كيف تحل تقنية شاردينغ مشكلة توسيع البلوكتشين؟

ملخص - الشاردينغ هو طريقة لتقسيم شبكة البلوكشين إلى أجزاء مستقلة متعددة، حيث تعالج كل جزء المعاملات بشكل متوازي لزيادة السرعة والأداء. - تساعد هذه التقنية في تقليل الحمل على كل عقدة، وتقليل تكلفة الانضمام إلى الشبكة، وزيادة عدد المعاملات التي يمكن معالجتها في كل ثانية. - يأتي الشاردينغ مع مخاطر أمان مثل هجوم السيطرة على أجزاء منفردة وتعقيد المعاملات بين الأجزاء المختلفة.

مشكلة التوسع - أكبر تحدي للبلوكشين

تكنولوجيا البلوك تشين كانت قد وعدت بإحداث ثورة في طريقة إدارتنا للبيانات وتبادل الأصول. ومع ذلك، فإن شبكات البلوك تشين الحالية تواجه جدارًا: قدرة المعالجة المتأخرة. هذه هي النقطة الموجودة في “الثالوث المستحيل” الشهير للبلوك تشين - التوازن بين ثلاثة عوامل تشمل قابلية التوسع، والأمان، واللامركزية. لا يزال تحقيق الثلاثة معًا لغزًا صعبًا، حتى ظهور الحلول الاستراتيجية مثل الشاردينغ.

ما هو التجزئة - تقسيم لحل المشكلة

شاردينغ يأتي من إدارة قواعد البيانات التقليدية، لكن يتم تطبيقه على البلوكتشين بهدف واضح: تقسيم العمل حتى لا يكون أي عقدة مثقلة.

جوهرًا، يقوم الشاردينغ بتقسيم شبكة البلوكشين إلى “شرائح” أصغر - كل شريحة تعمل مثل بلوكشين مصغر مستقل. يمكن لهذه الشرائح معالجة المعاملات وتنفيذ العقود الذكية في وقت واحد مع بعضها البعض، بدلاً من الاضطرار إلى الانتظار لبعضها كما هو الحال في الأنظمة التقليدية.

بلوكتشين معالجة البيانات - طريقتان مختلفتان تمامًا

لفهم لماذا يعتبر الشاردينغ مهمًا، نحتاج إلى فهم كيفية عمل البلوكتشين بشكل عام:

الطريقة التقليدية (تعالج بشكل متسلسل): يجب على كل عقدة في سلسلة الكتل معالجة جميع المعاملات، وتخزين جميع البيانات، والتحقق من كل كتلة. هذا يضمن أمانًا عاليًا - كل عقدة هي نسخة كاملة من سلسلة الكتل. لكن الثمن هو السرعة: عندما تزداد كمية المعاملات، ستتباطأ الشبكة لأن كل شيء يجب أن يتم معالجته بالتتابع.

طريقة الشاردينغ ( معالجة متوازية ): يتم تقسيم العمل - تحتاج العقدة A لمعالجة الشريحة 1، والعقدة B تحتاج فقط للشريحة 2، وهكذا. تعمل كل شريحة بشكل مستقل، مما يسمح بالعديد من المعاملات للعمل في نفس الوقت. النتيجة: زيادة كبيرة في السرعة ولكن التعقيد يزداد أيضًا.

تقسيم المناطق الأفقية مقابل تقسيم المناطق العمودية - لماذا اختارت البلوكشين هذا الخيار

هناك طريقتان لتقسيم البيانات في قاعدة البيانات - أفقي ورأسي - لكن البلوكشين يفضل التقسيم الأفقي (horizontal partitioning) الذي تقوم به الشاردينغ:

التقسيم الأفقي: تقسيم البيانات حسب الصف - كل صف يدخل في جزء مختلف. على سبيل المثال، معاملات المستخدم A في الجزء 1، المستخدم B في الجزء 2. كل عقدة تحتاج فقط إلى مجموعة فرعية كاملة من البيانات، غير مقسمة.

تقسيم عمودي: تقسيم البيانات حسب الأعمدة - عقدة تحتفظ بالاسم، وعقدة أخرى تحتفظ بالرصيد، وما إلى ذلك. هذه الطريقة تضر بسلامة البيانات وتجعل كل عقدة بحاجة إلى الربط مع أجزاء أخرى متعددة للتحقق، مما يزيد من التعقيد.

لماذا تعتبر المناطق الأفقية أفضل مع blockchain:

1. توسيع أفضل - يمكن لكل جزء معالجة المعاملات بشكل مستقل، دون الحاجة إلى انتظار جزء آخر
2. لامركزية أكثر - لا تحتاج العقدة إلى الوصول إلى جميع البيانات، مما يقلل من متطلبات الموارد، ويسمح بمشاركة المزيد من المشاركين
3. أمان أفضل - تحتوي كل قطعة على بيانات المعاملات الكاملة، مما يضمن التكامل بدلاً من تقسيم المعلومات

الفوائد الواقعية للتجزئة

سرعة التداول تزداد بشكل كبير

بدلاً من معالجة المعاملات ببطء، يسمح الشاردينغ بالمعالجة المتوازية عبر المقاطع. إذا كان لدى الشبكة 64 مقطعًا، فإن النظرية تفترض أنه يمكن معالجة 64 مرة من المعاملات أكثر مما هو عليه الآن.

مثال واضح: Zilliqa، شبكة بلوكتشين تستخدم الشاردنج، حققت آلاف المعاملات في الثانية. هذا يكفي لدعم عدد كبير من المستخدمين دون التسبب في اختناق.

تكلفة المشاركة في الشبكة هبوط قوي

عادةً ما يتطلب أن تصبح مُحققًا وجود حاسوب قوي لأنه يجب تخزين كامل سلسلة الكتل. مع التقسيم، تحتاج فقط إلى تخزين جزء واحد - مما يقلل من العمل والتكاليف بشكل كبير.

هذا يُعَزِّز الدِّيمُقْرَاطِيَّة في الشبكة: ليس فقط الأفراد الذين يمتلكون موارد ضخمة يمكنهم المشاركة، بل أي شخص لديه حاسوب عادي لديه فرصة ليصبح مُصَدِّقًا.

تحسين شامل لأداء الشبكة

في سلسلة الكتل التقليدية، كلما زاد عدد العقد المشاركة، أصبح الشبكة أبطأ لأنها يجب أن تتزامن مع الجميع. ولكن مع الشاردينغ، يمكن للعقد الجديدة المشاركة في شريحة معينة بدلاً من الشبكة بأكملها - لا تتأثر الكفاءة الإجمالية بل يمكن أن تزداد.

قيود التجزئة - المخاطر المحتملة

هجوم السيطرة على القطاعات

القوة الحاسوبية المطلوبة للسيطرة على جزء صغير جداً مقارنة بالسيطرة على الشبكة بالكامل. يحتاج المهاجم فقط إلى السيطرة على validator في جزء ( يُسمى “السيطرة على الجزء” ) ليتمكن من تدمير أو تغيير البيانات. وهذا يزيد من متجه الهجوم مقارنةً بسلسلة الكتل غير المجزأة.

تداول بين القطاعات المعقدة جدا

عندما ترسل الأموال من الجزء A إلى الجزء B، تصبح التنسيق بين الجزئين معقدًا. إذا لم تتم الإدارة بعناية، قد تحدث حالة “الإنفاق المزدوج” - حيث تنفق نفس العملة مرتين لأن الجزئين لا يعرفان أنهما قد أكدا المعاملة.

حادثة توفر البيانات

إذا كان المُصادقون في مقطع واحد غير متصلين في نفس الوقت، فلن يكون بإمكان الوصول إلى بيانات هذا المقطع. وهذا يتسبب في انقطاع كامل الشبكة لأنه لا يمكن التحقق أو معالجة معاملات المقطع.

توازن الموارد الصعبة

يتطلب التقسيم آلية معقدة لتوازن الموارد. إذا لم يتم تنفيذها بشكل صحيح، فقد يتم توزيع البيانات بشكل غير متساوٍ بين الأقسام، مما يؤدي إلى تحميل قسم واحد بشكل زائد بينما يكون قسم آخر خاملًا.

لاغ دوند بوهز

عندما تحتاج العديد من العقد إلى مشاركة المعلومات وتحديثها فيما بينها، قد يزداد تأخير الشبكة. إذا كانت هناك عقدة تعمل ببطء، ستتأخر العملية بأكملها للتزامن.

إيثيريوم يضع الشاردينغ في الواقع

إيثيريوم لم تختار الشاردينغ بالصدفة. في خطة ترقية إيثيريوم 2.0 ( والمعروفة أيضاً باسم Eth2 أو Serenity)، الشاردينغ هو جزء مهم لحل مشكلة التوسع.

حالياً، يتم تنفيذ الترقية على مراحل. المرحلة النهائية (Phase 2) ستشمل التنفيذ الكامل للتقسيم. يأمل مطورو الإيثريوم أن يؤدي ذلك إلى هبوط الازدحام في الشبكة وتقليل تكاليف المعاملات التي تعاني منها الشبكة حالياً.

ومع ذلك، فإن الإيثريوم أيضًا لا يتعجل. نظرًا لأن التقسيم يحمل معه العديد من التحديات الأمنية واللامركزية، فإن فريق التطوير يقوم باختبارات واسعة ويفكر بعناية قبل التنفيذ الكامل لضمان عدم وجود ثغرات.

الخاتمة - قد يعتمد مستقبل blockchain على sharding

تقنية الشاردينغ تمثل قفزة في تجاوز الثلاثي المستحيل في blockchain. على الرغم من أنها تسبب تعقيدات جديدة، إلا أن القدرة على زيادة السرعة دون التضحية باللامركزية هي وعد كبير.

ليس فقط Ethereum، بل العديد من سلاسل الكتل الأخرى تستكشف تقنية الشاردينغ أيضًا. في كل مرة يتم فيها تطبيق الشاردينغ بنجاح على شبكة، فإنه لا يساعد فقط تلك الشبكة، بل يساهم أيضًا في تطوير التجربة لكامل نظام بيئة البلوكتشين.

لكن مفتاح النجاح يكمن في البحث المستمر والتطوير والاختبار الدقيق - بالطريقة الصحيحة التي تقوم بها فرق التطوير الرائدة مثل إيثريوم.