تحليل العمق لتوسيع خارج السلسلة

1. ضرورة التوسع

مستقبل blockchain هو اللامركزية والأمان والقابلية للتوسع. لكن عادةً ما يمكن أن تحقق blockchain اثنين فقط منها، وهو ما يسمى بمشكلة مثلث الاستحالة في blockchain. على مدى السنوات، كان الناس يستكشفون كيفية تحسين قدرة blockchain وسرعة المعاملات مع ضمان اللامركزية والأمان، أي حل مشكلة التوسع.

دعنا نحدد أولاً اللامركزية والأمان وقابلية التوسع في blockchain:

• اللامركزية: يمكن لأي شخص أن يصبح عقدة ويشارك في نظام blockchain، كلما زاد عدد العقد، زادت درجة اللامركزية.
• الأمان: كلما زادت التكلفة المطلوبة للحصول على السيطرة على نظام blockchain، كان مستوى الأمان أعلى.
• القابلية للتوسع: قدرة السلسلة الكتلية على معالجة عدد كبير من المعاملات.

أول انقسام كبير في شبكة البيتكوين نشأ من مشكلة التوسع. في 1 أغسطس 2017، بدأ نظام عميل Bitcoin ABC الذي طور 8MB من الكتل في العمل، مما أدى إلى أول انقسام كبير في تاريخ البيتكوين، وولد العملة الجديدة BCH.

شبكة الإيثيريوم أيضًا تختار التضحية بجزء من القدرة على التوسع لضمان أمان الشبكة ولامركزيتها. منذ 2017 مع CryptoKitties، إلى صيف DeFi، ثم إلى ظهور تطبيقات GameFi وNFT وغيرها على السلسلة، تزداد حاجة السوق إلى القدرة على معالجة المعاملات، لكن الإيثيريوم لا يمكنه معالجة سوى 15-45 معاملة في الثانية. وهذا يؤدي إلى زيادة تكاليف المعاملات، وزيادة وقت التسوية، مما يجعل معظم التطبيقات اللامركزية تواجه صعوبة في تحمل تكاليف التشغيل، ويصبح الشبكة بأكملها بطيئة ومكلفة بالنسبة للمستخدمين، مما يجعل مشكلة توسيع سلاسل الكتل بحاجة إلى حل عاجل.

2. أنواع خطط التوسيع

نحن نعتمد "ما إذا كان يجب تغيير طبقة الشبكة الرئيسية" كمعيار، ونقسم خطط التوسع إلى فئتين رئيسيتين: التوسع على السلسلة والتوسع خارج السلسلة.

2.1 توسيع خارج السلسلة

المفهوم الأساسي: حل لتحسين السعة من خلال تغيير طبقة بروتوكول الشبكة الرئيسية، الحل الرئيسي الحالي هو التجزئة.

هناك عدة حلول لتوسيع السلسلة، هذه المقالة لن تتوسع في ذلك، سأذكر بإيجاز حلين:

• توسيع مساحة الكتلة، أي زيادة عدد المعاملات المعبأة في كل كتلة، ولكن سيؤدي ذلك إلى تقليل درجة "اللامركزية".
• تقسيم، تقسيم دفاتر السجل الخاصة بسلسلة الكتل إلى عدة أجزاء، حيث تتولى عقد مختلفة مسؤولية المحاسبة المختلفة، مما يمكن أن يقلل من الضغط الحاسوبي على العقد، لكنه سيقلل من "الأمان" الخاص بالشبكة بأكملها.

قد يؤدي تغيير بروتوكول الشبكة الرئيسية إلى آثار سلبية غير متوقعة، حيث أن أي ثغرة أمنية طفيفة في الطبقة الأساسية تهدد بشكل كبير أمان الشبكة بأكملها.

2.2 خارج السلسلة توسيع

المفهوم الأساسي: حل توسيع لا يغير بروتوكول الشبكة الرئيسية من الطبقة الأولى الموجود.

خارج السلسلة توسيع الحلول يمكن تقسيمه إلى Layer2 وحلول أخرى:

• الطبقة 2:
  • قنوات الدولة
  • بلازما
  • Rollups(الرواتب المتفائلة، الرواتب الصفرية)
• أخرى:
  • سلاسل جانبية
  • فاليوم

3. حلول توسيع خارج السلسلة

3.1 قنوات الدولة

3.1.1 ملخص

تنص قناة الحالة على أنه يجب على المستخدمين التفاعل مع الشبكة الرئيسية فقط عند فتح القناة أو إغلاقها أو حل النزاعات، مما يسمح بإجراء التفاعلات بين المستخدمين خارج السلسلة، لتقليل تكاليف الوقت والمال للتداول، وتحقيق عدد غير محدود من التداولات.

قناة الحالة هي بروتوكول بسيط من نظير إلى نظير، مناسب "للتطبيقات المعتمدة على الأدوار"، مثل لعبة الشطرنج بين شخصين. يتم إدارة كل قناة بواسطة عقد ذكي متعدد التوقيع يعمل على الشبكة الرئيسية، حيث يتحكم هذا العقد في الأصول المودعة في القناة، ويحقق في تحديثات الحالة، ويقضي في النزاعات بين المشاركين.

3.1.2 الخط الزمني

• 2015/02: جوزيف بون وثاديوس دريجا نشروا مسودة وثيقة شبكة البرق.
• 2015/11: جيف كولمان يلخص مفهوم قناة الحالة بشكل منهجي للمرة الأولى.
• 2016/01: جوزيف بون وتاديوس دريجا ينشران رسميًا الورقة البيضاء لشبكة البيتكوين الضوئية.
• 2017/11: تم اقتراح أول معيار تصميم لقناة الحالة Sprites بناءً على إطار عمل قناة الدفع.
• 2018/06:Counterfactual قدم تصميم قنوات الحالة المعممة.
• 2018/10: تم تقديم مفهومي شبكات قناة الدولة والقنوات الافتراضية.
• 2019/02: تم توسيع قنوات الحالة إلى قنوات متعددة الأطراف، وNitro هو أول بروتوكول تم إنشاؤه بناءً على هذه الفكرة.
• 2019/10: قامت Pisa بتوسيع مفهوم Watchtowers لحل مشكلة ضرورة بقاء جميع المشاركين متصلين بشكل مستمر.
• 2020/03: قدمت Hydra قنوات متطابقة سريعة.

3.1.3 المبادئ التقنية

سير عمل قنوات الدولة:

1. أليس وبوب ينشران عقد توقيع متعدد على الشبكة الرئيسية ويودعان الأموال لإغلاقها.
2. أليس وبوب أجروا عدة معاملات خارج السلسلة، حيث قام الطرفان بتوقيع التأكيد في كل معاملة.
3. عند إغلاق القناة، تقدم أليس الحالة النهائية للعقد. إذا وافق بوب على التوقيع، يقوم العقد بتوزيع الأموال وفقًا للحالة النهائية. إذا لم يستجب بوب، يجب الانتظار حتى انتهاء فترة التحدي لاستلام الأموال.

3.1.4 المزايا والعيوب

الميزات:

• إنهاء فوري
• رسوم تداول منخفضة
• خصوصية عالية

العيوب:

• تكلفة تهيئة القناة عالية
• يجب على المشاركين البقاء متصلين باستمرار
• ضعف سيولة الأموال المقيدة
• من الصعب تطبيقها في السيناريوهات العامة

3.1.5 التطبيق

1. شبكة البرق بيتكوين

   • نظرة عامة: شبكة مدفوعات صغيرة لبيتكوين، تتكون من شبكة معاملات عبر المدفوعات الصغيرة خارج السلسلة والوسطاء.
   • الخط الزمني: تم اقتراحه في عام 2015، وتم إصدار النسخة الرئيسية في عام 2018، وفي عام 2022 دعم العديد من البورصات شبكة البرق.
   • النظام البيئي: هناك أكثر من 20 فئة و100 تطبيق، بما في ذلك الدفع، والمحافظ، وإدارة العقد.

2. شبكة لايتنينغ إيثريوم

   • نظرة عامة: قناة دفع صغيرة تعتمد على الإيثيريوم، مشابهة لشبكة البرق.
   • الجدول الزمني: تم تأسيسه في عام 2017، وأصدر أول عميل خفيف في عام 2020.
   • تعثر التطوير: ارتفاع متطلبات الاستخدام، وظهور تقنيات توسيع أكثر تقدمًا، مما أدى إلى عدم اعتمادها بشكل واسع.

3. شبكة سيلر

   • نظرة عامة: زيادة طبقة الحوافز في شبكة البرق، مناسبة لتطبيقات التفاعل عالي التردد مثل منصات الألعاب الإلكترونية.
   • الخط الزمني: تأسست في عام 2018، وتم إطلاق الشبكة الرئيسية في عام 2019.
   • 生态:تم إطلاق بروتوكول DeFi Layer2.finance، وبروتوكول السلسلة المتقاطعة Celer IM وجسر الأصول cBridge.

3.1.6 مقارنة التطبيقات

شبكة البرق بيتكوين، شبكة البرق إيثيريوم وشبكة سيلر لديها ميزات مختلفة من حيث الوظائف، الأمان، ودرجة اللامركزية، مما يجعلها مناسبة لمختلف السيناريوهات.

3.2 سلاسل جانبية

3.2.1 ملخص

الجانب هو شكل من أشكال blockchain الذي ظهر لتسريع معاملات السلسلة الرئيسية، ويمكن استخدام عقود أكثر تعقيدًا أو تحسين آلية الإجماع. الجانب هو بنية أساسية ملحقة بالسلسلة الرئيسية وتساعد السلسلة الرئيسية في حل المشكلات.

3.2.2 الجدول الزمني

• 2012/01: تم تقديم مفهوم سلسلة جانبية للبيتكوين للمرة الأولى
• 2014/10: نشر ورقة عمل حول سلسلة الكتل الجانبية لبيتكوين
• 2017-2022: عدة مشاريع جانبية تم إطلاقها، مثل شبكة POA، شبكة Matic( التي أعيد تسميتها لاحقًا إلى Polygon)، سلسلة xDai وغيرها

3.2.3 المبادئ التقنية

هناك نوعان رئيسيان من تقنيات跨链 في الشبكة الجانبية:

1. ربط متماثل ( مزدوج الاتجاه ):

   • يتحقق المدققون في السلسلة الرئيسية والسلاسل الجانبية من الحالة الحالية لبعضهم البعض في الوقت الفعلي
   • استخدام تقنية SPV الثنائية الاتجاه لنقل المعلومات
   • يتم إنشاء SPV-Locked Output عند نقل أصول السلسلة الرئيسية إلى السلسلة الجانبية، فقط مدققي السلسلة الجانبية يمكنهم فك القفل

2. ربط غير متناسق (:

   • يتحقق المدققون في السلسلة الجانبية من نشاط السلسلة الرئيسية، ويمكنهم تسجيل المعاملات من السلسلة الرئيسية إلى السلسلة الجانبية بشكل نشط.
   • يجب إدخال آلية Certifiers في معاملات السلسلة الجانبية إلى السلسلة الرئيسية، حيث يقوم Certifiers بالتحقق والتوقيع.

![تقرير عميق مكون من عشرة آلاف كلمة: تحليل شامل لتوسيع خارج السلسلة])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-815c5eb2bdba725e04eebe67b22d42aa.webp(

)# 3.2.4 المزايا والعيوب

المميزات:

• يمكن تحقيق معاملات سريعة ورسوم منخفضة
• يمكن تحقيق التكامُل التورينجي
• يمكن تخصيص آلية الإجماع

العيوب:

• تعتمد الأمانة على مدققي السلاسل الجانبية
• يتطلب نقل أصول سلسلة الجانب الرئيسي وقت الانتظار
• درجة اللامركزية منخفضة

3.2.5 تطبيق

1. xDai### حاليا سلسلة Gnosis(

   • نظرة عامة: سلسلة جانبية تعتمد على DAI، من السهل حساب رسوم المعاملات
   • الخط الزمني: تم الإطلاق في عام 2018، واندماج مع Gnosis في عام 2022
   • البيئة: في تصنيف DeFi Llama المركز 20, إجمالي القيمة المقفلة حوالي 53 مليون دولار

2. بوليغون

   • ملخص: مجمع حلول توسيع إيثريوم
   • الخط الزمني: تأسست في عام 2017، تم إطلاق الشبكة الرئيسية في عام 2020، وتم تغيير الاسم إلى Polygon في عام 2021
   • البيئة: تمتلك 37k+Dapp، 1.8B إجمالي المعاملات و 135M+ مستخدمين

3. رونين

   • نظرة عامة: سلسلة جانبية تم تطويرها للعبة Axie Infinity
   • الخط الزمني: تم إطلاق الشبكة الرئيسية في مارس 2021، وتعرضت لهجوم قراصنة في مارس 2022
   • البيئة: تخدم بشكل رئيسي تطبيقات Axie Infinity ذات الصلة

)# 3.2.6 مقارنة التطبيقات

xDai و Polygon و Ronin تختلف في الخصائص التقنية، ومشاهد التطبيق، وتطور النظام البيئي، وكل منها مناسب لاحتياجات استخدام مختلفة.

![تقرير بحثي شامل: تحليل كامل لتوسيع خارج السلسلة]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-010d7309e0cc697da400d07e6948a16e.webp(

) 3.3 بلازما

3.3.1 ملخص

Plasma هو إطار لبناء تطبيقات لامركزية قابلة للتوسع، يهدف إلى تقليل ثقة المستخدمين في مشغل السلسلة الجانبية إلى أدنى حد. حتى لو قام المشغل بأعمال ضارة، يمكن لـ Plasma منع سرقة أموال المستخدمين.

3.3.2 الخط الزمني

• 2017/08: فيتاليك وجوزيف بون قدما ورقة بيضاء بلازما
• 2018/01: تقديم Plasma MVP
• 2018/03: اقتراح Plasma Cash
• 2018/06: اقتراح Plasma Debit
• 2018/11: تم تقديم Plasma Prime
• منذ عام 2019: بدأت مجتمع الإيثيريوم في استكشاف حلول توسيع جديدة من الطبقة الثانية "Rollups"

3.3.3 المبادئ التقنية

فكرة نواة بلازما:

• خارج السلسلة التنفيذ: يتم معالجة معظم العمل خارج الشبكة الرئيسية
• التزام الحالة: يقوم المشغل بشكل دوري بنشر الجذر ميركل على الشبكة الرئيسية كالتزام للحالة
• آلية الخروج: يمكن للمستخدمين تقديم إثبات ميركل لإثبات ملكية الأموال

استخدام العملية:

1. يقوم المستخدم بإيداع الأموال في عقد الشبكة الرئيسية
2. يقوم المستخدم بالتداول على سلسلة Plasma
3. يقوم المشغل بتعبئة المعاملات وتقديم جذر ميركل إلى الشبكة الرئيسية
4. يقوم المستخدم بتقديم طلب للخروج، وبعد فترة التحدي يمكنه سحب الأموال.

![تقرير بحثي عميق: تحليل شامل لتوسيع خارج السلسلة]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a4480736fad06464a18b1727f6ab08fd.webp(

)# 3.3.4 المزايا والعيوب

المزايا:

• عالية السعة
• رسوم معاملات منخفضة
• وراثة أمان الشبكة الرئيسية

العيوب:

• وقت الخروج طويل
• يجب على المستخدمين متابعة سلسلة Plasma باستمرار
• مشكلة الخروج على نطاق واسع
• مشكلة توفر البيانات

3.3.5 التطبيق

1. مجموعة بلازما → أوبتيميزم

   • 2019 انتقل إلى دراسة Optimistic Rollup

2. OMG Network → شبكة بوبا

   • تم إطلاق الشبكة الرئيسية في عام 2020، باستخدام تقنية More Viable Plasma
   • تم تغيير الاسم إلى Boba Network في عام 2021، وتحويله إلى Optimistic Rollup

3. بوليغون

   • تم إصدار سلسلة Matic Plasma في عام 2020
   • حلول L2 الكاملة مع التوجه الخلفي، بما في ذلك تقنية Rollups

3.3.6 الملخص

Plasma هي حل تقني انتقالي، وقد تم تحويل التطبيقات الرئيسية إلى تقنيات توسيع أخرى مثل Rollups.

3.4 رول أب

3.4.1 ملخص

الفكرة الأساسية لـ Rollups هي وضع عملية الحساب وتخزين الحالة خارج السلسلة، بينما يتم تحميل التزام الحالة وبيانات المعاملات المضغوطة على السلسلة. ينقسم ذلك حاليًا إلى نوعين رئيسيين: Optimistic Rollups و ZK Rollups.

3.4.2 المبادئ التقنية

لف