ما هو التقطيع؟

مبتدئ11/21/2022, 9:26:48 AM
التقسيم هو أسلوب تقسيم قواعد البيانات الذي يساعد البلوكشين على بناء قابلية التوسع، مما يسمح بمعالجة المعاملات بالتوازي من خلال سلاسل تجزئة متعددة لتقليل ازدحام الشبكة وزيادة المعاملات في الثانية (TPS).

مقدمة العملة

في البلوكشين التقليدي، يجب تأكيد المعاملات من قبل كل عقدة في الشبكة بينما يجب التوصل إلى توافق في الآراء بين العقد قبل تجميع المعاملات لإنشاء كتلة جديدة. يتم ضمان الأمان تمامًا حيث تقوم كل عقدة بتسجيل سجل السجل الكامل، مما يجعل من الصعب على المتسللين التلاعب بالبيانات خلسة دون أن يتم اكتشافهم.
الأمان وقابلية التوسع غير متوافقين
ومع ذلك، فإن الأمان العالي يأتي بسعر. يشغل تكرار اتصالات العقد وتبادل المعلومات النطاق الترددي للشبكة ويبطئ معالجة المعاملات. من أجل منع فشل عقدة واحدة من إيقاف الشبكة بأكملها، هناك حاجة إلى المزيد من العقد لتعزيز اللامركزية وتوزيع المخاطر. تُعرف هذه المقايضات المختلفة أيضًا باسم «المثلث المستحيل»، مما يعني أنه لا يمكن تحقيق قابلية التوسع واللامركزية والأمن لشبكة blockchain في نفس الوقت.


المصدر: مدونة Vitalik Buterin «لماذا يعتبر التقسيم رائعًا: إزالة الغموض عن الخصائص التقنية»

يتيح التقسيم التوسع الفعال مع تحقيق الأمان واللامركزية.
يعد Sharding حلاً يزيد من قابلية تطوير شبكة blockchain دون التخلي عن الأمان واللامركزية. تقوم عملية التقسيم بتقسيم سلسلة بلوكشين واحدة إلى عدة بلوكشين أصغر، تدير كل منها سجلاتها الخاصة بشكل منفصل، ويتم تبادل التواريخ فقط عند الضرورة. لذلك، يمكن للعقد في سلاسل التجزئة المختلفة التحقق فقط من المعاملات التي تنتمي إلى سلاسلها الخاصة بشكل متزامن، بدلاً من البيانات من سلسلة البلوكشين بأكملها.
طالما أن عدد العقد في كل سلسلة تقسيم كبير بما يكفي، فسيتم تأكيد الأمان واللامركزية. يمكن أن يؤدي تطبيق التجزئة إلى زيادة إنتاجية البلوكشين لتلبية الطلب المتزايد من المستخدمين. ستعمل ETH 2.0 أيضًا على تعزيز قابلية التوسع من خلال التجزئة.

ما هو التقسيم؟

التقسيم هو أسلوب تحسين لتحسين أداء الوصول إلى قاعدة البيانات عن طريق قطع قاعدة البيانات الأصلية إلى أجزاء متعددة بناءً على ظروف الطلب، والتي يمكن أن تنشر الحمل وحركة مرور المستخدم لتقديم خدمة أسرع. وبالنظر إلى أن بلوكتشين هي في الأساس دفتر حسابات لامركزي كبير، فمن الممكن تحسين قابلية التوسع من خلال التقسيم.
على سبيل المثال، هناك عدد كبير من المنتجات بأسعار مختلفة على مواقع التسوق، ويأتي المستهلكون بمجموعة متنوعة من الاحتياجات بينما يفضل البعض المنتجات المخفضة والرخيصة والبعض الآخر مثل المنتجات باهظة الثمن والمتميزة. للتعامل مع طلب كبير مثل هذا، يمكن إجراء فرز بسيط باستخدام نطاقات الأسعار لتسريع معالجة أجهزة الداما.

المصدر: تقوم DigitalOcean

Sharding بفرز البيانات ومعالجتها وفقًا للاحتياجات المختلفة. يجب على المدقق (العقدة) تأكيد جميع معلومات الطلب دون تقسيم بيانات الطلب (التقسيم)، الأمر الذي يستغرق الكثير من الوقت لأداء المهام المتكررة. على النقيض من ذلك، فإن تقسيم بيانات الطلب إلى عدة أجزاء يسمح لأجهزة تدقيق مختلفة بمعالجة الطلبات ذات الأسعار المنخفضة والمرتفعة بشكل منفصل.
نظرًا لأن كل نوع من الطلبات يمثل جزءًا صغيرًا من الطلب الكامل، ويمكن لأجهزة الداما المسؤولة عن العناصر ذات الأسعار المختلفة العمل في وقت واحد دون التأثير على بعضها البعض، لذا فإن التقسيم يسمح بعمليات متوازية؛ يحتاج كل مدقق فقط إلى التحقق من جزء من الطلب، لذا فإن التقسيم يقلل من عبء العمل على العقد ويسرع عملية التحقق.
قاعدة البيانات المجزأة تشبه اللغز، وكل قطعة من اللغز تمثل جزءًا. يجب على البلوكشين غير المجزأ إعادة رسم اللغز بأكمله في كل مرة يتم فيها إنشاء كتلة جديدة (تكرار الحالة) ثم تعديل جزء صغير من اللغز (تحديث الحالة). تحتاج سلسلة البلوكشين المجزأة فقط إلى العثور على القطعة المحددة التي تتطلب التعديل (الشظية) واستبدالها بأخرى جديدة عند إضافة سجل معاملات جديد.

لماذا يعتبر التقسيم ضروريًا؟

تعد التطبيقات على السلسلة أكثر تنوعًا، وينمو الطلب بشكل كبير
بمجرد حدوث زيادة كبيرة في حجم المستخدم، بغض النظر عن نوع النظام، فإنه يحتاج حتمًا إلى التوسع لاستيعاب حركة المرور المتزايدة. على سبيل المثال، إذا كانت إحدى الألعاب عبر الإنترنت شائعة جدًا بحيث يزيد عدد اللاعبين من 100000 إلى مليون أو حتى عشرة ملايين يوميًا، فمن الضروري إعداد خادم جديد لتحويل حركة المرور وتجنب التأخير. يمكن رؤية موقف مماثل في الحياة الحقيقية. خلال العطلات، يعاني السياح إلى الأماكن ذات الأهمية دائمًا من الاختناقات المرورية الرهيبة. ما قد يستغرق عادةً ساعتين فقط للوصول إلى الوجهة يستغرق الآن وقتًا أطول بسبب زيادة حركة المرور. الروتين البديل هو الحل الشائع لتخفيف الازدحام المروري بشكل فعال.
يواجه التوسع اختناقات، والبحث عن بدائل
واجهت بلوكتشين أيضًا عقبة قابلية التوسع أثناء تطويرها. في بلوكشين P2P الذي يحتوي على 10 عقد فقط، يمكن إكمال جميع عمليات تبادل البيانات بعد 10 إلى 9 مرات من الاتصال بين العقد؛ عندما يصل عدد العقد إلى 100، فهذا يعني 100 99 مرة من الاتصال بين العقد إذا لم يكن هناك تحسين للخوارزمية. وبشكل عام، فإن شبكة بلوكتشين P2P ذات العقد N، حيث تتبادل كل عقدة البيانات مع عُقد N-1 الأخرى، فمن المتصور أن مقدار الوقت والحساب الذي يتم إنفاقه على كل معاملة سينمو بشكل كبير بعد توسيع شبكات بلوكتشين.

من خلال كونها الاتجاه السائد، لا تزال بيتكوين وإيثريوم تطبقان آلية قديمة وهي
بيتكوين، وهي حاليًا أكبر عملة مشفرة من حيث القيمة السوقية، كما أن إيثريوم التي تمت ترقيتها مسبقًا كلاهما منخفض السرعة، حيث تعالج بيتكوين حوالي 7 معاملات في الثانية (TPS) وإيثريوم أكثر قليلاً عند 15 TPS. لم يكن هذا كافياً منذ فترة طويلة لتلبية احتياجات عدد كبير من المستخدمين، ويتضاءل أمام النظام المركزي مثل شركة بطاقات الائتمان الرائدة VISA، التي تعالج ما يصل إلى 24000 معاملة في الثانية. بالإضافة إلى ازدحام الشبكة، تؤدي السرعة البطيئة أيضًا إلى زيادة التكاليف، ويحتاج المستخدمون إلى دفع رسوم أعلى لتحديد أولويات معاملاتهم، مما يجعل تجربة المستخدم أسوأ.


المصدر: إيثرسكان

ليست هناك حاجة لأن تمتلك كل عقدة سجل المعاملات الكامل في سلسلة بلوكشين مجزأة حيث تحتاج العقدة فقط إلى الاحتفاظ بالمعلومات المتعلقة بالجزء الذي تنتمي إليه، ويتم تخفيض تكلفة إعداد العقد والحد الأدنى للمشاركة عن طريق التجزئة. من الممكن أن تصبح شبكات Blockchain أكثر لامركزية بمساعدة التقسيم. ستصبح مواصفات الأجهزة المطلوبة لتشغيل العقد أعلى فأكثر بدون تقطيع. في النهاية، لن يبقى سوى المشاركين ذوي الظروف الاقتصادية المواتية. يمكّن التقسيم أجهزة الكمبيوتر العادية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وحتى الهواتف الذكية من أن تصبح عقدًا، الأمر الذي سيؤدي إلى التبني الجماعي للبلوكشين والتطبيقات اللامركزية.

كيف يعمل التقسيم في ETH 2.0؟

سيتم تحويل آلية الإجماع الخاصة بإيثريوم من إثبات العمل (PoW) إلى إثبات الحصة (PoS) في ETH 2.0 وسيتم دمج شبكة إيثريوم الرئيسية الأصلية في سلسلة بيكون. ونتيجة لذلك، لم تعد هناك حاجة إلى قوة حوسبة هائلة لعقد إيثريوم لإنشاء كتل جديدة. بدلاً من ذلك، يقومون بتخزين ETH الخاص بهم في العقود الذكية ليصبحوا مدققين للحصول على الحق في الحصول على رسوم المعاملات عند إرسال كتل جديدة.
في ETH 2.0، سيتم إنشاء 64 قطعة لتحسين قابلية التوسع، واحدة منها تسمى سلسلة Beacon. إنها تلعب دورًا أساسيًا في ترقيات تجزئة Ethereum وهي مسؤولة عن التنسيق ومشاركة المعلومات بين الأجزاء المختلفة. ستقوم جميع عُقد ETH 2.0 أيضًا بتجميع ETHs على سلاسل الأجزاء ومعالجة المعاملات على الأجزاء المختلفة وفقًا للتعليمات، ولن تكون الكتل الموجودة على سلاسل الأجزاء صالحة إلا بموافقة Beacon Chain.

المصدر: يقوم Hsiao-wei Wang
Sharding بالتحقق من صحة المعاملات المعلقة عن طريق الفرز
عندما تتبنى ETH 2.0 التجزئة، ستقوم خوارزمية أخذ العينات العشوائية بتعيين أرقام عشوائية من العقد لكل جزء للتحقق من المعاملات وتحديد ترتيب وصحة المعاملات على السلسلة المشتركة عن طريق التصويت، ثم ستتم إضافة معلومات الكتل المشتركة التي تم إنشاؤها حديثًا إلى Beacon Chain. يجب أن تتم الموافقة على الكتلة الجديدة من قبل أكثر من ثلثي العقد في سلسلة الأجزاء.
كما هو موضح في الشكل أدناه، يتم تعيين رقم (1 ~ 100) لكل عقدة في سلسلة من مجموعات عقدة المدقق؛ ستقوم خوارزمية أخذ العينات العشوائية بتفكيك ترتيب تخصيص العقد، مما يؤدي إلى مجموعة عقدة جديدة بدون ترتيب ثابت؛ يمكن تعيين العقد الأولى التي تم إنشاؤها حديثًا والتي تتراوح من 1 إلى 10 عقدة كأول لجنة لمعالجة المعاملات على سلسلة الأجزاء الأولى بينما تكون الحادية عشرة إلى العشرين هي اللجنة الثانية لمعالجة سلسلة الأجزاء الثانية، وهكذا.


المصدر: مدونة Vitalik Buterin «لماذا يعتبر التقسيم رائعًا: إزالة الغموض عن الخصائص التقنية»
لم يتم تعيين عقدة المدقق بشكل ثابت لمعالجة المعاملات على سلسلة أجزاء معينة لأن خوارزمية أخذ العينات العشوائية ستعيد تعطيل ترتيب العقد لفترة من الوقت. لذلك، لا يتم إصلاح أعضاء اللجنة المسؤولين عن كل سلسلة من سلاسل الأجزاء، مما يتجنب خطر المركزية الناجم عن قيام عقدة معينة بالتحقق من سلسلة الأجزاء لفترة طويلة، ويزيد من صعوبة الهجوم.
نظرًا لأن التجزئة ستزيد بشكل كبير من إنتاجية ETH 2.0، يصبح من غير المجدي لجميع العقد تحديث بيانات المعاملات الكاملة على سلاسل الأجزاء المختلفة بشكل متزامن، ويصبح Collation Header، الذي يشبه رأس الكتلة في PoW، وسيلة لمشاركة المعلومات. كما يوحي الاسم، يحتوي رأس الترتيب على بيانات وصفية حول المعلومات الموجودة داخل الترتيب مثل:

  1. الجزء الوحيد الذي ينتمي إليه الترتيب
  2. التجزئة الجذرية للترتيب الأصلي
  3. جذر Merkle لجميع المعاملات في الترتيب
  4. جذر ما قبل الدولة وجذر ما بعد الدولة
  5. توقيعات كتاب العدل


المصدر:
Hackernoon سيوفر عنوان الترتيب للعقدة معلومات كافية وسيقوم فقط بتنزيل سجل المعاملات الكامل وفقًا للفهرس عند الضرورة.

إيجابيات وسلبيات التقطيع

بديل يعمل على تحويل طلب الاستخدام بشكل فعال وتحسين قابلية التوسع بشكل كبير
تخيل أن مليون سيارة تضطر إلى القيادة على نفس الطريق للانتقال من المدينة أ إلى المدينة ب. لا بد أن تكون الرحلة بطيئة وهذا هو الحال بالنسبة للبلوكشين التقليدية حيث أن جميع العقد على السلسلة مطلوبة للتحقق من كل معاملة. يؤدي التقسيم إلى تقسيم البيانات الموجودة على السلسلة إلى أجزاء بحيث تحتاج كل عقدة فقط إلى معالجة جزء من المعاملة. عندما تضيف سلسلة البلوكشين العديد من الطرق السريعة لتفريق حركة المرور، يمكن للمستخدمين إكمال المعاملات بشكل صحيح بشكل أسرع.

المصدر: جينيسيس بلوك

تقليل ازدحام الشبكة وخفض التكاليف
في الترقية المسبقة لإيثريوم، تحزم عُقَد المُعدِّنين المعاملات استنادًا إلى المبلغ الذي يرغب المستخدمون في دفعه، مع معالجة الرسوم الأعلى بشكل أسرع ومعالجة الرسوم المنخفضة بشكل أبطأ، مما يؤدي إلى تقديم عروض أسعار مرضية حيث يدفع المستخدمون أحيانًا أكثر من 50 دولارًا مقابل معاملة واحدة. تسمح عملية التقسيم للبلوك تشين بالعمل بسلاسة أكبر وتقلل من الحاجة إلى تقديم عروض أسعار على الرسوم، ويمكن للمستخدمين اللجوء إلى نظام آخر في حالة حدوث ازدحام على جزء واحد.

سهولة تشغيل العقد وتعزيز اللامركزية والأمان
نظرًا لأنه ليس من الضروري الوصول إلى البيانات الكاملة لسلسلة البلوكشين بأكملها نظرًا لأن كل عقدة تحتاج فقط إلى معالجة المعلومات على جزء واحد في نفس الوقت، فإن الأجهزة المطلوبة لإعداد العقدة تصبح أقل. يمكن للمستخدمين استخدام أجهزة أرخص كنقاط للانضمام إلى التحقق من أجل كسب الإيرادات. تفيد عتبة التناقص اللامركزية وتعميم شبكات بلوكتشين، ورؤية ETH 2.0 هي السماح للأفراد بتشغيل تطبيقات إيثريوم من هواتفهم الذكية. تتمثل إحدى المزايا الجانبية للامركزية في تعزيز أمان الشبكة، فكلما زاد عدد العقد وكلما زاد انتشارها، زادت صعوبة مهاجمة البلوكشين.

بينما يسلط التقسيم الضوء على قائمة المزايا، فإنه يقدم أيضًا سلسلة من المشكلات الجديدة:

إمكانية الهجوم بنسبة 1%: تتعرض
سلسلة البلوكشين لهجمات بنسبة 51%، مما يعني أن المهاجم قادر على التلاعب بشكل تعسفي ببيانات المعاملات أو حتى التحكم في شبكة البلوكشين بأكملها عندما يتحكم في 51% من قوة حوسبة العقد. في شبكات بلوكتشين الأكبر مثل بيتكوين وإيثريوم التي تمت ترقيتها مسبقًا، تكون تكلفة الهجوم بنسبة ٥١٪ مرتفعة جدًا، مما يجعل تنفيذه غير ممكن.
ومع ذلك، مع اعتماد التقسيم، يتم تقليل عدد العقد التي تعالج كل جزء بشكل كبير ويصبح من السهل جدًا على المهاجم الضار تقديم تنازلات طالما أنه يهاجم أحد الأجزاء ويقوم بتزوير المعاملات بنجاح بدلاً من مهاجمة الشبكة بأكملها. ولكي نكون أكثر تحديدًا، بالنسبة لشبكة بلوكتشين التي تحتوي على ١٠٠٠ عقدة بنفس قوة الحوسبة، يحتاج المخترق إلى التحكم في أكثر من ٥٠٠ عقدة لمهاجمة الشبكة بأكملها. ولكن عندما يتم توزيع هذه العقد البالغ عددها 1000 عقدة على 100 قطعة، يحتاج المخترق فقط إلى التحكم في أكثر من 5 نقاط في إحدى القطع للتلاعب بالبيانات.

المصدر: جينيسيس بلوك

تزداد مخاطر أمن العقود الذكية:
يتطلب اعتماد التجزئة إعادة كتابة بنية البيانات ومنطق الكود الأساسي لدفتر حسابات شبكة بلوكتشين، وسيؤدي التعقيد الإضافي إلى زيادة صعوبة تحديث الشبكة وصيانتها، مما يؤدي إلى ثغرات أمنية ومخاطر العقود الذكية بينما قد تحدث أخطاء غير مقصودة أيضًا أثناء التنفيذ.

التواطؤ بين أعضاء اللجنة
على الرغم من أن التقسيم يعتمد خوارزمية عشوائية لأخذ العينات لتجنب تخصيص العقد المتطابقة لسلسلة مجزأة ثابتة، إلا أنه لا يزال هناك احتمال أن تؤدي مجموعات مكررة من العقد المتطابقة إلى التحقق من صحة المعاملات بعد فترة زمنية طويلة بما فيه الكفاية، ويمكن أيضًا لأعضاء اللجنة الذين يقومون بالتحقق من سلسلة الأجزاء التواطؤ مع بعضهم البعض وإرسال معاملات ضارة إلى السلسلة.
عدم توازن التحميل
الشرط الأساسي لتحسين أداء الشبكة من خلال التجزئة هو أن «التقسيم» يؤدي بنجاح إلى «التحويل». ومع ذلك، عندما يتم تحسين سلسلة البلوكشين باستخدام 100 سلسلة مجزأة، يظل جميع المستخدمين يستخدمون سلسلة مجزأة معينة، ثم تفشل عملية التقسيم ولا تتحسن قابلية التوسع كثيرًا. هذه أيضًا مشكلة محتملة لـ ETH 2.0 حيث لا يتم تضمين القدرة على تنفيذ عمليات العقد الذكي لكل سلسلة أجزاء في التخطيط الأولي.
مستكشفو البلوكشين الأكثر تعقيدًا:
يتم تحسين قابلية التوسع الناتج عن التجزئة عن طريق إضافة المزيد من الخوارزميات والبيانات إلى الشبكة بأكملها، وهناك حاجة إلى قوة معالجة أكبر لمستكشفي blockchain لاسترداد المعلومات بشكل فعال على blockchain.

سلاسل البلوكشين الأخرى التي تعتمد التقسيم

إلروند:

Elrond هي سلسلة بلوكشين عامة لامركزية تهدف إلى تحسين قابلية التوسع والسرعة والأمان من خلال تطوير ثلاث تقنيات رئيسية، بما في ذلك Adaptive State Sharding مع تقنية توسيع نطاق البلوكشين، و Secure Proof of Stake (SPoS) الذي يحدد اختيار المدققين لتسريع عملية التحقق، و Elrond Virtual Machine، التي تدعم لغات برمجة متعددة ومتوافقة مع Ethereum VM.

تجمع ميزة تقسيم الحالة التكيفية الفريدة من Elrond بين ثلاثة أشكال من التقطيع:

  1. يمثل تقسيم الشبكة عملية تجميع العقد في أجزاء.
  2. ينقل تقسيم المعاملات التعقيد إلى المستوى التالي ويتعامل مع توزيع المعاملات عبر الأجزاء المختلفة، ولكن جميع العقد تحافظ على سلسلة البلوكشين بأكملها في حالتها.
  3. يمثل تقسيم الحالة الجزء الأكثر تعقيدًا ويتم وصفه بأنه آلية تسمح للأجزاء المختلفة بالتعامل فقط مع جزء من الحالة دون تكرار البيانات بين العقد من الأجزاء المختلفة.

حاليًا، يمكن أن تصل Elrond إلى 15,000 TPS مع الحفاظ على الرسوم منخفضة تصل إلى 0.001 دولار، وهي ميزة معقولة على Ethereum.

بالقرب من:

Near عبارة عن سلسلة بلوك عامة تعتمد على التقسيم الكامل للدولة وتطبيقات التطوير المبسطة وآلية إثبات الحصة. إنه يحدد الهدف المتمثل في زيادة قابلية التوسع لتطوير التطبيقات اللامركزية وفتح باب تقنية blockchain للجميع. آلية إجماع Doomslug الخاصة بها، والتي تتبنى خوارزمية Nightshade، قادرة على توسيع TPS إلى 100000. تختلف البنية التقنية لـ Near عن السلاسل العامة المجزأة الأخرى مثل سلسلة Beacon، التي تتكون من سلسلة واحدة وسلاسل مجزأة متعددة، ويتم تقسيمها إلى كتل فردية، ويتم إجراء التقسيم بين هذه الكتل. تحتوي الكتلة على جميع المعاملات لجميع الأجزاء بينما يتم تقسيم حالة الجزء، ويتم تعيين المدققين بشكل عشوائي للتحقق من الحالة المقابلة للجزء من المعاملة، وبالتالي تحسين الأمان.

زيليا:

تعتبر Zilliqa من أوائل الشركات في مجال البلوكشين. وقد تم إطلاقه لحل مشكلة قابلية التوسع الضعيفة لبلوكتشين في ذلك الوقت باستخدام تجزئة الشبكة وتفتيت المعاملات، بالإضافة إلى خوارزمية PoW والخوارزمية البيزنطية للتسامح مع الأخطاء (PBFT) مع تعقيد مبسط لتسريع الإجماع داخل الأجزاء. لا يزال بإمكانه العمل بسرعة مع أكثر من 600 عقدة، ويؤدي التوسع المستمر إلى نقل Zilliqa إلى TPS أعلى من 2400 إلى 3600 TPS.

الوئام:

Harmony عبارة عن سلسلة عامة تعتمد على تجزئة الحالة، والتي يتم تنظيمها بواسطة سلسلة Beacon وسلاسل تجزئة متعددة ومصحوبة بخوارزمية الإجماع البيزنطية التي تتحمل الأخطاء (PBFT) للوصول إلى إجماع مُحسَّن للغاية مع تسريع توقيعات BLS لتجميع توقيعات متعددة في واحدة. في سلسلة عامة مجزأة، يمكن استخدام 1٪ من قوة الحوسبة لهجمات الإنفاق المزدوج، فيما يتعلق بهذا، تتبنى Harmony ePoS (إثبات الحصة الفعال) والتقطيع العشوائي لتفريق الرموز المكدسة على نطاق واسع وتخصيصها عشوائيًا إلى أجزاء متعددة لتقليل مخاطر التعرض للهجوم وذلك لتعزيز أمان القطع. كما أنها تعتمد Kademlia Cross-Shard Communication للتحكم في نفقات الشبكة مع الاستفادة من Erasure Code، الذي يتيح استعادة البيانات، لتحسين عملية البث الجماعي لإجراء تحجيم أفقي فعال.

الخاتمة

مع انفجار استخدام العملات المشفرة وانتشار التطبيقات اللامركزية، أصبحت بعض سلاسل البلوكشين التقليدية مرهقة وغير قادرة على تلبية الطلب المتزايد في السوق. أصبحت كيفية تحسين قابلية التوسع دون التخلي عن اللامركزية والأمان مشكلة رئيسية لصناعة blockchain الحالية.

يؤدي التقسيم بشكل فعال إلى تحويل الاحتياجات على السلسلة وتحسين كفاءة الوصول

Sharding هي تقنية تحسين تعمل على تحسين كفاءة الوصول إلى قاعدة البيانات عن طريق تقسيم بيانات المعاملات على السلسلة ومعالجتها بواسطة العقد المختلفة بشكل متزامن، وهذه هي الطريقة التي يتم بها تحويل حركة المرور وزيادة السرعة. كحل توسيع الطبقة الأولى الذي طال انتظاره، عندما يتم تحقيق التقطيع بنجاح بعد التغلب على الصعوبات التقنية عالية المستوى، تكون فوائده المحتملة ضخمة جدًا. تم اعتماد Sharding من قبل بعض سلاسل البلوكشين وفي ETH 2.0 القادم، سيتم اعتماده أيضًا على أمل تحسين أداء الشبكة بشكل كبير.

من الصعب للغاية تحقيق التقطيع مع العديد من التحديات التي لم يتم حلها، ولكن في النهاية سيتم التغلب على المثلث المستحيل

ومع ذلك، فإن التقطيع ليس حلاً مثاليًا. بالإضافة إلى التعقيد المتزايد، قد يعرض الشبكة لمزيد من المخاطر. يواصل الكثير من المطورين أبحاثهم حول كيفية تنسيق الأجزاء المختلفة للعمل بكفاءة، ويتوقعون أن يكون التقسيم هو المفتاح للتغلب على «المثلث المستحيل» للأمان واللامركزية وقابلية التوسع، بحيث يمكن زيادة شعبية جميع تطبيقات بلوكتشين الحالية والعملات المشفرة.

المؤلف: بيكولو المترجم: يولي
المراجع: هوغو، إدوارد
تنصل:

  • تمثل هذه المقالة آراء المراقبين فقط ولا تشكل أي اقتراحات استثمارية.
    * يحتفظ Gate.io بجميع الحقوق في هذه المقالة. سيتم السماح بإعادة نشر المقالة بشرط الإشارة إلى Gate.io. في جميع الحالات الأخرى، سيتم اتخاذ الإجراءات القانونية بسبب انتهاك حقوق الطبع والنشر.
المؤلف: Piccolo
المترجم: Yuler
المراجع (المراجعين): Hugo, Edward, Cecilia, Ashley
* لا يُقصد من المعلومات أن تكون أو أن تشكل نصيحة مالية أو أي توصية أخرى من أي نوع تقدمها منصة Gate.io أو تصادق عليها .
* لا يجوز إعادة إنتاج هذه المقالة أو نقلها أو نسخها دون الرجوع إلى منصة Gate.io. المخالفة هي انتهاك لقانون حقوق الطبع والنشر وقد تخضع لإجراءات قانونية.

ما هو التقطيع؟

مبتدئ11/21/2022, 9:26:48 AM
التقسيم هو أسلوب تقسيم قواعد البيانات الذي يساعد البلوكشين على بناء قابلية التوسع، مما يسمح بمعالجة المعاملات بالتوازي من خلال سلاسل تجزئة متعددة لتقليل ازدحام الشبكة وزيادة المعاملات في الثانية (TPS).

مقدمة العملة

في البلوكشين التقليدي، يجب تأكيد المعاملات من قبل كل عقدة في الشبكة بينما يجب التوصل إلى توافق في الآراء بين العقد قبل تجميع المعاملات لإنشاء كتلة جديدة. يتم ضمان الأمان تمامًا حيث تقوم كل عقدة بتسجيل سجل السجل الكامل، مما يجعل من الصعب على المتسللين التلاعب بالبيانات خلسة دون أن يتم اكتشافهم.
الأمان وقابلية التوسع غير متوافقين
ومع ذلك، فإن الأمان العالي يأتي بسعر. يشغل تكرار اتصالات العقد وتبادل المعلومات النطاق الترددي للشبكة ويبطئ معالجة المعاملات. من أجل منع فشل عقدة واحدة من إيقاف الشبكة بأكملها، هناك حاجة إلى المزيد من العقد لتعزيز اللامركزية وتوزيع المخاطر. تُعرف هذه المقايضات المختلفة أيضًا باسم «المثلث المستحيل»، مما يعني أنه لا يمكن تحقيق قابلية التوسع واللامركزية والأمن لشبكة blockchain في نفس الوقت.


المصدر: مدونة Vitalik Buterin «لماذا يعتبر التقسيم رائعًا: إزالة الغموض عن الخصائص التقنية»

يتيح التقسيم التوسع الفعال مع تحقيق الأمان واللامركزية.
يعد Sharding حلاً يزيد من قابلية تطوير شبكة blockchain دون التخلي عن الأمان واللامركزية. تقوم عملية التقسيم بتقسيم سلسلة بلوكشين واحدة إلى عدة بلوكشين أصغر، تدير كل منها سجلاتها الخاصة بشكل منفصل، ويتم تبادل التواريخ فقط عند الضرورة. لذلك، يمكن للعقد في سلاسل التجزئة المختلفة التحقق فقط من المعاملات التي تنتمي إلى سلاسلها الخاصة بشكل متزامن، بدلاً من البيانات من سلسلة البلوكشين بأكملها.
طالما أن عدد العقد في كل سلسلة تقسيم كبير بما يكفي، فسيتم تأكيد الأمان واللامركزية. يمكن أن يؤدي تطبيق التجزئة إلى زيادة إنتاجية البلوكشين لتلبية الطلب المتزايد من المستخدمين. ستعمل ETH 2.0 أيضًا على تعزيز قابلية التوسع من خلال التجزئة.

ما هو التقسيم؟

التقسيم هو أسلوب تحسين لتحسين أداء الوصول إلى قاعدة البيانات عن طريق قطع قاعدة البيانات الأصلية إلى أجزاء متعددة بناءً على ظروف الطلب، والتي يمكن أن تنشر الحمل وحركة مرور المستخدم لتقديم خدمة أسرع. وبالنظر إلى أن بلوكتشين هي في الأساس دفتر حسابات لامركزي كبير، فمن الممكن تحسين قابلية التوسع من خلال التقسيم.
على سبيل المثال، هناك عدد كبير من المنتجات بأسعار مختلفة على مواقع التسوق، ويأتي المستهلكون بمجموعة متنوعة من الاحتياجات بينما يفضل البعض المنتجات المخفضة والرخيصة والبعض الآخر مثل المنتجات باهظة الثمن والمتميزة. للتعامل مع طلب كبير مثل هذا، يمكن إجراء فرز بسيط باستخدام نطاقات الأسعار لتسريع معالجة أجهزة الداما.

المصدر: تقوم DigitalOcean

Sharding بفرز البيانات ومعالجتها وفقًا للاحتياجات المختلفة. يجب على المدقق (العقدة) تأكيد جميع معلومات الطلب دون تقسيم بيانات الطلب (التقسيم)، الأمر الذي يستغرق الكثير من الوقت لأداء المهام المتكررة. على النقيض من ذلك، فإن تقسيم بيانات الطلب إلى عدة أجزاء يسمح لأجهزة تدقيق مختلفة بمعالجة الطلبات ذات الأسعار المنخفضة والمرتفعة بشكل منفصل.
نظرًا لأن كل نوع من الطلبات يمثل جزءًا صغيرًا من الطلب الكامل، ويمكن لأجهزة الداما المسؤولة عن العناصر ذات الأسعار المختلفة العمل في وقت واحد دون التأثير على بعضها البعض، لذا فإن التقسيم يسمح بعمليات متوازية؛ يحتاج كل مدقق فقط إلى التحقق من جزء من الطلب، لذا فإن التقسيم يقلل من عبء العمل على العقد ويسرع عملية التحقق.
قاعدة البيانات المجزأة تشبه اللغز، وكل قطعة من اللغز تمثل جزءًا. يجب على البلوكشين غير المجزأ إعادة رسم اللغز بأكمله في كل مرة يتم فيها إنشاء كتلة جديدة (تكرار الحالة) ثم تعديل جزء صغير من اللغز (تحديث الحالة). تحتاج سلسلة البلوكشين المجزأة فقط إلى العثور على القطعة المحددة التي تتطلب التعديل (الشظية) واستبدالها بأخرى جديدة عند إضافة سجل معاملات جديد.

لماذا يعتبر التقسيم ضروريًا؟

تعد التطبيقات على السلسلة أكثر تنوعًا، وينمو الطلب بشكل كبير
بمجرد حدوث زيادة كبيرة في حجم المستخدم، بغض النظر عن نوع النظام، فإنه يحتاج حتمًا إلى التوسع لاستيعاب حركة المرور المتزايدة. على سبيل المثال، إذا كانت إحدى الألعاب عبر الإنترنت شائعة جدًا بحيث يزيد عدد اللاعبين من 100000 إلى مليون أو حتى عشرة ملايين يوميًا، فمن الضروري إعداد خادم جديد لتحويل حركة المرور وتجنب التأخير. يمكن رؤية موقف مماثل في الحياة الحقيقية. خلال العطلات، يعاني السياح إلى الأماكن ذات الأهمية دائمًا من الاختناقات المرورية الرهيبة. ما قد يستغرق عادةً ساعتين فقط للوصول إلى الوجهة يستغرق الآن وقتًا أطول بسبب زيادة حركة المرور. الروتين البديل هو الحل الشائع لتخفيف الازدحام المروري بشكل فعال.
يواجه التوسع اختناقات، والبحث عن بدائل
واجهت بلوكتشين أيضًا عقبة قابلية التوسع أثناء تطويرها. في بلوكشين P2P الذي يحتوي على 10 عقد فقط، يمكن إكمال جميع عمليات تبادل البيانات بعد 10 إلى 9 مرات من الاتصال بين العقد؛ عندما يصل عدد العقد إلى 100، فهذا يعني 100 99 مرة من الاتصال بين العقد إذا لم يكن هناك تحسين للخوارزمية. وبشكل عام، فإن شبكة بلوكتشين P2P ذات العقد N، حيث تتبادل كل عقدة البيانات مع عُقد N-1 الأخرى، فمن المتصور أن مقدار الوقت والحساب الذي يتم إنفاقه على كل معاملة سينمو بشكل كبير بعد توسيع شبكات بلوكتشين.

من خلال كونها الاتجاه السائد، لا تزال بيتكوين وإيثريوم تطبقان آلية قديمة وهي
بيتكوين، وهي حاليًا أكبر عملة مشفرة من حيث القيمة السوقية، كما أن إيثريوم التي تمت ترقيتها مسبقًا كلاهما منخفض السرعة، حيث تعالج بيتكوين حوالي 7 معاملات في الثانية (TPS) وإيثريوم أكثر قليلاً عند 15 TPS. لم يكن هذا كافياً منذ فترة طويلة لتلبية احتياجات عدد كبير من المستخدمين، ويتضاءل أمام النظام المركزي مثل شركة بطاقات الائتمان الرائدة VISA، التي تعالج ما يصل إلى 24000 معاملة في الثانية. بالإضافة إلى ازدحام الشبكة، تؤدي السرعة البطيئة أيضًا إلى زيادة التكاليف، ويحتاج المستخدمون إلى دفع رسوم أعلى لتحديد أولويات معاملاتهم، مما يجعل تجربة المستخدم أسوأ.


المصدر: إيثرسكان

ليست هناك حاجة لأن تمتلك كل عقدة سجل المعاملات الكامل في سلسلة بلوكشين مجزأة حيث تحتاج العقدة فقط إلى الاحتفاظ بالمعلومات المتعلقة بالجزء الذي تنتمي إليه، ويتم تخفيض تكلفة إعداد العقد والحد الأدنى للمشاركة عن طريق التجزئة. من الممكن أن تصبح شبكات Blockchain أكثر لامركزية بمساعدة التقسيم. ستصبح مواصفات الأجهزة المطلوبة لتشغيل العقد أعلى فأكثر بدون تقطيع. في النهاية، لن يبقى سوى المشاركين ذوي الظروف الاقتصادية المواتية. يمكّن التقسيم أجهزة الكمبيوتر العادية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وحتى الهواتف الذكية من أن تصبح عقدًا، الأمر الذي سيؤدي إلى التبني الجماعي للبلوكشين والتطبيقات اللامركزية.

كيف يعمل التقسيم في ETH 2.0؟

سيتم تحويل آلية الإجماع الخاصة بإيثريوم من إثبات العمل (PoW) إلى إثبات الحصة (PoS) في ETH 2.0 وسيتم دمج شبكة إيثريوم الرئيسية الأصلية في سلسلة بيكون. ونتيجة لذلك، لم تعد هناك حاجة إلى قوة حوسبة هائلة لعقد إيثريوم لإنشاء كتل جديدة. بدلاً من ذلك، يقومون بتخزين ETH الخاص بهم في العقود الذكية ليصبحوا مدققين للحصول على الحق في الحصول على رسوم المعاملات عند إرسال كتل جديدة.
في ETH 2.0، سيتم إنشاء 64 قطعة لتحسين قابلية التوسع، واحدة منها تسمى سلسلة Beacon. إنها تلعب دورًا أساسيًا في ترقيات تجزئة Ethereum وهي مسؤولة عن التنسيق ومشاركة المعلومات بين الأجزاء المختلفة. ستقوم جميع عُقد ETH 2.0 أيضًا بتجميع ETHs على سلاسل الأجزاء ومعالجة المعاملات على الأجزاء المختلفة وفقًا للتعليمات، ولن تكون الكتل الموجودة على سلاسل الأجزاء صالحة إلا بموافقة Beacon Chain.

المصدر: يقوم Hsiao-wei Wang
Sharding بالتحقق من صحة المعاملات المعلقة عن طريق الفرز
عندما تتبنى ETH 2.0 التجزئة، ستقوم خوارزمية أخذ العينات العشوائية بتعيين أرقام عشوائية من العقد لكل جزء للتحقق من المعاملات وتحديد ترتيب وصحة المعاملات على السلسلة المشتركة عن طريق التصويت، ثم ستتم إضافة معلومات الكتل المشتركة التي تم إنشاؤها حديثًا إلى Beacon Chain. يجب أن تتم الموافقة على الكتلة الجديدة من قبل أكثر من ثلثي العقد في سلسلة الأجزاء.
كما هو موضح في الشكل أدناه، يتم تعيين رقم (1 ~ 100) لكل عقدة في سلسلة من مجموعات عقدة المدقق؛ ستقوم خوارزمية أخذ العينات العشوائية بتفكيك ترتيب تخصيص العقد، مما يؤدي إلى مجموعة عقدة جديدة بدون ترتيب ثابت؛ يمكن تعيين العقد الأولى التي تم إنشاؤها حديثًا والتي تتراوح من 1 إلى 10 عقدة كأول لجنة لمعالجة المعاملات على سلسلة الأجزاء الأولى بينما تكون الحادية عشرة إلى العشرين هي اللجنة الثانية لمعالجة سلسلة الأجزاء الثانية، وهكذا.


المصدر: مدونة Vitalik Buterin «لماذا يعتبر التقسيم رائعًا: إزالة الغموض عن الخصائص التقنية»
لم يتم تعيين عقدة المدقق بشكل ثابت لمعالجة المعاملات على سلسلة أجزاء معينة لأن خوارزمية أخذ العينات العشوائية ستعيد تعطيل ترتيب العقد لفترة من الوقت. لذلك، لا يتم إصلاح أعضاء اللجنة المسؤولين عن كل سلسلة من سلاسل الأجزاء، مما يتجنب خطر المركزية الناجم عن قيام عقدة معينة بالتحقق من سلسلة الأجزاء لفترة طويلة، ويزيد من صعوبة الهجوم.
نظرًا لأن التجزئة ستزيد بشكل كبير من إنتاجية ETH 2.0، يصبح من غير المجدي لجميع العقد تحديث بيانات المعاملات الكاملة على سلاسل الأجزاء المختلفة بشكل متزامن، ويصبح Collation Header، الذي يشبه رأس الكتلة في PoW، وسيلة لمشاركة المعلومات. كما يوحي الاسم، يحتوي رأس الترتيب على بيانات وصفية حول المعلومات الموجودة داخل الترتيب مثل:

  1. الجزء الوحيد الذي ينتمي إليه الترتيب
  2. التجزئة الجذرية للترتيب الأصلي
  3. جذر Merkle لجميع المعاملات في الترتيب
  4. جذر ما قبل الدولة وجذر ما بعد الدولة
  5. توقيعات كتاب العدل


المصدر:
Hackernoon سيوفر عنوان الترتيب للعقدة معلومات كافية وسيقوم فقط بتنزيل سجل المعاملات الكامل وفقًا للفهرس عند الضرورة.

إيجابيات وسلبيات التقطيع

بديل يعمل على تحويل طلب الاستخدام بشكل فعال وتحسين قابلية التوسع بشكل كبير
تخيل أن مليون سيارة تضطر إلى القيادة على نفس الطريق للانتقال من المدينة أ إلى المدينة ب. لا بد أن تكون الرحلة بطيئة وهذا هو الحال بالنسبة للبلوكشين التقليدية حيث أن جميع العقد على السلسلة مطلوبة للتحقق من كل معاملة. يؤدي التقسيم إلى تقسيم البيانات الموجودة على السلسلة إلى أجزاء بحيث تحتاج كل عقدة فقط إلى معالجة جزء من المعاملة. عندما تضيف سلسلة البلوكشين العديد من الطرق السريعة لتفريق حركة المرور، يمكن للمستخدمين إكمال المعاملات بشكل صحيح بشكل أسرع.

المصدر: جينيسيس بلوك

تقليل ازدحام الشبكة وخفض التكاليف
في الترقية المسبقة لإيثريوم، تحزم عُقَد المُعدِّنين المعاملات استنادًا إلى المبلغ الذي يرغب المستخدمون في دفعه، مع معالجة الرسوم الأعلى بشكل أسرع ومعالجة الرسوم المنخفضة بشكل أبطأ، مما يؤدي إلى تقديم عروض أسعار مرضية حيث يدفع المستخدمون أحيانًا أكثر من 50 دولارًا مقابل معاملة واحدة. تسمح عملية التقسيم للبلوك تشين بالعمل بسلاسة أكبر وتقلل من الحاجة إلى تقديم عروض أسعار على الرسوم، ويمكن للمستخدمين اللجوء إلى نظام آخر في حالة حدوث ازدحام على جزء واحد.

سهولة تشغيل العقد وتعزيز اللامركزية والأمان
نظرًا لأنه ليس من الضروري الوصول إلى البيانات الكاملة لسلسلة البلوكشين بأكملها نظرًا لأن كل عقدة تحتاج فقط إلى معالجة المعلومات على جزء واحد في نفس الوقت، فإن الأجهزة المطلوبة لإعداد العقدة تصبح أقل. يمكن للمستخدمين استخدام أجهزة أرخص كنقاط للانضمام إلى التحقق من أجل كسب الإيرادات. تفيد عتبة التناقص اللامركزية وتعميم شبكات بلوكتشين، ورؤية ETH 2.0 هي السماح للأفراد بتشغيل تطبيقات إيثريوم من هواتفهم الذكية. تتمثل إحدى المزايا الجانبية للامركزية في تعزيز أمان الشبكة، فكلما زاد عدد العقد وكلما زاد انتشارها، زادت صعوبة مهاجمة البلوكشين.

بينما يسلط التقسيم الضوء على قائمة المزايا، فإنه يقدم أيضًا سلسلة من المشكلات الجديدة:

إمكانية الهجوم بنسبة 1%: تتعرض
سلسلة البلوكشين لهجمات بنسبة 51%، مما يعني أن المهاجم قادر على التلاعب بشكل تعسفي ببيانات المعاملات أو حتى التحكم في شبكة البلوكشين بأكملها عندما يتحكم في 51% من قوة حوسبة العقد. في شبكات بلوكتشين الأكبر مثل بيتكوين وإيثريوم التي تمت ترقيتها مسبقًا، تكون تكلفة الهجوم بنسبة ٥١٪ مرتفعة جدًا، مما يجعل تنفيذه غير ممكن.
ومع ذلك، مع اعتماد التقسيم، يتم تقليل عدد العقد التي تعالج كل جزء بشكل كبير ويصبح من السهل جدًا على المهاجم الضار تقديم تنازلات طالما أنه يهاجم أحد الأجزاء ويقوم بتزوير المعاملات بنجاح بدلاً من مهاجمة الشبكة بأكملها. ولكي نكون أكثر تحديدًا، بالنسبة لشبكة بلوكتشين التي تحتوي على ١٠٠٠ عقدة بنفس قوة الحوسبة، يحتاج المخترق إلى التحكم في أكثر من ٥٠٠ عقدة لمهاجمة الشبكة بأكملها. ولكن عندما يتم توزيع هذه العقد البالغ عددها 1000 عقدة على 100 قطعة، يحتاج المخترق فقط إلى التحكم في أكثر من 5 نقاط في إحدى القطع للتلاعب بالبيانات.

المصدر: جينيسيس بلوك

تزداد مخاطر أمن العقود الذكية:
يتطلب اعتماد التجزئة إعادة كتابة بنية البيانات ومنطق الكود الأساسي لدفتر حسابات شبكة بلوكتشين، وسيؤدي التعقيد الإضافي إلى زيادة صعوبة تحديث الشبكة وصيانتها، مما يؤدي إلى ثغرات أمنية ومخاطر العقود الذكية بينما قد تحدث أخطاء غير مقصودة أيضًا أثناء التنفيذ.

التواطؤ بين أعضاء اللجنة
على الرغم من أن التقسيم يعتمد خوارزمية عشوائية لأخذ العينات لتجنب تخصيص العقد المتطابقة لسلسلة مجزأة ثابتة، إلا أنه لا يزال هناك احتمال أن تؤدي مجموعات مكررة من العقد المتطابقة إلى التحقق من صحة المعاملات بعد فترة زمنية طويلة بما فيه الكفاية، ويمكن أيضًا لأعضاء اللجنة الذين يقومون بالتحقق من سلسلة الأجزاء التواطؤ مع بعضهم البعض وإرسال معاملات ضارة إلى السلسلة.
عدم توازن التحميل
الشرط الأساسي لتحسين أداء الشبكة من خلال التجزئة هو أن «التقسيم» يؤدي بنجاح إلى «التحويل». ومع ذلك، عندما يتم تحسين سلسلة البلوكشين باستخدام 100 سلسلة مجزأة، يظل جميع المستخدمين يستخدمون سلسلة مجزأة معينة، ثم تفشل عملية التقسيم ولا تتحسن قابلية التوسع كثيرًا. هذه أيضًا مشكلة محتملة لـ ETH 2.0 حيث لا يتم تضمين القدرة على تنفيذ عمليات العقد الذكي لكل سلسلة أجزاء في التخطيط الأولي.
مستكشفو البلوكشين الأكثر تعقيدًا:
يتم تحسين قابلية التوسع الناتج عن التجزئة عن طريق إضافة المزيد من الخوارزميات والبيانات إلى الشبكة بأكملها، وهناك حاجة إلى قوة معالجة أكبر لمستكشفي blockchain لاسترداد المعلومات بشكل فعال على blockchain.

سلاسل البلوكشين الأخرى التي تعتمد التقسيم

إلروند:

Elrond هي سلسلة بلوكشين عامة لامركزية تهدف إلى تحسين قابلية التوسع والسرعة والأمان من خلال تطوير ثلاث تقنيات رئيسية، بما في ذلك Adaptive State Sharding مع تقنية توسيع نطاق البلوكشين، و Secure Proof of Stake (SPoS) الذي يحدد اختيار المدققين لتسريع عملية التحقق، و Elrond Virtual Machine، التي تدعم لغات برمجة متعددة ومتوافقة مع Ethereum VM.

تجمع ميزة تقسيم الحالة التكيفية الفريدة من Elrond بين ثلاثة أشكال من التقطيع:

  1. يمثل تقسيم الشبكة عملية تجميع العقد في أجزاء.
  2. ينقل تقسيم المعاملات التعقيد إلى المستوى التالي ويتعامل مع توزيع المعاملات عبر الأجزاء المختلفة، ولكن جميع العقد تحافظ على سلسلة البلوكشين بأكملها في حالتها.
  3. يمثل تقسيم الحالة الجزء الأكثر تعقيدًا ويتم وصفه بأنه آلية تسمح للأجزاء المختلفة بالتعامل فقط مع جزء من الحالة دون تكرار البيانات بين العقد من الأجزاء المختلفة.

حاليًا، يمكن أن تصل Elrond إلى 15,000 TPS مع الحفاظ على الرسوم منخفضة تصل إلى 0.001 دولار، وهي ميزة معقولة على Ethereum.

بالقرب من:

Near عبارة عن سلسلة بلوك عامة تعتمد على التقسيم الكامل للدولة وتطبيقات التطوير المبسطة وآلية إثبات الحصة. إنه يحدد الهدف المتمثل في زيادة قابلية التوسع لتطوير التطبيقات اللامركزية وفتح باب تقنية blockchain للجميع. آلية إجماع Doomslug الخاصة بها، والتي تتبنى خوارزمية Nightshade، قادرة على توسيع TPS إلى 100000. تختلف البنية التقنية لـ Near عن السلاسل العامة المجزأة الأخرى مثل سلسلة Beacon، التي تتكون من سلسلة واحدة وسلاسل مجزأة متعددة، ويتم تقسيمها إلى كتل فردية، ويتم إجراء التقسيم بين هذه الكتل. تحتوي الكتلة على جميع المعاملات لجميع الأجزاء بينما يتم تقسيم حالة الجزء، ويتم تعيين المدققين بشكل عشوائي للتحقق من الحالة المقابلة للجزء من المعاملة، وبالتالي تحسين الأمان.

زيليا:

تعتبر Zilliqa من أوائل الشركات في مجال البلوكشين. وقد تم إطلاقه لحل مشكلة قابلية التوسع الضعيفة لبلوكتشين في ذلك الوقت باستخدام تجزئة الشبكة وتفتيت المعاملات، بالإضافة إلى خوارزمية PoW والخوارزمية البيزنطية للتسامح مع الأخطاء (PBFT) مع تعقيد مبسط لتسريع الإجماع داخل الأجزاء. لا يزال بإمكانه العمل بسرعة مع أكثر من 600 عقدة، ويؤدي التوسع المستمر إلى نقل Zilliqa إلى TPS أعلى من 2400 إلى 3600 TPS.

الوئام:

Harmony عبارة عن سلسلة عامة تعتمد على تجزئة الحالة، والتي يتم تنظيمها بواسطة سلسلة Beacon وسلاسل تجزئة متعددة ومصحوبة بخوارزمية الإجماع البيزنطية التي تتحمل الأخطاء (PBFT) للوصول إلى إجماع مُحسَّن للغاية مع تسريع توقيعات BLS لتجميع توقيعات متعددة في واحدة. في سلسلة عامة مجزأة، يمكن استخدام 1٪ من قوة الحوسبة لهجمات الإنفاق المزدوج، فيما يتعلق بهذا، تتبنى Harmony ePoS (إثبات الحصة الفعال) والتقطيع العشوائي لتفريق الرموز المكدسة على نطاق واسع وتخصيصها عشوائيًا إلى أجزاء متعددة لتقليل مخاطر التعرض للهجوم وذلك لتعزيز أمان القطع. كما أنها تعتمد Kademlia Cross-Shard Communication للتحكم في نفقات الشبكة مع الاستفادة من Erasure Code، الذي يتيح استعادة البيانات، لتحسين عملية البث الجماعي لإجراء تحجيم أفقي فعال.

الخاتمة

مع انفجار استخدام العملات المشفرة وانتشار التطبيقات اللامركزية، أصبحت بعض سلاسل البلوكشين التقليدية مرهقة وغير قادرة على تلبية الطلب المتزايد في السوق. أصبحت كيفية تحسين قابلية التوسع دون التخلي عن اللامركزية والأمان مشكلة رئيسية لصناعة blockchain الحالية.

يؤدي التقسيم بشكل فعال إلى تحويل الاحتياجات على السلسلة وتحسين كفاءة الوصول

Sharding هي تقنية تحسين تعمل على تحسين كفاءة الوصول إلى قاعدة البيانات عن طريق تقسيم بيانات المعاملات على السلسلة ومعالجتها بواسطة العقد المختلفة بشكل متزامن، وهذه هي الطريقة التي يتم بها تحويل حركة المرور وزيادة السرعة. كحل توسيع الطبقة الأولى الذي طال انتظاره، عندما يتم تحقيق التقطيع بنجاح بعد التغلب على الصعوبات التقنية عالية المستوى، تكون فوائده المحتملة ضخمة جدًا. تم اعتماد Sharding من قبل بعض سلاسل البلوكشين وفي ETH 2.0 القادم، سيتم اعتماده أيضًا على أمل تحسين أداء الشبكة بشكل كبير.

من الصعب للغاية تحقيق التقطيع مع العديد من التحديات التي لم يتم حلها، ولكن في النهاية سيتم التغلب على المثلث المستحيل

ومع ذلك، فإن التقطيع ليس حلاً مثاليًا. بالإضافة إلى التعقيد المتزايد، قد يعرض الشبكة لمزيد من المخاطر. يواصل الكثير من المطورين أبحاثهم حول كيفية تنسيق الأجزاء المختلفة للعمل بكفاءة، ويتوقعون أن يكون التقسيم هو المفتاح للتغلب على «المثلث المستحيل» للأمان واللامركزية وقابلية التوسع، بحيث يمكن زيادة شعبية جميع تطبيقات بلوكتشين الحالية والعملات المشفرة.

المؤلف: بيكولو المترجم: يولي
المراجع: هوغو، إدوارد
تنصل:

  • تمثل هذه المقالة آراء المراقبين فقط ولا تشكل أي اقتراحات استثمارية.
    * يحتفظ Gate.io بجميع الحقوق في هذه المقالة. سيتم السماح بإعادة نشر المقالة بشرط الإشارة إلى Gate.io. في جميع الحالات الأخرى، سيتم اتخاذ الإجراءات القانونية بسبب انتهاك حقوق الطبع والنشر.
المؤلف: Piccolo
المترجم: Yuler
المراجع (المراجعين): Hugo, Edward, Cecilia, Ashley
* لا يُقصد من المعلومات أن تكون أو أن تشكل نصيحة مالية أو أي توصية أخرى من أي نوع تقدمها منصة Gate.io أو تصادق عليها .
* لا يجوز إعادة إنتاج هذه المقالة أو نقلها أو نسخها دون الرجوع إلى منصة Gate.io. المخالفة هي انتهاك لقانون حقوق الطبع والنشر وقد تخضع لإجراءات قانونية.
ابدأ التداول الآن
اشترك وتداول لتحصل على جوائز ذهبية بقيمة
100 دولار أمريكي
و
5500 دولارًا أمريكيًا
لتجربة الإدارة المالية الذهبية!