تعداد تراکنش بر ثانیه یا TPS در بلاک چین چیست؟

تعداد تراکنش بر ثانیه (Transaction Per Second) یا تی پی اس (TPS) در یک سیستم کامپیوتری یا بلاک چینی نشان‌دهنده سرعت پردازش عملیات‌های خرید و فروش یا انتقال دارایی‌های مختلف از جمله ارز فیات و ارز دیجیتال است. در این مقاله علاوه بر بررسی مفهوم تعداد تراکنش بر ثانیه، نحوه به دست آوردن TPS یک شبکه رمز ارز را آموزش می‌دهیم و همچنین فاکتورهای موثر و مشکلات پیش روی آن را بررسی می‌کنیم.

تعریف مفهوم تعداد تراکنش بر ثانیه

در دنیای بلاک چین مفهوم تراکنش بر ثانیه به تعداد عملیات‌های پردازش شده در شبکه اشاره دارد. هر تراکنش خرید و فروش یا معامله ارز دیجیتال در شبکه یک عملیات محسوب می‌شود و بر اساس معماری ساخت سیستم، تنها تعداد مشخصی از این عملیات‌ها می‌توانند به مرحله اجرا برسند و بقیه باید در صف بمانند. این اصطلاح میان فعالان حوزه کریپتو معروف است و به خصوص در زمان صحبت درباره مقیاس پذیری ذکر می‌شود. به عنوان مثال تعداد میانگین تراکنش‌های پردازش شده در ثانیه برای بلاک چین بیت کوین به عنوان شبکه‌ای که مقیاس پذیری بسیار پایینی دارد حدود 7 است، در حالی که اتریوم تقریبا دو برابر این تعداد تراکنش را در هر ثانیه پردازش می‌کند.

توسعه فناوری‌هایی که نرخ تی پی اس یا Transaction Per Second را افزایش می‌دهند از مهم‌ترین زمینه‌های تحقیقات در حوزه تکنولوژی و ارز دیجیتال محسوب می‌شوند و تلاش برای ایجاد یک شبکه بلاک چینی غیر متمرکز که بتواند مثل شبکه‌های متمرکز تعداد بالایی از تراکنش‌های را پردازش کند هنوز ادامه دارد. با بالا رفتن ازدحام شبکه، اگر TPS شبکه ثابت باشد، هزینه انجام تراکنش می‌تواند برای کاربران بسیار بالا برود. با این اوصاف در مقاله مقایسه سرعت تایید تراکنش بلاک چین های مختلف می‌توانید فهرستی از بهترین بلاک چین‌ها از نظر تعداد تراکنش‌های پردازش شده در ثانیه را مشاهده کنید.

تا این لحظه در بین شبکه‌های بلاک چینی، سولانا (Solana) بیشترین نرخ انجام تراکنش بر ثانیه را در دنیای کریپتو ارائه و عملی کرده است که این رقم حدود 65,000 تی پی اس است.

فاکتورهای مهم در محاسبه TPS یک بلاک چین

محاسبات قابل انجام برای به دست آوردن بیشترین تعداد تراکنش در هر ثانیه در فناوری بلاک چین بسیار مهم و حائز اهمیت است، اما فاکتورهای متعددی در این پروسه نقش دارند که مقایسه ساده تعداد TPS را پیچیده می‌کنند. در ادامه این موارد را معرفی و بررسی می‌کنیم.

زمان بلاک

زمان یا دوره بلاک به بیان ساده، بازه زمانی مشخصی است که طول می‌کشد تا بلاک چین هر دسته از تراکنش‌ها را تایید و ثبت کند. همچنین می‌توان زمان بلاک را سرعت شبکه در بررسی و تایید تراکنش‌ها حساب کرد. به عنوان مثال شبکه بیت کوین در هر 10 دقیقه یک بلاک به زنجیره خود اضافه می‌کند، بنابراین زمان بلاکی بیت کوین 10 دقیقه است. اگر تعداد تراکنش های موجود در هر بلاک را به زمان آن بر حسب ثانیه تقسیم کنیم، تعداد تراکنش‌های پردازش شده در هر ثانیه به دست می‌آید که این مقدار برای بیت کوین 7 است. در شبکه‌هایی که زمان بلاک کمتری دارند، طبیعتا تعداد تی پی اس نیز پتانسیل بیشتری برای بهبود دارد.

اندازه تراکنش

هر بلاک چین برای داده‌ای که در تراکنش‌های خود ذخیره و منتقل می‌کند محدودیت‌هایی دارد. به بیان دیگر ممکن است یک شبکه در هر تراکنش کارهای زیادی را انجام دهد و شبکه‌ای دیگر برای کوچک‌ترین کارها هم یک تراکنش سبک ایجاد کند. به عنوان مثال هر تراکنش در شبکه بیت کوین می‌تواند از 226 بایت تا 500 بایت حجم داشته باشد. گفتنی است که هر چه سایز یا اندازه تراکنش بزرگ‌تر باشد، زمان لازم برای پردازش آن در شبکه بلاک چین نیز بیشتر می‌شود.

اندازه بلاک

به مقدار داده مرتبط با تراکنش‌ها که یک بلاک در زنجیره بلاکی قادر به بررسی آن است، اندازه بلاک می‌گویند. به بیان ساده‌تر، اندازه بلاک همان مقدار داده ذخیره شده در بلاک است. درست مثل هر ظرف یا نگهدارنده اطلاعات، مقدار داده قابل ذخیره در بلاک‌های بلاک چین نیز محدود است و این موضوع می‌توان روی تعداد تراکنش بر ثانیه شبکه تاثیر گذار باشد. به بالاترین حجم قابل ذخیره در هر بلاک یک زنجیره «حد اندازه بلاک» گفته می‌شود.

آموزش محاسبه تعداد تراکنش بر ثانیه (TPS)

برای محاسبه تعداد تراکنش در ثانیه یا تی پی اس، باید سه فاکتور ذکر شده در بخش قبل یعنی زمان بلاک، اندازه میانگین تراکنش‌ها و اندازه بلاک را داشته باشیم. همانطور که گفته شد زمان یا دوره بلاک همان زمانی است که طول می‌کشد تا یک بلاک جدید در شبکه ساخته شود. زمان بلاک بیت کوین 10 دقیقه است. مقدار میانگین اندازه هر تراکنش را باید خودتان محاسبه کنید. اندازه بلاک هم برای هر شبکه متفاوت است. به عنوان مثال در بلاک چین بیت کوین این مقدار برابر 1 مگابایت است.

اگر بخواهیم یک مثال بزنیم، وقتی اندازه بلاک 1 مگابایت و اندازه میانگین تراکنش‌ها 1 کیلوبایت باشد، با در نظر گرفتن زمان بلاک 30 ثانیه‌ای، می‌توان این طور در نظر گرفت که مقدار نظری TPS یا تراکنش بر ثانیه 33 است. فرمول این عملیات به صورت زیر محاسبه می‌شود:

تعداد تراکنش بر ثانیه = زمان بلاک / (اندازه تراکنش / اندازه بلاک)

از جمله شبکه‌های دیگری که تی پی اس بالاتر از بیت کوین دارند می‌توان به سولانا با سقف 65 هزار، ریپل با 1500، بیت کوین کش با 60 و لایت کوین با 56 تراکنش بر ثانیه اشاره کرد.

آیا تراکنش بر ثانیه معیار خوبی برای سنجش مقیاس پذیری است؟

برای اینکه شبکه‌های بلاک چینی شبکه خوبی محسوب بشوند یا حتی در حد رقابت با اتریوم و بیت کوین باشند، بالاتر بودن نرخ تی پی اس کافی نیست. یک شبکه برای پیشرفت و قرار گرفتن دز زمره بلاک چین‌های خوب و مقیاس پذیر باید علاوه بر نرخ تراکنش در ثانیه، روی ایمن و غیر متمرکز بودن خود نیز تمرکز داشته باشد. به عنوان مثال بلاک چین Bitcoin برای سنجش امنیت و سلامت وضعیت شبکه خود از هش ریت استفاده می‌کند.

با این حال نمی‌توان اهمیت و جایگاه نرخ تی پی اس یک شبکه را نادیده گرفت، چرا که ظرفیت بلاک چین برای پردازش تراکنش‌ها را نشان می‌دهد. همچنین نرخ Transaction per Second پتانسیل شبکه برای مقیاس پذیری بیشتر و افزایش کاربرد آن در آینده را تعیین می‌کند. اگر یک شبکه بلاک چینی نرخ تی پی اس بالایی داشته باشد، معمولا در دیگر زمینه‌های تمرکززدایی و امنیت فداکاری‌هایی کرده است. برای یک بلاک چین رسیدن به هر سه این موارد به صورت همزمان سخت است و در نتیجه رقابت سختی برای توسعه در هر سه زمینه وجود دارد.

چالش‌های پیش روی افزایش تراکنش بر ثانیه در یک شبکه

در شبکه‌های بلاک چینی مدرن، برای افزایش تعداد تراکنش بر ثانیه راه‌های متعددی پیش روی توسعه‌دهندگان است. افزایش اندازه بلاک و همزمان پایین آوردن زمان بلاک می‌تواند رقم نرخ TPS را به شدت بالا ببرد، اما همزمان در نظر بگیرید که این بلاک بزرگ‌شده باید در یک فضای ذخیره‌سازی نگهداری شود و نتیجه آن، بالا رفتن هزینه ذخیره داده و همچنین راه اندازی نود است. بالا بودن هزینه راه اندازی نود نیز دلیلی برای کاهش فاکتور تمرکززدایی شبکه است و اعتبار آن را پایین می‌آورد.

آنچه که یک توسعه‌دهنده باید هدف خود قرار دهد، یک اعتدال نسبی میان مسئله سه گانه بلاک چین، یعنی امنیت، مقیاس پذیری و تمرکززدایی است. البته همانطور که گفته شد، چالش پیش رو تنها درباره افزایش تعداد تراکنش بر ثانیه نیست، چرا که موسسات متمرکز همین حالا هم می‌توانند به راحتی چندین هزار تراکنش را در هر ثانیه پردازش کنند. به عنوان مثال ویزا (VISA) اکنون در هر ثانیه بین 1,500 تا 2,000 تراکنش را به صورت عملی پردازش می‌کند و پتانسیل انجام تعداد بسیار بیشتری را نیز دارد، اما چرا کاربران حوزه امور مالی از همان خدمات استفاده نمی‌کنند؟ علت اصلی این است که شبکه‌هایی مثل بیت کوین و اتریوم قصد دارند تراکنش‌های خود را با حفظ غیر متمرکز بودن آن‌ها به انجام برسانند، به این معنی که هیچ موسسه یا شرکت متمرکزی وجود ندارد که روی انجام شدن یا نشدن این تراکنش قدرتی داشته باشد.

به بیان ساده‌تر، هر شبکه بلاک چینی که تی پی اس بالایی دارد لزوما از یک بلاکچین با تعداد تراکنش بر ثانیه پایین‌تر بهتر نیست. بسیاری از پروژه‌های این حوزه، به خصوص آن‌هایی که خود را از قاتلان اتریوم می‌دانند، با رقم بالای TPS که دارند ادعای برتری نسبت به بلاک چین‌های نسل اول و دوم را می‌کنند. اما برای متخصصان حوزه بلاک چین کاملا واضح است که شبکه‌های مذکور با فدا کردن دیگر مشخصه‌های الزامی به این TPS بالا رسیده‌اند.

به عنوان مثال، در هر لحظه ممکن است هزاران نود در شبکه بیت کوین مشغول به فعالیت باشند. این نودها هر کدام یک نسخه از دفتر کل توزیع شده شبکه را در خود ذخیره کرده‌اند و نرم افزار بیت کوین را به صورت جهانی مدیریت می‌کنند. در نتیجه در صورت بروز هر گونه مشکل و خرابکاری از طرف بازیگران بد بازار یا حتی بزرگ‌ترین استخرهای استخراج، باز هم شبکه بیت کوین قابل هک کردن نیست و به قوت قبل به کار خود ادامه می‌دهد.

در نقطه مقابل ممکن است یک شبکه بلاک چین با 10 تا 20 نود متمرکز یا حتی غیر متمرکز سرعت و قابلیت‌های بسیار بهترین نسبت به بیت کوین داشته باشد، اما در هر صورت نمی‌توان این شبکه را توزیع شده نامید و شبکه‌ای که توزیع شده نباشد، حتی با وجود تعداد تراکنش بر ثانیه بالا، بسیار در معرض خطر هک است.

مقایسه TPS بیت کوین با شبکه‌های انتقال ارزهای فیات

در مقایسه با پی پل (PayPal) که به صورت میانگین 193 تراکنش را در هر ثانیه پردازش می‌کند و ویزا که توان پردازش تا سقف 25,000 تراکنش بر ثانیه را دارد، ارزهای دیجیتال هنوز راه بسیار طولانی و بلندی در پیش دارند تا بتوانند جایگزین روش‌های سنتی پرداخت‌های مالی شوند.

غیر متمرکز بودن بیت کوین سهولت مقیاس پذیری آن را بدون فدا کردن دیگر مشخصه‌های مهم بلاک چین سخت و حتی غیر ممکن می‌کند. رسیدن به سرعت‌های بالاتر نیازمند متمرکزتر شدن ای شبکه است که چنین چیزی به طور کلی فلسفه وجودی بلاک چین و اکوسیستم غیر متمرکز بیت کوین و ارز دیجیتال آن را زیر سوال می‌برد.

البته تکنولوژی‌های متعددی طی سال‌های اخیر در تلاش برای بهبود نرخ تی پی اس این شبکه بوده‌اند که از جمله آن‌ها می‌توان به سگویت (SegWit) اشاره کرد. سگویت در حقیقت فضای پرت هر بلاک را حذف می‌کند تا تعداد تراکنش بیشتری در آن گنجانده شود.

به جز سگویت، شبکه لایتنینگ نیز از جمله دیگر فناوری‌های ساخته شده برای بهبود TPS بیت کوین است که تراکنش‌ها را به صورت برون زنجیره‌ای پردازش می‌کند و نرخ Transaction Per Second را افزایش می‌دهد.

سخن پایانی ؛ تعداد تراکنش در ثانیه شبکه‌های بلاک چینی در آینده

با افزایش تعداد راه حل‌های ساخته شده توسط توسعه‌دهندگان برای حل مشکل سه گانه بلاک چین و از همه مهم‌تر فاکتور مقیاس پذیری آن، پیشرفت بسیار زیادی در این زمینه حاصل شده است، اما هنوز هم نمی‌توان گفت به آخر راه رسیده‌ایم. متخصصان حوزه اینترنت و کریپتوکارنسی وضعیت کنونی فناوری بلاک چین را چیزی مشابه اوایل راه اندازی اینترنت و وب 2 می‌دانند. در آن زمان نیز کاربران تازه‌وارد به دنیای اینترنت خیال می‌کردند فناوری بسیار نوینی در دست دارند، حال آنکه وب 2 در اوایل دوران خود مشکلات زیادی داشت.

اما این مشکلات پس از مدتی با خلق راهکارهای جدید، به سرعت برطرف شدند و اینترنت روز به روز سریع‌تر و بهتر از قبل شد. بلاک چین نیز در دوران کودکی خود به سر می‌برد و برای رسیدن به جایگاهی که اینترنت اکنون در زندگی ما دارد، مسیری بلند پیش روی آن است.

در حال حاضر تراکنش بر ثانیه بیت کوین 7 است که در مقایسه با دیگر بلاک چین‌ها بسیار پایین محسوب می‌شود و حتی اتریوم با آن وضع ازدحام و شلوغش شبکه نزدیک به 20 تراکنش بر ثانیه را پردازش می‌کند. با اجرای آپگرید اتریوم 2 و تغییر الگوریتم اجماع این شبکه به اثبات سهام در سپتامبر 2022 (شهریور 1401)، بسیاری از فعالان این حوزه انتظار داشتند تعداد تراکنش بر ثانیه آن نیز بهتر شود، اما این اتفاق نیفتاد.

شبکه اتریوم در رویداد مرج (Merge) تنها یکی از مراحل بهبود عملکرد خود را طی کرد و برای بهتر شدن تعداد تی پی اس آن، باید اتفاقات دیگری نیز در آینده رخ بدهند. یکی از این اتفاقات یا مراحل، استفاده از تکنیک شاردینگ در ساختار پردازش تراکنش‌ها است که سرعت اجرا و نهایی کردن عملیات‌های این بلاک چین را بهبودی اساسی می‌بخشد و از نظر تئوری تراکنش بر ثانیه اتریوم را افزایش می‌دهد.

روند بهبود شرایط شبکه بیت کوین و اتریوم که بزرگ‌ترین بلاک چین‌ها و ارزهای دیجیتال محسوب می‌شوند به احتمال زیاد کندتر از دیگر شبکه‌ها باشد، چرا که باید تمام جوانب در پروسه آپدیت آن‌ها در نظر گرفته شود. بلاک چین‌های کوچک‌تر بار تمام بازار کریپتو را به دوش نمی‌کشند و آپدیت کردن آن‌ها برای توسعه‌دهندگان راحت‌تر و به بیانی، ممکن‌تر است. با این حال همین شبکه‌های نسل سوم، راه‌حل‌های لایه دوم و رول آپ‌ها می‌توانند پیشروان آینده دنیای کریپتو باشند.

تهیه شده در بیت 24