كيف يحل البلوكشين مشكلة قابلية التوسع: كل شيء عن الشاردينغ

البلوكتشين -الميركات تقف أمام واحدة من أكبر المشاكل – كيف يمكن معالجة ملايين المعاملات في نفس الوقت؟ هنا تأتي الشاردنج للمساعدة، التكنولوجيا التي تقوم بتقسيم الشبكة إلى أجزاء مستقلة (شاردات)، مما يسمح بمعالجة العمليات بشكل متوازي. لكن كيف تعمل هذه التكنولوجيا بالفعل؟ وما هي المخاطر التي تحملها؟

الشاردينغ: ماذا يعني ذلك عمليًا؟

تخيل أن الشبكة بأكملها هي مستودع ضخم مع كاشير واحد. يقوم بخدمة جميع الزبائن واحدًا تلو الآخر، مما يستغرق وقتًا طويلاً. الشاردينغ هو فتح عدة كاشيرات في نفس الوقت، كل منها يخدم طابورًا منفصلًا. هذه هي الطريقة التي يعمل بها هذا الآلية في البلوكتشين.

جوهر الشاردينغ هو توزيع البيانات أفقيًا، مستمد من قواعد البيانات التقليدية. بدلاً من أن تعالج كل عقدة جميع معاملات الشبكة، تُوزع المعاملات بين شاردات مختلفة. يعمل كل شارد كقاعدة بيانات مصغرة، قادرة على معالجة العقود الذكية والعمليات بشكل مستقل عن الآخرين. تسمح هذه الطريقة بتحقيق المعالجة المتوازية بدلاً من التسلسلية، مما يسرع العملية برمتها بشكل جذري.

لماذا التوزيع الأفقي تحديدًا؟

البلوكتشين -المشاريع تختار هذه الطريقة في توزيع البيانات لثلاثة أسباب:

قابلية التوسع بلا حدود – يمكن أن تعالج كل shard منفصل المزيد من العمليات في نفس الوقت مقارنةً بنظام واحد. هذا يعني أن الشبكة تنمو مع زيادة عدد المشاركين، دون فقدان السرعة.

اللامركزية الحقيقية – عندما يتعين على كل عقدة تخزين ومعالجة جزء فقط من البيانات، يمكن للمستخدمين العاديين الانضمام إلى الشبكة بدون أجهزة كمبيوتر قوية. هذا يقلل من متطلبات الأجهزة ويجعل الشبكة لامركزية حقًا.

الأمان والسلامة – كل شارد يحتفظ ببيانات كاملة عن معاملاته، لذلك تبقى سلامة المعلومات غير منقوصة. كل عقدة لديها نسخة دقيقة من جزءها من البلوكتشين.

المزايا التي تغير القواعد

التقسيم يقدم عدة مزايا هامة لبيئة البلوكتشين:

زيادة سرعة مضاعفة – Ziliqa، واحدة من الشبكات التي نفذت تقنية التجزئة، تحقق معالجة آلاف المعاملات في الثانية. بدلاً من المعالجة المتسلسلة، يتم تنفيذ العمليات في وقت واحد على شاردات مختلفة، مما يسمح بخدمة عدد أكبر بكثير من المستخدمين.

توفير الموارد – تتطلب البلوكتشينات التقليدية من كل نود تخزين السجل التاريخي بالكامل للشبكة. يسمح الشاردينغ للنود بالاستجابة فقط عن جزءها، مما يقلل بشكل كبير من متطلبات الأجهزة. يفتح هذا المجال للمستخدمين العاديين للمشاركة في التحقق، وليس فقط للمنظمات التي تمتلك أجهزة متخصصة باهظة الثمن.

السعة المتزايدة – على عكس الشبكات التقليدية حيث يمكن أن تؤدي العقد الإضافية إلى إبطاء النظام بسبب زيادة تأخيرات المزامنة، يعمل الشاردينغ بشكل مختلف. تتم إضافة عقد جديدة إلى شاردات فردية، مما يزيد من القدرة الإجمالية للشبكة دون تدهور الأداء.

أين تكمن المخاطر؟

ومع ذلك، فإن تقسيم البيانات ليس حلاً سحرياً. فهو يخلق تهديدات محددة للأمان:

ضعف الشاردات الفردية – من الصعب الاستيلاء على البلوكتشين بالكامل، ولكن من الأسهل بكثير الاستيلاء على شارد واحد. يمكن للمهاجم ذو الموارد المحدودة السيطرة على شارد فردي – تُعرف هذه الهجمة باسم “استيلاء الشارد”. وهذا يعني أن القدرة الحسابية للهجوم أقل بكثير من تلك المطلوبة للاستيلاء على الشبكة بأكملها.

مشاكل في المعاملات عبر الكتل – عندما تتعلق العملية بعدة كتل، تصبح التنسيق معقدًا. مع المعالجة غير الصحيحة، يمكن حدوث “نفقات مزدوجة” – عندما يمكن للمستخدم إنفاق نفس الرموز عدة مرات، إذا كانت الكتل المختلفة تتعقب بعضها بدقة.

توفر البيانات – إذا كان الشارد الذي يحتوي على معلومات هامة غير متاح مؤقتًا بسبب العقد غير المتصلة بالإنترنت، فقد يؤدي ذلك إلى حظر العمليات في الشبكة.

مزامنة العقد – يتطلب التنسيق بين الشاردات بروتوكولاً موثوقاً. في حالة التنفيذ غير الصحيح، يؤدي ذلك إلى عدم توازن الموارد، والتأخيرات، وعدم الاستقرار المحتمل للنظام بأكمله.

إيثريوم ومستقبل الشاردينغ

إيثريوم اعترف بإمكانات هذه التكنولوجيا وخطط لتنفيذ الشاردينغ كمكون رئيسي لتحديث إيثريوم 2.0 (سيرينيتي). يهدف هذا التحديث إلى زيادة كبيرة في السرعة والكفاءة وقابلية التوسع للشبكة.

المطورون ينفذون ذلك تدريجياً. من المقرر أن يتم التنفيذ الكامل للكتلة في المرحلة النهائية من التحديث (المرحلة 2). الهدف هو حل مشكلات ازدحام الشبكة والرسوم العالية التي لا تزال تحد من توسيع Ethereum. ومع ذلك، يقوم المطورون باختبار كل خطوة بعناية لضمان بقاء آلية الأمان واللامركزية دون تغيير.

الشاردينغ كحل لثلاثية البلوكتشين

يُعتبر الشاردينغ خطوة كبيرة نحو التغلب على ما يُعرف بـ “ثلاثية البلوكتشين” - التوازن بين القابلية للتوسع والأمان واللامركزية. غالبًا ما تضحي الحلول الحالية بأحد هذه العناصر من أجل الآخر. يقدم الشاردينغ نهجًا يتيح توسيع الشبكة دون التخلي عن اللامركزية.

على الرغم من أن هذه التكنولوجيا تخلق تحديات جديدة - من حماية الشاردات الفردية إلى إدارة العمليات عبر الشاردات - فإن إمكاناتها تتجاوز المخاطر. تقوم مشاريع بلوكتشين مختلفة باستكشاف وتنفيذ الشاردينغ بنشاط، ساعيةً لجعل الشبكات أسرع وأكثر وصولًا لملايين المستخدمين دون زيادة متطلبات الأجهزة.

تعتمد مستقبل قابلية توسع البلوكتشين على استمرار الأبحاث والاختبارات وتحسين تنفيذات التجزئة. مع تطور هذه التكنولوجيا، يمكن أن تصبح مفتاحًا أساسيًا لقبول الأنظمة اللامركزية على نطاق واسع.