سلام دوستان یومیکسی، امیدوارم حالتون عالی باشه! اگه تازه وارد دنیای جذاب رمزارزها شدید یا حتی مدتی هست که دنبالش می‌کنید، حتماً کلماتی مثل بیت‌کوین، اتریوم، بلاکچین و… به گوشتون خورده. اما امروز می‌خوایم روی یک مفهوم خیلی مهم فوکوس کنیم که نقش کلیدی در سرعت و کارایی یک بلاکچین داره: TPS.
شاید در نگاه اول این مخفف سه حرفی کمی پیچیده به نظر بیاد، اما نگران نباشید. در این مقاله قراره با هم قدم به قدم وارد جزئیات بشیم و ببینیم TPS چیه، چرا اهمیت داره و چه نقشی در آینده فناوری بلاکچین ایفا می‌کنه. پس با ما همراه باشید!
TPS چیست؟ تعریف ساده و کاربردی Transactions Per Second
بیایید از تعریف اصلی شروع کنیم. TPS مخفف “Transactions Per Second” است. به فارسی یعنی: تعداد تراکنش در ثانیه. همین‌طور که از اسمش پیداست، این معیار نشون می‌ده که یک شبکه بلاکچین یا هر سیستم پردازش تراکنش دیگه، در یک ثانیه می‌تونه چه تعداد تراکنش رو با موفقیت انجام بده و تأیید کنه. تصور کنید یک اتوبان دارید و TPS تعداد ماشین‌هایی است که می‌تونن در یک ثانیه از یک نقطه مشخص عبور کنند.
در دنیای رمزارزها و بلاکچین، هر اتفاقی که باعث جابجایی ارزش (مثلاً ارسال بیت‌کوین یا اتریوم) یا اجرای یک قرارداد هوشمند بشه، یک “تراکنش” محسوب می‌شه. TPS در واقع مقیاسی برای سنجش توان عملیاتی (Throughput) یک شبکه است. هرچه TPS یک شبکه بالاتر باشه، به این معنیه که اون شبکه سریع‌تر و مقیاس‌پذیرتره و می‌تونه حجم بیشتری از درخواست‌ها و فعالیت‌ها رو پردازش کنه.
نکته کلیدی: TPS تنها یک عدد ساده نیست. این عدد نمایانگر ظرفیت پردازشی یک شبکه است و تأثیر مستقیمی بر سرعت انجام تراکنش‌ها و هزینه‌های مربوط به آن‌ها (کارمزد گس) دارد.
چرا TPS در بلاکچین اینقدر مهمه؟
حتماً در مورد مشکل مقیاس‌پذیری (Scalability) در بلاکچین‌های قدیمی‌تر مثل بیت‌کوین و اتریوم شنیدید. بیایید این مشکل رو با یک مثال روزمره مقایسه کنیم. سیستم‌های پرداخت متمرکز مثل ویزا (Visa) و مسترکارت (Mastercard) در زمان‌های اوج خرید (مثلاً جمعه سیاه) می‌تونن هزاران یا ده‌ها هزار تراکنش رو در ثانیه پردازش کنند. این سرعت بالا برای مدیریت حجم عظیم خریدها و فروش‌ها در سراسر جهان ضروریه.
حالا به بلاکچین‌هایی مثل بیت‌کوین نگاه کنیم. بیت‌کوین تقریباً 7 تراکنش در ثانیه رو می‌تونه پردازش کنه. اتریوم، قبل از به‌روزرسانی‌های بزرگ (Eth2 / Serenity)، حدود 15 تا 30 تراکنش در ثانیه رو انجام می‌داد. این اعداد در مقایسه با سیستم‌های مالی سنتی بسیار پایین هستند. وقتی تقاضا برای استفاده از شبکه افزایش پیدا می‌کنه (مثلاً در زمان افزایش قیمت‌ها یا محبوبیت دیفای و NFTها)، این ظرفیت پایین باعث ایجاد مشکلاتی می‌شه:
- کند شدن شبکه: تراکنش‌ها در صف تأیید می‌مونن و ممکن است ساعت‌ها یا حتی روزها طول بکشه تا نهایی بشن.
- افزایش کارمزدها (گس فی): برای اینکه تراکنش شما زودتر تأیید بشه، باید کارمزد بیشتری بپردازید. این قضیه در اتریوم به خصوص در زمان‌های شلوغی، باعث پرداخت مبالغ سنگین برای کارمزدهای ساده می‌شد.
- محدودیت در پذیرش گسترده: یک سیستم کند و گران برای پرداخت‌های روزمره یا اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز (DApps) که نیاز به تراکنش‌های زیاد و سریع دارند، مناسب نیست.
بنابراین، TPS بالا برای پیشرفت و پذیرش گسترده فناوری بلاکچین حیاتی است. توسعه‌دهندگان به دنبال راه‌حل‌هایی هستند تا سرعت و توان عملیاتی شبکه‌ها را افزایش دهند و آن‌ها را برای کاربردهای متنوع‌تر و حجم بالاتری از فعالیت آماده کنند.
عوامل تأثیرگذار بر TPS در بلاکچین
سؤال اینجاست که چرا TPS شبکه‌های مختلف با هم فرق می‌کنه؟ چندین عامل فنی و طراحی در این زمینه نقش دارند:
اندازه بلاک (Block Size):
هر بلاک در بلاکچین حجم مشخصی از تراکنش‌ها رو در خودش جای می‌ده. فرض کنید یک اتوبوس داریم و هر بلاک همون اتوبوسه. هرچه اتوبوس بزرگ‌تر باشه، ظرفیت حمل مسافر (تراکنش) بیشتری داره. بیت‌کوین حداکثر اندازه بلاک محدودی داره (تقریباً 1 مگابایت). این محدودیت عمداً برای جلوگیری از اسپم و حفظ غیرمتمرکز بودن شبکه اعمال شده بود. اما همین محدودیت باعث می‌شه که تنها تعداد محدودی تراکنش در هر بلاک جا بشه و در نتیجه TPS پایین بمونه.
برخی بلاکچین‌های دیگه اندازه بلاک بزرگ‌تری دارند یا از رویکردهای دینامیک برای اندازه بلاک استفاده می‌کنند تا در هر بلاک تراکنش‌های بیشتری پردازش کنند و TPS را افزایش دهند.
سرعت تولید بلاک (Block Time):
مدت زمانی که طول می‌کشه تا یک بلاک جدید در شبکه ایجاد و به بلاکچین اضافه بشه، همون “Block Time” هست. در بیت‌کوین، میانگین زمان تولید بلاک حدود 10 دقیقه است. در اتریوم، این زمان حدود 12 تا 15 ثانیه (بسته به مکانیزم اجماع) است. در برخی شبکه‌های جدیدتر، این زمان به چند ثانیه یا حتی کمتر از یک ثانیه کاهش یافته است.
اگر Block Time کوتاه‌تر باشه (یعنی بلاک‌ها سریع‌تر تولید بشن) و اندازه بلاک هم ثابت باشه، در هر بازه زمانی مشخص (مثلاً یک ساعت) تعداد بلاک‌های بیشتری تولید می‌شه و در نتیجه تراکنش‌های بیشتری پردازش می‌شن. این موضوع مستقیم روی افزایش TPS تأثیر داره.
مکانیزم اجماع (Consensus Mechanism):
شیوه تأیید تراکنش‌ها و اضافه شدن بلاک‌های جدید به بلاکچین (همان مکانیزم اجماع) تأثیر زیادی بر TPS داره. مکانیزم Proof-of-Work (PoW) که در بیت‌کوین و اتریوم قدیمی استفاده می‌شد، برای تأیید بلاک‌ها نیاز به قدرت محاسباتی بالایی داره که فرآیند رو کند می‌کنه. این مکانیزم با وجود امنیت بالا، ذاتاً برای سرعت بالا طراحی نشده.
مکانیزم‌های جدیدتر مثل Proof-of-Stake (PoS) که اتریوم حالا از اون استفاده می‌کنه، Proof-of-Authority (PoA)، Delegated Proof-of-Stake (DPoS) و سایر مکانیزم‌های مبتنی بر رأی‌گیری یا شاردینگ، معمولاً سرعت بالاتری در تأیید بلاک‌ها و پردازش تراکنش‌ها دارند و می‌تونن TPS بالاتری ارائه بدن.
پیچیدگی تراکنش:
نوع و پیچیدگی تراکنش هم می‌تونه بر سرعت تأثیر بذاره. یک تراکنش ساده مثل ارسال توکن معمولاً سریع‌تر از اجرای یک قرارداد هوشمند پیچیده یا یک تراکنش شامل چندین امضا پردازش می‌شه. شبکه‌هایی که به شدت برای قراردادهای هوشمند پیچیده استفاده می‌شوند، ممکن است در مقایسه با شبکه‌هایی که صرفاً برای انتقال ارزش استفاده می‌شوند، در عمل TPS کمتری داشته باشند، حتی اگر ظرفیت تئوری بالاتری داشته باشند.
پیچیدگی معماری شبکه:
معماری کلی شبکه، نحوه ارتباط گره‌ها (نودها) با هم، و رویکردهای استفاده شده برای موازی‌سازی پردازش و توزیع بار، همگی می‌تونن بر حداکثر TPS قابل دستیابی تأثیر بگذارند.
راهکارهای افزایش TPS (راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری)
همون‌طور که گفتیم، افزایش TPS یکی از چالش‌های اصلی در دنیای بلاکچین بوده و هنوز هم هست. توسعه‌دهندگان راهکارهای مختلفی رو برای حل این مشکل و افزایش مقیاس‌پذیری شبکه‌ها ارائه دادن. این راهکارها معمولاً به دو دسته کلی تقسیم می‌شن:
راه‌حل‌های لایه 1 (Layer 1 Solutions):
این راهکارها شامل تغییرات و بهبودهایی هستن که مستقیماً در پروتکل اصلی بلاکچین ایجاد می‌شن. هدف این راه‌حل‌ها افزایش ظرفیت پردازش خود بلاکچین اصلی است.
- افزایش اندازه بلاک: این راهکار ساده‌ترین روش برای افزایش ظرفیت هر بلاک هست، اما می‌تونه مشکلاتی مثل افزایش حجم مورد نیاز برای اجرای نودها و کاهش غیرمتمرکز بودن شبکه به همراه داشته باشه. (مثال: بیت‌کوین کش با افزایش اندازه بلاک، TPS رو نسبت به بیت‌کوین اصلی افزایش داد).
- کاهش زمان تولید بلاک: با استفاده از مکانیزم‌های اجماع سریع‌تر، می‌شه تعداد بلاک‌های تولیدی در واحد زمان رو افزایش داد. (مثال: بلاکچین‌هایی مانند سولانا با Block Time کسری از ثانیه).
- شاردینگ (Sharding): این یکی از مهم‌ترین و پیچیده‌ترین راه‌حل‌هاست که در حال پیاده‌سازی یا تکمیل در پروژه‌های بزرگی مثل اتریوم (بخشی از به‌روزرسانی اتریوم 2) هست. در شاردینگ، کل شبکه بلاکچین به زیرشبکه‌های کوچک‌تر به نام “Shards” یا قطعه‌ها تقسیم می‌شه. هر شارد به طور مستقل تراکنش‌های خودش رو پردازش می‌کنه. مثل این می‌مونه که یک اتوبان بزرگ رو به چند لاین تقسیم کنیم تا همزمان ماشین‌های بیشتری از اون عبور کنند. این کار به طور موازی ظرفیت پردازش شبکه رو افزایش می‌ده.
- استفاده از مکانیزم‌های اجماع کارآمدتر: مهاجرت از PoW به PoS و سایر مکانیزم‌های اجماع سریع‌تر، تأثیر چشمگیری بر افزایش TPS در شبکه‌های مختلف داشته است.
راه‌حل‌های لایه 2 (Layer 2 Solutions):
این راهکارها خارج از بلاکچین اصلی (لایه 1) فعالیت می‌کنند و تراکنش‌ها را در لایه دوم پردازش کرده و سپس نتایج نهایی را در لایه 1 ثبت می‌کنند. مزیت اصلی این روش این است که بار پردازش را از روی شبکه اصلی برمی‌دارد.
- شبکه‌های پرداخت (Payment Channels): مثل لایتنینگ نتورک برای بیت‌کوین. در این روش، دو طرف می‌توانند کانالی برای انجام تعداد زیادی تراکنش کوچک و سریع بین خود باز کنند و تنها دو تراکنش (باز کردن و بستن کانال) در لایه 1 ثبت می‌شود. این روش برای پرداخت‌های خرد (Micropayments) بسیار کارآمد است و TPS بسیار بالایی را در کانال‌های خصوصی فراهم می‌کند.
- رول‌آپ‌ها (Rollups): این راه‌حل‌ها که در اکوسیستم اتریوم بسیار محبوب شده‌اند (مثل Optimistic Rollups و ZK-Rollups)، تعداد زیادی تراکنش را خارج از زنجیره اصلی پردازش می‌کنند و سپس خلاصه‌ای از این تراکنش‌ها را در یک تراکنش واحد در لایه 1 ثبت می‌کنند. این خلاصه‌ها حاوی اثباتی هستند که نشان می‌دهد تراکنش‌ها به درستی انجام شده‌اند. رول‌آپ‌ها می‌توانند TPS اتریوم را به هزاران تراکنش در ثانیه افزایش دهند.
- سایدچین‌ها (Sidechains): سایدچین‌ها بلاکچین‌های مستقلی هستند که به بلاکچین اصلی متصل می‌شوند. تراکنش‌ها می‌توانند بین زنجیره اصلی و سایدچین جابجا شوند. سایدچین‌ها قوانین و مکانیزم اجماع خاص خود را دارند و می‌توانند برای هدف‌های خاصی با TPS بالا طراحی شوند، بدون اینکه بار اضافی روی زنجیره اصلی ایجاد کنند.
- پلازما (Plasma): یکی دیگر از فریم‌ورک‌های لایه 2 که بر پایه درختان مرکل و اثبات‌های تقلب (Fraud Proofs) برای پردازش تراکنش‌ها در زنجیره‌های کودک (Child Chains) بنا شده و نتایج را به صورت دوره‌ای در زنجیره اصلی ارسال می‌کند.
ترکیبی از این راه‌حل‌ها، به خصوص لایه 1 (مثل شاردینگ) و لایه 2 (مثل رول‌آپ‌ها)، آینده اکوسیستم بلاکچین را برای رسیدن به مقیاس‌پذیری مورد نیاز برای پذیرش جریان اصلی شکل می‌دهند.
TPS در بلاکچین‌های مختلف: مقایسه و آمار (اعداد تقریبی و متغیر)
| شبکه بلاکچین | مکانیزم اجماع (معمولاً) | TPS تخمینی/گزارش‌شده | نکات |
|---|---|---|---|
| بیت‌کوین (Bitcoin) | Proof-of-Work (PoW) | ~7 تراکنش در ثانیه | تمرکز بر امنیت و غیرمتمرکز بودن حداکثری، راه‌حل‌های لایه 2 مانند لایتنینگ نتورک برای افزایش سرعت در پرداخت‌های خرد. |
| اتریوم (Ethereum 1.0 – قبل از Merge) | Proof-of-Work (PoW) | ~15-30 تراکنش در ثانیه | پایه قراردادهای هوشمند، شلوغی شبکه منجر به کارمزدهای بالا و سرعت پایین در زمان‌های اوج. |
| اتریوم (Ethereum 2.0 / Serenity – پس از Merge و با پیاده‌سازی نهایی شاردینگ و رول‌آپ‌ها) | Proof-of-Stake (PoS) | تا هزاران (L2 Rollups) یا صدها هزار (Sharding + L2) تراکنش در ثانیه (هدف نهایی) | مهاجرت به PoS گامی مهم، رول‌آپ‌ها در حال حاضر هزاران TPS اضافه می‌کنند، شاردینگ مقیاس‌پذیری را عظیم‌تر خواهد کرد. |
| ریپل (XRP) | Consensus (PBFT-inspired) | ~1500 تراکنش در ثانیه | طراحی شده برای پرداخت‌های سریع و ارزان بین بانک‌ها و مؤسسات مالی. |
| سولانا (Solana) | Proof-of-History (PoH) + Proof-of-Stake (PoS) | ~ 65,000+ تراکنش در ثانیه (تئوری) | تمرکز بسیار زیاد بر سرعت و توان عملیاتی بالا، استفاده از Proof-of-History برای ایجاد زمان‌بندی دقیق. |
| پالکادات (Polkadot) | Nominated Proof-of-Stake (NPoS) + GRANDPA & BABE | بسته به تعداد پاراچین‌ها، به هزاران تراکنش در ثانیه می‌رسد. | معماری چندزنجیره‌ای (Relay Chain و Parachains)، امکان پردازش موازی تراکنش در پاراچین‌های مختلف. |
| کاردانو (Cardano) | Ouroboros (PoS) | ~250-300 تراکنش در ثانیه (در فاز فعلی) با پتانسیل افزایش با آپدیت‌های آینده (مثل Hydra) به هزاران. | رویکرد علمی و مهندسی دقیق، طراحی برای مقیاس‌پذیری در فازهای بعدی |
| آوالانچ (Avalanche) | Avalanche Consensus Protocol | ~4,500+ تراکنش در ثانیه | ارائه سرعت بالا و نهایی شدن سریع تراکنش‌ها، مناسب برای دیفای. |
| بایننس اسمارت چین (BSC) / بی‌ان‌بی چین | Proof-of-Staked-Authority (PoSA) | ~100+ تراکنش در ثانیه | محبوب برای دیفای و توکن‌ها، سرعت و کارمزد پایین‌تر نسبت به اتریوم (قدیمی) در ازای درجه‌ای از مرکزیت‌زدایی کمتر. |
مهم: اعدادی که در جدول بالا ذکر شده‌اند، تقریبی هستند و ممکن است بر اساس شرایط شبکه، ترافیک و نحوه محاسبه متفاوت باشند. همچنین، بسیاری از این شبکه‌ها در حال توسعه و به‌روزرسانی هستند و مقیاس‌پذیری آن‌ها به مرور زمان افزایش می‌یابد. به خصوص در مورد بلاکچین‌هایی که از راه‌حل‌های لایه 2 استفاده می‌کنند، TPS کلی اکوسیستم شامل مجموع TPS لایه 1 و لایه 2 خواهد بود که می‌تواند بسیار بالاتر باشد.
آیا TPS بیشتر همیشه بهتر است؟ مفاهیم فراتر از عدد
در نگاه اول، به نظر می‌رسه که هرچه TPS بالاتر باشه، بهتره. اما واقعیت کمی پیچیده‌تره. افزایش TPS نباید به قیمت فدا کردن اصول اساسی بلاکچین مثل غیرمتمرکز بودن (Decentralization) و امنیت (Security) باشه. این سه ویژگی اغلب به عنوان “سه‌گانه دشواری بلاکچین” (Blockchain Trilemma) شناخته می‌شن: اعتقاد بر این است که همزمان دستیابی به سطوح بسیار بالای هر سه ویژگی (مقیاس‌پذیری – از طریق TPS بالا، امنیت و غیرمتمرکز بودن) فوق‌العاده دشواره و اغلب مجبور هستید در یکی از این سه مورد تا حدی مصالحه کنید.
- غیرمتمرکز بودن: برخی روش‌های افزایش TPS (مثلاً کاهش تعداد گره‌های تأییدکننده مانند در مکانیزم‌های PoA یا DPoS خاص) می‌توانند منجر به کاهش غیرمتمرکز بودن شبکه شوند. یک شبکه غیرمتمرکزتر معمولاً کندتر است زیرا نیاز به اجماع بین تعداد بیشتری از شرکت‌کنندگان دارد.
- امنیت: مکانیزم‌های اجماع سریع‌تر ممکن است در تئوری در برابر انواع خاصی از حملات (مانند 51% Attack) نسبت به PoW آسیب‌پذیرتر باشند یا چالش‌های امنیتی دیگری داشته باشند که نیاز به طراحی دقیق و پیچیده دارد.
چالش سه‌گانه دشواری: دستیابی همزمان به مقیاس‌پذیری بالا، امنیت قوی و غیرمتمرکز بودن کامل در یک بلاکچین یک چالش مهندسی بزرگ است. توسعه‌دهندگان دائماً به دنبال راه‌حل‌هایی هستند که این سه ویژگی را در بهترین تعادل ممکن حفظ کنند.
بنابراین، در هنگام ارزیابی یک پروژه بلاکچین تنها نگاه کردن به عدد TPS کافی نیست. باید دید که این پروژه چگونه و با چه مصالحه‌ای در اصول دیگر به این TPS رسیده است. برای مثال، بیت‌کوین عمداً TPS پایینی دارد تا حداکثر امنیت و غیرمتمرکز بودن را حفظ کند، در حالی که برخی بلاکچین‌های دیگر ممکن است برای دستیابی به سرعت بالا، بخشی از غیرمتمرکز بودن خود را فدا کنند.
همچنین مهم است که بدانیم TPS یک عدد ثابت نیست و بر اساس شرایط شبکه، تعداد کاربران فعال، نوع تراکنش‌ها و حتی سخت‌افزار و پهنای باند گره‌ها می‌تواند متغیر باشد. عددی که به عنوان TPS گزارش می‌شود، معمولاً حداکثر ظرفیت تئوری یا عددی است که در شرایط آزمایشگاهی/محدود به دست آمده است.
جمع‌بندی: TPS، سرعت امروز و آینده بلاکچین
خب، با هم دیدیم که TPS چیست، چرا اینقدر در دنیای بلاکچین اهمیت داره و چه عواملی روی اون تأثیر می‌ذارن. همچنین فهمیدیم که توسعه‌دهندگان برای افزایش سرعت شبکه‌ها چه راهکارهایی رو امتحان می‌کنن و چرا صرفاً عدد TPS بالا به تنهایی کافی نیست.
TPS یکی از معیارهای کلیدی برای درک عملکرد و پتانسیل یک شبکه در پردازش حجم بالایی از فعالیت‌هاست. هرچه فناوری بلاکچین به سمت پذیرش گسترده‌تر حرکت می‌کنه، نیاز به شبکه‌هایی با توان عملیاتی بالا بیشتر احساس می‌شه. پیشرفت‌ها در زمینه شاردینگ، رول‌آپ‌ها و مکانیزم‌های اجماع جدید، آینده روشن‌تری رو برای مقیاس‌پذیری بلاکچین و رسیدن به TPSهای مورد نیاز برای کاربردهای روزمره نوید می‌دن.
امیدواریم این مقاله بهتون کمک کرده باشه تا درک بهتری از مفهوم TPS و جایگاه اون در دنیای رمزارزها پیدا کنید. اگه سوالی دارید، حتماً در بخش نظرات از ما بپرسید. ما در یومیکس همیشه آماده‌ایم تا به شما در مسیر یادگیری دنیای هیجان‌انگیز رمزارزها کمک کنیم. موفق و پر سود باشید!
