رؤية مستقبلية للبلوكتشين هي اللامركزية، الأمان، والقابلية للتوسع. لكن عادةً ما يمكن للبلوكتشين تحقيق اثنين فقط من هذه الثلاثة، وهذا ما يُعرف بمشكلة مثلث البلوكتشين المستحيلة. على مر السنين، كان الناس يستكشفون كيفية زيادة معدل نقل البيانات وسرعة المعاملات في البلوكتشين مع ضمان اللامركزية والأمان، أي حل مشكلة التوسع.
دعونا نبدأ بتعريف اللامركزية والأمان وقابلية التوسع في blockchain:
اللامركزية: يمكن لأي شخص أن يصبح عقدة ويشارك في نظام blockchain، فكلما زاد عدد العقد، زادت درجة اللامركزية.
الأمان: كلما زادت التكلفة للحصول على السيطرة على سلسلة الكتل، زادت الأمان.
قابلية التوسع: قدرة blockchain على معالجة كميات كبيرة من المعاملات.
تمثل أول عملية انقسام كبير في شبكة البيتكوين نتيجة لمشكلة التوسع. في 1 أغسطس 2017، بدأت Bitcoin ABC في تشغيل نظام عميل بسعة 8 ميجابايت، مما أدى إلى أول عملية انقسام كبير في تاريخ البيتكوين، وإنتاج عملة جديدة BCH.
اختارت شبكة إيثيريوم أيضًا التضحية بجزء من القابلية للتوسع لضمان أمان الشبكة ولامركزيتها. منذ CryptoKitties في عام 2017، إلى صيف DeFi، وظهور تطبيقات GameFi وNFT، تزايدت الحاجة في السوق إلى القدرة على المعالجة، لكن إيثيريوم يمكنه معالجة 15-45 معاملة فقط في الثانية. أدى ذلك إلى زيادة تكاليف المعاملات، وازدياد وقت التسوية، مما جعل معظم DApps تواجه صعوبة في تحمل تكاليف التشغيل. الحل المثالي للتوسع هو: زيادة سرعة المعاملات وقدرة معالجة الشبكة blockchain دون التضحية باللامركزية والأمان.
2. فئات خطط التوسع
نحن نصنف خطط التوسع إلى فئتين رئيسيتين: التوسع على السلسلة والتوسع خارج السلسلة، بناءً على معيار "هل تم تغيير طبقة الشبكة الرئيسية؟".
2.1 التوسع على السلسلة
المفهوم الأساسي: حل لتحقيق فعالية التوسع من خلال تغيير طبقة بروتوكول الشبكة الرئيسية، والحل الرئيسي الحالي هو التجزئة.
توجد العديد من الحلول لتوسيع السلسلة، لن يتم تناولها في هذه المقالة، سأذكر بإيجاز اثنين منها:
توسيع مساحة الكتلة: زيادة عدد المعاملات المعبأة في كل كتلة، ولكن سيؤدي ذلك إلى تقليل "اللامركزية".
التجزئة: تقسيم دفتر أستاذ blockchain إلى عدة أجزاء، حيث تتولى أجزاء مختلفة عملية التسجيل. يمكن أن يقلل من ضغط الحساب على العقد، ويزيد من سرعة معالجة المعاملات ودرجة اللامركزية، لكن ذلك سيقلل من "الأمان" الكامل للشبكة.
إن تغيير بروتوكول الشبكة الرئيسية قد يؤدي إلى آثار سلبية يصعب التنبؤ بها، وأي ثغرة أمنية طفيفة في الطبقة الأساسية ستشكل تهديدًا خطيرًا لأمان الشبكة بأكملها.
2.2 خارج السلسلة توسعة
المفهوم الأساسي: حل توسيع لا يغير بروتوكول الشبكة الرئيسية من الطبقة الأولى الحالي.
خارج السلسلة توسيع الحلول يمكن تقسيمها إلى Layer2 وحلول أخرى:
Layer2: قنوات الحالة، بلازما، رول أبس
خيارات أخرى: سلاسل جانبية، فاليديوم
3. حلول توسيع خارج السلسلة
3.1 قنوات الدولة
3.1.1 الملخص
تنص قناة الحالة على أنه يجب على المستخدمين التفاعل مع الشبكة الرئيسية فقط عند فتح القناة أو إغلاقها أو حل النزاعات، مما يسمح بإجراء التفاعلات بين المستخدمين خارج السلسلة، وذلك لتقليل الوقت والتكاليف المرتبطة بالمعاملات، وتحقيق عدد غير محدود من المعاملات.
قناة الحالة هي بروتوكول P2P بسيط، مناسب لتطبيقات "المبنية على الجولات"، مثل لعبة الشطرنج بين شخصين. يتم إدارة كل قناة بواسطة عقد ذكي متعدد التوقيع يعمل على الشبكة الرئيسية، والذي يتحكم في الأصول المودعة في القناة، ويحقق تحديثات الحالة، ويفصل النزاعات بين المشاركين.
2017/11: تم تقديم أول معيار لتصميم قناة الدولة المعتمد على إطار قناة الدفع Sprites.
2018/06:Counterfactual قدم تصميمًا مفصلًا لقنوات الحالة العامة.
2018/10: تقديم مفهومي شبكات القناة الدولة والقنوات الافتراضية.
2019/02: تم توسيع مفهوم قناة الحالة إلى قنوات N-Party ، Nitro هو البروتوكول الأول الذي تم إنشاؤه استنادًا إلى هذه الفكرة.
2019/10: توسيع مفهوم Watchtowers في Pisa، لحل المشكلة التي تتطلب من المشاركين أن يكونوا متصلين باستمرار.
2020/03: قدمت Hydra قنوات متشابهة سريعة.
3.1.3 المبادئ التقنية
سير عمل قناة الحالة:
يقوم المشاركون بنشر عقد توقيع متعدد على الشبكة الرئيسية وإيداع الأموال لقفلها، وبعد تأكيد التوقيع من كلا الجانبين، يتم فتح القناة.
يمكن للمشاركين إجراء عدد غير محدود من المعاملات المجانية خارج السلسلة.
يقوم المشاركون بالتناوب في إرسال تحديثات الحالة إلى بعضهم البعض، في انتظار توقيع الطرف الآخر للتأكيد.
عند إغلاق القناة، يمكن لأي مشارك تقديم طلب交易 على الشبكة الرئيسية. إذا تم الموافقة عليه بتوقيع جميع الأعضاء، يتم التنفيذ على الفور؛ وإلا، يتم التنفيذ بعد انتهاء "فترة التحدي".
3.1.4 المزايا والعيوب
المميزات:
تأكيد الصفقة الفوري
رسوم منخفضة
سعة عالية
خصوصية جيدة
العيوب:
تحتاج إلى قفل الأموال
يحتاج إلى مراقبة مستمرة على الإنترنت
من الصعب تنفيذ التفاعلات المعقدة
قد تواجه تحديات عند إغلاق القناة
من الصعب التوسع إلى معاملات متعددة الأطراف
3.1.5 التطبيق
تشمل بشكل رئيسي شبكة البيتكوين الضوئية، شبكة إيثريوم الضوئية وشبكة سيلر.
شبكة البرق لبيتكوين:
تم تقديمه لأول مرة في فبراير 2015
تم إصدار إصدار الشبكة الرئيسية في مارس 2018
حاليا (2022 سنة 11 ) يوجد 76,236 قناة دفع، أموال القناة 5049 BTC
تشمل البيئة أكثر من 100 تطبيق مثل الدفع، والمحفظة، وإدارة العقد.
شبكة لايتنينغ إيثيريوم:
تأسست في عام 2017
إصدار أول عميل شبكة رئيسية في مايو 2020
حاليا يتطور ببطء، عتبة الاستخدام مرتفعة، تظهر تقنيات توسيع أكثر تقدماً
شبكة سيلر:
تأسست عام 2018
تم إطلاق الشبكة الرئيسية في يوليو 2019
أصبحت الآن منصة توسيع L2 عبر السلاسل
3.1.6 مقارنة التطبيقات
شبكة البيتكوين الضوئية هي الأكثر نضجًا، ولديها أكثر البيئات تنوعًا. تم تحويل شبكة إيثريوم الضوئية وشبكة سيلر بالتتابع. بشكل عام، تقنية قنوات الحالة مناسبة لمشاهد الدفع ذات القيم الصغيرة وعالية التردد، ولكنها تعاني من قيود في المشاهد المعقدة.
3.2 السلاسل الجانبية
3.2.1 ملخص
الجانب الجانبي هو شكل من أشكال سلسلة الكتل التي ظهرت لتسريع معاملات البيتكوين، ويمكن استخدام عقود أكثر تعقيدًا أو تحسين آلية الإجماع. ستسجل نتائج معاملات الجانب الجانبي في النهاية على جانب الموثق، وهي بنية أساسية مرتبطة بالسلسلة الرئيسية وتساعد السلسلة الرئيسية في حل المشكلات.
3.2.2 خط الزمن
2012/01: تم تقديم مفهوم سلسلة جانبية لبيتكوين لأول مرة
2014/10: نشر ورقة عمل عن سلسلة الجانبية للبيتكوين
2017/04: إطلاق شبكة POA التجريبية
2017/10: تم إطلاق شبكة ماتيك
2017/12: إطلاق الشبكة الرئيسية لـ POA Network
2018/01:إطلاق شبكة اختبار Skale
2018/10: شبكة اختبار xDai Chain متاحة على الإنترنت
2020/06:إطلاق شبكة Skale الرئيسية
2020/06: تم إطلاق الشبكة الرئيسية لـ Matic PoS Chain
2021/02: تم تغيير اسم شبكة Matic إلى شبكة Polygon
2021/02: إطلاق شبكة Ronin الرئيسية ل Axie Infinity
2021/12: تم دمج سلسلة xDai مع Gnosis Dao لتصبح سلسلة Gnosis
2022/03: تم دمج شبكة POA في سلسلة Gnosis
3.2.3 المبادئ التقنية
توجد نوعان رئيسيان من تقنيات跨链 في السلاسل الجانبية:
ربط ثنائي الاتجاه ( ارتباط متماثل ): تقوم المدققون في السلسلة الرئيسية والسلسلة الجانبية بتسجيل حالة بعضهم البعض في الوقت الحقيقي.
العملية الرئيسية:
يقوم المستخدم بإرسال الأصول إلى عنوان خاص
بعد انتهاء فترة التأكيد، تقديم الإثبات إلى السلسلة الجانبية
انتظر انتهاء فترة التحدي
يمكن للمستخدمين استخدام الأصول المغلفة الجديدة المُصنّعة في السلسلة الجانبية
عدم التوافق المرتبط ( الربط غير المتناظر ): يتحكم المدققون في السلسلة الجانبية في أنشطة السلسلة الرئيسية، وتتحقق السلسلة الرئيسية من معاملات السلسلة الجانبية من خلال آلية الموثقين.
سجلات المصدقين:
معرف العقد الذكي، معرف المدقق، وما إلى ذلك.
قائمة النقل
قائمة تقارير الأخطاء
تجميع جميع التوقيعات
حالياً، تستخدم المزيد من السلاسل الجانبية موثقين خارجيين ( PoA ) أو الوسطاء لتحقيق التبادل عبر السلاسل.
ملخص آلية السلاسل الجانبية:
السلسلة الجانبية: السلسلة الرئيسية تقفل الأصول، السلسلة الجانبية تولد الأصول المغلفة
السلسلة الرئيسية: تدمير الأصول المغلفة في السلسلة الجانبية، فتح الأصول في السلسلة الرئيسية
تعتمد أمان أصول السلسلة الجانبية على آلية توافق السلسلة الجانبية.
3.2.4 المزايا والعيوب
المميزات:
تأكيد سريع
رسوم منخفضة
عالٍ في معدل النقل
مرونة عالية
العيوب:
أمان منخفض
درجة اللامركزية منخفضة
تكلفة التفاعل بين السلاسل عالية
توزيع السيولة
3.2.5 تطبيق
تشمل بشكل رئيسي xDai( الحالية Gnosis Chain) وPolygon وRonin.
xDai(سلسلة غنوس):
تم إطلاق الشبكة الرئيسية في سبتمبر 2018
اندماج مع Gnosis في نوفمبر 2021
استخدام آلية توافق PoSDAO
القيمة الإجمالية المقفلة حالياً حوالي $53M، هناك 35 مشروعاً قيد التنفيذ
بوليجون:
تأسست في عام 2017
2020 يونيو إطلاق الشبكة الرئيسية
حاليا التحول إلى مجمع توسيع L2
يمتلك أكثر من 37 ألف تطبيق لامركزي، 1.8 مليار إجمالي عدد المعاملات، أكثر من 135 مليون مستخدم
رونين:
تم إطلاق الشبكة الرئيسية في مارس 2021
تطوير لعبة Axie Infinity
يعتمد على إجماع PoA، بحد أقصى 25 عقدة تحقق
تعرضت لهجمات قرصنة شديدة
3.2.6 مقارنة التطبيقات
تركز xDai على سيناريوهات الدفع، بينما تطورت Polygon لتكون مجمعاً للتوسع، وصُممت Ronin خصيصاً للألعاب. بشكل عام، تُظهر السلاسل الجانبية أداءً جيداً من حيث الأداء والمرونة، لكنها تعاني من نقص في الأمان واللامركزية.
3.3 بلازما
3.3.1 ملخص
بلازما هو إطار لبناء تطبيقات لامركزية قابلة للتوسع، يهدف إلى تقليل ثقة المستخدمين في مشغلي السلاسل الجانبية إلى أدنى حد. المبدأ الأساسي لبلازما هو أنه حتى إذا حدث خلل أمني في سلسلة بلازما، لا يزال بإمكان المستخدمين سحب أصولهم إلى الشبكة الرئيسية.
3.3.2 الجدول الزمني
2017/08: فيتاليك وجوزيف بون قدما ورقة بيضاء عن بلازما
2018/01:فيتاليك اقترح Plasma MVP
2018/03: فيتالك قدم بلازما كاش
2018/06: داني روبنسون قدم Plasma Debit
2018/11: مؤسسة BANKEX تقدم Plasma Prime
نهاية عام 2018: توقف تقدم التطوير
منذ عام 2019: بدأت مجتمع الإيثيريوم في استكشاف Rollups
3.3.3 المبادئ التقنية
ثلاثة أفكار رئيسية:
خارج السلسلة التنفيذ: الشبكة الرئيسية لا تتحقق من جميع المعاملات
الالتزام بالحالة: يقوم المشغل بتقديم جذر ميركل بشكل دوري
آلية الخروج: يجب على المستخدم إثبات وجود أموال قابلة للسحب
استخدام العمليات:
يقوم المستخدم بإيداع في عقد الشبكة الرئيسية
المستخدم في معاملات Plasma خارج السلسلة
يقوم المشغل بتجميع الصفقة وتقديم التزام الحالة
يتعين على المستخدم تقديم إثبات والخضوع لفترة التحدي عند الخروج
3.3.4 المزايا والعيوب
المزايا:
عالٍ في معدل النقل
رسوم منخفضة
وراثة أمان الشبكة الرئيسية
العيوب:
آلية الخروج المعقدة
مشكلة توفر البيانات
وظائف العقود الذكية المقيدة
مشكلة الخروج على نطاق واسع
3.3.5 التطبيق
يشمل بشكل رئيسي
شاهد النسخة الأصلية
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
عرض شامل لحلول توسيع خارج السلسلة: من قنوات الحالة إلى تطور تقنية Rollups
تحليل العمق لتوسيع خارج السلسلة
المؤلف: كوبا فنتشرز
1. ضرورة التوسع
رؤية مستقبلية للبلوكتشين هي اللامركزية، الأمان، والقابلية للتوسع. لكن عادةً ما يمكن للبلوكتشين تحقيق اثنين فقط من هذه الثلاثة، وهذا ما يُعرف بمشكلة مثلث البلوكتشين المستحيلة. على مر السنين، كان الناس يستكشفون كيفية زيادة معدل نقل البيانات وسرعة المعاملات في البلوكتشين مع ضمان اللامركزية والأمان، أي حل مشكلة التوسع.
دعونا نبدأ بتعريف اللامركزية والأمان وقابلية التوسع في blockchain:
تمثل أول عملية انقسام كبير في شبكة البيتكوين نتيجة لمشكلة التوسع. في 1 أغسطس 2017، بدأت Bitcoin ABC في تشغيل نظام عميل بسعة 8 ميجابايت، مما أدى إلى أول عملية انقسام كبير في تاريخ البيتكوين، وإنتاج عملة جديدة BCH.
اختارت شبكة إيثيريوم أيضًا التضحية بجزء من القابلية للتوسع لضمان أمان الشبكة ولامركزيتها. منذ CryptoKitties في عام 2017، إلى صيف DeFi، وظهور تطبيقات GameFi وNFT، تزايدت الحاجة في السوق إلى القدرة على المعالجة، لكن إيثيريوم يمكنه معالجة 15-45 معاملة فقط في الثانية. أدى ذلك إلى زيادة تكاليف المعاملات، وازدياد وقت التسوية، مما جعل معظم DApps تواجه صعوبة في تحمل تكاليف التشغيل. الحل المثالي للتوسع هو: زيادة سرعة المعاملات وقدرة معالجة الشبكة blockchain دون التضحية باللامركزية والأمان.
2. فئات خطط التوسع
نحن نصنف خطط التوسع إلى فئتين رئيسيتين: التوسع على السلسلة والتوسع خارج السلسلة، بناءً على معيار "هل تم تغيير طبقة الشبكة الرئيسية؟".
2.1 التوسع على السلسلة
المفهوم الأساسي: حل لتحقيق فعالية التوسع من خلال تغيير طبقة بروتوكول الشبكة الرئيسية، والحل الرئيسي الحالي هو التجزئة.
توجد العديد من الحلول لتوسيع السلسلة، لن يتم تناولها في هذه المقالة، سأذكر بإيجاز اثنين منها:
إن تغيير بروتوكول الشبكة الرئيسية قد يؤدي إلى آثار سلبية يصعب التنبؤ بها، وأي ثغرة أمنية طفيفة في الطبقة الأساسية ستشكل تهديدًا خطيرًا لأمان الشبكة بأكملها.
2.2 خارج السلسلة توسعة
المفهوم الأساسي: حل توسيع لا يغير بروتوكول الشبكة الرئيسية من الطبقة الأولى الحالي.
خارج السلسلة توسيع الحلول يمكن تقسيمها إلى Layer2 وحلول أخرى:
3. حلول توسيع خارج السلسلة
3.1 قنوات الدولة
3.1.1 الملخص
تنص قناة الحالة على أنه يجب على المستخدمين التفاعل مع الشبكة الرئيسية فقط عند فتح القناة أو إغلاقها أو حل النزاعات، مما يسمح بإجراء التفاعلات بين المستخدمين خارج السلسلة، وذلك لتقليل الوقت والتكاليف المرتبطة بالمعاملات، وتحقيق عدد غير محدود من المعاملات.
قناة الحالة هي بروتوكول P2P بسيط، مناسب لتطبيقات "المبنية على الجولات"، مثل لعبة الشطرنج بين شخصين. يتم إدارة كل قناة بواسطة عقد ذكي متعدد التوقيع يعمل على الشبكة الرئيسية، والذي يتحكم في الأصول المودعة في القناة، ويحقق تحديثات الحالة، ويفصل النزاعات بين المشاركين.
3.1.2 خط الزمن
3.1.3 المبادئ التقنية
سير عمل قناة الحالة:
3.1.4 المزايا والعيوب
المميزات:
العيوب:
3.1.5 التطبيق
تشمل بشكل رئيسي شبكة البيتكوين الضوئية، شبكة إيثريوم الضوئية وشبكة سيلر.
شبكة البرق لبيتكوين:
شبكة لايتنينغ إيثيريوم:
شبكة سيلر:
3.1.6 مقارنة التطبيقات
شبكة البيتكوين الضوئية هي الأكثر نضجًا، ولديها أكثر البيئات تنوعًا. تم تحويل شبكة إيثريوم الضوئية وشبكة سيلر بالتتابع. بشكل عام، تقنية قنوات الحالة مناسبة لمشاهد الدفع ذات القيم الصغيرة وعالية التردد، ولكنها تعاني من قيود في المشاهد المعقدة.
3.2 السلاسل الجانبية
3.2.1 ملخص
الجانب الجانبي هو شكل من أشكال سلسلة الكتل التي ظهرت لتسريع معاملات البيتكوين، ويمكن استخدام عقود أكثر تعقيدًا أو تحسين آلية الإجماع. ستسجل نتائج معاملات الجانب الجانبي في النهاية على جانب الموثق، وهي بنية أساسية مرتبطة بالسلسلة الرئيسية وتساعد السلسلة الرئيسية في حل المشكلات.
3.2.2 خط الزمن
3.2.3 المبادئ التقنية
توجد نوعان رئيسيان من تقنيات跨链 في السلاسل الجانبية:
العملية الرئيسية:
سجلات المصدقين:
حالياً، تستخدم المزيد من السلاسل الجانبية موثقين خارجيين ( PoA ) أو الوسطاء لتحقيق التبادل عبر السلاسل.
ملخص آلية السلاسل الجانبية: السلسلة الجانبية: السلسلة الرئيسية تقفل الأصول، السلسلة الجانبية تولد الأصول المغلفة السلسلة الرئيسية: تدمير الأصول المغلفة في السلسلة الجانبية، فتح الأصول في السلسلة الرئيسية
تعتمد أمان أصول السلسلة الجانبية على آلية توافق السلسلة الجانبية.
3.2.4 المزايا والعيوب
المميزات:
العيوب:
3.2.5 تطبيق
تشمل بشكل رئيسي xDai( الحالية Gnosis Chain) وPolygon وRonin.
xDai(سلسلة غنوس):
بوليجون:
رونين:
3.2.6 مقارنة التطبيقات
تركز xDai على سيناريوهات الدفع، بينما تطورت Polygon لتكون مجمعاً للتوسع، وصُممت Ronin خصيصاً للألعاب. بشكل عام، تُظهر السلاسل الجانبية أداءً جيداً من حيث الأداء والمرونة، لكنها تعاني من نقص في الأمان واللامركزية.
3.3 بلازما
3.3.1 ملخص
بلازما هو إطار لبناء تطبيقات لامركزية قابلة للتوسع، يهدف إلى تقليل ثقة المستخدمين في مشغلي السلاسل الجانبية إلى أدنى حد. المبدأ الأساسي لبلازما هو أنه حتى إذا حدث خلل أمني في سلسلة بلازما، لا يزال بإمكان المستخدمين سحب أصولهم إلى الشبكة الرئيسية.
3.3.2 الجدول الزمني
3.3.3 المبادئ التقنية
ثلاثة أفكار رئيسية:
استخدام العمليات:
3.3.4 المزايا والعيوب
المزايا:
العيوب:
3.3.5 التطبيق
يشمل بشكل رئيسي