فهم بنية البلوكتشين: الدليل الكامل لطبقة 0 و 1 و 2

تكنولوجيا البلوكتشين تشبه البصل - كلاهما له طبقات مميزة تخدم أغراضًا محددة. دعنا نستكشف هيكل البلوكتشين الطبقي لفهم كيفية عمل كل مكون داخل هذا النظام البيئي الثوري.

المؤسسة: بلوكتشين الطبقة 1

تمثل الطبقة 1 الشبكة الأساسية للبلوكتشين - الأساس الذي يمكنه التحقق من المعاملات وإنهائها بشكل مستقل باستخدام بنيته التحتية الخاصة. تمثل بيتكوين، وإيثريوم، وكاردانو أمثلة على مشاريع بلوكتشين من الطبقة 1.

تتميز هذه الشبكات برموزها الأصلية (coins) التي يجب على المستخدمين استخدامها لدفع رسوم المعاملات عند التفاعل مع البلوكتشين.

تحديات التوسع في طبقة الأساس

تواجه شبكات الطبقة 1 قيودًا في التوسع بشكل متكرر. عندما يتجاوز حجم المعاملات القدرة على المعالجة، يعاني المستخدمون من زيادة الرسوم والتأكيدات الأبطأ.

تتعلق هذه التحدي بما أطلق عليه فيتاليك بوتيرين تحدي البلوكتشين—التوازن الصعب بين:

• اللامركزية (تحكم الشبكة الموزعة)
• الأمان (مقاومة للهجمات)
• قابلية التوسع (عبر المعاملات )

يجب أن تتنقل جميع حلول التوسع بين هذه الخصائص الثلاثة الحرجة. على سبيل المثال، قد يؤدي نشر العقد الفائقة القوية إلى تعزيز سعة الشبكة ولكن سيتطلب التضحية باللامركزية - وهي مبدأ أساسي في البلوكتشين.

طرق توسيع الطبقة 1

تستخدم البلوكتشينات الأساسية عدة استراتيجيات لتحسين قابليتها للتوسع:

توسيع حجم الكتلة

زيادة سعة الكتلة يسمح بمزيد من المعاملات لكل كتلة، ولكن لهذه الطريقة قيود:

• الكتل الكبيرة بشكل مفرط تتطلب أوقات تنزيل أطول
• متطلبات عرض النطاق الترددي للشبكة تزداد بشكل كبير
• تزداد حواجز مشاركة العقد، مما يقلل من اللامركزية

تحسين آلية الإجماع

بعض آليات الإجماع تتوسع بشكل أكثر كفاءة من غيرها:

• إثبات العمل ( المستخدم من قبل البيتكوين ) يقدم أمانًا قويًا ولكن سعة نقل محدودة
• إثبات الحصة ( المعتمد من قبل الإيثيريوم وآخرين ) يوفر قابلية توسع أفضل مع متطلبات طاقة أقل

تنفيذ التقسيم

التقسيم يوزع بيانات البلوكتشين إلى أجزاء قابلة للإدارة تُسمى "شظايا"، مما يوزع عبء التحقق عبر الشبكة:

• كل عقدة تعالج فقط جزءًا من المعاملات
• يتم بث الشرائح المعالجة إلى السلسلة الرئيسية للتحقق النهائي
• هذه المعالجة المتوازية تزيد بشكل كبير من قدرة المعاملات

ما وراء الأساس: حلول الطبقة الثانية

تعمل بروتوكولات الطبقة الثانية على قمة بلوكتشين الطبقة الأولى، وهي مصممة خصيصًا لمعالجة قيود قابلية التوسع. تخلق هذه الحلول أطرًا ثانوية تعالج المعاملات "خارج السلسلة" قبل تسويتها على الطبقة الأساسية.

تكنولوجيا الطبقة الثانية تعزز:

• سرعة المعاملة: تقليل وقت التأكيد للمعاملات الفردية
• معدل معالجة المعاملات: زيادة قدرة الشبكة على معالجة المزيد من المعاملات في الثانية
• كفاءة التكلفة: خفض رسوم المعاملات خلال ازدحام الشبكة

استراتيجيات تنفيذ الطبقة الثانية

تمكن عدة أساليب حلول التوسع من الطبقة الثانية:

الدفع وقنوات الدولة

تمكن القنوات من إجراء معاملات متعددة خارج السلسلة قبل تسجيل الحالة النهائية في الطبقة الأساسية:

• قنوات الدفع تركز بشكل حصري على تحويل القيمة بين الأطراف
• قنوات الحالة تدعم تفاعلات أوسع بما في ذلك عمليات العقود الذكية

تتطلب هذه الحلول أن يكون المشاركون معروفين للشبكة وتجميد الرموز في عقود متعددة التوقيع، مما يحد من المشاركة المفتوحة.

إطارات بلازما

تم تطويره بواسطة جوزيف بون وفيتاليك بوتيرين، ينشئ بلازما "سلاسل فرعية" تعكس البلوكتشين الأم:

• العقود الذكية تدير العلاقة بين سلاسل الوالدين والطفل
• تحدث المعاملات على سلاسل فرعية لتقليل ازدحام الشبكة الرئيسية
• هياكل الشجرة العددية تنظم وتتحقق من صحة بيانات المعاملات

بينما تكون فعالة لحالات استخدام محددة، تواجه Plasma قيودًا مع العقود الذكية المعقدة وتتطلب فترات انتظار للسحب.

حلول السلسلة الجانبية

تعمل السلاسل الجانبية ككتل مستقلة لها آليات إجماع خاصة بها بينما تحافظ على التوافق مع السلسلة الرئيسية:

• الاتصال بالطبقة 1 من خلال آلات افتراضية متوافقة
• دعم العقود والمعاملات المتوافقة مع سلسلة الكتل الأم
• العمل بمعايير الأمان الخاصة بهم ومتطلبات الكتلة

تكنولوجيا الرول أب

تجمع الRollups معاملات متعددة خارج السلسلة في معاملة واحدة على السلسلة، مما ينتج عنه إثباتات تشفيرية تُسمى SNARKs (حجج موجزة غير تفاعلية للمعرفة):

زك رول أبس:

• معالجة المعاملات وتأكيدها بشكل أسرع
• كفاءة أكبر في استخدام الموارد
• هجرة أكثر تعقيدًا بين الطبقات بسبب قيود الآلة الافتراضية

التجميعات المتفائلة:

• استخدم الأجهزة الافتراضية لهجرة أكثر سلاسة من الطبقة 1 إلى الطبقة 2
• تنفيذ آليات مقاومة الاحتيال بدلاً من إثباتات الصلاحية
• تمكين توافق أسهل مع العقود الذكية

طبقة التفاعل: بروتوكولات الطبقة 0

تسهل بروتوكولات الطبقة 0 الاتصال عبر السلاسل بين بلوكتشينات الطبقة 1 المختلفة، مما يعالج مشكلة العزلة التي كانت تقتصر سابقًا على المستخدمين ضمن أنظمة بيئية محددة.

على عكس الشبكات من الطبقة 1، يمكن للبلوكتشين المبني على نفس بروتوكول الطبقة 0 تنفيذ أشياء مختلفة:

• آليات الإجماع
• معلمات الكتلة والهياكل
• قواعد الشبكة وأنظمة الحوكمة

تتطلب العديد من منصات الطبقة 0 من المستخدمين رهن رموزهم الأصلية كإجراءات لمكافحة البريد العشوائي عند الوصول إلى نظامهم البيئي.

مثال بارز عن الطبقة 0

كوزموس يعتبر البروتوكول الأكثر شهرة من نوع Layer 0، حيث يقدم أدوات مفتوحة المصدر بما في ذلك:

• Tendermint: محرك توافق لبناء البلوكتشين
• Cosmos SDK: مجموعة أدوات التطوير لإنشاء كتل مخصصة
• IBC (الاتصال بين الكتل): بروتوكول يمكّن من التفاعلات عبر سلاسل الكتل

تهدف كوزموس إلى بناء "إنترنت البلوكتشين" حيث تتواصل الشبكات المستقلة بسلاسة. تشمل المشاريع الكبرى التي تم بناؤها باستخدام تقنية كوزموس منصات تداول كبرى، وحلول دفع، وشبكات بنية تحتية للبلوكتشين.

الحدود التطبيقية: الطبقة 3

تمثل الطبقة 3 بروتوكولات التطبيقات التي تمكن الخدمات المعتمدة على البلوكتشين مثل التطبيقات اللامركزية (dApps)، والألعاب، وحلول التخزين، وواجهات المستخدم الأخرى.

غالبًا ما يُطلق عليه "طبقة التطبيق"، توفر الطبقة 3 الوظائف التي تجعل البلوكتشين مفيدًا بما يتجاوز المعاملات البسيطة:

• يوفر معلومات لمعالجة الطبقة 1 (على سبيل المثال، تعليمات العقود الذكية)
• يخلق حالات استخدام عملية للبنية التحتية الأساسية للبلوكتشين
• يوفر قيمة مباشرة للمستخدمين النهائيين من خلال واجهات بديهية

تدعم معظم شبكات البلوكتشين من الطبقة 1 تطوير الطبقة 3 مباشرة على شبكاتها، على الرغم من أن البروتوكول الأساسي لبيتكوين قد قيد مثل هذه الإمكانيات. تتمتع شبكات بلوكتشين أخرى مثل إيثيريوم وسولانا وكاردانو بأنظمة بيئية مزدهرة من الطبقة 3 تعزز شبكاتها.

تقدم تطبيقات الطبقة الثالثة الحديثة بشكل متزايد وظائف عبر السلاسل، مما يسمح للمستخدمين بالتفاعل مع الأصول عبر بلوكتشينات مختلفة. يتطلب هذا من المطورين العمل مع لغات برمجة متعددة مثل Solidity لإيثريوم و Haskell لكاردانو لضمان عمليات سلسة عبر السلاسل.

مجموعة البلوكتشين الكاملة

يتكون نظام البلوكتشين من طبقات مترابطة، كل منها يؤدي وظائف مميزة:

• الطبقة 0: يمكّن من التوافق بين سلاسل الكتل بين بروتوكولات الطبقة 1 (مثل، كوزموس)
• الطبقة 1: تشكل شبكة البلوكتشين الأساسية، حيث تتحقق وتنهى المعاملات (مثل، بيتكوين)
• Layer 2: يوفر حلول التوسع لشبكات Layer 1 من خلال المعالجة خارج السلسلة (مثل، شبكة Lightning )
• الطبقة 3: تقدم تطبيقات وخدمات قائمة على البلوكتشين للمستخدمين النهائيين (مثل، التبادلات اللامركزية)

بينما تشير بعض المناقشات إلى "الطبقة 4" في معمارية البلوكتشين، فإن الاتفاق العام في الصناعة يعد من الطبقة 0 إلى الطبقة 3 - وفقًا لأسلوب البرمجة الذي يبدأ العد من الصفر.

كل طبقة تتناول تحديات محددة في نظام البلوكتشين، وتعمل معًا لإنشاء مجموعة شاملة من التكنولوجيا التي توازن بين الأمان، وقابلية التوسع، واللامركزية بينما تقدم تطبيقات عملية للمستخدمين في جميع أنحاء العالم.