ملخّص الذكاء الاصطناعي
عرض المزيد
استخلص فحوى محتوى المقال بسرعة، مستشعرًا معنويات السوق في غضون 30 ثانية فقط!
شعبية العملة المشفرة والبلوكشين تتزايد بشكل كبير، مما زاد بشكل كبير من عدد المستخدمين والمعاملات. وقد تسبب هذا في اختناقات بنيوية لعمليات شبكات البلوكشين. لتحقيق تبني واسع النطاق، يحتاج الصناعة إلى البحث عن حلول لحل مشاكل القابلية للتوسع لتلبية الزيادة الكبيرة في عدد المستخدمين والمعاملات والبيانات.
اثنان من الحلول الرئيسية التي تستخدمها الصناعة تشمل طبقة 1 وطبقة 2:
الطبقة 1: الهندسة المعمارية الأساسية للبلوكشين
حلول التوسع للطبقة 1: التغييرات الأساسية التي تم إجراؤها على الطبقة 1
الطبقة 2: تكامل طرف ثالث فوق شبكات الطبقة 1
حلول التوسع للطبقة 2: تحسين سرعة منصات الطبقة 1 دون إجراء أي تغييرات جوهرية على شفرتها أو هندستها
في هذه المقالة، سنستكشف مشكلة ثلاثية البلوكشين، الطبقة 1 و الطبقة 2، وكيفية مساعدة البلوكشين على تحقيق القابلية للتوسع.
يشير مصطلح مشكلة ثلاثية البلوكشين إلى المعضلة التي تواجه البلوكشين في تحقيق الخصائص الثلاثة التالية في الوقت نفسه:
اللامركزية: توزيع قوة الحوسبة/الإجماع عبر الشبكة
الأمان: الدفاع ضد الفاعلين الخبثاء والهجمات على الشبكة
قابلية التوسع: قدرة البلوكشين على دعم إنتاجية معاملات عالية
يُجادل بأن أي نظام يمكنه تحقيق خاصيتين فقط من الثلاثة خصائص، مما يضطره للتنازل عن واحدة منها.
أمثلة على ثلاثية البلوكشين
عادةً ما واجهت البلوكشين معضلة ثلاثي البلوكشين. دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة البارزة.
الإيثيريوم لا مركزي وآمن للغاية، مع ما يقارب 561,000 من المدققين. من المستحيل تقريبًا مهاجمة بلوكشين الإيثيريوم، حيث سيتطلب من المهاجم السيطرة على 51% من المدققين لاختراق الشبكة. ومع ذلك، يأتي هذا مع تضحية في قابلية التوسع، ولهذا السبب ترتفع رسوم شبكة الإيثيريوم خلال فترات النشاط العالي.
على عكس الإيثريوم، لا تسمح سلسلة BNB إلا بحد أقصى 21 من المصدقين. لذلك، من الواضح أن سلسلة BNB ليست لامركزية. ومع ذلك، يسمح لها ذلك بتحقيق درجة عالية من الأمان وقابلية التوسع.
يختلف تعريف كلمة "قابلية التوسع" من خبير إلى آخر. ومع ذلك، في جوهرها،تشير قابلية التوسع في البلوكتشين إلى قدرة النظام على تقديم تجربة غنية لكل مستخدم، بغض النظر عن العدد الإجمالي للمستخدمين في أي وقت معين.
يشير مصطلح القدرة الإنتاجية إلى عدد المعاملات التي يعالجها النظام في الثانية الواحدة. بينما تقوم الشركات/قنوات الدفع مثل Visa بمعالجة ما يقرب من 20,000 (TPS) مع شبكة الدفع الإلكتروني VisaNet، فإن السلسلة الرئيسية لبيتكوين يمكنها القيام ب 3 إلى 7 TPS فقط.
قد يكون الفرق في السعة مذهلاً، ولكن هناك تفسير بسيط وراء ذلك. بيتكوين تعتمد على نظام لامركزي، بينما VisaNet تعمل على نظام مركزي. الأول يستخدم قوة معالجة وزمن أكثر لحماية خصوصية مستخدميه. يجب أن تمر كل معاملة بيانات عبر خطوات متعددة، بما في ذلك القبول، التعدين، التوزيع، والتحقق من صحة عبر شبكة عقد.
مع توقع أن تصبح العملات المشفرة قوة حتمية في عالم الأعمال، يحاول مطورو البلوكشين زيادة نطاق معالجة البلوكشين. من خلال إنشاء طبقات بلوكشين وتحسين التحجيم في الطبقة الثانية، يهدفون إلى تسريع أوقات المعالجة وزيادة عدد TPS.
دعونا نستخدم إيثيريوم كمثال. في تكنولوجيا البلوكشين، آلية التوافق هي نظام يتحمل الأخطاء الذي يسمح بالاتفاق على حالة شبكة واحدة في العقد الموزعة. تضمن هذهالبروتوكولات أن جميع العقد تتفق على المعاملات وتكون متزامنة. هذا يجعل سلسلة الإيثريوم صعبة للغاية في التغيير أو الهجوم.
بسبب استقرار وأمان الإيثريوم، بدأتهوس الاكتتابات الأولية للعملات (ICO)، مما أدى إلى قيام الأفراد بإنشاء عملات رقمية وتطبيقات لامركزية (DApps) على البلوكشين. وبالتالي، كان هناك تدفق للمستخدمين وزيادة في عدد المعاملات التي تمت على الإيثريوم. مع ازدحام النظام، زادت رسوم المعاملة — أو الغاز المدفوع للأطراف التي تعالج المعاملات على شبكة الإيثريوم.
عندما تكون شبكة البلوكشين مزدحمة، تنتهي المعاملات المعلقة في تجمع الذاكرة وتستغرق وقتًا أطول للمعالجة. لمعالجة هذا، يبدأ المعدنون في إعطاء الأولوية للمعاملات التي تحتوي على أسعار غاز أعلى لتأكيدها. هذا يزيد من التكلفة الدنيا المطلوبة لإجراء معاملة.
تصل دورة زيادة الأسعار إلى نقطة ترتفع فيها رسوم الغاز بشكل كبير، مما يجعل الوضع أسوأ للجميع. تسعى الطبقة 2 إلى تقديم حل لهذه المشكلة وتخفيض تكاليف المعاملات.
الطبقات 1 هي شبكة البلوكشين الأساسية التي تُبنى عليها البلوكشينات الأخرى والتطبيقات اللامركزية (DApps). إنها قادرة على دعم المعاملات والعمليات التي تُجرى على البلوكشين. لتحسين القابلية للتوسع، يجب أن تقوم الطبقة 1 بإجراء تغييرات مباشرة على كود أو هيكلية البلوكشين. تشمل الأمثلة تحسين سرعة تأكيد الكتل أو زيادة سعة الكتل لاستيعاب المزيد من البيانات.
تعد إيثريوم، وبينانس سمارت تشين، وسولانا من أبرز الطبقات 1.
لنلقي نظرة على بعض حلول التوسع الخاصة بالطبقة 1.
تستخدم البلوكشينات المختلفة آليات إجماع مختلفة ..
تستخدم بلوكشينات مثل البيتكوين إثبات العمل (PoW). على الرغم من أن نظام الإثبات بوW يتميز بأمان عالٍ، إلا أنه يمكن أن يكون بطيئاً. هذا لأن الأمر يتطلب قدرة حوسبة كبيرة لحل الخوارزميات التشفيرية. بدأت إيثريوم بآلية توافق إثبات العمل (PoW)، مما أدى إلى ازدحام كبير في الشبكة عندما دخل عدد كبير من المستخدمين إلى شبكة إيثريوم.
منذ ذلك الحين، انتقلت إيثريوم لاستخدام آلية إثبات الحصة (PoS) من خلال The Merge، وتقوم الآن بمعالجة والتحقق من الكتل الجديدة عبر توافق من الشبكة. هذا التحول سمح لإيثريوم بتغيير سرعتها من 10–20 معاملة في الثانية (TPS) إلى أكثر من 20,000 TPS. ويتم تحقيق ذلك مع الاحتفاظ باللامركزية والأمان.
عادةً ما يتم تقديم حلول التوسيع للطبقة 1 من قبل فريق تطوير البلوكشين. تجزئة السلسلة تعني الترقية أو تعديل البلوكشين. هناك نوعان من التجزئة: تجزئة مرنة و تجزئة صارمة.
التجزئة المرنة هي تغييرات معمارية متوافقة مع البلوكشين الحالي. من ناحية أخرى، التجزئة الصارمة هي تغييرات في هندسة البلوكشين تكون مختلفة تمامًا عن البلوكشين الحالي.
مثال على التجزئة المرنة يمكن أن يكون التجزئة المرنة لشبكة Bitcoin المسماة SegWit، والتي ساعدت على تحسين أداء الشبكة من حوالي 1600 معاملة لكل كتلة إلى 3000.
بينما تحتاج التغييرات الكبيرة التي تُجرى على البلوكشين، مثل زيادة حجم كتلة Bitcoin إلى 8MB، إلى تجزئة صارمة. هذا سيؤدي إلى إنشاء نسختين من Bitcoin، واحدة محدثة وأخرى قديمة.
الشاردينج هو واحدة من تقنيات التوسع التي تقسم مجموعات المعاملات الكبيرة إلى مجموعات بيانات أصغر تُعرف باسم "الشظايا". تقوم الشبكة بمعالجة شظايا الشبكة هذه في وقت واحد بشكل متوازٍ، مما يمكّن العمل المتتابع على عدة معاملات بدلاً من أن تقوم الشبكة بمعالجة كل معاملة على حدة بشكل متسلسل. هذه آلية أسرع وأكثر فعالية.
علاوة على ذلك، بدلاً من الاحتفاظ بنسخة من سلسلة الكتل بالكامل، يتم تخصيص كل عقدة شبكة لشظية معينة. تقوم الشظايا الفردية بتبادل العناوين، والأرصدة، والحالات العامة باستخدام بروتوكولات التواصل عبر الشظايا بينما تقدم أيضًا الإثباتات للسلسلة الرئيسية.
أمثلة على سلاسل الكتل التي قامت بدمج الشاردينج هي زيليكا وتيزوس.
ومع ذلك، ينبغي ملاحظة أن الشاردينج ما زال تجريبيًا ولم يتم تنفيذه بنجاح بواسطة أي طبقة 1 حتى الآن.
تعزز الطبقة 2 من قابلية التوسع وكفاءة بروتوكول سلسلة الكتل من خلال العمل فوقه. سوف تُمكّن من إجراء المعاملات بعيدًا عن الطبقة 1 باستخدام شبكة خارجية ومتوازية.
لإتمام نتائج المعاملات، تأخذ الطبقات 2 حزمًا من المعاملات من السلسلة الرئيسية، وتعالجها بالنيابة عنهم، ومن ثم تعيد حزم المعاملات إلى الطبقة 1. تصبح سلسلة الكتل من الطبقة 1 أقل ازدحامًا وبالأخير أكثر قابلية للتوسع عن طريق تجريد غالبية معالجة البيانات إلى البنية المساعدة.
أمثلة بارزة لـ Layer 2 هي Polygon، Optimism، Arbitrum، zkSync، وشبكة Lightning الخاصة بالبيتكوين.
فيما يلي بعض حلول التوسع للطبقة الثانية.
يعتبر التداخل واحدًا من حلول التوسع للطبقة الثانية، حيث يستضيف بروتوكول البلوكشين سلاسل بلوكشين أخرى داخله أو فوقه. عادة ما يتضمن هيكل البلوكشين المتداخل سلسلة بلوكشين رئيسية تحدد القواعد والمعايير لشبكة أوسع، بينما تتم عمليات التنفيذ على شبكة مترابطة من السلاسل الثانوية.
تتكون السلسلة المتداخلة من سلاسل أصلية وسلاسل فرعية. ستقوم السلسلة الأصلية بتفويض السلاسل الفرعية لتنفيذ المعاملة. ستقوم السلاسل الفرعية بتنفيذ المعاملات، ثم ستبلغ السلسلة الأصلية بالنتيجة. ستقوم السلسلة الأصلية بتزويد الطبقة الأولى بالنتيجة بمجرد اكتمال المعاملات.
ما لم يُصبِح مطلوبًا لحل النزاعات، فإن قاعدة البلوكشين الأساسية لا تشارك في عمليات الشبكة للسلاسل المتداخلة. لأن الجميع يعمل معًا، فهو أحد أعظم طرق التوسع وأسرعها. تقليل عبء المعالجة على السلسلة الرئيسية في هذا النموذج يزيد بشكل كبير من قابلية التوسع.
مثال على ذلك هو مشروع OMG Plasma، الذي يعمل كسلسلة بلوكشين للطبقة الثانية لإيثيريوم لضمان معاملات أرخص وأسرع.
يمكن أن يتم تعزيز الاتصال ثنائي الاتجاه بين البلوكشين والقنوات المعاملات خارج السلسلة من خلال قناة الحالة. تُعد القنوات الحالة في الأساس موردًا متصلًا بالشبكة ينفذ الأنشطة باستخدام توقيعات متعددة أو آلية العقد الذكي دون الحاجة إلى التحقق من قبل عقد الطبقة الأولى.
يمكن تنفيذ المعاملات بدون الحاجة إلى تقديم بيانات المعاملات إلى الطبقة الأولى. بمجرد اكتمال المعاملات، ستُرسل الحالة النهائية للقناة إلى الطبقة الأولى للتحقق. يتيح هذا الآلية تحسين سرعة المعاملات ويزيد الإنتاجية الإجمالية للشبكة. تتميز القنوات الحالة بسرعة لا نظير لها وخصوصية. دون الحاجة إلى تحويل عبر أطراف ثالثة مثل المعدّنين، تُعتبر القنوات الحالة واحدة من أفضل الحلول الحالية للتوسع.
يُعتبر كل من شبكة رايدن على إيثريوم وشبكة لايتنينغ على بيتكوين أمثلة على القنوات الحالة. كل من هذه الشبكات تستخدم قنوات حالة تُنفذ بواسطة عقود مغفلة التوقيت (HTLCs). في حين تسمح شبكة لايتنينغ للمستخدمين بإكمال العديد من المعاملات الصغيرة في فترة زمنية قصيرة، فإن رايدن ستسمح أيضًا للمستخدمين بتشغيل العقود الذكية عبر قنواتهم.
تُعتبر القنوات الحالة مثل شبكة لايتنينغ آمنة تمامًا، حيث يكون المشاركون فقط على دراية بالمعاملات. من ناحية أخرى، تحفظ بلوكشين إيثريوم للطبقة الأولى جميع المعاملات في دفتر سجلات يمكن مراجعته علنًا.
غالبًا ما تستخدم المعاملات الدفوعية الكبيرة سلاسل جانبية، وهي شبكات بلوكتشين مميزة لها مجموعات خاصة بها من المدققين (وآليات التوافق)، وتوجد بجانب الطبقة 1 لتحسين سرعتها وقابليتها للتوسع.
مع تصميم السلاسل الجانبية، تكون المسؤوليات الرئيسية للطبقة 1 هي الحفاظ على الأمن العام، والتحقق من سجلات معاملات الدفعات، وتسوية النزاعات. بمجرد أن تنتهي السلسلة الجانبية من معالجة المعاملات من السلسلة الرئيسية، يتم حجز الأصول. أيضًا، لدى معظم السلاسل الجانبية فيدرالية أو طرف ثالث مستقل آخر يقوم بمراجعة الأنشطة بين السلسلة الرئيسية والسلسلة الجانبية للتحقق من وجود أي مخالفات. يمكن أن تتكون الفيدرالية إما من عقود ذكية أو مجموعة من الأشخاص.
هناك فرقين رئيسيين بين السلاسل الجانبية وقنوات الحالة:
المعاملات التي تجرى على سلسلة جانبية ليست خاصة بين المشاركين، بل تُعلن على الدفتر العام.
لا تتأثر السلسلة الرئيسية والسلاسل الجانبية الأخرى بالثغرات الأمنية في السلاسل الجانبية.
أحد طرق التوسيع التي تزداد شعبيتها في بيئة البلوكتشين هي التكديس. في عمليات التكديس، يتم تجميع مجموعات من المعاملات من الطبقة 1، ومعالجتها خارج السلسلة، ثم تحميلها مرة أخرى إلى السلسلة الرئيسية.
نتيجة لذلك، لا يتعين على الطبقات 1 التعامل مع كل شيء بشكل مستقل. تُمكّن عمليات التكديس الشبكات على طبقات 1 مثل إيثيريوم من أن تصبح أكثر قابلية للتوسع. اللفائف تعمل أيضًا بشكل مختلف. يتبنى البعض النهج المتفائل، بينما يستخدم البعض الآخر إجراء المعرفة الصفرية.
النوعان من اللفائف هما:
اللفائف المتفائلة: تفترض هذه أن المعاملات صالحة بشكل افتراضي. لذلك، فهي تقوم بالحساب فقط للكشف عن الاحتيال إذا كان هناك تحدي.
لفائف المعرفة الصفرية: تقوم هذه اللفائف بإجراء الحسابات خارج السلسلة. بعد ذلك، تقوم بتقديم إثبات الصلاحية إلى الطبقة الأساسية أو السلسلة الرئيسية.
تساعد اللفائف في زيادة قدرة التحميل للمعاملات، والمشاركة المفتوحة، وتقليل رسوم الغاز للمستخدمين.
تأتي طبقات البلوكشين مع العديد من الفوائد. على سبيل المثال، الميزة الرئيسية لحلول الطبقة 1 هي أن المطورين ليسوا مضطرين لإضافة أي شيء إلى البنية الحالية، حيث يتم تغيير الطبقة الأساسية.
وفي الوقت نفسه، لا تقوم حلول توسيع الطبقة 2 بالتلاعب ببروتوكول الطبقة الأساسية. بالإضافة إلى ذلك، تتيح هذه الحلول العديد من المعاملات الصغيرة دون الحاجة إلى أن يتحمل المستخدمون رسوم معاملات باهظة، أو يضيعوا الوقت في التحقق من قبل المعدّنين.
ومع ذلك، فإن كلا طبقي البلوكشين لهما قيود يجب أخذها بعين الاعتبار.
المشكلة الرئيسية في طبقات البلوكشين هي إضافتها إلى البروتوكولات الحالية. كل من البيتكوين والإيثريوم لديهما رؤوس أموال سوقية بمليارات الدولارات. يقوم المستخدمون بتداول ملايين الدولارات يوميًا. لذلك، ليس من المنطقي تعقيد العملية من خلال البرمجة والتجريب غير الضروريين، إذ أن ذلك سيتطلب الكثير من المال.
تعد مشكلة التوسع واحدة من الأسباب التي تجعل التبني الجماعي للعملات المشفرة غير ممكن حاليًا في صناعة البلوكشين. مع زيادة الطلب على العملات المشفرة، سوف يزداد الضغط لتوسيع بروتوكولات البلوكشين. نظرًا لأن كلا طبقي البلوكشين لهما قيود معينة، ستكون الحلول في المستقبل هي بناء بروتوكول يمكنه معالجة ثلاثية التوسع.
بالنسبة إلى عنق الزجاجة المذكور أعلاه، هناك خياران متاحان: 1) تخفيف مشكلة التوسع، أو 2) البحث عن بدائل ممكنة. يقوم مطورو البلوكشين باختيار الخيار الأول، متجهين نحو توسيع الطبقة 2 بالتطبيق مع الإيثريوم.
في وقت النشر، لا تزال أنظمة البلوكشين قيد التطوير. السؤال الملح للمستقبل هو ما إذا كانت طبقات البلوكشين وتوسيع الطبقة 2 ستكون مؤقتة أم دائمة.