে আহরিত তথ্যের অখণ্ডতা নিশ্চিত করতে পারে।
গবেষণাটি দেখায় যে বুদ্ধিমান প্রুনিং কৌশল বাস্তবায়ন করে, একটি সম্পূর্ণ বিটকয়েন নোড তার স্থানীয় স্টোরেজ প্রয়োজনীয়তা প্রায় ১৫ গিগাবাইটে কমাতে পারে সম্পূর্ণ যাচাইকরণ ক্ষমতা বজায় রেখে। এর মধ্যে রয়েছে ইউটিএক্সও সেট (~৪-৫ গিগাবাইট), সমস্ত ব্লক হেডার (~৫০ মেগাবাইট), এবং সাম্প্রতিক সম্পূর্ণ ব্লকগুলির একটি উইন্ডো।
"অলস-আহরণ" কৌশলটি মার্কেল প্রুফ তৈরি বা যাচাই করার জন্য নগণ্য গণনামূলক ওভারহেড সৃষ্টি করে। প্রাথমিক বিনিময় হল ব্লক যাচাইকরণের সময়ে সম্ভাব্য বৃদ্ধি যখন নেটওয়ার্ক আহরণের প্রয়োজন হয়, যা সাধারণ নেটওয়ার্ক অবস্থার অধীনে কয়েকশ মিলিসেকেন্ডের ক্রমে অনুমান করা হয়—সীমিত সম্পদের ডিভাইসে নোড সক্ষম করার জন্য একটি নগণ্য খরচ।
ছাঁটা তথ্য এবং চাহিদা অনুযায়ী আহরিত লেনদেনের অখণ্ডতা মার্কেল ট্রি দ্বারা সুরক্ষিত। ব্লক উচ্চতা $h$ থেকে একটি লেনদেন $tx$ অনুরোধ করা একটি নোড একটি পিয়ার থেকে লেনদেনের সাথে একটি মার্কেল পাথ প্রুফ $\pi_{tx}$ চাইতে পারে। নোডটি, যেটি মার্কেল রুট $root_h$ ধারণকারী ব্লক হেডার সংরক্ষণ করে, নিম্নলিখিত পুনঃগণনা করে প্রুফ যাচাই করতে পারে:
$\text{Verify}(tx, \pi_{tx}, root_h) = \text{true}$ যদি $\text{MerkleHash}(tx, \pi_{tx}) = root_h$
এটি নিশ্চিত করে যে লেনদেনটি প্রকৃতপক্ষে ক্যানোনিক্যাল চেইনের অংশ ছিল সম্পূর্ণ ব্লকের প্রয়োজন ছাড়াই। একটি গভীর ঐতিহাসিক লেনদেনের প্রয়োজনীয়তার সম্ভাবনা ইউটিএক্সও সেটের বয়স বন্টনের একটি ফাংশন হিসাবে মডেল করা হয়েছে, যা গবেষণায় দেখা গেছে সাম্প্রতিক আউটপুটের দিকে ব্যাপকভাবে পক্ষপাতদুষ্ট।
পরিস্থিতি: একটি নতুন স্টার্টআপ একটি পেমেন্ট সার্ভিসের জন্য একটি সম্পূর্ণ-যাচাইকারী বিটকয়েন নোড চালাতে চায় কিন্তু তাদের সীমিত ক্লাউড স্টোরেজ বাজেট রয়েছে।
কাঠামো প্রয়োগ:
এই কাঠামোটি তাদের নিরাপত্তা ও সার্বভৌমত্ব বজায় রাখতে দেয় যখন স্টোরেজ খরচ ৯৫% এর বেশি হ্রাস করে।
মূল অন্তর্দৃষ্টি: গবেষণাপত্রের সবচেয়ে মূল্যবান অবদান শুধুমাত্র একটি নতুন প্রুনিং অ্যালগরিদম নয়—এটি হল "ফুল নোড" মতবাদের অভিজ্ঞতামূলক বিশ্লেষণ। এটি প্রমাণ করে যে ৩৭০ গিগাবাইট ব্লকচেইন মূলত একটি শীতল আর্কাইভ; সক্রিয়, নিরাপত্তা-সমালোচনামূলক কার্যকরী সেটটি একটি মাত্রার ক্রমে ছোট। এটি মৌলিকভাবে এই ধারণাকে চ্যালেঞ্জ করে যে চরম স্টোরেজ হল সার্বভৌমত্বের অনিবার্য খরচ, ঠিক যেমন সাইকেলজিএএন গবেষণাপত্রটি ইমেজ-টু-ইমেজ অনুবাদকে পুনঃসংজ্ঞায়িত করেছে দেখিয়ে যে আপনার জোড়া তথ্যের প্রয়োজন নেই। উভয়ই লুকানো, বাস্তব-বিশ্বের তথ্য অসমতা চিহ্নিত ও ব্যবহার করার উদাহরণ।
যৌক্তিক প্রবাহ: যুক্তিটি আকর্ষণীয়ভাবে সহজ: ১) নোডগুলি প্রকৃতপক্ষে কোন তথ্য ব্যবহার করে (সংরক্ষণ করে না) তা পরিমাপ করুন। ২) খুঁজে বের করুন যে ব্যবহার অত্যন্ত ঘনীভূত। ৩) অতএব, অব্যবহৃত ভর নিরাপদে বাতিল করুন। ৪) বিরল প্রয়োজনীয় অংশটি নির্ভরযোগ্যভাবে আহরণ করার জন্য প্রক্রিয়া সরবরাহ করুন। এটি একটি ক্লাসিক ইঞ্জিনিয়ারিং অপ্টিমাইজেশন লুপ যা পূর্বে অপরিবর্তনীয় বলে বিবেচিত একটি সিস্টেমে প্রয়োগ করা হয়েছে।
শক্তি ও ত্রুটি: এর শক্তি এর ব্যবহারিকতা এবং তাৎক্ষণিক স্থাপনযোগ্যতার মধ্যে রয়েছে। এটির কোন কনসেনসাস পরিবর্তনের প্রয়োজন নেই, যা প্রায়শই বিতর্কিত ব্লকচেইন স্থানে একটি বিরল "উইন-উইন" প্রস্তাব করে। যাইহোক, বিশ্লেষণটির একটি সমালোচনামূলক, অকথিত ত্রুটি রয়েছে: এটি স্থিতিশীল অবস্থার জন্য অপ্টিমাইজ করে। এটি একটি চেইন পুনর্গঠনের সময় সম্পদের প্রয়োজনীয়তাকে অবমূল্যায়ন করে। একটি গভীর চেইন পুনর্গঠন, যদিও বিরল, অনেক পুরনো ব্লকের দ্রুত যাচাইকরণের প্রয়োজন হতে পারে। একটি ছাঁটা নোডের তাত্ক্ষণিকভাবে গিগাবাইটের তথ্য আহরণের প্রয়োজন হবে, সম্ভাব্যভাবে এটি পিছিয়ে পড়তে পারে এবং প্রতিদ্বন্দ্বী চেইনটি সময়মতো যাচাই করতে অক্ষম হতে পারে—একটি নিরাপত্তা ঝুঁকি। গবেষণাপত্রের বিনিময় এইভাবে শুধুমাত্র স্টোরেজের জন্য বিলম্ব নয়, বরং দৈনন্দিন দক্ষতার জন্য চরম নেটওয়ার্ক ঘটনার প্রতি স্থিতিস্থাপকতাও।
কার্যকরী অন্তর্দৃষ্টি: ডেভেলপারদের জন্য, টেকওয়ে হল ওয়ালেট এবং নোড সফ্টওয়্যারে অবিলম্বে কনফিগারযোগ্য, বুদ্ধিমান প্রুনিং বাস্তবায়ন করা। গবেষকদের জন্য, পরবর্তী ধাপ হল চেইন পুনর্গঠনের ঝুঁকি পরিমাপ করা এবং নেটওয়ার্ক চাপের প্রতি শক্তিশালী আহরণ প্রোটোকল ডিজাইন করা। বিনিয়োগকারী এবং প্রকল্পগুলির জন্য, এই কাজটি একটি নিরাপদ নোড চালানোর অপারেশনাল খরচ কমিয়ে দেয়, প্রকৃত বিকেন্দ্রীকৃত ব্যবসায়িক মডেলগুলিকে আরও কার্যকর করে তোলে। এটি ব্লকচেইন অবকাঠামোকে একটি শখের অনুসরণ থেকে একটি স্কেলেবল ইউটিলিটিতে নিয়ে যাওয়ার একটি ছোট কিন্তু গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ, যা গার্টনারের মতো সংস্থা দ্বারা ট্র্যাক করা বৃহত্তর শিল্প প্রবণতার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ দক্ষ, টেকসই বিতরণিত সিস্টেমের দিকে।