قابلية التوسع في البلوكشين: مقارنة بين الشبكات الأساسية والحلول المكملة

لماذا تهم سرعة المعاملات

لقد أحدثت تكنولوجيا البلوكشين ثورة في طريقة تسجيل والتحقق وتتبع المعلومات في الشبكات التجارية. فوائدها واضحة: أمان أكبر، شفافية لا يمكن إنكارها وتقليل التكاليف التشغيلية. ومع ذلك، هناك عقبة حاسمة تعيق اعتمادها على نطاق واسع: قدرة معالجة المعاملات. بينما تنفذ الأنظمة التقليدية آلاف العمليات في الثانية، تواجه شبكات البلوكشين عنق زجاجة كبير. هنا تظهر نهجتان أساسيتان لحل هذا المأزق: تحسين الطبقة الأساسية (Layer 1) أو بناء حلول موازية (Layer 2).

المعضلة الثلاثية الأساسية للبلوكشين

Vitalik Buterin، مبتكر الإيثيريوم، روّج لمفهوم حاسم: من المستحيل تحقيق ثلاث خصائص أساسية في آن واحد—اللامركزية الكاملة، الأمان القوي، وسعة المعالجة العالية. أي شبكة تحتاج إلى تقديم تنازلات. يركز بيتكوين على الأمان واللامركزية، مع التضحية بالسرعة. بعض طبقات 1 الناشئة تسعى لتحقيق التوازن، بينما تركز طبقات 2 على الأداء، مع تفويض الأمان إلى الشبكة الأساسية.

فهم هذه الحقيقة ضروري لفهم لماذا توجد حلول متعددة، وليس حلاً واحدًا شاملاً.

فهم Layer 1: الأساس

ما الذي يحدد شبكة Layer 1

شبكة البلوكشين من نوع Layer 1 هي شبكة مستقلة تمامًا تدير أمانها الخاص، والتحقق من المعاملات، وتخزين البيانات. بيتكوين وإيثيريوم أمثلة نموذجية. جميع المكونات الحيوية—الإجماع الموزع، تنفيذ العقود، توفر البيانات—تقع فيها. عندما تتعامل مباشرة على بيتكوين أو إيثيريوم، أنت تتفاعل مع Layer 1.

التحدي هو جوهري: كلما زادت اللامركزية والأمان، زادت بطء معالجة المعاملات. يستطيع بيتكوين التحقق من حوالي 7 معاملات في الثانية، قبل Ethereum 2.0 كانت تعالج حوالي 30 معاملة في الثانية. أدت هذه القيود إلى تطوير تقنيات تحسين متقدمة.

تقنيات التحسين داخل Layer 1

التجزئة (Sharding): التقسيم للسيطرة

مستوحاة من بنية قواعد البيانات الموزعة، تقوم التجزئة بتقسيم الشبكة إلى أقسام أصغر تسمى “شاردات”. كل shard يعالج المعاملات بشكل متزامن، بشكل متوازي، مضاعفًا القدرة الإجمالية. إذا عملت 64 shard بتناغم، فإن الشبكة تستطيع 64 ضعف القدرة الإنتاجية. تنفذ شبكة Zilliqa “تجزئة المعاملات”، حيث تجمع المعاملات في دفعات تُعالج بواسطة shard مختلفة. التحدي؟ ضمان التواصل الفعال بين الشاردات دون إحداث تأخير مفرط.

تغيير آلية الإجماع

إثبات العمل (PoW)، المستخدم في بيتكوين، يتطلب قدرة حسابية هائلة للتحقق من الكتل. إثبات الحصة (PoS) يحل محل التعدين بمُحققين يضعون ضمانات على الشبكة. النتيجة: استهلاك طاقة أقل بنسبة 99% وزيادة القدرة على المعالجة. بعد “الدمج”، تبنت إيثيريوم 2.0 نظام PoS كامل. كاردانو تنفذ Ouroboros PoS، وAlgorand تستخدم PoS نقي، وفانتوم تنفذ aBFT (تحمل الفشل Byzantine غير المتزامن). جميعها تحقق معدل إنتاج أعلى مع استهلاك أقل.

SegWit: تحسين بنية البيانات

SegWit (Segregated Witness) في بيتكوين لا يزيد القدرة بشكل مباشر، لكنه يحسن بشكل كبير. بفصل التوقيعات الرقمية عن بيانات المعاملة، يقلل حجم كل معاملة بنسبة ~65%. يمكن لكتلة بحجم 1 ميجابايت أن تحتوي على المزيد من المعاملات، مما يسرع التسوية ويقلل الرسوم. وهو متوافق مع الإصدارات القديمة—الأنظمة القديمة لا تزال تعمل.

مزايا حلول Layer 1

بدون بنية تحتية منفصلة

على عكس Layer 2، التي تتطلب سلاسل إضافية أو أنظمة موازية، تقوم Layer 1 بتغيير البروتوكول الأساسي. هذا يعني عدم وجود حاجة لجسور، أو نقل بين سلاسل. كل شيء يحدث بشكل أصلي.

الأمان الكامل

جميع المعاملات تستفيد من قوة الإجماع الكاملة للشبكة. لا تعتمد على طرف ثالث أو مُحققين متخصصين. يتم الحفاظ على اللامركزية.

تأثير دائم

التحسينات في Layer 1 هي تحسينات هيكلية. بمجرد تنفيذها، تفيد الشبكة بشكل دائم. تقلل من الازدحام بشكل مستدام وتخفض الرسوم.

القيود الحقيقية

القيود الفيزيائية للعُقد

كل عقدة في الشبكة تخزن السجل الكامل للمعاملات. مع نمو البلوكشين، تزداد متطلبات التخزين وعرض النطاق الترددي. ليس الجميع قادرًا على تشغيل عقدة كاملة، مما يقلل من اللامركزية.

الازدحام بين الشاردات

التجزئة تخلق مشكلة جديدة: المعاملات التي تشمل عدة شاردات تتطلب تواصل بينها، مما يسبب تأخيرًا. تأكيد المعاملات عبر الشاردات يستغرق وقتًا أطول ويستهلك عرض نطاق أكبر.

مأزق المعدنين

الانتقال من PoW إلى PoS يلغي الحاجة إلى التعدين. يُكافأ المُحققون، لكن نظام التعدين يتقلص، مما قد يقلل الأمان بسبب التوزيع.

الدور الاستراتيجي لـ Layer 2

المفهوم المركزي

أي تقنية تعمل على شبكة Layer 1 لإضافة وظائف تعتبر Layer 2. لا تحل محل الأساس، بل تكمله. تقوم Layer 2 بمعالجة المعاملات خارج السلسلة الرئيسية وتُسوي نتائجها بشكل دوري على Layer 1، مستفيدة من أمانها.

هذا يتناقض مع السلاسل الجانبية (sidechains)، التي تمتلك أمانًا مستقلًا (وغالبًا أضعف).

البنى المعمارية الرئيسية

الـRollups: ضغط البيانات

الـRollups تنفذ مئات المعاملات خارج السلسلة، ثم ترسل “حزمة” مضغوطة واحدة إلى Layer 1. يقلل ذلك من البيانات المؤكدة بمقدار 10 إلى 100 مرة. هناك نوعان:

• الـOptimistic Rollups: تفترض صحة المعاملات بشكل افتراضي. إذا اعترض أحد، تتحقق الشبكة. يستخدمها Arbitrum وOptimism.
• ZK Rollups: تولد أدلة رياضية على صحة المعاملات قبل الإرسال، مما يلغي الحاجة لفترة الاعتراض.

قنوات الحالة

يُفتح “قناة” بين مستخدمين اثنين خارج الشبكة. يقومون بتنفيذ العديد من المعاملات بينهم، مع تسجيل الرصيد الابتدائي والنهائي على Layer 1. شبكة Lightning في بيتكوين مثال مثالي: مدفوعات صغيرة فورية برسوم منخفضة. Strike، تطبيق المدفوعات عبر الحدود، يستخدم Lightning لإرسال الأموال خلال ثوانٍ.

السلاسل الجانبية (Sidechains)

سلاسل كتل مستقلة مرتبطة عبر “جسر” ثنائي الاتجاه. يمكن تحسينها لحالات استخدام محددة—سرعة للألعاب، خصوصية للتمويل، تكاليف صفرية للـDeFi. Polygon PoS، Skale وRootstock أمثلة. يحتاج المستخدمون إلى الثقة في أمان السلسلة الجانبية، وليس فقط في Layer 1.

أمثلة ملموسة

Arbitrum

مبني على إيثيريوم، يستخدم الـOptimistic Rollups لمعالجة المعاملات بسرعة 10 أضعاف وتكاليف أقل بنسبة 90%. رمزه الأصلي، ARB، يحكم المنصة كـDAO. يستضيف مئات التطبيقات اللامركزية.

Optimism

أيضًا Layer 2 من إيثيريوم باستخدام الـOptimistic Rollups. يستضيف نظامه البيئي 97 بروتوكول—Uniswap، Synthetix، Velodrome—بقيمة إجمالية مقفلة تزيد عن $500 ملايين(. إضافة الشبكة إلى MetaMask أمر بسيط.

شبكة Lightning

تحول بيتكوين من عملة بطيئة إلى نقود رقمية من نظير إلى نظير. نستر، الشبكة الاجتماعية اللامركزية، تدمج Lightning للمدفوعات الصغيرة. OpenNode يسمح للتجار بقبول بيتكوين مع تسوية شبه فورية.

Polygon

تُعرف بأنها “إنترنت البلوكشين”—سلاسل متعددة متوافقة مع إيثيريوم تتبادل القيمة بحرية. بلغت قيمتها الإجمالية في الـDeFi حوالي ~$1.3 مليار في يونيو 2023. تعمل عليها منصات مثل Compound وAave. يتم تداول NFTs برسوم منخفضة. مؤسس Polygon Studios )يوليو 2021### ينقل الألعاب من Web 2 إلى Web 3.

مزايا Layer 2

الأداء المتفجر

المعاملات على Layer 2 تُؤكد خلال ميلي ثانية، وليس دقائق. يتيح ذلك تطبيقات كانت مستحيلة من قبل—تداول متكرر، ألعاب في الوقت الحقيقي، مدفوعات صغيرة مستمرة.

تكاليف منخفضة

بدون معالجة كل المعاملة على Layer 1، تنخفض الرسوم بشكل كبير. عمليات تكلف 10-50 دولارات على إيثيريوم، وتكلف سنتات على Arbitrum أو Optimism.

الأمان الموروث

Layer 2 لا يخلق أمانًا جديدًا؛ يعيد استخدام Layer 1. يمكن التحقق من جميع المعاملات على الأساس، مع الحفاظ على الضمانات.

عدم فقدان الوظائف

تعمل التطبيقات اللامركزية بشكل مماثل على Layer 1 وLayer 2. العقود الذكية المعقدة، والـDeFi المتقدم، كل شيء يعمل. فقط بشكل أسرع وأرخص.

( عيوب حاسمة

تجزئة السيولة

عندما يوزع المستخدمون رأس مالهم بين عدة Layer 2، تصبح الأسواق ضعيفة. يحتاج الـDeFi إلى سيولة مركزة. توزيع السيولة بين Arbitrum، Optimism، Polygon يقلل من ذلك.

قابلية التشغيل البيني المحدودة

لا يمكن لتطبيق على Arbitrum استدعاء تطبيق على Optimism مباشرة. يتطلب جسرًا، مما يضيف تأخيرًا ومخاطر. هذا يضر بالتراكب (الـcomposability)، وهو ركيزة أساسية للـDeFi.

تعقيد العمليات

يحتاج المستخدمون إلى نقل الرموز بين Layer 1 وLayer 2. يتطلب ذلك عمليات متعددة، محافظ مختلفة، وفهم كيفية عمل الجسور. الاحتكاك مرتفع.

الاعتماد على Layer 1

إذا ازدحم Layer 1، فإن Layer 2 يعاني أيضًا—لا يمكنه تسوية المعاملات بسرعة. Layer 2 فقط سريع بقدر ما تسمح به قاعدته.

المقارنة المباشرة: Layer 1 مقابل Layer 2

الحقيقة المزعجة؟ كلاهما ضروري. Layer 1 يوفر الأساس الموثوق، وLayer 2 يضاعف الفائدة. ليست أو/أو، بل و/و.

التأثير التحويلي لـ Ethereum 2.0

يمثل Ethereum 2.0 نقطة تحول حاسمة. انتقاله الكامل إلى PoS وتنفيذ التجزئة يعدان بـ100,000 معاملة في الثانية—وليس 30. هذا سيحل العديد من مشاكل Layer 1.

لكن لا يجعل Layer 2 عتيقًا. السبب؟ التراكب المحدود. حتى مع Ethereum 2.0، لا تتفاعل السلاسل بشكل مثالي. لا تزال Layer 2 تقدم مساحة للتجارب والتحسينات الخاصة.

Ethereum 2.0 يقلل من الحاجة الملحة، لكنه لا يلغيها.

التطبيقات العملية التي تغير القطاعات

( التمويل اللامركزي )DeFi###

MakerDAO ينشئ DAI—عملة مستقرة مدعومة بالإيثيريوم—عبر العقود الذكية في إيثيريوم. النظام يعمل، لكن الرسوم تستهلك هوامش في الصفقات الصغيرة. Polygon يتيح نفس الوظيفة بتكلفة أقل بمقدار 100 مرة. تقوم منصات مثل Compound وAave بنسخ ذلك على Layer 2، مما يوسع الوصول.

المدفوعات والإرساليات

شبكة Lightning تحول بيتكوين إلى عملة دفع. التجار يقبلون BTC دون انتظار 10 دقائق—Lightning يؤكد خلال ثوانٍ. Strike يتيح إرسال USD لأي هاتف حول العالم برسوم أدنى من البنوك التقليدية.

( الألعاب وNFTs

Polygon Studios تسرع انتقال الألعاب. تقليل الكمون وتكاليف منخفضة تتيح اقتصاديات داخل اللعبة قابلة للحياة. تشتري مظهرًا مقابل 0.5 MATIC )~$0.25### بدلًا من 5 دولارات. تداول NFTs على Polygon يكلف سنتات، مما يتيح أسواقًا كانت غير عملية على Layer 1.

الابتكار المستمر

الأجيال القادمة تستكشف نهجًا هجينًا—دمج Layer 1 وLayer 2 بشكل مثالي. على سبيل المثال، LayerZero يتيح للتطبيقات الاستفادة من عدة سلاسل في آن واحد، مع اختيار أين ينفذ كل وظيفة.

الأفق المستقبلي

الاندماج حتمي. ستواصل شبكات Layer 1 تحسينات—التجزئة، تحسين الإجماع، تقليل التضخم. ستتوسع Layer 2—كل واحدة محسنة لحالة استخدام محددة.

المستخدم العادي؟ لن يعرف على أي طبقة يعمل. ستوفر الواجهة الموحدة تجريدًا من التعقيد. سيختار بناءً على السرعة/التكلفة المرغوبة، وليس على الهندسة التقنية.

اعتماد الجماهيرية يتطلب ذلك: تكنولوجيا غير مرئية، أداء بديهي، تكاليف ضئيلة. تتجه البلوكشين نحو ذلك. Layer 1 يوفر الأساس الراسخ، وLayer 2 يضاعف فائدته. معًا، يشكلان نظامًا بيئيًا يكاد يحل المعضلة الثلاثية—اللامركزية، الأمان، وقابلية التوسع تتعايش.

ما زلنا في بداية هذه الرحلة. الاحتمالات تبدو لا نهائية.