تعريف
التجزئة هي تقنية توسيع أفقي مُستعارة من بنية قواعد البيانات، تُقسّم شبكة البلوك تشين إلى وحدات معالجة متوازية أصغر تُسمى "الشرائح". فبدلاً من أن تُدقّق كل عقدة في كل معاملة (النهج التقليدي الذي يُسبب اختناقات في الإنتاجية)، تُعالج كل شريحة مجموعة فرعية فقط من المعاملات في وقت واحد، حيث تكون كل عقدة مسؤولة عن شريحة مُختلفة. وهذا يُتيح زيادة الإنتاجية بشكل خطي: فمضاعفة عدد الشرائح تُضاعف تقريبًا سعة المعاملات. عند تطبيقها على البلوك تشين، تُعالج التجزئة "معضلة قابلية التوسع الثلاثية" من خلال زيادة الإنتاجية دون التضحية بالأمان أو اللامركزية. ويُمثل كل من ترقية التجزئة المُخطط لها مُسبقًا في إيثيريوم (والتي تطورت الآن إلى "danksharding" مع التركيز على توافر البيانات) وبروتوكول Nightshade الخاص بـ NEAR تطبيقات رئيسية لتجزئة البلوك تشين.
الأصل والتاريخ
| التاريخ | الحدث/الفعالية |
| 1990 | مفهوم التجزئة الذي تم تطويره لأنظمة إدارة قواعد البيانات (أوراكل، ماي إس كيو إل) |
| 2014 | فيتاليك بوتيرين يناقش تجزئة سلسلة الكتل في الأبحاث المبكرة حول إيثيريوم |
| 2018 | تمّ وضع خارطة طريق رسمية لتجزئة إيثيريوم؛ وتمّ تحديد المتطلبات الأساسية لإثبات الحصة. |
| 2019 | يعتمد بروتوكول NEAR على تجزئة Nightshade كبنية أساسية |
| 2020 | تم إطلاق شبكة NEAR الرئيسية مع دمج تقنية التجزئة منذ البداية. |
| 2020 | إطلاق سلسلة إيثيريوم بيكون؛ بدء المرحلة الصفرية من خارطة طريق إيثيريوم 2.0 |
| 2022 | اكتمل دمج إيثيريوم؛ وتطورت خطة سلاسل التجزئة الأصلية (المرحلة 1 سابقًا) إلى خارطة طريق التجزئة المحسّنة |
| 2024 | يقدم اقتراح تحسين الأداء EIP-4844 (التجزئة الأولية لـ Danksharding) مفهوم "الكتل" كخطوة نحو التجزئة الكاملة لـ Danksharding. |
| 2024 | يُحقق بروتوكول Near تشغيلًا بأربعة أجزاء مع Nightshade 2.0؛ ويتوسع ديناميكيًا |
| 2024–؟ | تم التخطيط لتطبيق التجزئة الكاملة للبيانات على شبكة إيثيريوم؛ مما يوفر إمكانية توسيع نطاق توفر البيانات |
"التجزئة هي الطريقة التي تنتقل بها سلاسل الكتل من 15 معاملة في الثانية إلى 15,000 معاملة في الثانية دون التضحية باللامركزية التي تجعلها قيّمة في المقام الأول."
كيف تعمل هذه التقنية؟
| كتلة سلسلة | نوع التجزئة | شظايا | نظام معالجة المعاملات (نظري) |
| إثيريم | تجزئة البيانات (توافر البيانات) | حوالي 64 جزءًا من البيانات | أكثر من 100,000 (مع التغليف) |
| قريب | نايت شيد (ديناميكي) | حاليا 4 | 100,000+ |
| الانسجام | نظام نقاط البيع الفعال + التجزئة | 4 شظية | 10,000+ |
| الكون المتعددX | مشاركة الدولة التكيفية | 3 شظية | 15,000+ |
بعبارات بسيطة
- قسّم العملبدلاً من أن تقوم كل عقدة بالعمل كله، يقوم التجزئة بتخصيص أجزاء مختلفة من البيانات لعقد مختلفة. وكما هو الحال عند تقسيم طريق سريع إلى مسارات متعددة، يتدفق المزيد من حركة المرور في وقت واحد.
- توسيع الإنتاجية الخطيكل جزء إضافي يزيد من الإنتاجية بشكل متناسب. 10 أجزاء تعادل تقريبًا 10 أضعاف سعة المعاملات لشبكة غير مجزأة.
- تحدي التقسيم المتقاطععندما يحتاج مستخدم في الشارد 1 إلى إرسال بيانات إلى مستخدم في الشارد 3، يلزم وجود آلية تنسيق. وهذا يزيد من زمن الاستجابة والتعقيد في المعاملات بين الشاردات.
- نهج إيثيريوم المتطورتطورت خارطة طريق تجزئة البيانات في إيثيريوم من "تجزئة التنفيذ" (معالجة المعاملات بالتوازي) إلى "تجزئة توفر البيانات" (تخزين بيانات التجميع بتكلفة منخفضة بالتوازي). وهذا يُكمّل عمليات التجميع من الطبقة الثانية بدلاً من استبدالها.
- مراعاة الأمان لكل جزءإذا كان عدد المدققين في الشظايا قليلاً جداً، يصبح من الأسهل اختراقها. تشمل الحلول تعيين المدققين عشوائياً (لمنع الاستهداف)، وإثباتات الاحتيال عبر الشظايا، وتوافق الآراء داخل الشظايا على غرار BFT.
أمثلة من العالم الحقيقي
| سيناريو | تطبيق | نتيجة |
| بالقرب من نايت شيد | يقوم نظام NEAR تلقائيًا بزيادة عدد الأجزاء مع ازدياد الاستخدام. | أكثر من 100,000 معاملة في الثانية نظريًا؛ وتبقى التكلفة ثابتة عند حوالي 0.001 دولار أمريكي لكل معاملة بغض النظر عن حجم المعاملة |
| تجزئة بروتو-دانك في إيثيريوم | تُقلل تقنية EIP-4844 blobs تكاليف بيانات الطبقة الثانية بمقدار 10-100 ضعف | التحكيم انخفضت الرسوم من 0.10 دولار إلى 0.01 دولار بعد ترقية EIP-4844 |
| تجزئة هارموني وان | أربع أجزاء نشطة؛ تستغرق المعاملات بين الأجزاء حوالي ثانيتين | تم عرض تقنية تجزئة الإنتاج؛ ثم تم اختراق الجسر لاحقًا وسرقة 100 مليون دولار |
| التجزئة التكيفية MultiversX | يبدأ بجزء واحد؛ ويضيف أجزاءً مع انضمام المدققين | تم إثبات قابلية التوسع الديناميكي؛ 3 أجزاء = 15,000 معاملة في الثانية عند الإطلاق |
المزايا
| ميزة | الوصف |
| قابلية التوسع الخطي | تؤدي إضافة الأجزاء بشكل متناسب إلى زيادة الإنتاجية |
| الحفاظ على اللامركزية | يمكن أن يحتوي كل جزء على العديد من المدققين؛ لا حاجة إلى مركزية |
| متطلبات العقدة المخفضة | تقوم العقد بتخزين/معالجة بيانات شظاياها فقط؛ مما يقلل من متطلبات الأجهزة. |
| قابلية التوسع في الطبقة 1 | التوسع الأصلي بدون افتراضات ثقة الطبقة الثانية |
العيوب والمخاطر
| مساوئ | الوصف |
| تعقيد التجزئة | تزيد المعاملات عبر الأجزاء من زمن الاستجابة وتعقيد البرمجة |
| الأمان لكل جزء | يؤدي تقليل عدد المدققين لكل جزء إلى تقليل تكلفة الهجوم مقارنةً بالسلسلة المتجانسة |
| صعوبة التنفيذ | يُعد التجزئة من بين أكثر أساليب توسيع نطاق البلوك تشين تعقيدًا من الناحية التقنية |
| تجزئة الحالة | يؤدي تقسيم البيانات والحالة عبر أجزاء متعددة إلى زيادة تعقيد عملية التطوير. |
| تكاليف التنسيق | تضيف طبقة سلسلة الإشارات/التنسيق تعقيدًا للبنية التحتية |
نصائح لإدارة المخاطر:
- افهم أي جزء من سلسلة الكتل (الشارد) توجد عليه أصولك عند استخدام سلاسل الكتل المجزأة؛ فبعض المستكشفين مخصصون لشارد معين.
- قد تتطلب المعاملات عبر الشبكات الفرعية زمن استجابة أطول؛ لذا ضع ذلك في اعتبارك عند إجراء عمليات التمويل اللامركزي الحساسة للتوقيت.
- مراقبة توزيع مدققي التجزئة؛ فمجموعات مدققي التجزئة الصغيرة جدًا تشكل خطر هجوم مركّز.
الأسئلة الشائعة
لماذا غيّرت إيثيريوم خطة التجزئة الخاصة بها؟
كان نظام تجزئة إيثيريوم الأصلي (تجزئة التنفيذ) يهدف إلى تشغيل المعاملات في 64 شريحة متوازية. إلا أن تجميعات الطبقة الثانية (L2 rollups) أصبحت أسلوب التوسع السائد، فتحولت إيثيريوم إلى "التجزئة منخفضة التكلفة" - التي توفر توافر البيانات بتكلفة منخفضة للتجميعات - بدلاً من التنافس مع الطبقة الثانية. والنتيجة هي كفاءة أعلى: تتولى التجميعات تجزئة التنفيذ، بينما توفر إيثيريوم تجزئة توافر البيانات.
هل التجزئة هي نفسها الطبقة الثانية؟
لا. التجزئة هي حل لتوسيع نطاق الطبقة الأولى - فهي تقسم معالجة سلسلة الكتل إلى أجزاء متوازية. تتوسع الطبقة الثانية من خلال معالجة المعاملات خارج السلسلة وتسويتها دوريًا في الطبقة الأولى. يجمع نهج إيثيريوم بين كليهما: تجزئة البيانات في الطبقة الأولى (danksharding) + توسيع نطاق التنفيذ في الطبقة الثانية (rollups).
ما هو Danksharding؟
Danksharding هو تطبيق التجزئة المخطط له في إيثيريوم (سمي على اسم الباحث دانكراد فيست) ويركز على توفير 64 مسار بيانات متوازية لتخزين بيانات التجميع بتكلفة منخفضة. لا يقوم بتجزئة التنفيذ (لا تزال طبقة Ethereum L1 تعالج جميع الكتل)؛ بل يقوم بتجزئة تخزين البيانات المتاحة.
ما هو Proto-Danksharding (EIP-4844)؟
قدّم اقتراح تحسين البنية التحتية EIP-4844 مفهوم "الكتل الكبيرة المؤقتة" - وهي عبارة عن أجزاء بيانات مؤقتة كبيرة مُلحقة بالكتل - كخطوة تمهيدية نحو تجزئة البيانات الكاملة. تُقلّل الكتل الكبيرة المؤقتة بشكلٍ كبير من تكاليف بيانات الطبقة الثانية دون الحاجة إلى تعقيدات تجزئة البيانات الكاملة. تمّ نشر هذا الاقتراح في مارس 2024 على شبكة إيثيريوم.
هل يؤدي تقسيم البيانات إلى المساس بالأمان؟
يُحافظ تصميم التجزئة السليم على الأمان من خلال: تعيين مُدقّقين عشوائيين للأجزاء (يمنع الاستهداف)، وإثباتات الاحتيال أو الصلاحية عبر الأجزاء، وضمان وجود عدد كافٍ من المُدقّقين في كل جزء. أما تصميم التجزئة السيئ (عدد قليل جدًا من المُدقّقين لكل جزء) فقد يُقلّل من الأمان.
