Tsarin blockchains marasa izini, kamar yadda Bitcoin da Ethereum suka nuna, sun kawo sauyi mai girma ga tsarin rarraba amma suna fuskantar kalubale masu mahimmanci na iya faɗaɗawa. Yayin da ake muhawara game da amfani da makamashi na yarjejeniyar Proof-of-Work (PoW), babban kuma mai girma kudirin ajiya da cikakkun nodes (full nodes) ke buƙata ya kasance babban cikas, amma ba a magance shi sosai ba, ga ƙarin shiga cikin tsarin da lafiyar hanyar sadarwa. Wannan takarda ta gabatar da cikakken bincike na zahiri na farko wanda ke nazarin yadda cikakkun nodes ke amfani da bayanan blockchain don tabbatarwa, wanda ke haifar da dabarun aiki don rage buƙatun ajiya na gida sosai ba tare da canza ainihin tsarin yarjejeniya ba.
Ingancin blockchain ya dogara ne da cikakken tarihin ma'amaloli da za a iya tantancewa. Ga Bitcoin, wannan littafin ya wuce GB 370, yana buƙatar albarkatu masu mahimmanci daga mahalarta waɗanda ke gudanar da cikakkun nodes don tabbatar da ma'amaloli da kansu.
Bukatar ajiya tana daidai da karɓuwa da adadin ma'amala. Ajiye dukan littafin yana da mahimmanci ga tsaro (hana kashe kuɗi sau biyu) amma yana haifar da babban cikas ga shiga, yana haifar da haɗarin tattarawa yayin da ƴan masu amfani ke iya gudanar da cikakkun nodes.
Ajiyar Cikakken Node na Bitcoin: >370 GB (a lokacin binciken). Wannan yana haifar da babban farashin kayan aiki da kuma hana yaduwar aikin node.
Hanyoyin da suka gabata sun haɗa da:
Babban gudunmawar wannan aikin shine nazarin halayen node na ainihi don sanar da ingantawa.
Marubutan sun ƙera cikakkun nodes na Bitcoin don sa ido da yin rajista kowane samun bayanai (karatu) daga ajiyar gida yayin aikin al'ada—musamman yayin tabbatar da sabbin ma'amaloli da tubalan. Wannan yana haifar da bayanin wane ɓangaren blockchain ake buƙata don ci gaba da tabbatarwa.
Nazarin ya bayyana wata fahimta mai mahimmanci: babban yanki na bayanan tarihin blockchain ba kasafai ake samunsa ko ba a taɓa samunsa ba bayan wani lokaci. Bayanan da ake buƙata don tabbatar da yanayin yanzu (Fitowar Ma'amalar da ba a kashe ba - UTXOs) da tarihin kwanan nan sun zama ƙaramin rukuni fiye da cikakken littafin.
Cikakkun nodes ba sa buƙatar dukan tarihin gigabyte ɗari da yawa don tabbatar da sabbin tubalan da ma'amaloli a ainihin lokacin. Bayanan da ake buƙata a zahiri sun fi ƙanƙanta sosai.
Dangane da binciken na zahiri, takardar ta ba da shawarar dabarun bangaren abokin ciniki.
Babbar dabarar ita ce algorithm mai hankali, mai sane da bayanai na yanke. Maimakon yanke ta hanyar shekaru ko girma, node na iya share bayanan blockchain (kamar tsofaffin fitowar ma'amalar da aka kashe) cikin aminci waɗanda binciken ya nuna ba su da buƙata don tabbatarwa a gaba. Ana aiwatar da wannan gaba ɗaya a bangaren abokin ciniki.
Ƙarin ingantawa sun haɗa da matsawa bayanan tarihi da ba kasafai ake samunsa ba amma dole, da dabarun ajiye ƙwaƙwalwa waɗanda ke ba da fifikon riƙe "tsarin aiki" (UTXOs da tubalan kwanan nan da ake samun su akai-akai) a cikin ajiya mai sauri.
Sakamako mafi ban mamaki na binciken: ta hanyar amfani da dabarar yanke mai hankali, cikakken node na Bitcoin zai iya rage girman ajiyar gida zuwa kusan GB 15 yayin riƙe cikakken ikon tabbatarwa. Wannan yana wakiltar raguwa fiye da 95% daga cikakken littafin da ya wuce GB 370.
(Bayanin zanen da aka yi hasashe) Zanen sandi yana kwatanta "Cikakken Littafi (370 GB)" da "Tsarin Aiki da aka Yanke (15 GB)". Tsarin da aka yanke wani ɗan ƙaramin juzu'i ne na asali, yana jaddada babban raguwar da aka samu a zahiri.
An ba da rahoton cewa kudirin lissafi na bayyana halaye da yanke mai hankali ba shi da mahimmanci. Musanyar ita ce, idan node yana buƙatar tabbatar da ma'amala da ke nufin tsohon bayanai da aka yanke, dole ne ya samo hujjar sirri (kamar hujjar Merkle) daga hanyar sadarwar, yana haifar da ɗan jinkirin sadarwa. Duk da haka, nazarin ya nuna wannan lamari ne da ba kasafai ba.
Hankalin yanke ya dogara ne da fahimtar rayuwar ma'amala. Fitowar ma'amala (UTXO) da aka kashe ba a buƙata don tabbatar da kashe kuɗi a gaba. Za a iya ƙirƙira ainihin hankali. Bari $L$ ya zama cikakken littafin. Bari $A(t)$ ya zama saitin duk samun bayanai (karatu) daga $L$ ta node a cikin taga lokaci har zuwa $t$. An ayyana mahimmin tsarin aiki $W$ kamar haka:
$W = \{ d \in L \mid P(\text{samu } d \text{ a cikin tabbatarwa na gaba}) > \tau \}$
inda $\tau$ shine ƙaramin bakin kofa na yuwuwar da aka samo ta hanyar zahiri. Bayanan da ba su cikin $W$ ana iya yanke su. Tsaro ya dogara da ikon samo hujjojin Merkle don bayanan da aka yanke, inda girman hujja ya zama logarithmic a cikin girman blockchain: $O(\log n)$.
Yanayi: Wani sabon kasuwanci yana son gudanar da cikakken node na Bitcoin don ingantaccen tabbatar da ma'amala da kansa amma yana da ƙaramin kasafin kuɗi don abubuwan more rayuwa na ajiya.
Aiwatar da Tsarin:
Sakamako: Kasuwancin ya cimma cikakken tsaron tabbatarwa tare da ajiya ~15 GB maimakon 370+ GB, yana rage farashi da rikitarwa sosai.
Mahimmin Fahimta: Wannan takarda ta kai hari mai hankali kan mafi munin cikas na faɗaɗa blockchain: kumburin jihar. Yayin da duniya ke damuwa game da TPS (ma'amaloli a kowace dakika) da amfani da makamashi, Sforzin da sauransu sun gano daidai cewa ci gaba, girma na ajiya mara iyaka shine mai kashe rarrabuwar kawuna a asirce. Ayyukansu ya tabbatar da cewa akidar da ke buƙatar cikakkun nodes su adana dukan tarihin wani takurawa ne da aka yi wa kansa, ba larura na sirri ba. Ainihin buƙatar ita ce adana ɓangaren bayanan da ke ɗauke da hujja da ake buƙata don tabbatarwa na yanzu—bambanci mai mahimmanci a aikace.
Tsarin Hankali: Hujjar tana da kyau ta zahiri. Maimakon ba da shawarar sake fasalin tsarin yarjejeniya sama-sama, sun fara ƙera nodes don lura da abin da ake amfani da bayanai a zahiri. Wannan hanyar da ta fi mayar da hankali kan bayanai tana kama da mafi kyawun ayyuka a cikin ingantawar aikin tsarin, kamar bayyana halayen aikace-aikace kafin ingantawa. Gano cewa "tsarin aiki" yana kusan GB 15 shine makullin. Yana canza matsalar daga "yaya za mu canza Bitcoin?" zuwa "yaya za mu zubar da kashi 95% da ba a amfani da su ba cikin aminci?" Maganin—yanke mai hankali + komawa ga hujjojin Merkle da aka samo daga hanyar sadarwa—shine babban darasi a cikin injiniyanci mai aiki, mai kama da ka'idojin da ke bayan manufofin fitar da ƙwaƙwalwar ajiya a cikin gine-ginen kwamfuta ko yadda tsarin aiki na zamani ke sarrafa shafukan ƙwaƙwalwar ajiya.
Ƙarfi & Kurakurai: Ƙarfinsa shine yuwuwar aiwatar da shi. A matsayin canjin bangaren abokin ciniki, baya buƙatar rarrabuwar kawuna masu rikici, yana sa karɓuwa ya yiwu a cikin ɗan gajeren lokaci. Yana rage cikas na gudanar da cikakken node kai tsaye, yana iya juyar da yanayin tattara nodes. Duk da haka, nazarin yana da kurakurai. Na farko, yana gabatar da sabon dogaro, mai sauƙi: nodes da aka yanke dole su dogara da hanyar sadarwa (musamman, nodes "taskar tarihi" da ba a yanke su ba) don samar da hujjoji don tsofaffin bayanai. Wannan yana haifar da tsarin node mai matakai biyu kuma a ka'ida za a iya amfani da shi idan nodes na taskar tarihi sun yi ƙaranci ko mugunta. Na biyu, kamar yadda masu bincike kamar Bonneau da sauransu suka lura a cikin "SoK" su game da tsaron Bitcoin, tsarin tsaro na abokan ciniki masu sauƙi (wanda wannan hanyar ta yi kama da shi) yana da rauni sosai fiye da na cikakken node na taskar tarihi, saboda yana gabatar da zato na amincewa game da samuwar bayanai. Takardar ta ɗan yi watsi da tasirin tsaron na dogon wutsiya na wannan canji.
Fahimta masu Aiki: Ga ayyukan blockchain, musamman kafaffun sarƙoƙin PoW, wannan binciken shiri ne don "kunshin iya faɗaɗa sarkar gado". Aikin nan take shi ne haɗa wannan bayyana halaye da yanke mai hankali cikin manyan abokan ciniki kamar Bitcoin Core a matsayin zaɓi na al'ada, ingantacce. Ga masu tsari da kamfanoni, wannan fasahar tana sa gudanar da cikakkun nodes masu bin ka'ida, masu tabbatar da kansu ya fi yiwuwa sosai, yana rage dogaro ga masu samar da API na ɓangare na uku. Idan aka duba gaba, ya kamata a yi amfani da hanyar bincike ga bishiyar jihar Ethereum, wanda ke gabatar da wani kalubale na ajiya daban amma mai mahimmanci daidai. Cikakkiyar fahimta ita ce, iya faɗaɗa blockchain ba kawai game da yin ƙari da sauri ba ne; yana game da zama mai hankali tare da abin da muke da shi. Wannan aikin wani muhimmin mataki ne a wannan hanyar, yana ba da hanyar ci gaba da rarrabuwar kawuna ba tare da yin watsi da garanti na tsaro waɗanda ke sa blockchains su zama masu mahimmanci ba.