بعد إطلاق Ethereum بنجاح عام 2015، وجدت نفسها وجهًا لوجه أمام بعض المشكلات التي منعتها من بلوغ إمكاناتها الكاملة. فقد أدى الطلب المرتفع إلى ازدحام الشبكة وارتفاع تكاليف المعاملات، وجعل النمو السريع تشغيل العقدة أمرًا صعبًا، ولم تكن آلية الإجماع Proof-of-Work تجعل Ethereum مستدامة.

ولمواجهة هذه المشكلات، شرعت Ethereum في ترقية شبكتها وقسّمت الترقيات إلى 5 مراحل هي؛ the Merge و Surge و Verge و Purge و Splurge

تجدر الإشارة إلى أن هذه المراحل تجري بالتوازي وليس بالتتابع.

الدمج (The Merge)

حدثت المرحلة الأولى من خطة Ethereum الكبرى للتوسع في 15 سبتمبر 2022، وكانت إيذانًا بانتقال Ethereum من نموذج Proof-of-Work المتعطش للطاقة إلى نموذج Proof-of-Stake الصديق للبيئة.

ما حدث عند وقوع الدمج هو أن الشبكة الرئيسية، التي كانت طبقة التنفيذ في Ethereum وتعمل بآلية PoW، انضمت إلى Beacon Chain، وهي طبقة الإجماع الجديدة القائمة على PoS. وأصبحت الشبكة الآن مؤمّنة عبر رهن ETH (staking).

سلسلة Beacon Chain

أُطلقت Beacon Chain في 1 ديسمبر 2020. وكانت بلوك تشين قائمة على PoS تعمل جنبًا إلى جنب مع بلوك تشين Ethereum القائمة على PoW. وقد أُنشئت لتجربة منطق Proof-of-Stake عمليًا، والتأكد من سلامته قبل دمجه في الشبكة الرئيسية. والآن بعد أن حدث الدمج، لم تعد هناك سلسلتان، بل سلسلة Ethereum واحدة قائمة على PoS.

نتائج الدمج

استدامة أكبر -أدت إعادة الهيكلة الجذرية لـ Ethereum إلى خفض متطلبات الطاقة بنسبة 99.95%، مما يجعل Ethereum الآن أكثر استدامة. كما جعلت إعادة الهيكلة هذه من الممكن الآن ترقية Ethereum. أمان محسّن - جعل Proof of Stake المشاركة في الشبكة أكثر ديمقراطية، وهذا يؤدي الآن إلى مستوى أعلى من الأمان. فالدمج يتيح الآن لأي شخص لديه اتصال بالإنترنت ورصيد كافٍ من ETH المشاركة في الشبكة. ولدى Ethereum عدد من المدقّقين يفوق ما لدى جميع سلاسل PoS مجتمعة، كما أن كمية ETH المرهونة تجعل مهاجمة Ethereum مكلفة إلى حد يكاد يكون مستحيلًا. انخفاض المعروض من ETH - في ظل نموذج PoW، كانت كمية ETH المطروحة للتداول نحو 13,000 ETH يوميًا (مكافآت التعدين)، أما الآن بعد حدوث الدمج، فتُقدَّر كمية ETH المطروحة للتداول بنحو 1,600 ETH يوميًا (مكافآت الرهن). وهذا يخفض إصدار ETH الجديد بنحو 90%. كما تخطط Ethereum لحرق نحو 1,600 ETH يوميًا.

الطفرة (The Surge)

مرحلة الطفرة هي المرحلة التي تُدخل فيها Ethereum التجزئة (sharding). ومفهوم التجزئة ليس حكرًا على عالم البلوك تشين، بل هو في الواقع مفهوم في علوم الحاسوب تُقسَّم فيه قاعدة البيانات إلى أجزاء أصغر تُعرف بالأجزاء (shards) من أجل تخفيف الحمل عن قاعدة البيانات الرئيسية.

الغرض من التجزئة، هو زيادة سرعة المعاملات وكذلك تقليل ازدحام الشبكة.

في حالة Ethereum، عند تنفيذ التجزئة، ستنقسم الشبكة إلى 64 جزءًا، ويعمل كل جزء كبلوك تشين مصغّرة لها حالتها الخاصة وأرصدة حساباتها وعقودها الذكية.

لن يحتاج المدقّقون بعد الآن إلى التحقق من كل معاملة تُبث على شبكة Ethereum، بل سيركّزون على التحقق من الكتل الجديدة في أجزائهم الخاصة، ثم تؤكد لجنة من 128 مدقّقًا ذلك على السلسلة الرئيسية.

مزايا التجزئة

يستطيع الجميع تشغيل عقدة - مع وجود التجزئة، يمكن تحقيق التوسع دون التضحية باللامركزية لأن متطلبات العتاد تنخفض. ونظرًا لأن المدقّقين لم يعودوا بحاجة إلى تخزين بيانات قاعدة بيانات Ethereum بأكملها، تنخفض تكلفة تخزين البيانات.

مشاركة أوسع في الشبكة - تتيح التجزئة معاملات أسرع لأن الشبكة مقسّمة إلى أجزاء أصغر. وهذا يعني أن المعاملات يمكن معالجتها بشكل أسرع وأكثر كفاءة.

إصدارات سلاسل الأجزاء

الإصدار 1: إتاحة البيانات - بفضل انخفاض متطلبات العتاد، يمكن لأي شخص تشغيل Ethereum باستخدام حاسوبه الشخصي أو هاتفه. وهذا يخفض حاجز الدخول ويزيد أمان الشبكة، إذ أصبح بإمكان أي شخص الآن المشاركة.

الإصدار 2: تنفيذ الشيفرة - في هذا الإصدار، تُضاف وظائف إضافية إلى سلاسل الأجزاء لتصبح أقرب بكثير إلى الشبكة الرئيسية. وستتمكن من تنفيذ الشيفرة ومعالجة المعاملات وامتلاك مجموعتها الفريدة من أرصدة الحسابات والعقود الذكية. وسيكون هناك أيضًا تواصل بين الأجزاء. تدور في المجتمع نقاشات حول الحاجة إلى ترقية سلاسل الأجزاء من الإصدار 1 إلى الإصدار 2، بالنظر إلى الدفعة التي يوفرها الإصدار 1 (أي 100,000 معاملة في الثانية) في البداية، فكّرت Ethereum في تنفيذ التجزئة قبل الدمج، لكن مع صعود حلول التوسع على L2، اتضح أن الانتقال إلى PoS كان أكثر أهمية. تُنجز Ethereum من دون الـ rollups ما بين 15 و40 معاملة في الثانية (tps)، وتُنجز الـ rollups وحدها ما بين 1,500 و4,000 tps، لكن عندما تُدمج التجزئة مع قوة الـ rollups، يمكننا الوصول إلى نحو 100,000 tps.

الحافة (The Verge)

مرحلة Verge هي المرحلة التي تُقدَّم فيها أشجار Verkle. وأشجار Verkle ترقية قوية لأشجار Merkle. وتهدف Verge إلى تحسين التخزين وكذلك تقليص حجم العقدة. ولفهم السياق، علينا أن نفهم ما هي أشجار Merkle.

ما هي أشجار Merkle

يمكن وصف أشجار Merkle بأنها شجرة ثنائية تستخدم خوارزميات تجزئة تشفيرية. وهي تتحقق بكفاءة من صحة البيانات، وفي الوقت نفسه تقلل متطلبات الذاكرة اللازمة للتحقق. ومن أبرز مزايا أشجار Merkle أنها تشغل مساحة أقل مقارنة ببنى البيانات الأخرى.

تستخدم Ethereum حاليًا شجرة Merkle تُسمّى Merkle Patricia tree، وهي توفر بنية بيانات يمكن استخدامها لتخزين جميع الارتباطات بين المفاتيح والقيم، وهي موثّقة تشفيريًا.

ما هي أشجار Verkle

تتشابه أشجار Verkle كثيرًا مع أشجار Merkle، لكن أهم ميزاتها هي كفاءة حجم البرهان. فشجرة Merkle تحتاج إلى نحو 1 كيلوبايت لتقديم برهان لشجرة تضم مليار نقطة بيانات، بينما تحتاج شجرة Verkle إلى أقل من 150 بايت. واعتمادًا على الدوال متعددة الحدود، تصف أشجار Verkle البيانات باستخدام التزامات متعددات الحدود (Polynomial Commitments).

ونتيجة لتفوّق حجم براهينها، تقلل أشجار Verkle مقدار التشفير المعقد المطلوب، كما تتيح فرصة لجعل بلوك تشين Ethereum أكثر كفاءة وقابلية للتوسع.

التطهير (The Purge)

تُعدّ مرحلة Purge مرحلة التنظيف التي تُزال فيها البيانات التاريخية لتقليل ازدحام الشبكة. وقد قال Vitalik إن الـ purge يهدف إلى تقليص المساحة التي تحتاج إليها على قرصك الصلب، في محاولة لتبسيط Ethereum وعدم إلزام العُقد بتخزين السجل التاريخي.

وكما ذكرنا سابقًا، فإن خفض متطلبات العتاد سيزيد اللامركزية، وبالتالي يعزّز أمان الشبكة.

البذخ (The Splurge)

يصف Vitalik هذه المرحلة بأنها "الأشياء الممتعة". وهي تهدف إلى جعل الشبكة تعمل بسلاسة بعد إتمام جميع الترقيات الأخرى.

---

الخاتمة

في المستقبل، عندما تكتمل Ethereum بنسبة 100%، ستبدو كتجميع لسلاسل L2 وبروتوكولات إتاحة البيانات والسلاسل الجانبية. مستقبل Ethereum مشرق، وأنا متحمّس.