বিটকয়েন ও ইথেরিয়ামের মতো অনুমতিবিহীন ব্লকচেইন বিকেন্দ্রীভূত ব্যবস্থায় বিপ্লব এনেছে, কিন্তু তা উল্লেখযোগ্য স্কেলেবিলিটি চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি। প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক (PoW) কনসেনসাসের শক্তি খরচ ব্যাপকভাবে বিতর্কিত হলেও, সম্পূর্ণ নোডগুলির জন্য প্রয়োজনীয় বিশাল ও ক্রমবর্ধমান স্টোরেজ ওভারহেড ব্যাপক অংশগ্রহণ ও নেটওয়ার্ক স্বাস্থ্যের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ, কিন্তু কম আলোচিত বাধা হিসেবে রয়ে গেছে। এই গবেষণাপত্রটি প্রথম ব্যাপক অভিজ্ঞতামূলক গবেষণা উপস্থাপন করে যা বিশ্লেষণ করে কিভাবে সম্পূর্ণ নোডগুলি যাচাইকরণের জন্য ব্লকচেইন তথ্য ব্যবহার করে, যার ফলে অন্তর্নিহিত প্রোটোকল পরিবর্তন না করেই স্থানীয় স্টোরেজের প্রয়োজনীয়তা ব্যাপকভাবে হ্রাস করার ব্যবহারিক কৌশলের দিকে নিয়ে যায়।
একটি ব্লকচেইনের অখণ্ডতা লেনদেনের একটি সম্পূর্ণ, যাচাইযোগ্য ইতিহাসের উপর নির্ভরশীল। বিটকয়েনের জন্য, এই খাতা ৩৭০ গিগাবাইটের বেশি, যা স্বাধীনভাবে লেনদেন যাচাই করতে সম্পূর্ণ নোড চালানো অংশগ্রহণকারীদের জন্য উল্লেখযোগ্য সম্পদ দাবি করে।
স্টোরেজের প্রয়োজনীয়তা সরাসরি গ্রহণযোগ্যতা ও লেনদেনের পরিমাণের সমানুপাতিক। সম্পূর্ণ খাতা সংরক্ষণ করা নিরাপত্তার জন্য অপরিহার্য (ডাবল-স্পেন্ড প্রতিরোধ) কিন্তু একটি উচ্চ প্রবেশ বাধা সৃষ্টি করে, কেন্দ্রীকরণের ঝুঁকি তৈরি করে কারণ কম ব্যবহারকারী সম্পূর্ণ নোড চালানোর সামর্থ্য রাখে।
বিটকয়েন সম্পূর্ণ নোড স্টোরেজ: >৩৭০ গিগাবাইট (গবেষণার সময়কাল অনুযায়ী)। এটি ব্যাপক নোড পরিচালনার জন্য একটি উল্লেখযোগ্য হার্ডওয়্যার খরচ ও নিরুৎসাহ সৃষ্টি করে।
পূর্ববর্তী পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে:
এই কাজের মূল অবদান হল অপ্টিমাইজেশনের জন্য তথ্য দিতে বাস্তব নোড আচরণের একটি তথ্য-চালিত বিশ্লেষণ।
লেখকরা বিটকয়েন সম্পূর্ণ নোডগুলিকে যন্ত্রসজ্জিত করেছেন নতুন লেনদেন ও ব্লক যাচাইয়ের সময়—নির্দিষ্টভাবে স্ট্যান্ডার্ড অপারেশনের সময়—স্থানীয় স্টোরেজ থেকে প্রতিটি তথ্য অ্যাক্সেস (পড়া) পর্যবেক্ষণ ও লগ করতে। এটি তৈরি করে যে ব্লকচেইনের কোন অংশগুলি চলমান যাচাইকরণের জন্য প্রকৃতপক্ষে প্রয়োজনীয় তার একটি প্রোফাইল।
বিশ্লেষণে একটি গুরুত্বপূর্ণ অন্তর্দৃষ্টি প্রকাশ পেয়েছে: একটি নির্দিষ্ট সময়ের পরে ঐতিহাসিক ব্লকচেইন তথ্যের একটি উল্লেখযোগ্য অংশ বিরল বা কখনও অ্যাক্সেস করা হয় না। বর্তমান অবস্থা (অব্যবহৃত লেনদেন আউটপুট - UTXO) ও সাম্প্রতিক ইতিহাস যাচাই করার জন্য প্রয়োজনীয় তথ্য সম্পূর্ণ খাতার চেয়ে অনেক ছোট উপসেট গঠন করে।
নতুন ব্লক ও লেনদেন রিয়েল-টাইমে যাচাই করতে সম্পূর্ণ নোডগুলির সম্পূর্ণ বহু-শত-গিগাবাইট ইতিহাসের প্রয়োজন নেই। সক্রিয়ভাবে প্রয়োজনীয় ডেটাসেট আকারে বহু গুণ ছোট।
অভিজ্ঞতামূলক ফলাফলের ভিত্তিতে, গবেষণাপত্রটি ক্লায়েন্ট-সাইড কৌশল প্রস্তাব করে।
প্রাথমিক কৌশল হল একটি বুদ্ধিমান, তথ্য-সচেতন প্রুনিং অ্যালগরিদম। সহজ বয়স বা আকার দ্বারা প্রুনিং করার পরিবর্তে, নোডটি নিরাপদে সেই ব্লকচেইন তথ্য (যেমন পুরানো খরচ করা লেনদেন আউটপুট) মুছে ফেলতে পারে যা প্রোফাইলিং দেখিয়েছে যে ভবিষ্যতের যাচাইকরণের জন্য অপ্রয়োজনীয়। এটি সম্পূর্ণরূপে ক্লায়েন্ট সাইডে বাস্তবায়িত।
অতিরিক্ত অপ্টিমাইজেশনের মধ্যে রয়েছে বিরলভাবে অ্যাক্সেস করা কিন্তু প্রয়োজনীয় ঐতিহাসিক তথ্যের সংকোচন, এবং ক্যাশিং কৌশল যা "ওয়ার্কিং সেট" (ঘন ঘন অ্যাক্সেস করা UTXO এবং সাম্প্রতিক ব্লক) দ্রুত স্টোরেজে রাখাকে অগ্রাধিকার দেয়।
গবেষণার সবচেয়ে চমকপ্রদ ফলাফল: তাদের বুদ্ধিমান প্রুনিং কৌশল প্রয়োগ করে, একটি সম্পূর্ণ বিটকয়েন নোড তার স্থানীয় স্টোরেজ ফুটপ্রিন্ট প্রায় ১৫ গিগাবাইটে কমাতে পারে সম্পূর্ণ যাচাইকরণ ক্ষমতা বজায় রেখে। এটি সম্পূর্ণ ৩৭০+ গিগাবাইট খাতা থেকে ৯৫% এর বেশি হ্রাসের প্রতিনিধিত্ব করে।
(কল্পিত চার্ট বর্ণনা) "সম্পূর্ণ খাতা (৩৭০ গিগাবাইট)" এবং "প্রুনড ওয়ার্কিং সেট (১৫ গিগাবাইট)" তুলনা করে একটি বার চার্ট। প্রুনড সেটটি মূলের একটি ছোট ভগ্নাংশ, যা অর্জিত বিশাল হ্রাসকে দৃশ্যত জোর দেয়।
প্রোফাইলিং ও বুদ্ধিমান প্রুনিং-এর গণনামূলক ওভারহেড নগণ্য বলে রিপোর্ট করা হয়েছে। ট্রেড-অফ হল যে যদি একটি নোডের খুব পুরানো, প্রুনড তথ্য উল্লেখ করে একটি লেনদেন যাচাই করার প্রয়োজন হয়, তবে তাকে নেটওয়ার্ক থেকে একটি ক্রিপ্টোগ্রাফিক প্রুফ (যেমন একটি মার্কল প্রুফ) আনতে হবে, যার ফলে একটি ছোট যোগাযোগ লেটেন্সি ঘটে। তবে, বিশ্লেষণে দেখা গেছে এটি একটি বিরল ঘটনা।
প্রুনিং লজিক লেনদেন জীবনচক্র বোঝার উপর নির্ভরশীল। একটি লেনদেন আউটপুট (UTXO) যা খরচ করা হয়েছে তা ভবিষ্যতের খরচ যাচাই করার জন্য আর প্রয়োজন হয় না। মূল লজিক মডেল করা যেতে পারে। ধরা যাক $L$ সম্পূর্ণ খাতা। ধরা যাক $A(t)$ হল $t$ পর্যন্ত একটি সময় উইন্ডোতে একটি নোড দ্বারা $L$ থেকে সমস্ত তথ্য অ্যাক্সেস (পড়া) এর সেট। অপরিহার্য ওয়ার্কিং সেট $W$ কে সংজ্ঞায়িত করা হয়:
$W = \{ d \in L \mid P(\text{ভবিষ্যত যাচাইকরণে অ্যাক্সেস } d ) > \tau \}$
যেখানে $\tau$ হল একটি ছোট সম্ভাব্যতা থ্রেশহোল্ড যা অভিজ্ঞতামূলকভাবে প্রাপ্ত। $W$ তে নেই এমন তথ্য প্রুন করা যেতে পারে। নিরাপত্তা প্রুনড তথ্যের জন্য মার্কল প্রুফ আনার ক্ষমতার উপর নির্ভরশীল, যেখানে প্রুফের আকার ব্লকচেইনের আকারে লগারিদমিক: $O(\log n)$।
পরিস্থিতি: একটি নতুন ব্যবসা নির্ভরযোগ্য, স্বাধীন লেনদেন যাচাইকরণের জন্য একটি বিটকয়েন সম্পূর্ণ নোড চালাতে চায় কিন্তু স্টোরেজ অবকাঠামোর জন্য সীমিত বাজেট রয়েছে।
কাঠামোর প্রয়োগ:
ফলাফল: ব্যবসাটি ৩৭০+ গিগাবাইটের পরিবর্তে ~১৫ গিগাবাইট স্টোরেজ নিয়ে সম্পূর্ণ যাচাইকরণ নিরাপত্তা অর্জন করে, খরচ ও জটিলতা ব্যাপকভাবে হ্রাস করে।
মূল অন্তর্দৃষ্টি: এই গবেষণাপত্রটি ব্লকচেইনের সবচেয়ে গোপন স্কেলিং বাধা: স্টেট ব্লোটের উপর একটি অস্ত্রোপচারমূলক আঘাত হানে। বিশ্ব TPS (প্রতি সেকেন্ডে লেনদেন) ও শক্তি খরচ নিয়ে আবেশী হলেও, Sforzin et al. সঠিকভাবে চিহ্নিত করেছেন যে চিরস্থায়ী, সীমাহীন স্টোরেজ বৃদ্ধি বিকেন্দ্রীকরণের একটি নীরব ঘাতক। তাদের কাজ প্রমাণ করে যে সম্পূর্ণ নোডগুলিকে সম্পূর্ণ ইতিহাস সংরক্ষণ করার যে মতবাদ, তা একটি স্ব-আরোপিত সীমাবদ্ধতা, ক্রিপ্টোগ্রাফিক প্রয়োজনীয়তা নয়। প্রকৃত প্রয়োজন হল বর্তমান যাচাইকরণের জন্য প্রয়োজনীয় তথ্যের প্রুফ-বহনকারী উপসেট সংরক্ষণ করা—একটি পার্থক্য যার সুদূরপ্রসারী ব্যবহারিক প্রভাব রয়েছে।
যুক্তিগত প্রবাহ: যুক্তিটি মার্জিতভাবে অভিজ্ঞতামূলক। একটি শীর্ষ-নিচ প্রোটোকল ওভারহল প্রস্তাব করার পরিবর্তে, তারা প্রথমে নোডগুলিকে যন্ত্রসজ্জিত করে পর্যবেক্ষণ করে কোন তথ্য প্রকৃতপক্ষে ব্যবহৃত হয়। এই তথ্য-কেন্দ্রিক পদ্ধতি সিস্টেম কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজেশনে সেরা অনুশীলনের প্রতিফলন, অপ্টিমাইজেশনের আগে একটি অ্যাপ্লিকেশন প্রোফাইলিংয়ের অনুরূপ। "ওয়ার্কিং সেট" ~১৫ গিগাবাইট এই সন্ধানটি হল মূল চাবিকাঠি। এটি সমস্যাটিকে "কিভাবে আমরা বিটকয়েন পরিবর্তন করব?" থেকে "কিভাবে আমরা অব্যবহৃত ৯৫% নিরাপদে বাতিল করব?" এ রূপান্তরিত করে। সমাধান—বুদ্ধিমান প্রুনিং + নেটওয়ার্ক-আনা মার্কল প্রুফের ব্যাকআপ—ব্যবহারিক প্রকৌশলে একটি মাস্টারক্লাস, কম্পিউটার আর্কিটেকচারে ক্যাশ এভিকশন পলিসি বা আধুনিক অপারেটিং সিস্টেমগুলি মেমরি পৃষ্ঠা পরিচালনা করার পদ্ধতির পিছনের নীতিগুলির স্মরণ করিয়ে দেয়।
শক্তি ও ত্রুটি: শক্তি হল এর স্থাপনযোগ্যতা। একটি ক্লায়েন্ট-সাইড পরিবর্তন হিসেবে, এটির কোনো বিতর্কিত হার্ড ফর্কের প্রয়োজন নেই, যা নিকট ভবিষ্যতে গ্রহণযোগ্যতা সম্ভব করে তোলে। এটি সরাসরি সম্পূর্ণ নোড চালানোর বাধা কমায়, সম্ভাব্যভাবে নোড কেন্দ্রীকরণের প্রবণতা বিপরীত করে। তবে, বিশ্লেষণের ত্রুটি রয়েছে। প্রথমত, এটি একটি নতুন, সূক্ষ্ম নির্ভরতা প্রবর্তন করে: প্রুনড নোডগুলিকে পুরানো তথ্যের জন্য প্রুফ সরবরাহ করতে নেটওয়ার্কের (নির্দিষ্টভাবে, অ-প্রুনড "আর্কাইভ" নোড) উপর নির্ভর করতে হবে। এটি একটি দ্বি-স্তরের নোড সিস্টেম তৈরি করে এবং তাত্ত্বিকভাবে শোষণ করা যেতে পারে যদি আর্কাইভ নোডগুলি দুর্লভ বা দূষিত হয়ে যায়। দ্বিতীয়ত, Bonneau et al. এর মতো গবেষকরা বিটকয়েন নিরাপত্তার উপর তাদের "SoK"-এ উল্লেখ করেছেন, লাইট ক্লায়েন্টগুলির নিরাপত্তা মডেল (যা এই পদ্ধতির অনুরূপ) একটি সম্পূর্ণ আর্কাইভাল নোডের চেয়ে কঠোরভাবে দুর্বল, কারণ এটি তথ্য প্রাপ্যতা সম্পর্কে একটি বিশ্বাসের অনুমান প্রবর্তন করে। গবেষণাপত্রটি এই পরিবর্তনের দীর্ঘ-লেজ নিরাপত্তা প্রভাব কিছুটা উপেক্ষা করে।
কার্যকরী অন্তর্দৃষ্টি: ব্লকচেইন প্রকল্পগুলির জন্য, বিশেষত প্রতিষ্ঠিত PoW চেইনগুলির জন্য, এই গবেষণাটি একটি "লিগেসি চেইন স্কেলেবিলিটি" প্যাকেজের জন্য একটি নীলনকশা। তাৎক্ষণিক পদক্ষেপ হল এই প্রোফাইলিং ও বুদ্ধিমান প্রুনিংকে বিটকয়েন কোরের মতো মূলধারার ক্লায়েন্টগুলিতে একটি ডিফল্ট, অপ্টিমাইজড অপশন হিসেবে একীভূত করা। নিয়ন্ত্রক ও উদ্যোগগুলির জন্য, এই প্রযুক্তি সম্মতিপূর্ণ, স্ব-যাচাইকারী নোড চালানো ব্যাপকভাবে আরও সম্ভব করে তোলে, তৃতীয় পক্ষের API প্রদানকারীদের উপর নির্ভরতা হ্রাস করে। সামনের দিকে তাকিয়ে, পদ্ধতিটি ইথেরিয়ামের স্টেট ট্রিতে প্রয়োগ করা উচিত, যা একটি ভিন্ন কিন্তু সমানভাবে সমালোচনামূলক স্টোরেজ চ্যালেঞ্জ উপস্থাপন করে। চূড়ান্ত অন্তর্দৃষ্টি হল যে ব্লকচেইন স্কেলেবিলিটি শুধু আরও দ্রুত করা নয়; এটি আমাদের যা আছে তার সাথে আরও স্মার্ট হওয়া। এই কাজটি সেই দিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ, ব্লকচেইনগুলিকে মূল্যবান করে তোলা নিরাপত্তা গ্যারান্টি বলি না দিয়ে বিকেন্দ্রীকরণ বজায় রাখার একটি পথ প্রদান করে।