ملخّص الذكاء الاصطناعي
عرض المزيد
استخلص فحوى محتوى المقال بسرعة، مستشعرًا معنويات السوق في غضون 30 ثانية فقط!
مثل البيتكوين، السبب الرئيسي لمشكلة شمولية الإيثريوم هو بروتوكول الشبكة الذي يجب على كل عقدة في الشبكة معالجة كل معاملة. يثير الإيثريوم 1.x نسخة معدلة قليلاً من آلية توافق العمل (PoW). في إيثريوم، يجب على المعدّنين التسابق لإيجاد قيمة النانس لتلبية صعوبة الهدف. تحتاج كل عقدة إلى التحقق من أن عمل المعدّنين صالح والحفاظ على نسخة دقيقة من حالة الشبكة الحالية. هذا يحد بشكل كبير من قدرة عملية المعاملات والعائد للشبكة البلوكشين لإيثريوم. حاليًا، يمكنها فقط معالجة 12-15 معاملة في الثانية.
استخدم لأول مرة من قبل فيتاليك بوتيرين، مأزق قابلية التوسع هو مفهوم في البلوكشين يتعلق بقدرته على معالجة القابلية للتوسع، اللامركزية، والأمان دون التضحية بأي منها. يدعي المأزق أنه من شبه المستحيل تحقيق الخصائص الثلاثة في نظام بلوكشين:
اللامركزية: هذا هو المبدأ الأساسي الذي استندت عليه بيتكوين والبلوكشين في إنشائها. تمكن اللامركزية من مقاومة الرقابة وتسمح لأي شخص بالمشاركة في نظام لا مركزي دون سلطة مركزية أو وسيط.
الأمان: يشير هذا إلى نزاهة وثبات السجل العام، والقدرة على مقاومة هجوم بنسبة 51% أو هجمات الشبكة الشبيهة بـ DDoS.
القابلية للتوسع: يتعلق هذا بالقدرة على التعامل مع كمية متزايدة من المعاملات في شبكة البلوكشين. لكي تكون شبكة البلوكشين لإيثريوم كمبيوتر العالم كما تخيلها المخترع، تحتاج إلى مضاهاة عائد المعاملات للعديد من الأنظمة المركزية مثل أمازون، فيزا، أو ماستركارد.
المخطط التالي هو توضيح لمأزق قابلية التوسع في البلوكشين:
التحدي الرئيسي للتوسع هو إيجاد طريقة لتحقيق الثلاثة جميعها في طبقة الأساس. تفضيلات تصميم البيتكوين والإيثيريوم تميل نحو اللامركزية والأمان، بينما يتم التضحية بالتوسع.
حل توسيع الإيثيريوم هو واحد من أكثر المواضيع نشاطًا في مجتمع الإيثيريوم. فيما يلي بعض المجالات التي يحاول المجتمع معالجتها لـ مستقبل الإيثيريوم:
وقت معالجة المعاملات وإنشاء الكتل باستخدام PoW - كم من الوقت يستغرق المعدِّنين لمعالجة جميع المعاملات وإنشاء كتلة جديدة عبر التعدين؟
نهائية المعاملة – كم من الوقت يستغرق الشبكة اللامركزية للوصول إلى التوافق بأن معاملة قد تمت ولا يمكن التراجع عنها؟ حاليًا، يستغرق حوالي ست كتل مع البيتكوين و3-4 دقائق مع الإيثيريوم لتعتبر الشبكة كتلة قد انتهت في السلسلة الرئيسية. يجب على القراء المهتمين استكشاف مدونة فيتاليك للتسوية النهائية للمعاملات واحتمالية نهائية الكتل.
الحلول التي يتم تنفيذها أو اقتراحها تقع في ثلاث فئات: حل على السلسلة، حل خارج السلسلة، وبروتوكولات آلية الاتفاق. هناك بعض الحلول الواضحة أو النظرية، مثل زيادة حجم الكتل أو تقسيم سلسلة واحدة إلى العديد من السلاسل الفرعية المستقلة. نظرًا لطبيعة الند للند، قد لا تعمل الطريقة التقليدية للتوسع الأفقي. بالنسبة لشبكة الإيثيريوم، تم أيضًا النظر في العقود الذكية ذات الحالة أو بدون الحالة التي تسهم في قضايا التوسع. سنستعرض مفاهيم عالية المستوى لجميع تلك الحلول، ثم نتعمق في بعض تلك الواعدة.
هذا مشابه لنهج التوسع الرأسي. بعض العملات البديلة، مثل بيتكوين كاش وإيثريوم كور، وغيرها، تقوم بتطبيق حجم كتلة أكبر لتحقيق أداء أعلى في المعاملات بشكل عام. النظرية وراء هذا النهج هي أنه بما أن تعدين إثبات العمل هو عنق الزجاجة الرئيسي في العملية بأكملها، فإنه بزيادة حجم الكتلة يمكننا معالجة المزيد من المعاملات في كل عملية تعدين. قد يستغرق الأمر وقتًا أطول قليلاً لإنشاء رسم بياني موجه غير دوري (DAG) لتعدين القاعدة المخزونة، لكن الوقت المتوسط لإتمام التعدين قد لا يصبح أسوأ، حيث أن معظم عملاء الإيثريوم يخزنون فعلياً الـ DAG على أي حال.
يوضح الرسم البياني التالي كيفية عمل هذه التقنية:
ومع ذلك، مثل التوسع الرأسي، يتطلب هذا الحل بشكل عام أن تمتلك العقد الشبكية قدرة حوسبة أفضل لمعالجة الكتل كبيرة الحجم. قد يؤدي هذا إلى سيناريو تتركز فيه الشبكة في أيدي عدد قليل من الأثرياء، وبالتالي قد يهدد في النهاية اللامركزية والأمان، وهما الركيزتان الأساسيتان للبلوكشين.
حل آخر هو عدم وجود بلوكشين عملاق واحد، بل وجود العديد من البلوكشين الأصغر والعملات البديلة. قد يكون هذا في النهاية هو الحال، حيث إن العديد من الصناعات العمودية تنشئ أو تخطط لإنشاء سلاسل خاصة بالصناعة. سيقلل ذلك من نشاط المستخدم على كل بلوكشين فردي، وبالتالي يجب أن يتيح نظامًا أكثر قابلية للتوسع.
يوضح المخطط التالي كيفية عمل هذه التقنية:
ومع ذلك، هناك بعض المشكلات في هذا الخيار. إحداها هي مخاوف الأمان. من الشائع الاعتقاد بأن الشبكة تكون أكثر أماناً إذا شاركت المزيد من عقد الشبكة في معالجة المعاملات في البلوكشين. مع التوزيع الأوسع لسلاسل العملات البديلة، ستعمل عدد أقل من العقد على أي بلوكشين معين. قد يجعل هذا البلوكشين أقل أمانًا، حيث قد يكون شبكة العملة البديلة الأصغر أكثر عرضة للهجمات الشبكية. لنقل أننا لدينا حوالي 10,000 عقدة في الشبكة الأكبر، سيتطلب الأمر على الأقل 5,001 عقدة (وهو ما نسبته 51%) ليتم اختراقها لإطلاق هجوم على الشبكة. إذا قمنا بتقسيم 10,000 عقدة إلى 50 سلسلة أصغر، فإن كل سلسلة تتكون من 200 عقدة، وستتطلب فقط 101 عقدة لتعطيل أي سلسلة أصغر، وهو ما نسميه مشكلة هجوم 1%. مشكلة أخرى هي التكامل بين السلاسل. على الرغم من وجود بعض الحلول للتعامل مع تكامل سلاسل الكتل المتداخلة، إلا أن التعقيد العام لدمج السلاسل الأصغر والعملات البديلة سيزداد بشكل كبير.
الحلول ضمن السلسلة، والتي تسمى أحيانًا حلول الطبقة 1، تهدف للبحث عن حلول لمعالجة قضايا التوسع والأداء في الطبقة الأساسية لشبكة بلوكتشين الإيثيريوم. إحدى هذه الحلول هي التجزئة. التجزئة ليست مفهومًا جديدًا حيث أن قواعد بيانات العلاقات التقليدية ومنصات البيانات الضخمة الجديدة استخدمت التجزئة كوسيلة لتحسين التوسع والأداء لسنوات عديدة.
مع شبكة الإيثيريوم، الغرض من التجزئة هو تجميع عقد الشبكة، البلوكشين، والحالات العالمية في شظايا مختلفة، وكل شظية ستصل إلى توافق حول حالة المعاملة ضمن الشظية بين تلك العقد في المجموعة. على المستوى المفاهيمي، قد لا يختلف هذا كثيرًا عن "بلازما"، الطريقة الجانبية للطبقة 2، ولكن الصعوبة التقنية والآثار والجهود الشبكية تختلف تمامًا.
طبقة أخرى 1 أو حل على السلسلة هو الانتقال إلى آلية توافق إثبات الحصة (PoS)، وهي واحدة من أكثر مجالات البحث نشاطًا التي تتناول قضايا القابلية للتوسع والأداء في إيثريوم. هناك العديد من النقاشات حول مزايا وعيوب آلية التوافق المبنية على إثبات العمل (PoW). إنها فعالة جداً في تأمين البلوكشين في الشبكة اللامركزية، لكنها تشكل أيضًا عنق زجاجة رئيسيًا في أداء البلوكشين.
ببساطة، يعد إثبات الحصة واحدًا من أكثر خوارزميات التوافق شيوعًا على شبكات البلوكشين. على عكس توافق PoW، حيث يتم مكافأة المعدّنين لحل الألغاز التشفيرية، في خوارزمية توافق PoS، يقوم مجموعة مختارة من المدققين بأخذ أدوار لاقتراح الكتل الجديدة. يتم اختيار المدقق بطريقة حتمية، اعتمادًا على ثروته، والتي تُعرف أيضًا بالرهان. أي شخص يودع عملاته كرهن يمكن أن يصبح مدققاً. قد تكون فرصة المشاركة متناسبة مع الرهانات التي يضعونها. لنفترض أن أليس، بوب، كاثرين، وديفيد وضعوا رهانات تقدر بـ 40 إيثير, 30 إيثير, 20 إيثير، و10 إيثير على التوالي للمشاركة؛ سيحصلون على فرصة بنسبة 40%، 30%، 20%، و10% ليتم اختيارهم كمنشئي الكتل.
إليك كيفية عمل ذلك في آلية توافق PoS. كما هو موضح في المخطط التالي، يحتفظ البلوكشين بسجل لمجموعة من المدققين، يُطلق عليهم أحيانًا أيضًا منشئو الكتل أو المزيفون. في أي وقت، عندما تحتاج كتل جديدة إلى الإنشاء، يقوم البلوكشين باختيار مدقق بشكل عشوائي. يقوم المدقق المختار بالتحقق من المعاملات ويقترح كتلًا جديدة ليتفق عليها جميع المدققين. ثم يتم التصويت على الكتل الجديدة من قبل جميع المدققين الحاليين. تستند قوة التصويت إلى الحصة التي يضعها المدقق. من يقترح معاملات أو كتل غير صحيحة أو يصوت بشكل ضار، مما يعني أنه يعرض سلامة السلسلة للخطر عمداً، قد يفقد حصصه. لا يتلقى العقد أي مكافأة عن إنشاء الكتلة نفسها. يتم دفع التعويضات مقابل المعاملة. عند قبول الكتل الجديدة، يمكن لمنشئ الكتلة جمع رسوم المعاملة كمكافأة على العمل في إنشاء كتل جديدة. هناك خياران أساسيان لاختيار العقد:
بشكل عشوائي من العقد "الأغنى";
بشكل عشوائي من العقد الأقدم.
يُعتبر PoS أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة وصديقًا للبيئة مقارنة بآلية PoW. يُنظر إليه أيضًا على أنه أكثر أمانًا. يقلل بشكل أساسي من تهديد هجوم 51٪ حيث يتعين على المدققين الضارين جمع أكثر من 50٪ من إجمالي الحصص للسيطرة على شبكة البلوك تشين. يتم تصميم مثل هذه الخوارزمية لردع المهاجمين من التحقق من المعاملات المزيفة بسبب خطر فقدان "ضمانات".
على غرار PoW، قد لا يكون اللامركزية التامة ممكنة بالكامل في سلسلة عامة قائمة على PoS. ذلك لأن بعض العقد الغنية يمكن أن تحتكر الحصص في الشبكة. أولئك الذين يضعون المزيد من الحصص يمكنهم فعليًا التحكم في معظم الأصوات ولديهم فرص أكبر لإنشاء كتلة جديدة. كلا الخوارزميتين تواجهان القضايا الاجتماعية والاقتصادية التي تجعل الأغنياء أكثر ثراءً.
مشابهة لأسس الحل داخل السلسلة، يسعى مجتمع الإيثريوم بنشاط أيضًا للحصول على حلول خارج السلسلة، والتي تُسمى أحيانًا حلول الطبقة 2. واحدة منها هي حل السلسلة الجانبية مع بلازما. بدلاً من وضع جميع المعاملات في السلسلة الرئيسية، تسمح بلازما لأي شخص بإنشاء سلاسل جانبية وربط السلاسل الجانبية بسلسلة البلوكشين العالمية. هذا يشبه حل شبكة الإضاءة في بيتكوين.
آخر هو حل قناة الحالة مع رايدن، وهو مشابه لقنوات الدفع في بيتكوين. الفرضية وراء هذا النهج هي أن العديد من المعاملات بين الأطراف تحتاج فقط إلى التحقق من قبل الأطراف المعنية، ولا توجد حاجة لأن يتم التحقق من جميع المعاملات من قبل الشبكة بأكملها.
حل واحد بديهي لتحسين القابلية للتوسع والإنتاجية هو إنشاء العديد من السلاسل الصغيرة. قد يبدو هذا كحل معقول، حيث قد يلبي احتياجات الأعمال والمجتمع. خذ نفسك على سبيل المثال، كعملاء أو مواطنين، نحن نشتري الفاكهة والخضروات من البقالة المحلية، التي قد تستخدم سلسلة بلوكشين لضمان التتبع وسلامة الغذاء خلال سلسلة التوريد الكاملة للمنتجات الطازجة.
في نهاية تسوقك، قد تدفع البقالة مباشرة من خلال سلسلة مدفوعات P2P. عندما تقدم طلبًا للحصول على رهن عقاري أو قرض تجاري، قد تكون قادرًا على الحصول على الموافقة على الرهن والقرض من خلال سلسلة بلوكشين الرهن العقاري، وهكذا دواليك. من المرجح أننا سنلتقي بكل هذه السلاسل الرأسية أو السلاسل الخاصة قبل أن نرى سلسلة عالمية ضخمة.
ومع ذلك، فإنه يخلق مشاكل في تكامل السلاسل وتطبيقات الأمن. هذا هو ما تحاول بلازما معالجته. تم اقتراحها لأول مرة في أغسطس 2017 من قبل جوزيف بون وفيتاليك بوتيرين. فكرة التصميم هي تفريغ المعاملات إلى العديد من السلاسل الجانبية الأسرع والأقل ازدحامًا، والتي تُعرف أيضًا بسلاسل بلازما. مشابه لنهج قناة الحالة، ستقوم سلسلة بلازما بشكل دوري بتقديم معاملاتها إلى سلسلة إيثريوم الجذرية.
سيتم فرض الأمان والنزاهة من خلال السلسلة الجذرية. إذا تم اكتشاف أي اشتباه في الاحتيال في سلاسل البلازما، سيتم التراجع عن المعاملات ويمكن لمستخدمي بلازما الخروج من سلسلة البلازما والانتقال إلى السلسلة الجذرية.
الرسم البياني التالي يظهر شكل شبكة بلازما:
كل سلسلة بلازما هي سلسلة بلوكشين خاصة بها. يتم ربطها بسلسلة إيثريوم الجذرية من خلال عقد ذكي. العقد الذكي يقوم أساسًا بربط سلسلة الأطفال بالكامل بالسلسلة الجذرية، ويعمل كجسر. يمكن لأي شخص إنشاء سلسلة بلازما وكتابة عقد ذكي يربط سلسلة بلازما بالسلسلة الجذرية.
كما يظهر الرسم البياني التالي، في كل فترة، يتم تقديم رؤوس الكتل لكل كتلة من سلاسل بلازما إلى السلسلة الجذرية وتسجيلها في كتل السلسلة الجذرية.
ستبقى المعاملات في سلاسل بلازما في كل سلسلة بلازما. سيتم استخدام إثبات التحقق من ميركل في رؤوس الكتل للتحقق من البيانات على سلسلة الأطفال. يسمح هذا بمعالجة عشرات الآلاف من المعاملات في العديد من سلاسل بلازما بشكل متوازي، ويترك أيضًا الحد الأدنى والكافي من معلومات رؤوس ميركل على السلسلة الجذرية لفرض الأمان:
ستقوم السلسلة الجذرية بدور المحكم، بشكل مشابه إلى حد ما لنظام المحاكم الفيدرالية في الولايات المتحدة، حيث تكون السلسلة الجذرية هي المحكمة العليا وسلاسل البلازما هي محاكم الدائرة أو المحاكم الجزئية. في نظام المحاكم الفيدرالية، بمجرد أن تقرر المحكمة الفيدرالية الجزئية في قضية ما، يمكن استئناف القضية إلى محكمة الدائرة أو المحكمة العليا للتحكيم.
عندما يحدث احتيال في سلسلة بلازما، سواء كان إنفاقًا مزدوجًا عبر السلاسل أو سحبًا لأكثر مما لديك في جميع الحسابات، يمكن لأي شخص تقديم إثبات احتيال لإثبات أن المعاملة غير صحيحة. إذا تم إثبات الاحتيال في المعاملات، سيتم استرجاع المعاملة.
يمكن لمستخدمي البلازما الخروج من سلسلة البلازما الفرعية ونقل الأثير مرة أخرى إلى السلسلة الرئيسية. تقدم الاقتراحات الأصلية مفهوم المدقق الفردي، كمشغل لسلسلة البلوك تشين البلازما، للتحقق من صحة المعاملات وإضافتها إلى الكتل، وإدارة حالة البلوك تشين الفرعية.
الفكرة وراء هذا النهج هي أن الأمان والنزاهة للبلوك تشين على المستوى العالمي يتم فرضهما من خلال السلسلة الجذرية، باستخدام إما نظام إثبات العمل (PoW) أو، على الأرجح، بروتوكول إجماع هجين بين إثبات العمل وإثبات الحصة (PoS). في الحالة التي يكون فيها مدقق سلسلة البلازما يحتفظ بالتمويل ويرتكب أنشطة احتيالية، يمكن لأي شخص تقديم إثبات احتيال ضد المدقق إلى السلسلة الجذرية.
بمجرد إثبات أن المدقق محتال، ستسمح السلسلة الجذرية لجميع الحسابات في سلسلة البلازما المتأثرة بالانتقال إلى السلسلة الجذرية. هذا يُسمى سيناريو خروج جماعي . في هذه الحالة، سيتم ترحيل الحسابات الفردية إلى السلسلة الجذرية واحدة تلو الأخرى، وستتم إعادة المعاملة غير الصالحة إلى الوراء، وسيتم معاقبة المدقق لسلسلة البلازما بالحصيلة التي وضعها في العقد الذكي. اعتمادًا على عدد الحسابات التي تحتاج إلى الترحيل، قد يستغرق الأمر وقتًا طويلاً لإكمال الخروج الجماعي.
على الرغم من أنها كانت واحدة من أكثر المواضيع إثارة ونشاطًا في مجتمع الأبحاث في إيثيريوم، إلا أنه لا يوجد إصدار عام لتطبيق البلازما حتى الآن. بدلاً من ذلك، تم اقتراح نسخة مصغرة من الاقتراح الأصلي، والتي تسمى أيضًا بلازما قابلة للحياة الدنيا، أو MVP، لتنفيذ بسيط، يتضمن نموذج أمان مبسط وعمليات أساسية للخروج من سلاسل البلازما.
أحد الجوانب المثيرة للاهتمام في MVP هو إعادة تقديم نموذج UTXO. أحد الاختلافات الرئيسية في إيثيريوم هو الابتعاد عن نموذج UTXO الخاص بالبيتكوين إلى نموذج حساب محدد أكثر، حيث يمثل رصيد الحساب كائن الحالة الذي يتم الاحتفاظ به في حالة العالم.
يجعل نموذج حساب إيثيريوم من عمليات التحقق من المعاملات وتحويل الأموال بسيطة، على حساب التوازي. قد لا يكون هذا عيبًا كبيرًا، حيث يجب التحقق من جميع المعاملات من قبل جميع العقد. ولكن مع بلازما، عندما تنتقل السلسلة الجذرية بعيدًا عن معالجة المعاملات إلى فرض الأمان والوساطة، يصبح من المهم القدرة على التحقق من المعاملات غير الصالحة بشكل متوازٍ.
هيكل شجري من سلاسل الكتل، ومن ثم شجرة UTXOs من جميع السلاسل الفرعية، يجعل من السهل تطبيق الخوارزميات الموزعة المتوازية للتحقق من دلائل الاحتيال وفرض الأمان عبر جميع سلاسل البلازما.
يبين المخطط التالي ما قد يكون بإمكان البلازما تقديمه إلى شبكة بلوكتشين الإيثريوم عندما يتم ربط شجرة من سلاسل أطفال بلازما الإيثريوم بسلسلة البلازما الرئيسية، وتكون متصلة في النهاية ومؤمنة من خلال سلسلة الجذر للإيثريوم:
سيتم تحقيق القابلية الهائلة للتوسع من خلال نقل العمليات الحسابية المكلفة إلى سلاسل الأطفال والسماح لسلسلة الجذر بتقديم الأمن المشترك وخدمات التحكيم للبلوكتشين على مستوى عالمي. هناك بعض الحلول الأخرى المماثلة لتحقيق التفاعل بين السلاسل المختلفة، مثل شبكة كوزموس. تُدعى شبكة كوزموس شبكة الإنترنت الخاصة بالبلوكتشين، وتوفر بنية تكاملية مركزية ومتفرعة. يتم ربط السلاسل المستقلة، كالمناطق أو الفروع، بالسلسلة الرئيسية باعتبارها المركز. الغرض منها هو تسهيل تكامل البلوكتشين من خلال بروتوكول الاتصالات بين السلاسل (IBC).