عملية التجزئة: كيف تعمل

نحدث ما هي المشكلات التي يصطدم بها بلوكشين Ethereum وكيف تستطيع عملية التجزئة حلها.

تصور نفسك في قاعة كبيرة حيث 500 طالب يقدمون امتحان. لنفرض أنه تقوم بمراقبة العملية وتقدير أوراق الامتحان مجموعة مكونة من 50 مدرس. كل واحد عليه التحقق من كل أوراق الامتحان وتحديد الدرجة النهائية للطالب بالمتوسط الحسابي لتقديرات كل المدرسين. بهذه الطريقة سيحتاج التحقق من كافة أوراق الامتحان إلى وقت كثير. من الظاهر أن هذه الطريقة غير معقولة أبداً وتتعقد مع زيادة عدد الطلاب المتقدمين للامتحان.

والآن تصور أن المدرسين يقسمون فيما بينهم كل العمل وكل واحد منهم يتحقق من أجوبة عشرة طلاب فقط، ويكون تقديره نهائياً. إذا لم يكن هو واثقاً من تحليله لورقة امتحانية ما يجوز له أن يطلب المساعدة من المدرسين الآخرين.

تلك هي المشكلة الحالية لـ Ethereum، ويقترح حلها بواسطة عملية التجزئة (sharding) أي الطريقة التي تسمح بزيادة استيعاب وسرعة المعاملات.

في الوقت الحالي يطلب بلوكشين Ethereum أن يتم خزن ومعالجة كل المعاملات من ِقبَل كل عقد في الشبكة ، وهكذا تتعلق مشكلة بلوكشين Ethereum الأساسية بطلب سعة العقد. في نفس الآن إنها توفر الأمن العالي وذلك لأن كل معاملة تحقق من قبل كافة العقد. إنها عملية متوترة وقليلة الاستيعاب لذا تحاول جماعة مطوري Ethereum إيجاد بديل لها.

كلما زاد عدد العقد الكاملة كان البلوكشين أبطأ. يضطر مطورو Ethereum إلى الاختيار أية من المتطلبات الثلاثة التالية ينبغي إرضاؤها قبل كل شيء:

في الحالة الراهنة ترضي التكنولوجيا كاملاً المطلب الأول والثالث بيد أن الثاني (الاستيعاب) في حالة يرثى لها. في السابق كانت الحالة كهذه ترضي الجميع بيد أن الزمن قد تغير والآن يعيق الاستيعاب القليل الانتشار الواسع للعملة المشفرة. استنتج مصممو Ethereum أنه في مثل هذه الظروف لا بأس من التضحية القليلة بالأمن و الرفع من قابلية تمرير البلوكشين وزيادة سرعة المعاملات.

تصور أن كل Ethereum مجزأ إلى آلاف الجزر الصغيرة وكل جزيرة مسؤولة عن مجال معين من العمل. لكل جزيرة وظائفها الفريدة وكل ما ينتمي إليها من الحسابات يمكنها أن تتفاعل فيما بينها وتستخدم وظائفها حراً. من أجل الاتصال بجزر أخرى لا بد من استخدام محضر ما.

عملية التجزئة (sharding ) بالمعنى الكلاسيكي هو نوع من التجزيء الذي يقسم قواعد البيانات الضخمة إلى أجزاء صغيرة وسريعة التي تسمى بالشظايا. حسب التعريف الشظية هو جزء صغير من شيء كامل.

تكامل هذا المفهوم ببلوكشين Ethereum أمر مشوش جداً ومعقد من الناحية الفنية. ففي هذا المقال وصف العملية مبسط جداً (يمكنك أن تعرف المزيد من التفاصيل عن ذلك هنا). تتجزأ الشبكة إلى أقسام كثيرة تسمى بالشظايا وتحتوي كل شظية على جزء معين من البيانات حول المعاملات. تحاول جماعة Ethereum بواسطة هذه التكنولوجيا الامتناع عن مطلب كمالية العقد. ستتم عملية التجزئة على مستوى المحضر حصرياً.

بعد إدخال التكنولوجيا ستحفظ كل عقدة بيانات فرعية وتبقى مسؤولة عن تحقيق مجموعة محددة من المعاملات وليس كل العمليات التي تتم بالتتابع في البلوكشين بأسرها.

حين تحتاج عقدة ما إلى معلومة غير موجودة في كتلتها عليها أن تجد عقدة أخرى حيث توجد البيانات المطلوبة. وهذا الشرط الأولي للتفاعل بين الشظايا.

في الوقت الحالي يمكن بواسطة بلوكشين Ethereum إجراء لا أكثر من ثمان معاملات في الثانية. وعند إدخال عملية التجزئة ترتفع قابلية تمريره إلى آلاف المعاملات في الثانية وتسمح على تصغير الحجم العام للعقدة بشكل ملحوظ. بيد أنه لا يمكن تسمية العملية بأنها غيرموثوق بها لأن العقد غير مستقلة أكثر مما هي مستقلة. وبهذا الشكل من أجل الرفع من الاستيعاب لا بد التضحية ببعض الأمن.

عند ذلك يتعرض الأمن للضربة فقط في حال إذا استمر Ethereum في استخدام آلية توافق Proof-of-Work. وسبب ذلك أن PoW يتعلق بقوة الحوسبة وعند استخدام عملية التجزئة تتقلص قوة الحوسبة لكل مجال فرعي ما يسهل على أشخاص سيئي النية السيطرة عليه. يزداد احتمال الهجوم على الشبكة وذلك لأن قوة الحوسبة التي يحتاج إليها القرصان من أجل وضع شظية معينة تحت السيطرة أصبحت الآن أخفض بكثير من القدرة اللازمة للسيطرة على كل الشبكة.

في حال البلوكشين المؤسس بكامله على PoW هجوم كهذا مستحيل عملياً بسبب الحاجة إلى قوة الحوسبة الضخمة. من أجل الحصول عليها سيضطر أشخاص سيئو النية إلى إنفاق مليارات الدولارات ما يجعل الهجوم عديم الجدوى من الناحية الاقتصادية.

في حال البلوكشين المجزأ المؤسس على PoW الهجوم 51% محتمل تماماً ويمثل خطراً أكيداً على أمن الشبكة. يجوز للأشخاص سيئي النية تركيز القدرة على شظية واحدة ووضعها تحت السيطرة الكاملة. ومن ثم و بواسطة محضر التفاعل بين الشظايا يمكنهم مهاجمة الأقسام الأخرى.

من أجل توفير الأمن واللامركزية والاستيعاب لدى آلة Ethereum الافتراضية لا بد من الانتقال إلى خوارزمية Proof-of-Stake. سيحول PoS دون تركز القراصنة على الهجوم على شظية واحدة بفضل استخدام الانتقاء العشوائي. ستزيل المنظومة المؤسسة على Proof-of-Stake خطر هجوم 51% الذي سيبقى إذا استمر Ethereum عمله بناء على خوارزمية Proof-of-Work.

وفي حال البلوكشين المجزأ والمؤسس على PoS لن يتمكن القراصنة المحتملون من اختيار شظية معينة والمعرفة مسبقاً مع أي قسم من الشبكة سيتعاملون. يمكن بفضل هذه الطريقة إبعاد المخاطر المتعلقة بإدخال عملية التجزئة.