ما هو التقسيم إلى شرائح (Sharding) وكيف يعمل؟

الاستنتاجات الرئيسيةيُقسِّم التقسيم إلى شرائح (Sharding) سلسلة الكتل إلى مقاطع أصغر تُسمّى شرائح (shards)، مما يتيح معالجة المعاملات بالتوازي بدلًا من معالجتها واحدةً تلو الأخرى.
كل شريحة تعمل كقاعدة بيانات مستقلة تعالج مجموعة فرعية خاصة بها من المعاملات، مما يقلل العبء على العقد الفردية.
يمكن للتقسيم إلى شرائح (Sharding) زيادة معدل معالجة المعاملات، وتقليل المتطلبات الخاصة بالأجهزة بالنسبة لمشغلي العقد، وتحسين كفاءة الشبكة العامة.
تشمل المفاضلات تعقيدًا إضافيًا، وخطر الهجمات على شريحة واحدة، وتحديات تتعلق بالمعاملات التي تمتد عبر عدة شرائح.
نفّذت إيثيريوم شكلًا وسيطًا من التقسيم يُسمى Proto-Danksharding (EIP-4844) من خلال ترقية كانكون في مارس 2024، ما خفّض الرسوم على شبكات الطبقة الثانية. ولا يزال Danksharding الكامل مدرجًا في خارطة الطريق.
مقدمةتوفر تقنية سلسلة الكتل وسيلة لامركزية وشفافة لتسجيل المعاملات، لكنها تعاني من قيد معروف: قابلية التوسع. فمع نمو الشبكة وازدياد عدد المستخدمين الذين يرسلون المعاملات، قد يتباطأ أداؤها وترتفع تكلفة استخدامها. ويُشار إلى ذلك أحيانًا باسم معضلة سلسلة الكتل الثلاثية، التي تصف صعوبة تحقيق قابلية التوسع والأمان واللامركزية في الوقت نفسه.
التقسيم أحد الأساليب التي تسعى إلى معالجة جانب قابلية التوسع من هذه المشكلة. وقد طُوّر هذا الأسلوب في الأصل لإدارة قواعد البيانات، ثم اعتمدته عدة مشاريع لسلاسل الكتل لتمكين الشبكات من معالجة مزيد من المعاملات دون التضحية باللامركزية.
ما المقصود بتقسيم الشبكة إلى أجزاء؟التقسيم هو عملية تجزئة شبكة سلسلة الكتل إلى أقسام أصغر تُسمى أجزاء. يحتوي كل جزء على قسم خاص به من بيانات الشبكة، ويعالج معاملاته بشكل مستقل. وبدلًا من إلزام كل عقدة بتخزين كل معاملة على الشبكة بأكملها والتحقق منها، تكون كل عقدة مسؤولة عن جزء واحد فقط.
يمثل هذا اختلافًا كبيرًا عن طريقة عمل معظم سلاسل الكتل افتراضيًا. ففي سلسلة الكتل التقليدية، يجب على كل عقدة معالجة جميع المعاملات على الشبكة بأكملها وتخزينها. وعلى الرغم من أمان هذا النهج، فإنه يحد من سرعة عمل الشبكة، لأن على جميع العقد أن تظل متزامنة.
كيف يعمل تقسيم الشبكة إلى أجزاء؟لفهم التقسيم، من المفيد النظر إلى طريقة معالجة البيانات عادةً في سلسلة الكتل، ثم إلى كيفية تغيير التقسيم لهذه الطريقة.
المعالجة التسلسلية مقابل المعالجة المتوازيةفي سلسلة الكتل التقليدية، تعالج كل عقدة المعاملات واحدة تلو الأخرى بالتتابع. وهذا يعني أن سرعة الشبكة بأكملها محدودة بما تستطيع كل عقدة منفردة معالجته. ومع نمو سلسلة الكتل، يصبح ذلك عنق زجاجة.
يتيح التقسيم المعالجة المتوازية. فبدلًا من أن تعمل جميع العقد على المعاملات نفسها، تتولى مجموعات مختلفة من العقد معالجة أجزاء مختلفة في الوقت نفسه. وهذا يمكّن الشبكة من معالجة عدد أكبر بكثير من المعاملات في آن واحد.
التقسيم الأفقييستخدم التقسيم تقنية تُسمى التقسيم الأفقي، حيث تُقسّم البيانات إلى صفوف بدلًا من أعمدة. ويحتوي كل جزء على مجموعة فرعية كاملة من بيانات المعاملات التي يتولى معالجتها. ويحافظ ذلك على سلامة البيانات، لأن كل جزء يحتوي على سجلات كاملة للقسم الخاص به من الشبكة.
يُفضّل التقسيم الأفقي في أنظمة سلاسل الكتل لأنه يدعم اللامركزية. فلا تحتاج العقد إلا إلى الاحتفاظ ببيانات جزء واحد والتحقق منها، ما يقلل مساحة التخزين والقدرة الحاسوبية اللازمتين للمشاركة في الشبكة.
التقسيم الرأسيفي التقسيم الرأسي، تُقسّم البيانات إلى أعمدة بدلًا من صفوف. ويحتوي كل قسم على مجموعة فرعية من البيانات لكل كيان، أو على مجموعة البيانات كاملة، ولكن لمجموعة محددة من السمات فقط.
ما فوائد تقسيم الشبكة إلى أجزاء؟يوفر التقسيم عدة مزايا محتملة لشبكات سلاسل الكتل:
زيادة الإنتاجية: من خلال معالجة المعاملات بالتوازي عبر أجزاء متعددة، تستطيع الشبكة المقسّمة معالجة معاملات أكثر بكثير في الثانية مقارنة بتصميم السلسلة الواحدة.
متطلبات أقل للأجهزة: بما أن كل عقدة تخزّن بيانات جزء واحد فقط، تقل متطلبات التخزين والمعالجة. وهذا يجعل تشغيل العقدة أسهل وأقل تكلفة، ما قد يعزز لامركزية الشبكة.
قابلية توسّع أفضل: يمكن للشبكة المقسّمة نظريًا إضافة مزيد من الأجزاء مع تزايد الطلب، ما يتيح للشبكة التوسّع دون انخفاض متناسب في الأداء.
تختلف درجة تحقق هذه الفوائد نظريًا. ويعتمد حجم التحسين الذي تحققه شبكة فعلية على طريقة تنفيذ التقسيم والمقايضات المقبولة.
ما قيود تقسيم الشبكة إلى أجزاء؟يطرح التقسيم تحديات جديدة لا توجد في سلاسل الكتل غير المقسّمة:
الهجمات على جزء واحد: يحتاج المهاجم إلى موارد أقل بكثير للسيطرة على جزء واحد مقارنة بمهاجمة الشبكة بأكملها. وهذا يجعل الأجزاء الفردية أكثر عرضة لنوع من هجمات 51%.
تعقيد المعاملات بين الأجزاء: يصعب إدارة المعاملات التي تتضمن بيانات من جزأين مختلفين. فإذا لم يتتبّع أحد الجزأين حالة الجزء الآخر على نحو صحيح أثناء المعاملة، فقد تحدث أخطاء مثل الإنفاق المزدوج.
توافر البيانات: إذا خرجت العقد المسؤولة عن جزء معين عن الاتصال، فقد تصبح بيانات ذلك الجزء غير متاحة مؤقتًا، ما يؤدي إلى تعطيل الشبكة.
أعباء المزامنة: تؤدي المحافظة على التنسيق بين الأجزاء إلى زيادة تعقيد تصميم الشبكة. وقد تتسبب الأخطاء في إدارة الأجزاء في حالات عدم اتساق أو مشكلات في الأداء.
تفسر هذه المقايضات سبب صعوبة تنفيذ التقسيم من الناحية التقنية، ولماذا تتبنى كثير من الشبكات نهجًا تدريجيًا.
كيف يُستخدم التقسيم في إيثيريوم؟تطورت خارطة طريق إيثيريوم للتوسّع كثيرًا منذ أن طُرح التقسيم لأول مرة ضمن خطة ترقية «إيثيريوم 2.0». وبدلًا من تنفيذ تقسيم التنفيذ مباشرة، انتقلت مؤسسة إيثيريوم إلى استراتيجية تتمحور حول الرول أب، حيث تتولى رول أب الطبقة الثانية تنفيذ المعاملات خارج السلسلة، مع نشر البيانات على الشبكة الرئيسية لإيثيريوم.
في إطار هذه الاستراتيجية، قدّمت إيثيريوم Proto-Danksharding (EIP-4844) ضمن ترقية كانكون في مارس 2024. وقدمت EIP-4844 نوعًا جديدًا من المعاملات يُسمى المعاملات الحاملة للكتل (blobs). وتتيح الكتل للرول أب من الطبقة الثانية نشر كميات كبيرة من البيانات على إيثيريوم بتكلفة أقل بكثير من السابق، إذ تُخزّن بيانات الكتل مؤقتًا (لنحو 18 يومًا) ولا تعالجها آلة إيثيريوم الافتراضية.
يمثل Danksharding الكامل المرحلة التالية في خارطة طريق إيثيريوم. وسيطوّر نظام الكتل عبر إتاحة أخذ عينات من توافر البيانات، وهي تقنية تسمح للعقد بالتحقق من توافر البيانات دون تنزيلها بالكامل. ومن شأن ذلك أن يتيح لإيثيريوم دعم عدد أكبر بكثير من الكتل في كل كتلة، ما يقلل التكاليف بدرجة كبيرة لمستخدمي الطبقة الثانية. وحتى وقت كتابة هذا النص، لم يُنفّذ Danksharding الكامل بعد.
الأسئلة الشائعةما المقصود بتقسيم سلسلة الكتل إلى أجزاء؟يقسّم التجزئة سلسلة الكتل إلى أقسام مستقلة أصغر تُسمى أجزاء. يعالج كل جزء معاملاته الخاصة ويخزّن بياناته الخاصة. ويتيح ذلك لأجزاء الشبكة المختلفة العمل بالتوازي، ما يزيد إجمالي عدد المعاملات التي يمكن للشبكة معالجتها.
هل إيثيريوم مقسّمة حاليًا إلى أجزاء؟نفّذت إيثيريوم شكلًا وسيطًا من التقسيم يُسمى Proto-Danksharding (EIP-4844)، وقد أُطلق ضمن ترقية كانكون في مارس 2024. ويتيح ذلك لشبكات الطبقة الثانية نشر بيانات المعاملات في كتل منخفضة التكلفة بدلًا من بيانات الاستدعاء المكلفة. ولا يزال Danksharding الكامل، الذي يتيح أخذ عينات من توافر البيانات عبر أجزاء عديدة، قيد التطوير.
ما المخاطر الرئيسية لتقسيم الشبكة إلى أجزاء؟تشمل المخاطر الرئيسية الهجمات على جزء واحد، حيث يستطيع المهاجم استهداف جزء بموارد أقل مما يحتاج إليه لمهاجمة الشبكة بأكملها، وتعقيد المعاملات بين الأجزاء، الذي قد يؤدي إلى حالات استثنائية مثل الإنفاق المزدوج إذا لم تتم معالجته بعناية. وقد تظهر أيضًا مشكلات في توافر البيانات إذا خرجت العقد التي تدير جزءًا معينًا عن الاتصال.
ما الفرق بين تقسيم الشبكة إلى أجزاء واستخدام حلول الطبقة الثانية؟التقسيم تقنية توسّع من الطبقة الأولى تعدّل طريقة تخزين سلسلة الكتل الأساسية للبيانات ومعالجتها. ويمكن أيضًا تحسين قابلية التوسع في سلاسل الكتل عبر حلول الطبقة الثانية، التي تعالج المعاملات خارج السلسلة وتنشر ملخصاتها على السلسلة الرئيسية. وفي خارطة طريق إيثيريوم الحالية، يعمل النهجان معًا: إذ يقلل التقسيم (عبر الكتل) تكلفة نشر بيانات الطبقة الثانية على إيثيريوم، بينما تتولى الرول أب تنفيذ المعاملات خارج السلسلة.
أفكار ختاميةيُعد التقسيم تقنية واعدة لتحسين قابلية التوسع في سلاسل الكتل، لكنه ينطوي على مقايضات فعلية من حيث التعقيد والأمان. وقد تطور المفهوم من مقترح نظري إلى تطبيق عملي تدريجي، ولا سيما عبر EIP-4844 من إيثيريوم. ومع استمرار الأبحاث وتجربة مزيد من الشبكات لتصميمات التقسيم، يُرجح أن تتطور هذه التقنية أكثر. وسيتوقف نجاح أي تطبيق محدد على مدى قدرته على تحقيق توازن بين الإنتاجية والأمان واللامركزية بمرور الوقت.
للمطالعة الإضافيةحلول التوسّع للطبقة الأولى والطبقة الثانية في سلاسل الكتل
ما إيثيريوم وكيف تعمل؟
الرول أب المتفائلة مقابل رول أب المعرفة الصفرية: ما الفرق؟
ما ترقية كانكون لإيثيريوم؟
قابلية التوسّع في سلاسل الكتل: السلاسل الجانبية وقنوات الدفع
إخلاء المسؤولية: يُقدَّم هذا المحتوى لك «كما هو» لأغراض المعلومات العامة و/أو التثقيف فقط، دون أي تعهد أو ضمان من أي نوع. ولا ينبغي تفسيره على أنه نصيحة مالية أو قانونية أو مهنية أخرى، كما أنه لا يهدف إلى التوصية بشراء منتج أو خدمة بعينها. ينبغي لك طلب المشورة من مستشارين مهنيين مختصين. إذا كان المحتوى مقدمًا من مساهم خارجي، فيُرجى العلم بأن الآراء الواردة فيه تخص ذلك المساهم الخارجي، ولا تعكس بالضرورة آراء Binance Academy. قد تتسم أسعار الأصول الرقمية بالتقلب. وقد تنخفض قيمة استثمارك أو ترتفع، وقد لا تسترد المبلغ الذي استثمرته. وتتحمل وحدك مسؤولية قراراتك الاستثمارية، ولا تتحمل Binance Academy مسؤولية أي خسائر قد تتكبدها. لمزيد من المعلومات، يُرجى الاطلاع على شروط الاستخدام وتحذير المخاطر وشروط Binance Academy.