Blockchain هي تقنية ثورية تتيح تبادل البيانات بشكل آمن وشفاف. يستخدم سلسلة من المستويات لتخزين المعلومات ومعالجتها ، والتي يشار إليها بالمستويات 0-3. كل طبقة لها غرضها ووظيفتها ، مما يسمح بنظام كامل يمكنه التعامل مع مجموعة متنوعة من المعاملات.
يتم تعريف Blockchain على أنها تقنية دفتر الأستاذ الموزع (DLT) التي تسهل التبادل الآمن والموثوق للأصول الرقمية بين طرفين أو أكثر. إنه نظام فريد يعمل كشبكة مفتوحة وغير مركزية لتخزين البيانات على أجهزة كمبيوتر متعددة في وقت واحد.
طبقة 1
للتحقق من صحة المعاملات وإنهائها ، فإن الطبقة 1 هي سلسلة الكتل الأساسية التي يمكن بناء عدة طبقات أخرى عليها. يمكنهم العمل بشكل مستقل عن سلاسل الكتل الأخرى.
يمكن تقسيم الطبقة 1 إلى ثلاثة أقسام:
- طبقة البيانات: مسؤولة عن تخزين جميع بيانات المعاملات داخل الشبكة. يتضمن ذلك أشياء مثل سجل المعاملات والأرصدة والعناوين وما إلى ذلك. يساعد هذا المستوى أيضًا في التحقق من صحة كل معاملة باستخدام خوارزميات التشفير (التجزئة) لضمان الدقة والأمان.
- طبقة الشبكة: مسؤولة عن إدارة الاتصالات بين المستخدمين على شبكة blockchain. وهي مسؤولة عن نقل المعاملات والرسائل الأخرى عبر الشبكة ، والتحقق من دقة تلك الرسائل وشرعيتها.
- طبقة الإجماع: تسمح لـ blockchain بالتوصل إلى اتفاق حول مجموعة من القواعد التي يجب على جميع المستخدمين اتباعها عند إجراء المعاملات. يضمن أن جميع المعاملات صحيحة ومحدثة باستخدام خوارزميات الإجماع مثل إثبات العمل أو إثبات الحصة أو التسامح مع الخطأ البيزنطي.
- طبقة التطبيق / العقد الذكي هي المكان الذي تتم فيه معظم الوظائف داخل شبكة blockchain. تحتوي هذه الطبقة على رمز (أو عقود ذكية) يمكن استخدامها لإنشاء تطبيقات تعمل على نظام blockchain البيئي. هذه التطبيقات قادرة على التعامل مع البيانات وتخزينها بطريقة آمنة وموزعة. لا تحتوي جميع بروتوكولات الطبقة 1 على إمكانيات عقد ذكية.
ومن أمثلة هذه الشبكات Bitcoin و Solana و Ethereum و Cardano ، ولكل منها رمزها الأصلي الخاص. يتم استخدام هذا الرمز المميز بدلاً من رسوم المعاملات ويعمل كحافز للمشاركين في الشبكة للانضمام إلى الشبكة.
في حين أن هذه العملات لها فئات مختلفة بناءً على التصميم الأساسي ، إلا أن الغرض منها يظل كما هو: توفير آلية دعم اقتصادي لوظيفة blockchain.
تواجه شبكات الطبقة الأولى مشاكل في التوسع ، حيث تكافح blockchain لمعالجة عدد المعاملات التي تطلبها الشبكة. ينتج عن هذا زيادة كبيرة في رسوم المعاملات.
غالبًا ما يتم استدعاء Blockchain Trilemma ، وهو مصطلح صاغه فيتاليك بوتيرين ، عند مناقشة الحلول المحتملة لهذه المشكلة ؛ تحتاج بشكل أساسي إلى تحقيق التوازن بين اللامركزية والأمن وقابلية التوسع.
العديد من هذه الأساليب لها مفاضلاتها ؛ مثل تمويل العقد الفائقة ، وبالتالي شراء أجهزة كمبيوتر عملاقة وخوادم كبيرة ، من أجل زيادة قابلية التوسع ولكن إنشاء blockchain مركزي بطبيعته.
طرق حل مشكلة ثلاثية بلوكتشين:
زيادة حجم الكتلة
يمكن أن تؤدي زيادة حجم كتلة شبكة الطبقة الأولى إلى معالجة المزيد من المعاملات بشكل فعال. ومع ذلك ، لا يمكن الحفاظ على كتلة كبيرة بشكل لا نهائي لأن الكتل الكبيرة تعني سرعات معاملات أبطأ بسبب متطلبات البيانات الأعلى وتقليل اللامركزية. يعمل هذا كحد أقصى لقابلية التوسع من خلال زيادة أحجام الكتلة ، مما يحد من زيادة الأداء إلى التكلفة المحتملة لأمن أقل.
تعديل آلية التوافق
بينما لا تزال آليات إثبات العمل (POW) موجودة ، إلا أنها أقل استدامة وقابلية للتوسع من نظيراتها في إثبات اللعب (POS). هذا هو السبب في انتقال Ethereum من POW إلى POS ؛ القصد من ذلك هو توفير خوارزمية إجماع أكثر أمانًا وموثوقية تنتج نتائج أفضل للتوسع.
تجزئة
التقاسم هي تقنية تقسيم قاعدة البيانات المستخدمة لقياس أداء قواعد البيانات الموزعة. من خلال تجزئة ونشر دفتر الأستاذ blockchain عبر عقد متعددة ، توفر التجزئة قابلية التوسع المتزايدة التي تزيد من إنتاجية المعاملات حيث يمكن لأجزاء متعددة معالجة المعاملات بالتوازي. ينتج عن هذا أداء أفضل وتقليل أوقات المعالجة بشكل ملحوظ مقارنة بالنهج التسلسلي التقليدي.
على غرار أكل كعكة مقسمة إلى شرائح. وبالتالي ، حتى مع زيادة حجم البيانات أو أي ازدحام في الشبكة ، تكون الشبكات المجزأة أكثر كفاءة حيث تعمل جميع العقد المشاركة معًا بشكل متزامن في معالجة المعاملات.
طبقة 2
يتم إنشاء بروتوكولات الطبقة الثانية أعلى blockchain للطبقة الأولى لمعالجة مشكلات قابلية التوسع دون زيادة التحميل على الطبقة الأساسية.
يتم ذلك عن طريق إنشاء إطار عمل ثانوي يسمى "خارج السلسلة" ، والذي يسمح بتحسين إنتاجية الاتصال وأوقات معاملات أسرع من تلك التي تدعمها الطبقة 1.
باستخدام بروتوكولات الطبقة 2 ، يتم تحسين سرعة المعاملة وزيادة إنتاجية المعاملة ، مما يعني أنه يمكن معالجة المزيد من المعاملات في وقت واحد خلال فترة زمنية محددة. يمكن أن يكون هذا مفيدًا بشكل لا يصدق عندما تصبح الشبكة الأساسية مزدحمة وتتباطأ ، لأنها تساعد في تقليل تكاليف رسوم المعاملات وتحسين الأداء العام.
فيما يلي عدة طرق يحل بها Layer2s قابلية التوسع trill:
القنوات
توفر القنوات حلاً من الطبقة الثانية يسمح للمستخدمين بإجراء معاملات متعددة خارج السلسلة قبل إعادتهم إلى الطبقة الأساسية. هذا يسمح لمعاملات أسرع وأكثر كفاءة. هناك نوعان من القنوات: قنوات الدفع وقنوات الدولة. تسمح قنوات الدفع بالمدفوعات فقط ، بينما تسمح القنوات الحكومية بأنشطة أوسع نطاقاً مثل التي تحدث عادة على blockchain ، مثل إدارة العقود الذكية.
الجانب السلبي هو أن المستخدمين المشاركين يحتاجون إلى أن تكون معروفة من قبل الشبكة ، لذا فإن المشاركة المفتوحة غير واردة. بالإضافة إلى ذلك ، سيحتاج جميع المستخدمين إلى قفل الرموز الخاصة بهم في عقد ذكي متعدد التوقيع قبل التفاعل مع القناة.
بلازما
يستخدم إطار عمل البلازما ، الذي أنشأه جوزيف بون وفيتاليك بوتيرين ، عقودًا ذكية وعددًا من الأشجار لإنشاء "سلاسل فرعية" ، وهي نسخ من blockchain الأصلي ، والمعروف أيضًا باسم "السلسلة الأم".
تسمح هذه الطريقة بنقل المعاملات من السلسلة الأولية إلى السلسلة الثانوية ، وبالتالي تحسين سرعة المعاملات وتقليل رسوم المعاملات ، وتعمل بشكل جيد مع حالات محددة مثل المحافظ الرقمية.
صممه مطورو Plasma خصيصًا للتأكد من أنه لا يمكن لأي مستخدم إجراء المعاملات قبل مرور فترة انتظار معينة.
ومع ذلك ، لا يمكن استخدام هذا النظام للمساعدة في توسيع نطاق العقود الذكية العامة.
سلاسل جانبية
Sidechains ، وهي blockchain تعمل بالتوازي مع blockchain الرئيسي أو الطبقة الأولى ، لها العديد من الخصائص المميزة التي تميزها عن blockchain الكلاسيكية. تأتي Sidechains مع سلاسل الكتل المستقلة الخاصة بها ، وغالبًا ما تستخدم آليات إجماع مختلفة ومتطلبات حجم كتلة مختلفة عن الطبقة 1.
ومع ذلك ، على الرغم من حقيقة أن السلاسل الجانبية لها سلاسلها المستقلة الخاصة بها ، فإنها لا تزال تتصل بالطبقة 1 باستخدام آلة افتراضية مشتركة. هذا يعني أن أي عقود أو معاملات يمكن استخدامها على شبكات الطبقة الأولى متاحة أيضًا للاستخدام على سلاسل جانبية ، مما يؤدي إلى إنشاء بنية تحتية كبيرة للتشغيل البيني بين نوعي السلاسل.
التراكمية
تقوم المجموعات التراكمية بإجراء القياس عن طريق تجميع معاملات متعددة على السلسلة الجانبية في معاملة واحدة على الطبقة الأساسية واستخدام SNARKs (موضوعات معرفية موجزة وغير تفاعلية) كدليل تشفير.
في حين أن هناك نوعين من التراكمية ، ZK rollups والتجميع المتفائل ، فإن الاختلافات تكمن في قدرتها على التنقل بين المستويات.
تستخدم مجموعات التحديثات المُثلى جهازًا افتراضيًا يتيح سهولة الترحيل من Layer1 إلى Layer2 ، بينما تتخلى مجموعات ZK عن هذه الميزة لزيادة الكفاءة والسرعة.
طبقة 0
تلعب بروتوكولات الطبقة 0 دورًا حيويًا في تمكين حركة الموارد ، وتحسين تجربة المستخدم ، وتقليل الحواجز المرتبطة بإمكانية التشغيل البيني عبر السلاسل. توفر هذه البروتوكولات مشروعات blockchain من الطبقة الأولى مع حل فعال لمواجهة المشكلات الرئيسية ، مثل صعوبة التنقل بين الأنظمة البيئية من الطبقة الأولى.
لا يوجد تصميم واحد لمجموعة من بروتوكولات Layer0 ؛ يمكن اعتماد آليات إجماع متميزة ومعلمات الحظر لأغراض التمايز. تعمل بعض الرموز المميزة Layer0 كمرشح فعال للبريد العشوائي ، حيث يتعين على المستخدمين مشاركة هذه الرموز قبل أن يتمكنوا من الوصول إلى النظم البيئية المرتبطة.
Cosmos هو بروتوكول Layer 0 ، يشتهر بمجموعة أدواته مفتوحة المصدر ، والتي تتكون من Tendermint و Cosmos SDK و IBC. تسمح هذه العروض للمطورين ببناء حلول blockchain الخاصة بهم بسلاسة في بيئة قابلة للتشغيل البيني ؛ تسمح البنية المتبادلة للمكونات بالتفاعل بحرية مع بعضها البعض. ظهرت هذه الرؤية التعاونية للعالم الافتراضي في Cosmoshood ، حيث صاغها أنصارها المخلصون بمحبة ، مما سمح لشبكات blockchain بالازدهار بشكل مستقل أثناء تواجدها بشكل جماعي ، مما يلخص "إنترنت Blockchain".
مثال آخر شائع هو Polkadot.
طبقة 3
الطبقة الثالثة هي البروتوكول الذي يقوم بتشغيل الحلول المستندة إلى blockchain. يُشار إليها عادةً باسم "طبقة التطبيقات" ، وهي توفر إرشادات لمعالجة بروتوكولات الطبقة 1. وهذا يسمح لل dapps والألعاب والتخزين الموزع والتطبيقات الأخرى المبنية على منصة blockchain بالعمل بشكل صحيح.
بدون هذه التطبيقات ، ستكون بروتوكولات الطبقة الأولى وحدها محدودة الفائدة ؛ المستوى 3 ضروري لإطلاق قوتهم.
مستوى 4؟
Layer4 غير موجود ، ويشار إلى الطبقات التي تمت مناقشتها باسم الطبقات الأربع من blockchain ، ولكن هذا لأننا نبدأ العد من 0 في عالم البرمجة.
خاتمة
تعتمد قابلية التوسع في شبكات blockchain بشكل كبير على بنيتها المعمارية والمكدس التكنولوجي الذي تستخدمه. تخدم كل طبقة في الشبكة غرضًا مهمًا في تمكين قدر أكبر من الإنتاجية والتشغيل البيني مع سلاسل الكتل الأخرى. تشكل بروتوكولات الطبقة الأولى الطبقة الأساسية أو blockchain الرئيسية ، بينما توفر بروتوكولات السلسلة الجانبية ، والتجميع ، والطبقة 0 دعمًا إضافيًا للقياس.
توفر بروتوكولات الطبقة الثالثة تعليمات تسمح للمستخدمين بالوصول إلى التطبيقات المبنية على النظام بأكمله. تساهم هذه العناصر معًا في إنشاء بنية تحتية قوية وموثوقة يمكنها التعامل مع المعاملات واسعة النطاق بأمان.