نکسا چیست و چگونه به مقیاس‌پذیری دست می‌یابد؟

درک Nexa: یک بلاک‌چین لایه ۱ مقیاس‌پذیر

نکسا (Nexa) با نماد NEXA، به عنوان یکی از رقبای برجسته در فضای بلاک‌چین‌های لایه ۱ شناخته می‌شود. این شبکه در سال ۲۰۲۲ توسط Bitcoin Unlimited راه‌اندازی شد؛ تیمی که به دلیل ریشه‌های عمیق در توسعه بیت‌کوین و تمرکز بر راهکارهای مقیاس‌پذیری شهرت دارد. در هسته اصلی، نکسا به گونه‌ای طراحی شده است که یک سیستم پول الکترونیک همتا‌به‌همتا و قدرتمند باشد که قادر است تراکنش‌های جهانی را در مقیاسی بی‌سابقه تسهیل کند. نکسا با فعالیت بر بستر مکانیزم اجماع اثبات کار (PoW) و بهره‌گیری از مدل خروجی تراکنش خرج‌نشده (UTXO)، به دنبال غلبه بر محدودیت‌های ذاتی مقیاس‌پذیری است که از دیرباز گریبان‌گیر بسیاری از شبکه‌های بلاک‌چینی بوده است. هدف اصلی آن، توانمندسازی آینده‌ای است که در آن میلیاردها تراکنش روزانه به صورت کارآمد، ایمن و مقرون‌به‌صرفه، بدون به خطر انداختن تمرکززدایی، پردازش شوند. این هدف جاه‌طلبانه از طریق ترکیبی از فناوری‌های نوآورانه و بهینه‌سازی‌های معماری دنبال می‌شود که در ادامه به تفصیل آن‌ها را بررسی خواهیم کرد.

چالش همیشگی مقیاس‌پذیری بلاک‌چین

پیش از پرداختن به راهکارهای خاص نکسا، درک معمای بنیادی مقیاس‌پذیری که اکثر بلاک‌چین‌های عمومی با آن روبرو هستند، ضروری است. «سه‌گانه بلاک‌چین» (Blockchain Trilemma) بیان می‌کند که یک شبکه غیرمتمرکز تنها می‌تواند به دو مورد از سه ویژگی مطلوب دست یابد: تمرکززدایی، امنیت و مقیاس‌پذیری. بلاک‌چین‌های اولیه، به ویژه بیت‌کوین، تمرکززدایی و امنیت را در اولویت قرار دادند که اغلب به قیمت کاهش توان عملیاتی تراکنش‌ها تمام شد. در نتیجه، شبکه‌ها ممکن است دچار ازدحام شوند که منجر به تایید کند تراکنش‌ها و کارمزدهای بالا می‌گردد و آن‌ها را برای تراکنش‌های خرد و روزمره در سطح جهانی غیرعملی می‌سازد.

گلوگاه‌های اصلی معمولاً در چندین بخش ظاهر می‌شوند:

• پردازش تراکنش: سرعتی که نودهای (Nodes) شبکه می‌توانند تراکنش‌ها را اعتبارسنجی و پردازش کنند.
• اندازه بلاک و توان عملیاتی: مقدار داده‌ای که می‌تواند در یک بلاک قرار گیرد و فرکانس استخراج بلاک‌ها.
• انتشار بلاک (Block Propagation): زمانی که طول می‌کشد تا یک بلاک تازه استخراج شده در کل شبکه به تمام نودها منتقل شود. انتشار کندتر می‌تواند منجر به نرخ بالاتر بلاک‌های یتیم (Orphan Blocks) و کاهش امنیت شبکه شود.
• تورم وضعیت (State Bloat): افزایش اندازه دفتر کل بلاک‌چین و وضعیت شبکه که می‌تواند همگام‌سازی و مشارکت نودهای جدید را دشوارتر کرده و در نتیجه تمرکززدایی را تهدید کند.

پرداختن به این چالش‌ها نیازمند یک رویکرد چندجانبه است که بهبودها را در لایه‌های مختلف معماری بلاک‌چین هدف قرار دهد. استراتژی نکسا دقیقاً همین است: مجموعه‌ای جامع از بهبودها که برای مقابله مستقیم با این گلوگاه‌ها طراحی شده‌اند و هدفشان جهشی کوانتومی در ظرفیت تراکنشی است.

رویکرد چندوجهی نکسا برای دستیابی به مقیاس‌پذیری عظیم

طراحی نکسا چندین نوآوری کلیدی را برای تحقق وعده مقیاس‌پذیری جهانی ادغام می‌کند. این راهکارها با هم کار می‌کنند تا همه چیز، از اعتبارسنجی تراکنش گرفته تا انتشار بلاک و کارایی کلی شبکه را بهینه کنند.

بنیان کار: مدل UTXO و اثبات کار

نکسا بر پایه مدل آزموده شده UTXO (که توسط بیت‌کوین محبوب شد) بنا شده و امنیت شبکه خود را با مکانیزم اجماع اثبات کار (PoW) تأمین می‌کند.

• مدل خروجی تراکنش خرج‌نشده (UTXO): در مدل UTXO، تراکنش‌ها UTXOهای موجود را مصرف کرده و موارد جدیدی ایجاد می‌کنند. برخلاف سیستم‌های مبتنی بر حساب (مانند اتریوم) که موجودی‌ها در آن‌ها ذخیره می‌شوند، سیستم‌های مبتنی بر UTXO واحدهای جداگانه ارزش را ردیابی می‌کنند. این طراحی چندین مزیت برای مقیاس‌پذیری دارد:
  • پردازش موازی: چندین UTXO مستقل را می‌توان به صورت موازی پردازش کرد که کارایی اعتبارسنجی تراکنش را به طرز چشمگیری بهبود می‌بخشد، زیرا نودها نیازی به تطبیق یک وضعیت جهانی واحد ندارند.
  • امنیت و حریم خصوصی ارتقا یافته: هر UTXO یک واحد اتمی است که خرج کردن مضاعف (Double-spending) را دشوارتر می‌کند و با پنهان کردن تاریخچه کامل تراکنش‌های یک «حساب»، حریم خصوصی بهتری ارائه می‌دهد.
  • بدون وضعیت بودن (نسبی): در حالی که خودِ مجموعه UTXO یک «وضعیت» محسوب می‌شود، تراکنش‌های فردی مستقل‌تر هستند و نیاز نودها به ذخیره و به‌روزرسانی وضعیت‌های پیچیده حساب را کاهش می‌دهند.
  • تجمیع تراکنش‌ها: مدل UTXO ذاتا اجازه می‌دهد چندین ورودی و خروجی در یک تراکنش واحد تجمیع شوند که برای دسته‌بندی تراکنش‌ها (Batching) قابل بهینه‌سازی است. اگرچه مدیریت یک مجموعه UTXO در حال رشد می‌تواند چالش‌هایی مانند نیاز به حافظه بیشتر برای نودها ایجاد کند، راهکارهای نکسا به دنبال کاهش این معایب احتمالی هستند.
• اثبات کار (PoW): مکانیزم PoW برای امنیت و تمرکززدایی نکسا حیاتی است. ماینرها برای حل یک معمای رمزنگاری با هم رقابت می‌کنند و اولین کسی که راه حل را پیدا کند، یک بلاک جدید از تراکنش‌ها را به بلاک‌چین اضافه می‌کند. این فرآیند انرژی‌بر است اما امنیت بسیار بالایی در برابر حملات ایجاد کرده و مکانیزمی منصفانه و غیرمتمرکز برای ایجاد بلاک تضمین می‌کند. نکسا از الگوریتم اختصاصی خود استفاده می‌کند که به گونه‌ای طراحی شده که در طول زمان با دستگاه‌های اسیک (ASIC) سازگار باشد، اما در ابتدا برای پردازنده‌های گرافیکی (GPU) در دسترس باشد تا مشارکت گسترده‌تری را ترویج دهد.

بهینه‌سازی سخت‌افزاری: به حداکثر رساندن کارایی نودها

یک جنبه کلیدی از استراتژی مقیاس‌پذیری نکسا در چیزی نهفته است که آن را «بهینه‌سازی سخت‌افزاری» می‌نامد. این به معنای الزام استفاده از سخت‌افزار خاص برای کاربران یا حتی لزوماً برای استخراج نیست؛ بلکه به معنای بهینه‌سازی نرم‌افزار اصلی بلاک‌چین و الگوریتم‌ها برای استفاده حداکثری و کارآمد از سخت‌افزارهای محاسباتی استاندارد، به ویژه برای نودهای شبکه است.

این شامل موارد زیر است:

• کدبیس بسیار کارآمد: نوشتن کدهای بسیار بهینه که چرخه‌های CPU و مصرف حافظه را برای عملیات حیاتی مانند اعتبارسنجی تراکنش، تأیید امضا و پردازش بلاک به حداقل می‌رساند.
• موازی‌سازی در سطح نود: بهره‌گیری از پردازنده‌های چند هسته‌ای برای انجام چندین کار به صورت همزمان. برای مثال، بخش‌های مختلف یک بلاک یا گروه‌های مختلف تراکنش‌ها را می‌توان به صورت موازی اعتبارسنجی کرد که زمان پردازش هر بلاک را به شدت کاهش می‌دهد.
• مدیریت بهینه پایگاه داده: ذخیره‌سازی و بازیابی کارآمد وضعیت بلاک‌چین (مانند مجموعه UTXO) بسیار مهم است. نکسا احتمالاً از راهکارهای پیشرفته پایگاه داده و تکنیک‌های نمایه‌سازی (Indexing) استفاده می‌کند تا دسترسی سریع به داده‌های لازم را تضمین کند.
• تجمیع امضا (پتانسیل آینده): «بهینه‌سازی سخت‌افزاری» همچنین راه را برای ویژگی‌هایی مانند امضاهای اشنور (Schnorr signatures) باز می‌کند که می‌توانند چندین امضا را در یک امضا فشرده کرده و حجم تراکنش و بار اعتبارسنجی را کاهش دهند.

فشرده‌سازی تراکنش با Graphene

نکسا از Graphene استفاده می‌کند؛ یک پروتکل پیشرفته انتشار بلاک که حجم داده‌هایی را که نودها باید در شبکه منتقل کنند، به طرز چشمگیری کاهش می‌دهد. روش سنتی انتشار بلاک شامل ارسال کل بلاک‌های جدید به تمام همتایان متصل است که می‌تواند پهنای باند زیادی مصرف کند. Graphene این مشکل را با اجرای یک تکنیک فشرده‌سازی بسیار کارآمد حل می‌کند.

Graphene به این صورت عمل می‌کند:

1. فیلترهای بلوم (Bloom Filters): وقتی یک ماینر بلاک جدیدی ایجاد می‌کند، به جای ارسال کل بلاک، ابتدا یک خلاصه فشرده از تراکنش‌های بلاک را با استفاده از فیلتر بلوم ارسال می‌کند.
2. تطبیق مم‌پول (Mempool): نودهای دریافت‌کننده، فیلتر بلوم را با تراکنش‌هایی که قبلاً در «مم‌پول» محلی خود (محل ذخیره موقت تراکنش‌های تایید نشده) دارند، مقایسه می‌کنند.
3. درخواست تراکنش‌های مفقوده: بر اساس مقایسه، نود دریافت‌کننده می‌تواند تشخیص دهد کدام تراکنش‌ها احتمالاً در بلاک جدید هستند اما در مم‌پول او وجود ندارند و فقط همان موارد خاص را درخواست می‌کند.
4. بازسازی: پس از دریافت تراکنش‌های مفقوده، نود می‌تواند کل بلاک را به صورت محلی بازسازی کند.

این فرآیند حجم داده‌های انتقالی را به شدت کاهش می‌دهد و اجازه می‌دهد بلاک‌های بزرگتر با سرعت بیشتر و فشار کمتر بر شبکه منتشر شوند.

ارتقای انتشار بلاک با Xthinner

مکمل Graphene در شبکه نکسا، پروتکل Xthinner است. Xthinner مفهوم فشرده‌سازی بلاک را یک قدم فراتر برده و هدف آن انتشار بلاک با تأخیر نزدیک به صفر است. این پروتکل با دستیابی به نرخ‌های فشرده‌سازی برتر، به عنوان نسخه‌ای بهبود یافته از فناوری‌های «بلاک نازک» (Thin Block) شناخته می‌شود.

اصل اساسی Xthinner بهره‌گیری از این واقعیت است که اکثر تراکنش‌های داخل یک بلاک جدید قبلاً در شبکه پخش شده‌اند و در مم‌پول نودها حضور دارند. Xthinner به جای انتقال کل داده‌های تراکنش، بر اشتراک‌گذاری شناسه‌های منحصر‌به‌فرد این تراکنش‌ها تمرکز می‌کند.

خلاصه فرآیند:

1. تمرکز بر شناسه تراکنش (TxID): ماینر فهرستی از تمام TxIDهای موجود در بلاک تهیه می‌کند.
2. شناسه‌های کوتاه (Short IDs): این شناسه‌ها با استفاده از یک تابع نگاشت احتمالی هوشمند به شناسه‌های بسیار کوتاه با اندازه ثابت تبدیل می‌شوند.
3. حداقل انتقال داده: ماینر هدر بلاک، لیستی فشرده از این شناسه‌های کوتاه و داده‌های کامل تراکنش‌هایی که احتمالاً در مم‌پول گیرنده نیستند (مانند تراکنش کوین‌بیس ماینر) را پخش می‌کند.
4. بازسازی محلی: نود دریافت‌کننده از شناسه‌های کوتاه برای جستجوی داده‌های کامل تراکنش در مم‌پول خود استفاده می‌کند و بلاک را تکمیل می‌نماید.

نتیجه این است که حتی بلاک‌های بسیار حجیم می‌توانند در عرض چند میلی‌ثانیه در شبکه منتقل شوند که احتمال ایجاد «بلاک‌های یتیم» را کاهش داده و منجر به بلاک‌چینی پایدارتر با توان عملیاتی موثرتر می‌شود.

سایر اهرم‌های مقیاس‌پذیری: افزایش اندازه بلاک و پردازش موازی

علاوه بر پروتکل‌های خاص، استراتژی مقیاس‌پذیری نکسا شامل موارد زیر نیز می‌شود:

• اندازه بلاک تطبیقی: معماری نکسا برای مدیریت بلاک‌هایی با اندازه‌های بسیار بزرگ (حتی در محدوده گیگابایت) طراحی شده است. کارایی Graphene و Xthinner باعث می‌شود چنین بلاک‌های بزرگی با رفع گلوگاه انتشار، امکان‌پذیر شوند.
• افزایش توان عملیاتی تراکنش: ترکیب بهینه‌سازی سخت‌افزاری، پردازش موازی مبتنی بر UTXO و انتشار کارآمد بلاک به نکسا اجازه می‌دهد تا تعداد بسیار بیشتری از تراکنش‌ها را در ثانیه پردازش کند.

فراتر از مقیاس‌پذیری: ویژگی‌های اصلی شبکه نکسا

اگرچه مقیاس‌پذیری ویژگی پرچمدار نکسا است، این شبکه مجموعه‌ای از قابلیت‌ها را برای تقویت یک اکوسیستم پویا ارائه می‌دهد.

صدور توکن بومی

نکسا از صدور توکن بومی به صورت مستقیم روی بلاک‌چین لایه ۱ پشتیبانی می‌کند. این بدان معناست که کاربران و کسب‌وکارها می‌توانند توکن‌های سفارشی خود را بدون نیاز به پلتفرم‌های قرارداد هوشمند یا لایه‌های ثانویه پیچیده ایجاد کنند.

مزایای کلیدی توکن‌های بومی در نکسا عبارتند از:

• کارمزد پایین: تراکنش‌های توکن بومی از کارمزدهای پایین و توان عملیاتی بالای خودِ شبکه نکسا بهره‌مند می‌شوند.
• امنیت: این توکن‌ها از همان مدل امنیتی قدرتمند کوین اصلی NEXA بهره می‌برند.
• سهولت استفاده: صدور توکن معمولاً ساده‌تر از توسعه قراردادهای هوشمند پیچیده است.

قابلیت‌های قرارداد هوشمند

نکسا با پشتیبانی از قراردادهای هوشمند، کاربرد خود را فراتر از انتقال ساده ارزش گسترش می‌دهد. این قراردادهای خوداجرا امکان ایجاد اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز (dApps) و ابزارهای مالی پیچیده را فراهم می‌کنند.

رویکرد نکسا به قراردادهای هوشمند با هدف مقیاس‌پذیر بودن، ایمن بودن و انعطاف‌پذیر بودن طراحی شده است تا توسعه‌دهندگان بتوانند طیف گسترده‌ای از خدمات غیرمتمرکز، از پروتکل‌های وام‌دهی گرفته تا صرافی‌های غیرمتمرکز (DEX) را ایجاد کنند.

تراکنش‌های فوری (تایید صفر)

نکسا قصد دارد از طریق مفهومی که اغلب «امنیت تأیید صفر» (Zero-confirmation) نامیده می‌شود، تراکنش‌های فوری را فعال کند. در حالی که یک تراکنش از نظر فنی تنها پس از قرار گرفتن در یک بلاک تغییرناپذیر می‌شود، طراحی نکسا ریسک خرج کردن مضاعف را برای تراکنش‌های تایید نشده به حداقل می‌رساند.

این امر از طریق انتشار سریع بلاک و اولویت‌بندی تراکنش‌های اول دیده شده (First-seen) به دست می‌آید که برای پذیرش عمومی در خریدهای روزمره و تراکنش‌های کم‌ارزش بسیار حیاتی است.

تمرکززدایی و امنیت

تعهد نکسا به اثبات کار (PoW) زیربنای مدل تمرکززدایی و امنیت آن است. استخراج برای هر کسی که مایل به صرف قدرت محاسباتی باشد آزاد است و تمرکز بر بهینه‌سازی سخت‌افزاری برای نودها تضمین می‌کند که اجرای یک نود کامل بیش از حد گران نشود؛ این موضوع برای حفظ ماهیت غیرمتمرکز شبکه حیاتی است.

چشم‌انداز استفاده همتا‌به‌همتای جهانی

مجموع انتخاب‌های معماری و نوآوری‌های فنی نکسا به سوی یک چشم‌انداز روشن اشاره دارد: ایجاد یک سیستم پول الکترونیک همتا‌به‌همتای جهانی، بدون نیاز به مجوز و باز. این یعنی توانمندسازی هر کسی در هر کجا برای ارسال و دریافت ارزش بدون واسطه، کارمزد بالا یا تأخیر.

نکسا آینده‌ای را متصور است که در آن:

• تراکنش‌های خرد امکان‌پذیر باشند: پرداخت برای یک فنجان قهوه به اندازه ارسال یک ایمیل ساده و ارزان باشد.
• شمول مالی گسترش یابد: افراد در مناطق محروم از طریق دستگاه‌های موبایل خود به خدمات مالی قدرتمند دسترسی پیدا کنند.
• اقتصادهای توکنیزه شکوفا شوند: کسب‌وکارها به راحتی دارایی‌های دیجیتال خود را صادر و مدیریت کنند.

نتیجه‌گیری و چشم‌انداز آینده

نکسا تلاشی قابل توجه برای جابه‌جا کردن مرزهای مقیاس‌پذیری بلاک‌چین بدون قربانی کردن اصول اصلی تمرکززدایی و امنیت است. با ترکیب استحکام اثبات کار و مدل UTXO با پروتکل‌های پیشرفته‌ای مانند Graphene و Xthinner و بهینه‌سازی عمیق سخت‌افزاری، نکسا چارچوبی را برای حجم تراکنش‌های بی‌سابقه بنا کرده است.

در حالی که چالش دستیابی به پذیرش جهانی بلاک‌چین بسیار بزرگ است، رویکرد فنی نکسا چشم‌اندازی متقاعدکننده از چگونگی عملکرد یک سیستم پول الکترونیک همتا‌به‌همتای واقعی، پرسرعت و ارزان در دهه‌های آینده ارائه می‌دهد. با بلوغ شبکه و آزمایش قابلیت‌های آن در تقاضای واقعی، نکسا قصد دارد پتانسیل خود را به عنوان لایه زیرین عصر جدید امور مالی دیجیتال به اثبات برساند.