مشاركة البلوكشين: كيف تحل تقنية الشاردينغ مشكلة القابلية للتوسع

الملخص التنفيذي - تقسيم الشبكات البلوكتشين إلى أجزاء مستقلة تعالج المعاملات في الوقت نفسه. - تعمل هذه التقنية على تحسين سرعة المعاملات، وتقليل الحمل الحاسوبي، وتدعيم المشاركة في الشبكة. - تقدم تحديات أمنية وتعقيد لا تزال الشبكات تقوم بتقييمها.

المقدمة: معضلة القابلية للتوسع

تواجه شبكات البلوكشين تحديًا أساسيًا: النمو دون التضحية بالأمان أو اللامركزية. هذه هي جوهر معضلة البلوكشين. مع انضمام المزيد من المستخدمين إلى الشبكة، يزداد حجم المعاملات بشكل متسارع، لكن الآليات التقليدية للمعالجة لا تستطيع مواكبة ذلك.

يظهر الشاردينغ كحل واعد لهذه المشكلة، مما يسمح للشبكات بمعالجة المزيد من المعاملات دون المساس بمبادئها الأساسية.

فهم الشاردينغ: تقسيم ذكي للبيانات

تتبنى تقنية الشاردينغ مفهومًا مثبتًا في إدارة قواعد البيانات: تقسيم البيانات. في سلسلة الكتل، يعني ذلك تقسيم الشبكة بأكملها إلى أقسام أصغر، حيث تعمل كل منها كوحدة شبه مستقلة.

عندما تقوم سلسلة الكتل بتنفيذ التجزئة، فإنها تخلق “قطع” أو شظايا متعددة. كل واحدة تعمل كمعالج صغير خاص بها، قادر على التحقق من المعاملات وتخزينها دون الحاجة إلى مزامنة مستمرة مع الشبكة بأكملها. وهذا يسمح بمعالجة مئات أو آلاف المعاملات بشكل متوازي.

آلية الشاردينغ: نهجان لتقسيم البيانات

تقسيم أفقي: الخيار المفضل

تفضل صناعة البلوك تشين التقسيم الأفقي على العمودي. في هذا النموذج، يتم تقسيم البيانات حسب الصفوف، مما يوزع مجموعات فرعية مختلفة على عقد مختلفة. يحتفظ كل جزء بالنزاهة الكاملة لبياناته، مما يمنع فقدان المعلومات.

هذا النهج يقدم ثلاث مزايا حاسمة:

تحسين قابلية التوسع: يعمل كل شارد بشكل مستقل، مما يزيد من قدرة المعالجة. إذا كانت البلوكشين بدون شاردينغ تعالج 100 معاملة في الثانية، فإن واحدة تحتوي على 64 شارد يمكن أن تعالج نظريًا 6,400.

اللامركزية الحقيقية: من خلال تقليل متطلبات الحوسبة لكل عقدة، يمكن لمزيد من الأشخاص المشاركة كمدققين. لا حاجة لعتاد على مستوى المؤسسات، مما ي democratizing الوصول.

تكامل البيانات مضمون: تحتوي كل قطعة على معاملات كاملة وقابلة للتحقق، مما يحافظ على القوة التي تميز سلاسل الكتل.

لماذا لا تعمل التقسيم الرأسي

في التقسيم الرأسي، يتم تقسيم البيانات حسب الأعمدة. على الرغم من أن هذا يبدو منطقيًا، إلا أنه يخلق مشكلة في البلوكشين: لن يكون لدى أي عقدة فردية رؤية كاملة لكتلة أو معاملة. للتحقق من أي عملية، سيتعين عليها استشارة أجزاء متعددة، مما يقدم تعقيدًا ويقلل من الأمان.

مزايا الشاردينغ لشبكات البلوكشين

سرعة المعاملات المعجلة

تسمح تقنية الشاردينغ بمعالجة متوازية حقيقية. بينما يقوم شارد A بمعالجة المدفوعات، يقوم شارد B بالتحقق من العقود الذكية، ويتحقق شارد C من تحويلات الأصول، يحدث كل ذلك في وقت واحد.

تظهر مشاريع مثل Zilliqa هذا الإمكان، حيث تعالج آلاف المعاملات في الثانية بفضل هيكلها القائم على الشاردينغ.

الوصول الديمقراطي إلى الشبكة

تقليديًا، يجب على كل عقدة تخزين السجل الكامل للمعاملات. يتطلب هذا تيرابايت من التخزين ومعالجات قوية، مما يحد من المشاركة على المشغلين الكبار.

مع تقسيم البيانات، يحتاج كل عقدة فقط إلى الاحتفاظ بشريحة. هذا يقلل بشكل كبير من متطلبات الأجهزة، مما يسمح لأجهزة الكمبيوتر العادية بالانضمام كمدققين. المزيد من المشاركين يعني شبكات أكثر لامركزية ومتانة.

الأداء المستدام

تواجه سلاسل الكتل التقليدية مفارقة: يجب أن يؤدي إضافة المزيد من العقد إلى زيادة الأمان، لكن ذلك يبطئ المعالجة بسبب المزامنة المطلوبة. يقوم التقسيم بعكس هذه الديناميكية.

يمكن تعيين كل عقدة جديدة إلى شظية محددة، مما يوسع القدرة دون تحميل التواصل بين العقد. تصبح الشبكة أكثر كفاءة مع نموها.

تحديات وقيود الشاردينغ

ضعف القطع الفردية

تحتوي قطعة فريدة على قوة تحقق أقل من الشبكة بأكملها. وهذا يخلق فرصة للمهاجمين: مع موارد كافية، يمكنهم اختراق جزء فردي. بينما تكون تكلفة مهاجمة الشبكة بأكملها باهظة، فإن تكلفة مهاجمة جزء أقل بكثير.

تعقيد المعاملات بين الأجزاء

تعد المعاملات التي تعبر عن عدة شظايا مشكلة. إذا قام مستخدم بإرسال أموال من شظية إلى أخرى، يجب أن تتزامن الشظيتان بشكل مثالي. إذا لم يحدث ذلك، قد تتضاعف الأموال (إنفاق مزدوج).

توفر البيانات الموزعة

إذا انقطع عدد كبير من المدققين في شارد، فقد يصبح هذا الشارد غير قابل للوصول، مما يمنع المعاملات. هذا سيؤدي إلى تجزئة الشبكة بدلاً من تعزيزها.

مزامنة متأخرة

تقديم عدة شظايا يؤدي إلى تأخيرات. يمكن أن تؤدي العقد الأبطأ إلى إبطاء النظام بأكمله، مما يخلق اختناقات غير متوقعة.

إيثيريوم 2.0 وتنفيذ الشاردينغ

يثير الإيثيريوم إمكانيات تقسيم البيانات ويخطط لدمجه في التحديثات المستقبلية. على الرغم من أن التنفيذ قد استغرق وقتًا أطول مما كان متوقعًا في البداية، لا يزال مطورو الإيثيريوم ملتزمين بهذا التغيير.

يتطلب التكامل الكامل للتجزئة في الإيثريوم إعادة التفكير في بنيته الحالية. تقوم الفرق بإعطاء الأولوية للاختبارات الشاملة لضمان أن التنفيذ لا يهدد الأمان الذي بنته الشبكة على مدى سنوات.

الرؤية المستقبلية

تقسيم البيانات يمثل قفزة مفاهيمية في كيفية توسيع نطاق سلاسل الكتل. ليست حلاً سحريًا، ولكنها تقدم طريقًا قابلاً للتطبيق نحو شبكات سريعة وآمنة ولامركزية في الوقت نفسه.

بينما لا تزال الحلول الحالية تتطور، فإن إجماع الصناعة واضح: ستكون هناك حاجة إلى شكل من أشكال التقسيم (sharding) لكي تصل سلاسل الكتل (blockchains) إلى التبني الجماهيري دون التضحية بمبادئها الأساسية. لا تزال الأبحاث جارية، وستحدد النتائج الجيل القادم من بنية تحتية سلاسل الكتل.