أخبارالمطورينإدخالالمشروع Blockchain شرح الأحداث والمؤتمرات الصحافةالنشرات الإخبارية

اشترك في نشرتنا الإخبارية.

عنوان بريد الكتروني

نحن نحترم خصوصيتك

الرئيسيةالمدونة وأوضح Blockchain

حالة تحجيم الإيثريوم

نظرة عامة موجزة على التحديات والحلول لتوسيع نطاق شبكة Ethereum. بواسطة ConsenSys أبريل 24 ، 2018 نُشر في 24 أبريل 2018

لقد عرف مطورو Ethereum منذ فترة طويلة أن توسيع نطاق الشبكة موضوع يستحق المناقشة والاستثمار. ومع ذلك ، لم ينتشر الأمر تمامًا من مجتمع المطورين ، حتى أواخر عام 2017 ، عندما اجتذب تطبيق لامركزي (dApp) يسمى CryptoKitties الكثير من حركة المرور ، مما أدى إلى إبطاء الشبكة. علاوة على زمن انتقال الشبكة ، ارتفع سعر الغاز – الرسوم المطلوبة لتشغيل كل عملية ضمن عقد على بلوكشين Ethereum – حيث تنافس المستخدمون على التحقق من صحة معاملاتهم.

على الرغم من الإفراط في الإبلاغ عن القصة واستنفادها الآن ، فقد كشف موقف CryptoKitties أن Ethereum في حالتها الحالية قد لا تكون مستعدة لمقدار حركة المرور التي ستصاحب إطلاق تطبيق dApp ناجح. تؤدي السرعات البطيئة وتكاليف الاستخدام المتقلبة إلى إبعاد الناس عن الأنظمة الأساسية والتطبيقات. يتقدم مطورو DApp لإصدار أول تطبيق معتمد على نطاق واسع ، لذلك يجب على مطوري Ethereum مواصلة العمل لتوسيع نطاق blockchain.

“Trilemma”

إحدى نظريات تقنية blockchain هي أن الشبكة يمكنها فقط دعم اثنتين مما يلي: الأمان ، واللامركزية ، وقابلية التوسع. لقد كان هذا “المعضلة الثلاثية” – كما أصبح معروفًا – هو التحدي الذي يواجه مطوري Ethereum لأنهم يسعون للحفاظ على المبادئ الأساسية لـ blockchain (اللامركزية والأمان) أثناء توسيع نطاق اعتمادها وتطبيقها على نطاق واسع. بعض الإصلاحات الفورية لقابلية التوسع ، على سبيل المثال ، تؤثر بشدة على الأمن أو اللامركزية:

استخدام العملات البديلة هو أحد الحلول النظرية لمخاوف قابلية التوسع. يتمثل الخيار في التخلي عن فكرة blockchain واحد من خلاله تحدث جميع المعاملات ، وبدلاً من ذلك اعتماد نموذج حيث تتعايش العملات البديلة المتعددة ، وكلها تعمل على blockchain منفصلة. ستسمح حركة المرور المنخفضة لكل blockchain بتوسيع نطاق هذه المجموعة من blockchain. ومع ذلك ، مع وجود عدد أقل من العقد التي تعمل على كل blockchain ، فإن كل blockchain أكثر عرضة للهجوم والمستخدمين الضارين. وبالتالي ، فإن استخدام العملات البديلة يحافظ على اللامركزية ويحسن قابلية التوسع ، ولكنه يؤثر بشدة على الأمن.
زيادة حجم الكتلة هو حل نظري آخر لمخاوف قابلية التوسع. إذا صوت مجتمع Ethereum لزيادة حجم كل كتلة ، فلا يزال بإمكان جميع العقد إجراء جميع العمليات ، ولكن يمكن إجراء المزيد من المعاملات في نفس الوقت ، وبالتالي تسريع الشبكة. ومع ذلك ، مع أحجام الكتل الكبيرة ، تتطلب كل معاملة مزيدًا من الطاقة ، وستكون العقد الأقل والأقل قادرة على إنفاق هذا المقدار من الطاقة. ستكون النتيجة مستقبلًا حيث تتم صيانة الشبكة بواسطة عدد قليل من أجهزة الكمبيوتر العملاقة ذات قوة المعالجة الهائلة اللازمة للتحقق من كل كتلة. وبالتالي ، فإن زيادة حجم الكتلة تحافظ على الأمان وتحسن قابلية التوسع ، ولكنها تقلل بشدة من مدى لامركزية الشبكة.

كان الشاغل الرئيسي لتطوير blockchain هو الأمن واللامركزية. لذلك ، فإن العائق الأساسي أمام قابلية التوسع هو أن كل عقدة حاليًا يجب أن تعالج كل معاملة. على الرغم من أن هذه العملية آمنة ولا مركزية بشكل لا يمكن إنكاره ، إلا أنها لا تتيح مجالًا كبيرًا للنمو القابل للتطوير. يصبح السؤال ، إذن ، كيف يمكننا هندسة Ethereum لتكون قادرة على التوسع دون المساس بالأمن واللامركزية?

هناك أربعة بروتوكولات أساسية قيد التطوير والتي ستعالج قضايا قابلية التوسع. تم اقتراح Sharding و Plasma و Raiden خصيصًا لمساعدة مقياس Ethereum. البروتوكول الرابع ، كاسبر ، أوسع نطاقًا بكثير ، لكن سيكون له آثار قابلية التوسع فوق العديد من البروتوكولات الأخرى.

التقسيم

تعد المشاركة إحدى طرق القياس التي تحافظ على جميع المعاملات على blockchain الأصلي ، وبالتالي يُعرف باسم حل “on-chain”. تتناول المشاركة مشكلة أن جميع المعاملات على Ethereum متسلسلة ، حيث يجب على كل عقدة معالجة كل معاملة. تسمح المشاركة للعمليات بالعمل في وقت واحد جنبًا إلى جنب مع بعضها البعض ، وبالتالي زيادة عدد المعاملات في الثانية التي يمكن أن يعالجها blockchain بشكل عام. مع التجزئة ، يتم تقسيم شبكة Ethereum إلى مجموعات متعددة من العقد. كل مجموعة من هذه المجموعات عبارة عن جزء ، وكل جزء يعالج جميع المعاملات التي تحدث داخل تلك المجموعة. هذا يسمح لجميع الأجزاء لكل معاملات مختلفة في وقت واحد

داخل كل جزء ، تقوم عقد معينة تسمى “المجمعات” بإنشاء “ترتيب” أو مجموعة من المعلومات حول هذا الجزء بشكل منتظم. يحتوي كل ترتيب على المعلومات التالية:

معلومات حول الجزء الذي جاء منه الترتيب.
معلومات حول حالة الجزء قبل تطبيق المعاملات.
سيتم تطبيق معلومات حول حالة الجزء بعد المعاملات.
التوقيعات الرقمية من ⅔ للمقارنات تتحقق من صحة المعلومات الموجودة في الترتيب

عبر الشبكة ، يتم تجميع عمليات الترتيب من كل جزء في كتلة واحدة وإضافتها إلى سلسلة Ethereum blockchain. لذلك ، تسمح المشاركة لهذه المجموعات من العقد بمعالجة المعاملات والتحقق منها ، في حين أن المعلومات الوحيدة المضافة إلى blockchain هي المعلومات المخففة الموجودة في عمليات الترتيب. إذا كان هناك ، على سبيل المثال ، عشرة أجزاء ، وكل جزء يعالج خمس معاملات ، فإن الكتلة التالية ستشمل سجلًا من خمسين معاملة على blockchain ، بدلاً من عدد قليل فقط لو أنها نفذت المعاملات بالتتابع.

تنشأ مشكلتان مع التجزئة. أولاً ، يجب أن يحتوي كل جزء على عقد كافية لضمان أمان الشبكة. إذا كان الجزء يحتوي على عدد قليل جدًا من العقد ، فقد يتم اختراق من المجمعات والبدء في التصرف بشكل ضار. ثانيًا ، لا توجد طريقة سهلة لمعالجة معاملة تحدث بين جزأين بدلاً من جزء واحد فقط (وهي مشكلة لا توجد مع blockchain واحد كامل). تتطلب الطريقة الحالية سلسلة مرهقة من الإيصالات والبراهين.

بلازما

البلازما هي طريقة أخرى للقياس تعالج المعاملات “خارج السلسلة” ، أي ليس على بلوكشين Ethereum الأساسي. تسمح البلازما للعديد من سلاسل الكتل (تسمى “سلاسل الأطفال”) بالانطلاق من سلسلة الكتل الأصلية (تسمى “سلسلة الجذر”). لذلك ، يمكن لكل سلسلة فرعية معالجة سجلات المعاملات الخاصة بها والاحتفاظ بها مع الاعتماد على الأمان الأساسي لسلسلة الجذر. مع البلازما ، فإن سلسلة الجذر هي المنفذ العالمي للحسابات التي تحدث على جميع السلاسل الفرعية. ومع ذلك ، فإن سلسلة الجذر تحتاج فقط إلى أن يتم حسابها في حالة نشوء نزاع داخل إحدى السلاسل الفرعية. تسمح هذه الطريقة لشبكة كاملة من السلاسل الفرعية بتقسيم جميع المعاملات على blockchain من أجل تحسين السرعة والكفاءة على أفضل وجه. إذا رغبت العقد في سلسلة فرعية ، فيمكنهم إرسال معاملة خروج وتصدير سجل معاملاتهم إلى سلسلة الجذر.

هذه الطريقة لها قوة معينة. يمكن أن يكون لكل سلسلة بلازما صفاتها الخاصة ومجموعة معاييرها. هذا يعني أن السلاسل الفرعية المختلفة يمكنها دعم المعاملات بمتطلبات مختلفة (مثل الخصوصية) ، بينما لا تزال جميعها تحدث في نفس النظام البيئي الآمن.

رايدن

Raiden هو حل آخر خارج السلسلة يسمح للعقد بالحفاظ على سجل بينها دون الحاجة إلى التحقق من كل معاملة من سلسلة الجذر. يمكن أن تفتح عقدتان “قناة حالة” بينهما ، وهي قناة ثنائية الاتجاه بين المستخدمين. تحدث “الرسائل” – في شكل معاملات – بين العقدتين ويتم التوقيع عليها من قبل كل طرف لضمان ثباتها. يعد Raiden مفيدًا بشكل خاص للمدفوعات المتكررة والمتوقعة – أي مستخدم يعرف أنه سيدفع لشركة 10 دولارات في الأسبوع مقابل خدمة ما ، أو مستخدم يعرف أنه سينفق المال في متجر البقالة المحلي بانتظام. مع المعاملات المسجلة والتحقق منها بين هاتين العقدتين بدلاً من كل كتلة ، يتم تحرير سلسلة الجذر من كمية هائلة من حركة المرور. في أي وقت ، يمكن لأي مشارك في قناة الدولة اختيار إغلاق المعاملة ، ويتم تصدير النتيجة الصافية لجميع المعاملات إلى blockchain الجذر وإدراجها في الكتلة التالية. هذا يعني أنه بعد عام من الاشتراك في خدمة 10 دولارات في الأسبوع ، يمكن للمستخدم أن يقوم بالتحقق من كتلة واحدة بقيمة 520 دولارًا بدلاً من 52 معاملة منفصلة بقيمة 10 دولارات.

يأتي حل Raiden مع تحذير أساسي واحد وميزة أساسية واحدة. التحذير هو أن العقد لا يمكنها التواصل إلا مع “جيرانها” – مما يعني أنه إذا كانت العقدة A والعقدة B مفتوحة لقناة الحالة ، والعقدة B والعقدة C لديها قناة بيان مفتوحة ، فإن العقدة A لا يمكنها إرسال الأموال مباشرة إلى العقدة C. ومع ذلك ، يمكن إعادة توجيه المعاملات من خلال القنوات بطريقة لا يمكن سرقتها أو قفلها على طول الطريق. يمكن للعقدة A إرسال معاملة إلى العقدة C باستخدام العقدة B كوسيط بطريقة لا يمكن للعقدة B أن تسرق الأموال فيها. كميزة أساسية ، يقلل Raiden بشكل كبير من أسعار الغاز لكل معاملة. تتطلب المعاملات التي تحدث خارج السلسلة بين العقد كمية أقل من الغاز للمعالجة مقارنة بالمعاملات التي تحدث في سلسلة الجذر.

كاسبر

Casper هو بروتوكول يتغير من خلاله نموذج إثبات العمل (PoW) الحالي لشركة Ethereum إلى Proof of Stake (PoS). باستخدام PoW ، يجب على المعدنين حاليًا إنفاق الطاقة من أجل حل معادلة تشفير وتعدين كتلة. يكافأون إذا قاموا بحل المعادلة ، لكن العملية تتطلب طاقة هائلة (وستستمر في طلب المزيد والمزيد). هذا مكلف وغير فعال في استخدام الطاقة ، حيث يكلف حاليًا 1.2 مليار دولار أمريكي سنويًا للحفاظ على نموذج إثبات العمل.

في PoS ، تحل “المصادقات” محل المعدنين ، ويقومون “بالتحقق من صحة” (بدلاً من الكتل الموجودة في blockchain). بدلاً من إنفاق الطاقة على كتلة معينة ، يقوم المدققون بوضع أموالهم في كتلة معينة. يتم التحقق من الكتلة التي تحتوي على أكبر قدر من الأموال المكدسة عليها وإضافتها إلى blockchain. بشكل أساسي ، “يراهن” المدققون على إضافة كتلة معينة إلى السلسلة عن طريق قفل أموالهم في العقد حتى يتم إضافة الكتلة التالية. يكافأون إذا وضعوا رهانهم على الكتلة الصحيحة. يفقدون أموالهم إذا تصرفوا بشكل ضار من خلال محاولة التحقق من صحة كتلة بمعلومات غير صحيحة أو فاسدة.

من الناحية المفاهيمية ، يجب أن يحمي هذا التحول blockchain من الهجمات الضارة. باستخدام PoW ، يكلف الهجوم الفاشل على blockchain وقت المهاجم وقوته. باستخدام PoS ، يكلف الهجوم الفاشل على blockchain أموال المستخدم مباشرةً ، حيث يفقد على الفور جميع الأموال المكدسة في الكتلة الخاطئة.

سيسبق الإصدار النهائي من Casper نسختين من البروتوكول: Casper FFG و Casper CBC. سيتم نشر هذه التكرارات على Ethereum من أجل اختبار PoS على الشبكة وتحديد المشكلات المحتملة قبل التبديل تمامًا.

كاسبر اف اف جي

سيكون Casper FFG (أداة النهاية الودية) هو التكرار الأول لـ Casper ، والذي من المحتمل أن يتم إصداره خلال الشوكة الصلبة التالية لـ Ethereum ، القسطنطينية. في Casper FFG ، لا تزال الكتل تُستخرج باستخدام PoW. ومع ذلك ، كل خمسين كتلة ، يتدخل المدققون لاختبار آلية PoS. تستخدم “نقطة التفتيش” بروتوكول نقاط البيع لتقييم وتأكيد النهاية. تعني النهاية أن العملية كاملة وغير قابلة للتغيير تمامًا. في FFG ، يشترك المصدقون في الأموال لإنهاء الخمسين كتلة السابقة في السلسلة.

كاسبر سي بي سي

سيكون Casper CBC (Correct-by-Construction) هو التكرار الثاني لـ Casper. عادة ، يتم تحديد البروتوكول رسميًا ثم يتم إثبات أنه يلبي جميع الخصائص المحددة. باستخدام CBC ، يتم تحديد بروتوكول PoS جزئيًا فقط ، ثم يتم ضبطه بشكل دقيق من أجل تلبية الخصائص التي كان من المفترض اتباعها. بشكل أساسي ، بدلاً من أن يتم تعريفه بالكامل من البداية ، يتم اشتقاق البروتوكول بشكل نشط ومستمر. يتم تحقيق ذلك من خلال تطبيق دليل يُعرف باسم “الخصم المثالي” ، والذي يمكنه رفع الاستثناءات والأخطاء والفشل المستقبلي للبروتوكول.

من المحتمل أن يتم نشر بروتوكول Casper النهائي مع الدروس المستفادة من كل من FFG و CBC. البروتوكول أوسع نطاقًا بكثير من مجرد قابلية التوسع ، بما في ذلك تحسينات الطاقة والأمن أيضًا. تتطلب الطاقة الأقل لكل عقدة لإضافة كتلة إلى السلسلة ، ومع ذلك ، فإن الشبكة ستعمل على تحسين صعوبات التوسع الحالية. على الرغم من أن Casper لم يتم تطويره خصيصًا لمعالجة مخاوف التوسع ، فمن المؤكد أنه سيكون له تأثير إيجابي على قدرة الشبكة على التعامل مع حركة مرور أعلى.

تطل على الطريق

المقترحات الأربعة المذكورة أعلاه ليست متعارضة – يمكن ومن المحتمل أن يتم تنفيذها جميعًا إلى حد ما لمساعدة شبكة Ethereum على نطاق واسع بمرور الوقت. سيكون التوسع في أذهان مطوري Ethereum في عام 2018. مع تطوير وإطلاق المزيد والمزيد من dapps الأكثر شعبية ، سنرى ضبطًا مستمرًا لخيارات التحجيم المتاحة للسماح لـ Ethereum بإمكانياتها الكاملة.

اشترك في النشرة الإخبارية لدينا للحصول على أحدث أخبار Ethereum وحلول المؤسسات وموارد المطورين والمزيد.نقل