Bitcoin और Ethereum जैसी अनुमति-रहित ब्लॉकचेन ने विकेंद्रीकृत प्रणालियों में क्रांति ला दी है, लेकिन उनकी संसाधन-गहन प्रकृति की भी आलोचना की जाती है। Proof of Work सहमति तंत्र की ऊर्जा खपत पर व्यापक चर्चा हुई है, जबकि फुल नोड्स द्वारा आवश्यक भारी और बढ़ते स्टोरेज ओवरहेड पर अपेक्षाकृत कम ध्यान दिया गया है। यह पत्र इस अंतर को भरने का लक्ष्य रखता है, पहली बार एक अनुभवजन्य अध्ययन के माध्यम से यह पता लगाता है कि ब्लॉकचेन नोड लेनदेन और ब्लॉक सत्यापन के लिए खाता बही डेटा का उपयोग कैसे करते हैं। मुख्य उद्देश्य उन रणनीतियों का पता लगाना और मात्रात्मक मूल्यांकन करना है जो PoW ब्लॉकचेन के स्टोरेज फुटप्रिंट को सैकड़ों GB से काफी कम करके अधिक प्रबंधनीय स्तर तक ला सकती हैं,और अंतर्निहित नेटवर्क प्रोटोकॉल में संशोधन की आवश्यकता नहीं है。
Bitcoin जैसे ब्लॉकचेन के विकेंद्रीकृत सुरक्षा मॉडल के लिए फुल नोड्स द्वारा पूरा लेन-देन इतिहास संग्रहीत और सत्यापित करने की आवश्यकता होती है। यह एक महत्वपूर्ण प्रवेश बाधा उत्पन्न करता है, जो नेटवर्क के विकेंद्रीकरण की डिग्री को सीमित करता है।
इस अध्ययन के समय तक, Bitcoin ब्लॉकचेन को370 GBसे अधिक भंडारण स्थान की आवश्यकता होती है। यह वृद्धि गोद लेने की दर और समय के साथ रैखिक रूप से संबंधित है, जो एक दीर्घकालिक स्केलेबिलिटी चुनौती प्रस्तुत करती है। उच्च भंडारण मांग उपयोगकर्ताओं को फुल नोड चलाने से रोकती है, जिससे संसाधन-संपन्न कुछ इकाइयों के केंद्रीकरण की ओर बढ़ने की संभावना है, और यह विकेंद्रीकरण के मूल सिद्धांतों के विपरीत है।
पिछली विधियों में चेकपॉइंट और स्नैपशॉट प्रोटोकॉल शामिल हैं, जिनमें हार्ड फोर्क या सहमति स्तर पर संशोधन की आवश्यकता होती है। Bitcoin Core क्लाइंट एक प्रूनिंग विकल्प प्रदान करता है, लेकिन इसमें बुद्धिमान मार्गदर्शन का अभाव है—उपयोगकर्ता को एक प्रतिधारण सीमा (GB या ब्लॉक ऊंचाई में) मनमाने ढंग से चुननी होती है, जिससे अभी भी प्रासंगिक अनखर्च किए गए लेनदेन आउटपुट हटाए जा सकते हैं, या अनावश्यक डेटा संग्रहीत हो सकता है।
यह अध्ययन वास्तविक Bitcoin नोड संचालन पर डेटा-चालित विश्लेषण पर आधारित है।
लेखकों ने लंबे समय तक मानक नोड संचालन के दौरान सभी डिस्क पठन कार्यों की निगरानी और रिकॉर्डिंग के लिए कई Bitcoin Core क्लाइंट्स को इंस्ट्रूमेंटेड किया। इससे एक विस्तृत अभिलेख बनाया गया, जो नए ब्लॉक और लेनदेन को सत्यापित करते समय,कौन सा डेटा विशिष्ट रूप से एक्सेस किया गया था(पुराने ब्लॉक, लेन-देन)।
मुख्य निष्कर्ष यह है:अधिकांश ऐतिहासिक ब्लॉकचेन डेटा का शायद ही कभी उपयोग किया जाता है। सत्यापन मुख्य रूप से निर्भर करता है:
यह पैटर्न दर्शाता है कि स्थानीय रूप से पूर्ण श्रृंखला संग्रहीत करने में उल्लेखनीय अतिरेक है।
अनुभवजन्य विश्लेषण के आधार पर, यह शोध पत्र क्लाइंट रणनीतियाँ प्रस्तावित करता है।
सबसे सीधी रणनीति एक बुद्धिमान छँटाई एल्गोरिदम है। नोड्स सरल ब्लॉक ऊँचाई काट-छाँट के बजाय निम्नलिखित को गतिशील रूप से बनाए रख सकते हैं:
यह विधि मौजूदा Bitcoin नोड्स के साथ पूरी तरह संगत है।
आगे कमी करने के लिए, नोड्स "आलसी प्राप्ति" मॉडल अपना सकते हैं। यदि आवश्यक कोई ऐतिहासिक लेनदेन स्थानीय रूप से संग्रहीत नहीं है, तो नोड इसे पीयर-टू-पीयर नेटवर्क से ऑन-डिमांड अनुरोध कर सकता है। यह सत्यापन विलंब (प्राप्ति समय) में मामूली वृद्धि की कीमत पर, महत्वपूर्ण भंडारण बचत प्रदान करता है। क्रिप्टोग्राफिक प्रमाण जैसे मर्कल प्रूफ, सहकर्मी नोड पर भरोसा किए बिना प्राप्त डेटा की अखंडता सुनिश्चित कर सकते हैं।
अध्ययन बताते हैं कि स्मार्ट ट्रिमिंग रणनीतियों को लागू करके, एक बिटकॉइन फुल नोड पूर्ण सत्यापन क्षमता बनाए रखते हुए अपनी स्थानीय भंडारण आवश्यकताओं को लगभग कम कर सकता है।15 GBइसमें UTXO सेट (लगभग 4-5 GB), सभी ब्लॉक हैडर (लगभग 50 MB), और हाल के पूर्ण ब्लॉकों की एक विंडो शामिल है।
"आलसी प्राप्ति" रणनीति द्वारा मर्कल प्रमाण उत्पन्न करने या सत्यापित करने में होने वाली कम्प्यूटेशनल लागत नगण्य है। मुख्य ट्रेड-ऑफ यह है कि जब नेटवर्क से डेटा प्राप्त करने की आवश्यकता होती है, तो ब्लॉक सत्यापन समय बढ़ सकता है, जिसका सामान्य नेटवर्क स्थितियों में अनुमान सैकड़ों मिलीसेकंड के क्रम में है - यह संसाधन-सीमित उपकरणों पर नोड्स को सक्षम करने के लिए एक मामूली कीमत है।
प्रून किए गए डेटा और ऑन-डिमांड प्राप्त लेन-देन की अखंडता मर्कल ट्री द्वारा सुनिश्चित की जाती है। जब कोई नोड ब्लॉक ऊंचाई $h$ से एक लेन-देन $tx$ का अनुरोध करता है, तो वह उस लेन-देन और उसके मर्कल पथ प्रमाण $\pi_{tx}$ के लिए सहकर्मी से पूछ सकता है। वह नोड जिसने मर्कल रूट $root_h$ वाला ब्लॉक हैडर संग्रहीत किया है, पुनर्गणना द्वारा इस प्रमाण को सत्यापित कर सकता है:
यदि $\text{MerkleHash}(tx, \pi_{tx}) = root_h$, तो $\text{Verify}(tx, \pi_{tx}, root_h) = \text{true}$
यह सुनिश्चित करता है कि यह लेन-देन वास्तव में कैनोनिकल चेन का हिस्सा है, बिना पूरे ब्लॉक की आवश्यकता के। गहरे ऐतिहासिक लेन-देन की आवश्यकता की संभावना को UTXO सेट की आयु वितरण के एक फ़ंक्शन के रूप में मॉडल किया गया है, और अध्ययन में पाया गया कि यह वितरण हाल के आउटपुट की ओर गंभीर रूप से पक्षपाती है।
परिदृश्य:एक स्टार्टअप कंपनी अपनी भुगतान सेवा के लिए एक पूर्ण सत्यापित बिटकॉइन नोड चलाना चाहती है, लेकिन उसके पास क्लाउड स्टोरेज का सीमित बजट है।
ढांचे का अनुप्रयोग:
यह ढांचा उन्हें भंडारण लागत को 95% से अधिक कम करते हुए भी सुरक्षा और स्वायत्तता बनाए रखने में सक्षम बनाता है।
मुख्य अंतर्दृष्टि: इस लेख का सबसे मूल्यवान योगदान केवल एक नया प्रूनिंग एल्गोरिदम नहीं है, बल्कि"फुल नोड" सिद्धांत का प्रयोगात्मक विश्लेषण। यह साबित करता है कि 370 जीबी का ब्लॉकचेन काफी हद तक एक कोल्ड आर्काइव है; सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण सक्रिय, प्रभावी कार्य सेट इससे एक क्रम छोटा है। यह मौलिक रूप से इस धारणा को चुनौती देता है कि चरम भंडारण स्व-संप्रभुता की अनिवार्य कीमत है, जैसे किCycleGAN पेपरइस क्षेत्र को फिर से परिभाषित किया, जैसे कि बिना युग्मित डेटा के छवि रूपांतरण प्रदर्शित करके। दोनों छिपी हुई, वास्तविक दुनिया की डेटा असममितियों की पहचान करने और उनका उपयोग करने के उदाहरण हैं।
तार्किक संरचना: तर्क प्रक्रिया अत्यंत प्रभावशाली और संक्षिप्त है: 1) नोड्स के वास्तविक उपयोग को मापेंउपयोग(भंडारण नहीं) किए गए डेटा का। 2) उपयोग अत्यधिक केंद्रित पाएं। 3) इसलिए, अप्रयुक्त अधिकांश भाग को सुरक्षित रूप से छोड़ दें। 4) दुर्लभ आवश्यक खंडों को प्राप्त करने के लिए एक विश्वसनीय तंत्र प्रदान करें। यह एक क्लासिक इंजीनियरिंग अनुकूलन चक्र है, जिसे एक पूर्व में अपरिवर्तनीय माने जाने वाले सिस्टम पर लागू किया गया है।
शक्तियाँ और कमियाँ: इसकी शक्ति व्यावहारिकता और तत्काल तैनाती की क्षमता में निहित है। इसे सर्वसम्मति परिवर्तन की आवश्यकता नहीं है, जो इसे अक्सर विवादास्पद ब्लॉकचेन क्षेत्र में एक दुर्लभ "विन-विन" प्रस्ताव बनाता है। हालाँकि, इस विश्लेषण में एक महत्वपूर्ण लेकिन अव्यक्त कमी है: यह लक्षित करता हैस्थिर-अवस्थाइसे अनुकूलित करें। यह कम आंकता हैचेन रीऑर्गनाइजेशनके दौरान संसाधन आवश्यकताएं। गहरी पुनर्गठन, हालांकि दुर्लभ, कई पुराने ब्लॉकों के त्वरित सत्यापन की आवश्यकता हो सकती है। एक ट्रिम किए गए नोड को गतिशील रूप से कई गीगाबाइट डेटा प्राप्त करने की आवश्यकता होगी, जिससे यह पिछड़ सकता है और प्रतिस्पर्धी श्रृंखला को समय पर सत्यापित करने में असमर्थ हो सकता है - यह एक सुरक्षा जोखिम है। इसलिए, यहां ट्रेड-ऑफ केवल विलंबता बनाम भंडारण ही नहीं, बल्कि चरम नेटवर्क घटनाओं के प्रति लचीलापन और दैनिक दक्षता के बीच का भी है।
व्यावहारिक सिफारिशें: डेवलपर्स के लिए, निहितार्थ यह है कि वॉलेट और नोड सॉफ़्टवेयर में तुरंत कॉन्फ़िगर करने योग्य स्मार्ट ट्रिमिंग लागू की जाए। शोधकर्ताओं के लिए, अगला कदम पुनर्गठन जोखिम को मापना और नेटवर्क दबाव का सामना करने वाले मजबूत फ़ेच प्रोटोकॉल डिज़ाइन करना है। निवेशकों और परियोजना टीमों के लिए, यह कार्य सुरक्षित नोड चलाने की परिचालन लागत को कम करता है, जिससे वास्तविक विकेंद्रीकृत व्यावसायिक मॉडल अधिक व्यवहार्य बनते हैं। यह ब्लॉकचेन बुनियादी ढांचे को शौकिया उपक्रम से एक स्केलेबल व्यावहारिक उपकरण की ओर ले जाने का एक छोटा लेकिन महत्वपूर्ण कदम है, जोGartnerजैसे संगठनों द्वारा ट्रैक किए जा रहे व्यापक उद्योग रुझानों - अर्थात् कुशल, टिकाऊ वितरित प्रणालियों की ओर बढ़ना - के अनुरूप है।