سلاسل الكتل من الجيل الأول مثل Bitcoin و Ethereum و Solana مثقلة بمهام الإجماع والتسوية والتنفيذ وإتاحة البيانات على الطبقة نفسها، ولهذا أُطلق عليها اسم سلاسل الكتل الأحادية (monolithic). وبحكم تصميمها، لا تستطيع سلاسل الكتل الأحادية أداء كل هذه المهام بكفاءة، وهذا ما أدى إلى ظهور المعضلة الثلاثية لسلاسل الكتل. تشمل خصائص سلاسل الكتل اللامركزية وقابلية التوسع والأمان. وفي حالة سلاسل الكتل الأحادية، عليها أن تقدّم تنازلات لأنها لا تستطيع في أحسن الأحوال أن تحقق إلا اثنتين منها لا الثلاث جميعًا. فعلى سبيل المثال، تضحّي Bitcoin بقابلية التوسع مقابل اللامركزية والأمان، و Ethereum تفعل الشيء نفسه. ومع ظهور سلاسل الكتل المعيارية (modular)، يمكن حل المعضلة الثلاثية لسلاسل الكتل. سلسلة الكتل المعيارية هي سلسلة كتل تُسند مهمة أو أكثر من المهام الرئيسية لسلسلة الكتل إلى جهة خارجية. والفكرة هي أننا بتقسيم المهام الأساسية لسلسلة الكتل بين عدة طبقات، نستطيع إحداث تحسينات ملحوظة على كل طبقة على حدة، فنجعل سلسلة الكتل أكثر قابلية للتوسع وأكثر كفاءة. ويمكنك أن تنظر إلى هذا على أنه تقسيم للعمل.

المعضلة الثلاثية لسلاسل الكتل

المعضلة الثلاثية لسلاسل الكتل هي المفهوم القائل إن سلسلة الكتل لا يمكن أن تكون آمنة وقابلة للتوسع ولامركزية في الوقت نفسه. والمطورون الذين يبنون سلاسل الكتل الخاصة بهم يواجهون دائمًا حاجة ملحّة إلى اختيار اثنتين من بين الصفات الثلاث الممكنة.

اللامركزية

اللامركزية في سلسلة الكتل هي عامل جذبها الرئيسي. وهي السبب الذي يجعل الناس يختارون العملات المشفرة بدلًا من العملات الورقية. ولكي تكون سلسلة الكتل لامركزية، يجب ألا تكون متطلبات العتاد عائقًا أمام المشاركة، ويجب أن تكون متطلبات الموارد اللازمة للتحقق من الشبكة منخفضة.

قابلية التوسع

وهي قدرة سلسلة الكتل على التعامل مع زيادة عدد المعاملات المعالَجة دون زيادة الموارد المطلوبة للتحقق. مشكلة قابلية التوسع هي ما منع سلاسل الكتل والعملات المشفرة من الانتشار الواسع. ولكي تنافس، تحتاج سلاسل الكتل إلى التقدم إلى مرحلة تستطيع فيها التعامل مع مئات المعاملات بسرعة. يمكن لسلاسل الكتل أن تتوسع بزيادة حجم الكتلة، لكن هذا سيؤدي إلى زيادة متطلبات العتاد. وهذا سيؤثر في اللامركزية.

الأمان

وهو القدرة على مقاومة الاستيلاء العدائي. سلسلة الكتل الجيدة تتمتع بأمان متين حتى لا تتمكن الأطراف الثالثة الخبيثة من استغلال ثغرات الشبكة. يتطلب الحفاظ على الأمان قدرًا كبيرًا من قوة المعالجة، وهو ما قد يؤثر في اللامركزية وقابلية التوسع. ورغم أن حلولًا مثل السلاسل الجانبية (sidechains) و rollups وقنوات الحالة (state channels) قد بُنيت لحل هذه المشكلة، فإننا في هذه المقالة سننظر في النهج الذي تتبعه سلاسل الكتل المعيارية

الوظائف الأساسية لسلسلة الكتل

الإجماع - الإجماع هو الإجراء الذي تستخدمه العقد (nodes) في شبكة سلسلة كتل معينة لتحديد المعاملات الصالحة وغير الصالحة. وآليات الإجماع هي الطرق التي يستخدمها المشاركون لتحقيق الإجماع، ومن أشهر أمثلتها Proof-of-Work و Proof-of-Stake وغيرها. ويوفر الإجماع أيضًا ترتيب المعاملات ونهائيتها.

التنفيذ - يشير التنفيذ إلى الطريقة التي تعالج بها العقد المعاملات المرسلة إلى الشبكة، وهذا يؤدي إلى تغيير في حالة سلسلة الكتل.

إتاحة البيانات - تُستخدم سلسلة الكتل لتخزين البيانات التي يُعتمد عليها للتحقق من صلاحية أي تغيير في حالتها. ويجب على منتجي الكتل نشر البيانات الخاصة بكل كتلة حتى ينزّلها نظراء الشبكة ويخزنوها، ويجب أن تكون البيانات متاحة عند الطلب. تتعامل سلاسل الكتل الأحادية مع كل هذه الوظائف على طبقة واحدة، بينما تتخصص سلاسل الكتل المعيارية في وظيفة واحدة أو اثنتين فقط وتُسند الباقي إلى جهات خارجية.

ما هي سلاسل الكتل المعيارية

كما ذكرنا سابقًا، فإن سلسلة الكتل التي تحاول أن تؤدي وحدها الوظائف الأساسية الثلاث تحدّ من قدرتها ومن إنتاجيتها، لكن السلسلة المعيارية تفصل النظام إلى عدة أجزاء ممكنة وتعمل عليها بشكل مستقل. في بنية سلاسل الكتل المعيارية، يمكن أن تكون طبقة التنفيذ مستقلة عن طبقتي الإجماع وإتاحة البيانات، مما يسمح للعقد بالتركيز على معالجة المعاملات فقط بشكل منفصل بدلًا من تنفيذ جميع المعاملات لضمان صلاحيتها.

بنية سلاسل الكتل المعيارية

في التصميم المعماري لسلاسل الكتل المعيارية، تعمل ثلاث طبقات بشكل مستقل بعضها عن بعض وتتجمع لتشكّل المكدّس المعياري (modular stack).

يمكن تصميم سلسلة الكتل المعيارية لتتخصص في طبقة واحدة أو اثنتين من الطبقات التالية:

طبقة الإجماع - يمكن إعداد سلسلة كتل معيارية لتتخصص في الإجماع فقط، فتوفر مجموعة من القواعد والإرشادات التي ستُستخدم للتحقق من كتل المعاملات وتأكيد صحتها. وهذا سيضمن أن تتوصل العقد/المشاركون في الشبكة إلى اتفاق، فيتحقق بذلك الأمان واللامركزية في المكدّس.

طبقة التنفيذ - من الأمثلة النموذجية على سلسلة كتل معيارية لا تتولى إلا معالجة المعاملات: rollups. ففي طبقة التنفيذ، تركز سلسلة الكتل على معالجة المعاملات فقط، وتعتمد على سلسلة أخرى للتسوية والنهائية.

طبقة إتاحة البيانات - تركز طبقة إتاحة البيانات على تخزين بيانات المعاملات وتقديمها عند الطلب، وإتاحتها للعموم ليراها الجميع. ومن الأمثلة على ذلك Polygon Avail.

مبدأ المعيارية

مبدأ المعيارية أو التصميم المعياري يقسّم النظام إلى أجزاء أصغر تُسمى الوحدات (modules)، يمكن إنشاؤها أو تعديلها أو استبدالها بشكل مستقل، بل وحتى تبادلها مع وحدات أخرى أو بين أنظمة مختلفة. وتعتمد المعيارية على التخصص، أي أن كل وحدة لا تستطيع أداء إلا عدد قليل من المهام المحددة، لكن يجب أن تؤديها جيدًا. وهذا هو المبدأ الذي تقوم عليه سلاسل الكتل المعيارية.

سلاسل الكتل المعيارية مقابل سلاسل الكتل الأحادية

فوائد سلاسل الكتل المعيارية

قابلية التوسع - تنشأ مشكلات قابلية التوسع عندما تحاول سلسلة الكتل تنفيذ جميع الأنشطة على طبقة واحدة. تنص المعضلة الثلاثية لسلاسل الكتل على أن سلسلة الكتل لا يمكن أن تمتلك إلا صفتين من الصفات الثلاث المتاحة لها، لكن عندما تُوزَّع المهام بين عدة سلاسل كتل معيارية، يصبح من الممكن تحسين قابلية التوسع.

إنشاء سلاسل - كتل جديدة: عندما يركز المطورون تركيزًا شديدًا على جعل سلسلة الكتل تؤدي مهمة واحدة محددة فقط، يصبح إطلاق مثل هذه السلسلة أسرع نسبيًا مقارنةً بسلاسل الكتل الأحادية المصممة لفعل كل شيء. وبما أن المطورين يستطيعون التركيز على وظيفة واحدة محددة مثل التنفيذ، يمكن بسهولة توصيل سلاسل كتل معيارية أخرى تتولى الأمان وإتاحة البيانات.

المرونة - سلسلة الكتل المعيارية أكثر مرونة من سلسلة الكتل الأحادية لأنها تستطيع الاستفادة من قوة سلسلة أخرى. فعلى سبيل المثال، يمكن لطبقة التنفيذ أن تستفيد من أمان السلسلة الأم، وتتمتع السلسلة الأم بقابلية التوسع التي توفرها طبقة التنفيذ. وهذه هي العلاقة بين rollups و Ethereum.

فوائد سلاسل الكتل الأحادية

الأمان - تستطيع سلاسل الكتل الأحادية فرض أمانها الخاص لأن العقد تسجّل المعاملات، وعليها أن تتوصل إلى إجماع فيما بينها للتحقق من صحة المعاملات.

المنفعة - لأن سلسلة الكتل الأحادية تتولى التنفيذ ضمن مهام أخرى، فقد تشهد عملتها أو رمزها الأصلي ارتفاعًا في القيمة على المدى الطويل.

عيوب سلاسل الكتل المعيارية

** الأمان** - على عكس سلاسل الكتل الأحادية، تعتمد سلاسل الكتل المعيارية على طبقات أخرى في أمانها، مما يجعلها مرهونة بكفاءة تلك السلاسل. فإذا اختُرقت طبقة الأمان، أي السلسلة المسؤولة عن الإجماع وإتاحة البيانات، فإن المكدّس المعياري بأكمله يكون معرضًا للانهيار.

** منفعة الرمز** - بسبب محدودية حالات الاستخدام، قد لا تتمكن بعض سلاسل الكتل المعيارية من رفع قيمة رمزها الأصلي، ومن الأمثلة على ذلك الطبقة المسؤولة عن إتاحة البيانات.

** التعقيد** - تصميم سلاسل الكتل المعيارية معقد إلى حد كبير، ويتطلب مشاركة مطورين ذوي معرفة متخصصة.

عيوب سلاسل الكتل الأحادية

الجمود - مقارنةً بسلاسل الكتل المعيارية، فإن سلاسل الكتل الأحادية ليست بالمرونة نفسها لأنها لا تستطيع إسناد وظائفها إلى جهات خارجية حتى عندما تتعرض الشبكة لتوقف عن العمل.

قابلية التوسع - يمكن لسلاسل الكتل الأحادية غير القابلة للتوسع أن تحاول زيادة حجم الكتلة وأزمنة الكتل، لكن هذا يزيد متطلبات العتاد التي تحتاجها عقد الشبكة، مما يؤدي إلى المركزية.

التنفيذ غير الفعّال - لضمان صلاحية المعاملات، تعيد العقد تنفيذ المعاملات، وهذا يؤدي إلى حالات تأخير.

أمثلة على منصات سلاسل الكتل المعيارية

Rollups - صُممت rollups لتعمل كسلاسل كتل معيارية تركز على التنفيذ. فـ rollups، سواء أكانت optimistic rollups أم zero-knowledge rollups، تعمل الآن كطبقة تنفيذ تنفّذ العقود الذكية والمعاملات. وتعمل Ethereum كطبقة للتسوية، وتُنشر بيانات المعاملات وتُخزَّن عليها.

Validiums - تعمل Validiums أيضًا مثل zero-knowledge rollups، فتنفذ المعاملات بنفسها ثم ترسلها إلى السلسلة الأم مع إثبات الصلاحية، لكنها لا تخزّن البيانات على السلسلة الأم، بل تستخدم لجان إتاحة البيانات أو شبكات إتاحة البيانات مثل Polygon Avail.

Polygon Avail - بينما تعمل Rollups و Validiums كطبقات تنفيذ، فإن Polygon Avail سلسلة كتل معيارية تعمل كطبقة لإتاحة البيانات والإجماع. وتتولى العقد هنا مهمة ترتيب بيانات المعاملات وتخزينها ونشرها عند الطلب.

هل Ethereum سلسلة كتل معيارية أم أحادية؟

في بدايات Ethereum، كانت تعمل كسلسلة كتل أحادية، تتولى التنفيذ والإجماع وإتاحة البيانات بنفسها. وفي وقت لاحق، ظهرت rollups وأصبح بإمكان Ethereum إسناد بعض مهام التنفيذ إلى حلول L2 مع مواصلة تولي الإجماع وإتاحة البيانات. ورغم أن Ethereum ما زالت تنفذ المعاملات، فإنها في طريقها إلى التحول إلى سلسلة معيارية عبر تطبيق التجزئة (sharding). التجزئة عملية ينقسم فيها النظام ليعمل على شكل أجزاء. وبتقسيم عبء العمل بين مكوناته يستطيع زيادة الكفاءة والإنتاج. وفي سياق Ethereum، ستنقسم إلى 64 سلسلة أجزاء (shard chains)، أي سلاسل فرعية، تعمل بالتوازي، وتتولى كل سلسلة منها حصة مختلفة من نشاط الشبكة.

---

الخلاصة

قد يتساءل المرء متى يختار بين سلسلة كتل أحادية أو معيارية، بما أن لكل منهما فوائده وعيوبه. ويتطلب الاختيار بين الخيارين فهمًا سليمًا لاحتياجات المشروع. إذا كان الأمان أولوية قصوى في الصورة العامة، فإن سلسلة الكتل الأحادية تبدو الخيار الأنسب، أما إذا كانت السرعة هي الأهم، فإن سلسلة الكتل المعيارية ستكون خيارًا أفضل.