ब्लॉकचेन नेटवर्क क्या हैं? एथेरियम, सोलाना, और आगे

7 सितंबर, 2021 को, El Salvador ने Bitcoin को legal tender बनाया। आलोचक ऑफ स्विच ढूंढने में जुट गए — ज़रूर कोई सरकार, या रेगुलेटर, या नाराज़ अरबपति इसे बस बंद कर सकता। वे नहीं कर सके। कोई सर्वर नहीं था जो जब्त किया जा सके, कोई कंपनी नहीं थी जिसे subpoena भेजा जा सके, कोई CEO नहीं था जिस पर दबाव बनाया जा सके। Bitcoin ने लगभग हर दस मिनट में एक ब्लॉक बनाना जारी रखा, ठीक वैसे जैसे यह 2009 से हर दिन करता आया है, headlines से बेपरवाह।

वह स्थायित्व एक अकेले architectural तथ्य से आता है: एक ब्लॉकचेन कहीं होस्ट नहीं होती। यह एक नेटवर्क पर चलती है — हज़ारों स्वतंत्र कंप्यूटर, पूरे ग्रह में बिखरे हुए, हर एक ledger की एक पूरी कॉपी रखता है और हर एक वही नियम लागू करता है। चेन को रोकने के लिए, आपको उन सबको एक साथ रोकना होगा। कोई नहीं कर सकता।

यह पाठ उस नेटवर्क के बारे में है: वे नोड जो इसे बनाते हैं, वे बिना किसी बॉस के सहमति में कैसे रहते हैं, और एक नेटवर्क (Ethereum) दूसरे (Solana) जैसा बिल्कुल क्यों नहीं लगता भले ही दोनों "ब्लॉकचेन" हैं। नेटवर्क संरचना को समझना उस ट्रेडर के बीच का अंतर है जो जानता है क्यों एक ट्रांज़ैक्शन एक चेन पर $8 का पड़ता है और दूसरी पर $0.01 का — और जो बस अंदाज़ा लगाता है।

एक नोड कोई भी कंप्यूटर है जो ब्लॉकचेन का सॉफ्टवेयर चलाता है और इसके peer-to-peer नेटवर्क से जुड़ा होता है। इतना ही। इनमें से ज़्यादातर के लिए किसी खास हार्डवेयर की ज़रूरत नहीं — एक नोड एक डेटा सेंटर में rack server हो सकता है, किसी बेडरूम में एक लैपटॉप, या किसी कपबोर्ड में गुनगुनाता हुआ $35 का Raspberry Pi। मायने यह रखता है कि यह क्या करता है: डेटा स्टोर करना, नियमों के खिलाफ ट्रांज़ैक्शन वेरिफाई करना, और दूसरे नोड को जानकारी रिले करना।

सभी नोड एक जैसा काम नहीं करते। नेटवर्क में काम का बंटवारा है:

• Full nodes बैकबोन हैं। हर एक डाउनलोड करता है, स्टोर करता है, और हर ब्लॉक और हर ट्रांज़ैक्शन को कंसेंसस नियमों के खिलाफ स्वतंत्र रूप से वेरिफाई करता है। ये किसी पर भरोसा नहीं करते — ये खुद सब कुछ चेक करते हैं। Bitcoin के पास 10,000 से ज़्यादा पब्लिकली reachable full nodes हैं; एक मौजूदा Bitcoin full node को लगभग 600+ GB डिस्क स्पेस की ज़रूरत है।
• Validator / mining nodes वे हैं जो नए ब्लॉक बनाते हैं। proof-of-work चेन पर, माइनर वह अधिकार जीतने के लिए बिजली फूंकते हैं। Ethereum जैसी proof-of-stake चेन पर, validators बिजली के बजाय कैपिटल लॉक करते हैं — प्रति validator 32 ETH — और धोखा देने पर slash किए जाते हैं।
• Light nodes (SPV क्लाइंट) केवल block headers डाउनलोड करते हैं, पूरी चेन नहीं। ये फोन पर चलने की क्षमता के बदले कुछ स्वतंत्रता का सौदा करते हैं। ज़्यादातर मोबाइल वॉलेट light क्लाइंट हैं।
• Archival nodes पूरी हिस्टोरिकल स्टेट रखते हैं — हर ब्लॉक पर हर बैलेंस जो कभी हुआ — जिसे block explorers और analytics टूल्स पूछते हैं।
• RPC nodes एक endpoint expose करते हैं जिसे ऐप्स और वॉलेट डेटा पढ़ने और ट्रांज़ैक्शन ब्रॉडकास्ट करने के लिए कॉल करते हैं। जब आपका वॉलेट "चेन से बात करता है," यह आमतौर पर एक RPC node से बात कर रहा होता है।

यहां वह पहेली है जिसने distributed computing को दशकों तक अटकाए रखा: बिना किसी लीडर और किसी सेंट्रल डेटाबेस के, हज़ारों अजनबी लोग, ट्रांज़ैक्शन की एक ही लिस्ट पर एक ही क्रम में कैसे सहमत होते हैं — जब उनमें से कुछ झूठ बोल रहे हो सकते हैं? उस पहेली को हल करना ही ब्लॉकचेन नेटवर्क असल में करता है। इस मेकेनिज़्म को कंसेंसस कहा जाता है।

ज़्यादातर चेन पर फ्लो एक जैसा है। आप एक ट्रांज़ैक्शन ब्रॉडकास्ट करते हैं। यह mempool में जाता है — पेंडिंग ट्रांज़ैक्शन का एक वेटिंग रूम जो एक "gossip" पैटर्न में नोड-से-नोड नेटवर्क में फैलता है, हर नोड अपने peers को बताता है, जो अपने peers को बताते हैं। एक block producer (miner या validator) उन ट्रांज़ैक्शन का एक बैच स्कूप करता है, उन्हें एक ब्लॉक में पैकेज करता है, और इसे वापस ब्रॉडकास्ट करता है। हर full node स्वतंत्र रूप से उस ब्लॉक को दोबारा चेक करता है — क्या सिग्नेचर वैलिड हैं? क्या भेजने वालों के पास फंड हैं? क्या यह हर नियम फॉलो करता है? — और तभी इसे अपनी खुद की चेन की कॉपी में जोड़ता है।

अगला ब्लॉक कौन बनाएगा यह चुनने के दो प्रमुख तरीके:

• Proof of Work (PoW) — Bitcoin इस्तेमाल करता है। Miners एक brute-force math पहेली हल करने के लिए दौड़ते हैं; जो जीतता है वह ब्लॉक जोड़ने का अधिकार पाता है। सुरक्षा raw energy expenditure से आती है — इतिहास दोबारा लिखने के लिए आपको पूरी दुनिया की माइनिंग पावर से आगे कंप्यूट करना होगा। डिज़ाइन से धीमा और महंगा।
• Proof of Stake (PoS) — 2022 के Merge से Ethereum इस्तेमाल करता है, और ज़्यादातर नई चेन। Validators बिजली के बजाय कैपिटल को रिस्क में डालते हैं। गलत व्यवहार करने पर प्रोटोकॉल slash कर देता है — आपके stake का एक हिस्सा जब्त कर लेता है। कहीं ज़्यादा एनर्जी-एफिशिएंट, और finality तक तेज़ी से पहुंचता है।

कभी-कभी दो वैलिड ब्लॉक लगभग एक साथ दिखते हैं और नेटवर्क थोड़ी देर के लिए दो प्रतिस्पर्धी हिस्ट्री में फोर्क हो जाता है। नियम इसे साफ तरीके से हल करता है: नोड सबसे ज़्यादा accumulated work (PoW) या सबसे ज़्यादा attested stake (PoS) वाली चेन फॉलो करते हैं, और हारने वाला ब्लॉक orphan हो जाता है। यही वजह है कि एक Bitcoin ट्रांज़ैक्शन तब तक सचमुच "फाइनल" नहीं होता जब तक इसके ऊपर कुछ ब्लॉक न बन जाएं — हर confirmation किसी उलट-फेर को exponentially कठिन बनाता है।

Bitcoin हमला करने के लिए सबसे कठिन ब्लॉकचेन बना हुआ है। 19,000 से ज़्यादा reachable nodes इसके कंसेंसस नियम लागू करते हैं, और mining difficulty 600 EH/s से ऊपर बैठती है — कई देशों के इस्तेमाल से ज़्यादा कंप्यूटेशनल पावर। Throughput: लगभग 7 ट्रांज़ैक्शन प्रति सेकंड। Finality: स्टैंडर्ड six-confirmation सीमा के लिए ~60 मिनट। शांत हालात में फीस औसतन $1–5 है, हालांकि 2023 के ordinals frenzy के दौरान $60 से ऊपर स्पाइक हुई। Bitcoin एक काम करता है — वैल्यू स्टोर और ट्रांसफर करना — और इसे बेजोड़ सुरक्षा के साथ करता है।

Ethereum क्रिप्टो के ज़्यादातर फाइनेंशियल इंफ्रास्ट्रक्चर को होस्ट करता है। 15 सितंबर, 2022 के Merge ने एनर्जी-इंटेंसिव proof-of-work को proof-of-stake से बदल दिया, एक ही अपग्रेड में नेटवर्क की बिजली खपत को 99.95% घटा दिया। आज, 930,000+ validators सामूहिक रूप से ~30 मिलियन ETH को stake करके चेन को सुरक्षित करते हैं। L1 throughput 12-सेकंड ब्लॉक और ~13-मिनट probabilistic finality के साथ लगभग 15–30 TPS पर बैठता है। Gas फीस शांत वीकेंड पर $0.50 से लेकर वायरल mint के दौरान $50 से ऊपर तक जाती है जब सब block space के लिए हाथापाई करते हैं। $50 बिलियन से ज़्यादा DeFi TVL के साथ, Ethereum ऑन-चेन फाइनेंस का गुरुत्वाकर्षण केंद्र है।

Solana ने लगभग बाकी सब कुछ छोड़कर raw स्पीड के लिए ऑप्टिमाइज़ किया। इसका proof-of-history मेकेनिज़्म ट्रांज़ैक्शन को कंसेंसस में दाखिल होने से पहले टाइमस्टैम्प करता है, जो प्रोडक्शन में ~4,000 TPS सक्षम करता है। Slot times: 0.4 सेकंड। फीस: एक सेंट के छोटे हिस्से। (Solana के मार्केटिंग पेज पर 65,000 TPS का आंकड़ा एक सैद्धांतिक सीमा है जो real-world कंडीशन में किसी ने नहीं छुई।) ट्रेडऑफ ठोस है: सिर्फ 2022 में सात नेटवर्क आउटेज, और $5,000/साल से ऊपर की लागत वाले हार्डवेयर पर चलने वाला ~1,900 nodes का validator सेट — जो नेटवर्क को Ethereum से छोटा और ज़्यादा सेंट्रलाइज़्ड रखता है। इसके बावजूद, Solana को हाई-फ्रीक्वेंसी DeFi, कंज़्यूमर ऐप्स, और मीम-कॉइन ट्रेडिंग में साफ product-market fit मिला जहां सब-सेंट फीस असल में मायने रखती है।

Arbitrum ने 31 अगस्त, 2021 को अपना mainnet लॉन्च किया, और महीनों में TVL के हिसाब से सबसे बड़ा Ethereum Layer 2 बन गया। ट्रांज़ैक्शन को कंप्रेस करके और optimistic rollups के ज़रिए Ethereum पर पोस्ट करके, यह sub-second confirmation और $0.01–0.10 की फीस देता है — जिसके पीछे सेटलमेंट के लिए Ethereum का पूरा सुरक्षा मॉडल है। एक बात ध्यान देने वाली: L1 पर नेटिव विदड्रॉअल में 7-दिन की dispute विंडो शामिल है, हालांकि third-party fast bridges इसे एक छोटी फीस पर कम कर सकते हैं।

BNB Chain, Polygon, और Avalanche इससे नीचे के tier को पूरा करते हैं। BNB Chain सिर्फ 21 validators पर चलता है — Binance उनमें से ज़्यादातर को नियंत्रित करता है — फीस $0.05–0.30 पर रखते हुए meaningful decentralization की कीमत पर। Polygon एक अकेली sidechain से एक multi-product स्केलिंग ecosystem में बदल गया है जिसमें बड़ी brand partnerships (Starbucks, Nike, Reddit) और $0.01 से कम फीस है। Avalanche का subnet आर्किटेक्चर किसी को भी किसी खास इस्तेमाल के लिए tuned custom ब्लॉकचेन लॉन्च करने देता है, ~1-सेकंड finality और बढ़ती संस्थागत दिलचस्पी के साथ।

Layer 1 बेस ब्लॉकचेन है — वह सिस्टम जो बिना किसी बाहरी निर्भरता के अपनी सुरक्षा, कंसेंसस, और data availability खुद संभालता है। जब कोई ट्रांज़ैक्शन Ethereum L1 पर सेटल होता है, इसे हर टाइमज़ोन में फैले 930,000+ स्वतंत्र रूप से चलने वाले nodes द्वारा वेरिफाई किया जाता है। Bitcoin, Ethereum, Solana, और Avalanche सभी Layer 1 हैं। ये खुद पर खड़े हैं।

Layer 2 नेटवर्क बेस चेन से बाहर ट्रांज़ैक्शन एग्ज़ीक्यूट करते हैं, फिर compressed नतीजे अंतिम वेरिफिकेशन के लिए L1 पर पोस्ट करते हैं। L1 एक arbitration लेयर की तरह काम करता है: अगर एक L2 ऑपरेटर धोखाधड़ी वाला डेटा सबमिट करता है, L1 पर पोस्ट किया गया proof झूठ को expose करता है, और प्रोटोकॉल-स्तर की पेनाल्टी उनका stake slash कर देती है। यूज़र्स को L2 से स्पीड और कम फीस मिलती है, जबकि सुरक्षा L1 के validator सेट से जुड़ी होती है।

अभी दो rollup डिज़ाइन हावी हैं। Optimistic rollups — जिन्हें Arbitrum, Optimism, और Base इस्तेमाल करते हैं — डिफॉल्ट रूप से मानते हैं कि ट्रांज़ैक्शन वैलिड हैं और अगर कुछ गलत लगे तो किसी को fraud proof सबमिट करने के लिए 7-दिन की challenge विंडो देते हैं। ZK rollups — जिन्हें zkSync Era, StarkNet, और Scroll इस्तेमाल करते हैं — क्रिप्टोग्राफिक validity proofs जेनरेट करते हैं जो L1 पर पोस्ट करने से पहले गणितीय रूप से सटीकता वेरिफाई करते हैं। कोई dispute विंडो ज़रूरी नहीं, पर proof जेनरेशन कंप्यूटेशनली इंटेंसिव है और अभी भी ऑप्टिमाइज़ हो रहा है।

आप शायद बिना सोचे-समझे पहले से ही एक L2 इस्तेमाल कर रहे हैं। Coinbase का rollup Base, जो अगस्त 2023 में लॉन्च हुआ, नियमित रूप से Ethereum mainnet से ज़्यादा डेली ट्रांज़ैक्शन प्रोसेस करता है। Arbitrum पर आपका USDC Ethereum L1 पर वाले USDC जैसा ही है — वही contract स्टैंडर्ड, वही redeemability — आप बस $8 के बजाय $0.03 प्रति swap देते हैं। वही सुरक्षा स्रोत। पूरी तरह अलग लागत।

Vitalik Buterin ने 2017 के एक ब्लॉग पोस्ट में blockchain trilemma बताया, और इंजीनियरिंग के सालों ने इसे गलत नहीं ठहराया। एक सिंगल ब्लॉकचेन तीन में से दो गुणों को meaningfully ऑप्टिमाइज़ कर सकती है — सुरक्षा (हमलों के प्रति प्रतिरोध), डिसेंट्रलाइज़ेशन (स्वतंत्र ऑपरेटरों की संख्या), और स्केलेबिलिटी (throughput और लागत)। तीनों को एक साथ अधिकतम करना प्रोटोकॉल स्तर पर अभी भी एक अनसुलझी समस्या है।

Ethereum ने सुरक्षा और डिसेंट्रलाइज़ेशन चुना। हर टाइमज़ोन में बिखरे 930,000 validators। लगभग uncensorable। कीमत: L1 पर 15–30 TPS, ऐसी फीस के साथ जो मांग बढ़ने पर $50 तक स्पाइक करती है।

Solana ने स्केलेबिलिटी और स्पीड चुनी। Sub-second finality। 4,000 TPS। फीस के लिए penny के छोटे हिस्से। कीमत: कम, ज़्यादा महंगे हार्डवेयर पर चलने वाले validators, और आउटेज का एक रेकॉर्ड — 2022 में सात — जो Ethereum पर सोचा भी नहीं जा सकता।

BNB Chain ने raw throughput और सस्तापन चुना। 21 active validators, ज़्यादातर Binance से प्रभावित। फीस $0.30 से नीचे रहती है। सुरक्षा मॉडल यूज़र्स से कंसेंसस पर effective नियंत्रण वाली एक अकेली कॉर्पोरेशन पर भरोसा करने के लिए कहता है — एक प्रस्ताव जो ब्लॉकचेन के बताए गए मकसद के विपरीत चलता है।

इनमें से कोई भी ट्रेडऑफ निहित रूप से गलत नहीं है। अलग-अलग एप्लिकेशन को अलग-अलग गुण चाहिए। छह अंकों की वैल्यू वाले हाई-वैल्यू एसेट ट्रेड करना अधिकतम सुरक्षा मांगता है; Ethereum या एक Ethereum L2 स्पष्ट विकल्प है। एक दोपहर में 10,000 सब-डॉलर गेमिंग NFTs mint करने के लिए स्पीड और नगण्य फीस चाहिए; Solana इसे बाकी किसी भी चीज़ से बेहतर संभालता है। Trilemma कोई विनर तय नहीं करता। यह फिट तय करता है।

इंडस्ट्री का उभरता जवाब है layered आर्किटेक्चर: एक अधिकतम सुरक्षित L1 सेटलमेंट संभालता है जबकि purpose-built L2 throughput संभालते हैं। Ethereum प्लस इसका rollup ecosystem एक भी validator कुर्बान किए बिना अभी से Solana की तुलना में ज़्यादा संयुक्त ट्रांज़ैक्शन प्रति सेकंड प्रोसेस करता है। Trilemma गायब नहीं होता — यह सिर्फ एक चेन में ठूंसे जाने के बजाय लेयर के बीच मैनेज हो जाता है।

ब्लॉकचेन के बीच एसेट मूव करने के लिए एक bridge चाहिए — smart contracts का एक सेट जो सोर्स चेन पर टोकन लॉक करता है और डेस्टिनेशन पर समकक्ष प्रतिनिधित्व mint करता है। कॉन्सेप्ट के हिसाब से सीधा। ऐतिहासिक रूप से विनाशकारी।

23 मार्च, 2022 को, North Korean स्टेट-प्रायोजित हैकर्स ने Ronin bridge से इसके 9 में से 5 validator keys compromise करके $624 मिलियन निकाल लिए। ग्यारह दिन पहले, 2 फरवरी को, Wormhole bridge ने अपनी Solana-साइड signature वेरिफिकेशन में एक exploit से $320 मिलियन खोए। कोई भी अनजाना हादसा नहीं था। Bridge contracts locked एसेट के बड़े pools रखते हैं और भारी attack surfaces प्रस्तुत करते हैं — input वेरिफिकेशन या key मैनेजमेंट में एक ही खामी मिनटों में सैकड़ों मिलियन निकाल सकती है।

उन watershed exploits के बाद से bridge सुरक्षा में सुधार हुआ है। Multi-party computation (MPC) वेरिफिकेशन भरोसे को स्वतंत्र signers में बांटता है ताकि एक अकेली compromised key घातक न हो। डिसेंट्रलाइज़्ड relayer नेटवर्क सिंगल पॉइंट ऑफ फेलियर हटाते हैं। Formal वेरिफिकेशन और लंबे challenge periods ने सबसे साफ दिखने वाले attack vectors बंद किए हैं। पर bridges मल्टी-चेन स्टैक की सबसे कमज़ोर संरचनात्मक कड़ी बने हुए हैं। जब आप एक bridge से $10,000 भेजते हैं, आप contract कोड, validator सेट, और आपके वॉलेट और डेस्टिनेशन चेन के बीच की हर upstream dependency पर भरोसा कर रहे हैं।

व्यावहारिक रूप से: battle-tested bridges (canonical Arbitrum bridge, Across Protocol, Stargate) इस्तेमाल करें और unaudited contracts वाले नए प्रोटोकॉल से बचें। इससे भी बेहतर, जब हो सके bridging skip करें। GaiaEx जैसे प्लेटफॉर्म कई नेटवर्क से सीधे डिपॉज़िट स्वीकार करते हैं — एसेट जिस चेन पर पहले से बैठे हैं वहां से भेजें और प्लेटफॉर्म को internally routing संभालने दें।

कैपिटल अब एक चेन पर नहीं रहता। ETH Ethereum mainnet पर बैठा है। USDC सस्ते DeFi के लिए Arbitrum पर migrate करता है। SOL Solana पर रहता है। एक ट्रेडर का पोर्टफोलियो डिफॉल्ट रूप से नेटवर्क में बंट जाता है, और किसी भी गंभीर प्लेटफॉर्म को यूज़र्स से वहीं मिलना चाहिए जहां उनके एसेट होते हैं।

GaiaEx इसे Ethereum, Arbitrum, Solana, और दूसरे सपोर्टेड नेटवर्क से डिपॉज़िट को एक एकीकृत ट्रेडिंग बैलेंस में स्वीकार करके संभालता है। अभी जिस नेटवर्क की सबसे कम फीस है उसे चुनें — कोई हाथ से bridging नहीं, कोई third-party router नहीं। एक बार फंड आ जाने के बाद, सोर्स चेन अप्रासंगिक हो जाती है। आप एक ही अकाउंट से स्पॉट और परपेचुअल मार्केट ट्रेड करते हैं। आपका USDC वही खरीद शक्ति रखता है चाहे वह Ethereum L1 ट्रांसफर से आया हो या Solana SPL ट्रांज़ैक्शन से।

विदड्रॉअल इसके उल्टे तरीके से काम करते हैं: फंड को कहां जाना है और आप gas में कितना भुगतान करने को तैयार हैं, इसके आधार पर डेस्टिनेशन नेटवर्क चुनें। किसी खास DeFi प्रोटोकॉल के लिए Ethereum L1 पर एसेट चाहिए? वहां विदड्रॉ करें। सबसे सस्ता एग्ज़िट चाहिए? Arbitrum पर पुल करें और सेंट के छोटे हिस्से भुगतान करें। Cross-chain वॉल्यूम 2021 से हर क्वार्टर बढ़ा है, और GaiaEx का इंफ्रास्ट्रक्चर ठीक उस trajectory के लिए बनाया गया था — गहरी लिक्विडिटी और प्रोफेशनल-ग्रेड एग्ज़ीक्यूशन, इससे बेपरवाह कि आपके एसेट किस चेन से शुरू हुए।