معضلة البلوكشين الثلاثية

يُشكّل مأزق البلوكشين الثلاثي، المعروف أيضًا باسم مأزق القابلية للتوسع، التحدي الأساسي في توسيع الأنظمة الموزعة. تكمن المشكلة في أن الخصائص الأساسية الثلاثة للبلوكشين (اللامركزية، والأمان، والإنتاجية) لا يمكن ضمان عملها في الوقت نفسه. لا يمكن للشبكة اللامركزية أن تمتلك مستوى مرتفعًا إلا من اثنتين من هذه الخصائص الثلاث. أي إنه عندما يتم تعزيز جانبٍ ما، يتضرر الجانب الآخر حتمًا.

قبل الخوض في تفاصيل المأزق الثلاثي في الكريبتو، دعونا نعرّف القابلية للتوسع والأمان واللامركزية بشكل عام.

• تشير قابلية توسع البلوكشين إلى قدرته على معالجة المزيد من المعاملات.
• يشير الأمان إلى القدرة على حماية بيانات البلوكشين من مختلف الهجمات ومنع الإنفاق المزدوج.
• اللامركزية هي شكل من أشكال تكرار الشبكة يضمن ألا تتحكم بها جهة محدودة من الكيانات.

يُجسّد Bitcoin ذلك. ففي هذا البلوكشين، يكون عدد المعاملات في الثانية صغيرًا جدًا، حوالي سبع معاملات، كما تُستخرج الكتل كل عشر دقائق. وعندما تكون الشبكة مزدحمة، قد تستغرق المعاملات ذات العمولات المنخفضة وقتًا طويلًا للمعالجة. والنتيجة هي مستويات عالية من الأمان واللامركزية، لكن إنتاجية منخفضة (أي قابلية توسع ضعيفة).

ولتحسين الأداء، يمكنك زيادة حجم الكتلة. لكن حينها سترتفع التعقيدات بشكل كبير، وفي النهاية لن تتمكن من البقاء في الشبكة سوى تجمعات التعدين الكبيرة. ونتيجة لذلك، ستصبح المنظومة أكثر مركزية. وإذا قلّلت وقت الإنتاج، سيتعرض الأمان للخطر. فقد لا تمتلك العقد وقتًا كافيًا للوصول إلى توافق قبل تعدين الكتلة التالية.

القابلية للتوسع

تتضمن الشبكة العديد من الحواسيب التي تمتلك نظريًا قدرة حوسبة غير محدودة ضرورية لحل مشكلات مختلفة. ويُعد معدل مرور الشبكة مؤشرًا بالغ الأهمية لأنه يقيس عدد المعاملات التي تتم معالجتها في وحدة زمنية.

الأمان

ينبع الأمان من التعرض الخارجي من كون البيانات مشفّرة. وتستخدم خوارزميات البلوكشين التشفير الحديث. يتم التحقق من جميع المعاملات (السجلات في البلوكشين) عبر عملية التعدين، التي تستخدم خوارزمية التوافق Proof-of-Work. وهذا يعني أن كل معاملة تُشفّر قبل إضافتها إلى البلوكشين. واليوم، لا توجد طريقة معروفة لكسر المفاتيح التشفيرية المغلقة. وذلك لأن المهاجم يحتاج إلى إنجاز ذلك ضمن إطار زمني محدود.

اللامركزية

تضمن هذه الميزة الأمان من التعرض الداخلي. تُخزَّن قاعدة البيانات (البلوكشين) في الوقت نفسه على أجهزة جميع المشاركين. وهذه إحدى الخصائص الرئيسية للبلوكشين. وهي تشير إلى غياب أي جهة مركزية أو شخص أو خدمة تتخذ قرارات على الشبكة. يتوزع العمل على الشبكة بين العقد ويكون لامركزيًا بالكامل. ويوفر خوارزم الشبكة إجراءً للتوصل إلى توافق بين العقد الفردية بشأن الحالة الحالية للبيانات في الشبكة. وتُعرف هذه الآلية باسم آلية التوافق. ولتغيير المعلومات بأثر رجعي، من الضروري تغييرها في أكثر من 50% من هذه العقد في الوقت نفسه. إن مثل هذا الاختراق المتزامن، بالطبع، ممكن نظريًا، لكنه غير واقعي عمليًا.

شرح المأزق الثلاثي للبلوكشين

الحل الأكثر وضوحًا وأساسية للمشكلة المذكورة أعلاه والمتمثلة في ازدحام الشبكة هو تقليل عدد المشاركين الذين يؤكدون البيانات ويضيفونها إلى الشبكة. سيؤدي ذلك إلى زيادة النطاق والسرعة. لكنه سيضعف اللامركزية عندما تنتقل السيطرة إلى عدد أقل من المشاركين. كما سيؤدي ذلك أيضًا إلى إضعاف الأمان، إذ إن تقليل عدد المشاركين يزيد من احتمال الهجوم.

وهكذا ينشأ مأزق ثلاثي: نظرًا للترابط الكامن بين خصائص اللامركزية والأمان، فإن التصميم الأساسي للبلوكشين يجعل التوسع أمرًا صعبًا. فكلما كبّرت جانبًا، أضعفت الآخر. فكيف يمكن تحقيق القابلية للتوسع دون المساس باللامركزية أو الأمان، أو كليهما؟

حل المأزق الثلاثي للبلوكشين

لا يوجد حل ذهبي واحد لـ المأزق الثلاثي في الكريبتو. لكن، نظرًا لأهمية معالجة هذه المشكلة، طُرحت عدة مقاربات مختلفة في المجتمع، وأسفرت عن نتائج مثيرة للاهتمام. دعونا نستعرض بعضًا من أكثر التطورات شيوعًا لنمنحك فكرة عمّا يحدث في هذا المجال.

التغييرات في خوارزمية التوافق

يوجد اليوم العديد من خوارزميات التوافق الخاصة بالبلوكشين، وكلها تحل المأزق الثلاثي للبلوكشين جزئيًا. فهي تجمع بين القابلية للتوسع واللامركزية والأمان بدرجات متفاوتة. وإلى جانب Proof-of-Work (PoW) المعروف، توجد آليات توافق أخرى مثل Proof-of-Stake (PoS)، وDelegated Proof-of-Stake (DPoS)، وProof-of-Burn (PoB)، وProof-of-Capacity (PoC)، وProof-of-Importance (PoI)، وProof-of-Authority (PoA)، وDirected Acyclic Graph (DAG)، وLeased Proof-of-Stake (LPoS)، وProof-of-Time (PoT)، وProof-of-Elapsed Time (PoET)، وProof-of-Space-Time (PoST)، وSimple Byzantine Fault Tolerance (SBFT)، وDelegated Byzantine Fault Tolerance (DBFT)، وغيرها. ويختار منشئو البلوكشين خوارزمية معينة بناءً على أهداف الشبكة ومهامها.

حلول المستوى الأول

ترتبط هذه الحلول مباشرة بتعديل البلوكشين نفسه، وبخاصة بنيته. ويطرح المطورون مقاربات وحلولًا مختلفة للمأزق الثلاثي للبلوكشين.

فعلى سبيل المثال، يقترحون استخدام سلاسل متعددة، وتطبيق أساليب تشفير جديدة، والتجزئة الشاردية، وتقنيات أخرى.

ومن المرجح أن تكون التجزئة الشاردية هي النهج الأكثر شيوعًا. عند استخدام التجزئة الشاردية، يتم تقسيم البلوكشين الرئيسي إلى أجزاء، يتحكم كل منها في جزءه من السجل. ويُسمى كل جزء شاردًا. وفي بنية شبكية كهذه، يعالج كل شارد مجموعة المعاملات الخاصة به، مما يزيد من معدل مرور الشبكة. ويتولى البلوكشين الرئيسي تنسيق جميع أنشطة الأشارد.

حلول المستوى الثاني

تُعد التجزئة الشاردية وآليات التوافق المختلفة قرارات من المستوى الأول. وهي تهدف إلى تغيير تصميم الشبكة من الأساس. ومع ذلك، فإن مطورين آخرين يسعون إلى حل هذا المأزق يعملون على حلول تبني فوق بنية الشبكة الحالية. وبعبارة أخرى، يعتقدون أن الحل يكمن في المستوى الثاني. وتشمل الأمثلة السلاسل الجانبية وقنوات الحالة.

السلسلة الجانبية هي بلوكشين منفصل متصل بالشبكة الرئيسية. وهي مُصمَّمة لنقل الأصول بينهما. ويجب أن تعمل السلاسل الجانبية وفق قواعد مختلفة، مما يتيح سرعة أعلى وقابلية أكبر للتوسع. وبالمثل، تُعد قنوات الحالة طريقة أخرى لتحويل المعاملات بعيدًا عن الشبكة الرئيسية وتخفيف الضغط عن الطبقة الأساسية. وتستخدم قناة الحالة عقدًا ذكيًا بدلًا من سلسلة منفصلة. وهذا يتيح للمستخدمين التواصل فيما بينهم دون نشر المعاملات على البلوكشين. ولا يُسجل على البلوكشين سوى بداية القناة ونهايتها.

الخلاصة

لكي تحقق تقنية البلوكشين كامل قدرتها على تغيير العالم، فهي تواجه مأزق القابلية للتوسع الثلاثي.

إذا كانت شبكات البلوكشين لا تستطيع معالجة سوى عدد قليل من المعاملات في الثانية للحفاظ على اللامركزية والأمان، فسيكون من الصعب تحقيق اعتماد واسع النطاق.

ومع ذلك، فإن أساليب المطورين لحل هذه المشكلة تشير إلى أن تقنية البلوكشين ستستمر في الاستخدام. وفي المستقبل، ستتمكن هذه الشبكات من معالجة المزيد من البيانات.