مقدمة

باعتبارها أكبر شبكة بلوكشين لامركزية تدعم العقود الذكية، يمكن أن توفر إيثريوم العديد من التطبيقات والخدمات اللامركزية. ومع ذلك، مع زيادة عدد المستخدمين، تواجه إيثريوم تحديات مثل سرعة المعاملات البطيئة والرسوم المرتفعة وقابلية التوسع المحدودة. ولمعالجة هذه المشكلات، اعتمد العديد من المطورين وفرق المشروع سلاسل جانبية، والتي تتضمن إنشاء سلسلة بلوكشين متوازية واحدة أو أكثر خارج شبكة إيثريوم الرئيسية والتفاعل مع الشبكة الرئيسية من خلال آليات معينة.

يمكن للسلاسل الجانبية تصميم خوارزميات الإجماع الخاصة بها وقواعد المعاملات وآليات الأمان وما إلى ذلك، بناءً على الاحتياجات والسيناريوهات المختلفة، وبالتالي تحسين الكفاءة وخفض التكاليف وزيادة المرونة. من خلال التكامل مع آلة إيثريوم الافتراضية (EVM)، يمكن للسلاسل الجانبية الحفاظ على التوافق وقابلية التشغيل البيني مع شبكة إيثريوم الرئيسية.

حاليًا، يبلغ متوسط إنتاجية المعاملات في شبكة Ethereum Mainnet 15 معاملة فقط في الثانية، بينما يمكن لشركات الدفع التقليدية مثل Visa التعامل مع الآلاف أو حتى عشرات الآلاف من المعاملات في الثانية. ومن خلال استخدام السلاسل الجانبية، من المتوقع أن تعزز إيثريوم إنتاجيتها بشكل كبير. في هذا الدرس، سوف نقدم المفاهيم والمبادئ الأساسية وأنواع السلاسل الجانبية، ونحلل دور وتحديات السلاسل الجانبية في النظام البيئي لإيثيريوم.

كيف تعمل السلاسل الجانبية

• خوارزميات الإجماع
  السلسلة الجانبية هي سلسلة بلوكشين تعمل خارج شبكة إيثريوم الرئيسية وتسمح بتبادل الأصول والبيانات مع الشبكة الرئيسية. اعتمادًا على احتياجاتها وأهدافها المحددة، يمكن للسلسلة الجانبية إنشاء آلية وقواعد إجماع مخصصة لها لتعزيز قابلية التوسع والكفاءة، وتقليل العبء على الشبكة الرئيسية، وخفض تكاليف المعاملات، كل ذلك دون التأثير على الشبكة الرئيسية.

حاليًا، تستخدم إيثريوم آلية إجماع إثبات الحصة (PoS). ومع ذلك، تتمتع السلاسل الجانبية بالمرونة لاختيار خوارزميات الإجماع البديلة التي تناسب احتياجاتها على أفضل وجه. تتضمن خوارزميات الإجماع الشائعة الاستخدام للسلاسل الجانبية إثبات السلطة (PoA) أو إثبات الحصة المفوض (DPoS) أو إثبات الحصة (PoS) أو إثبات العمل (PoW) أو النماذج المختلطة.

غالبًا ما يتم اعتماد آليات إجماع مختلفة لتحسين سرعة توليد الكتل وإنتاجية السلاسل الجانبية. غالبًا ما يتم تعيين معاملات الكتلة للسلاسل الجانبية، مثل حجم الكتلة ووقت الكتلة ومكافآت الكتلة وتعديلات الصعوبة، بشكل مختلف عن شبكة إيثريوم الرئيسية. هذه المعلمات لها تأثيرات كبيرة على الأداء والنماذج الاقتصادية لـ blockchain ويمكن أن تؤثر أيضًا على التوافق والتوازن بين شبكات blockchain المختلفة.

• 
  عادةً ما تحتوي شبكة إيثريوم الرئيسية على إعدادات متحفظة لمعلمات الكتلة، مثل أوقات الكتلة البطيئة وأحجام الكتل الأصغر، لضمان لامركزية وأمن بلوكتشين. في المقابل، غالبًا ما تعتمد السلاسل الجانبية أوقات كتل أسرع وأحجام كتل أكبر لتحقيق إنتاجية أعلى وسرعات معاملات أسرع وتكاليف معاملات أقل.

ومع ذلك، قد يضر هذا النهج باللامركزية وأمن السلسلة الجانبية. يمكن أن تؤدي أوقات الكتل السريعة وأحجام الكتل الكبيرة إلى زيادة صعوبة تشغيل العقد الكاملة، مما يؤدي إلى أن يكون عدد صغير من «supernodes» مسؤولاً عن تأمين السلسلة. في مثل هذه الحالات، هناك احتمال متزايد للتواطؤ بين نقاط التحقق أو الهجمات الخبيثة ضد السلسلة.

• توافق EVM
  تم تصميم بعض السلاسل الجانبية لتكون متوافقة مع EVM وقادرة على تنفيذ العقود الذكية المنشورة على شبكة Ethereum. ويمكنهم الاستفادة بشكل مباشر من نظام إيثريوم البيئي وأدوات التطوير، ودعم العقود الذكية المكتوبة بلغة Solidity، بالإضافة إلى لغات عقود EVM الذكية الأخرى.

بالنسبة للمطورين الذين يتطلعون إلى التوسع خارج نظام إيثريوم البيئي، تعمل السلاسل الجانبية كحل فعال لقابلية التوسع، والذي يمكن أن يقلل من تكاليف المعاملات ويتيح التنفيذ الأسرع للتطبيقات اللامركزية.

ومع ذلك، فإن استخدام السلاسل الجانبية ينطوي أيضًا على مخاطر معينة. كل سلسلة جانبية مسؤولة عن أمنها ولا ترث خصائص أمان إيثريوم. لذلك، تكون السلاسل الجانبية أكثر عرضة للسلوكيات الخبيثة أو الهجمات الأخرى.

• نقل الأصول:
  لكي تصبح سلسلة جانبية لشبكة إيثريوم الرئيسية، يجب أن تكون بلوكتشين قادرة على تسهيل نقل الأصول من وإلى شبكة إيثريوم الرئيسية. يتم تحقيق ذلك باستخدام جسر blockchain. تستخدم Bridges العقود الذكية المنتشرة على شبكة Ethereum Mainnet وسلسلة جانبية للتحكم في سد الأموال بينها، مما يسمح لها بالتواصل وتبادل البيانات مع بعضها البعض.

عند استخدام الجسر، لا يتم نقل الأصول فعليًا من سلسلة بلوكشين إلى أخرى. بدلاً من ذلك، يتم استخدام آلية لسك الرموز وحرقها. يتم تأمين الأصول المرسلة إلى عقد الجسر الذكي واستلامها من قبل المرحلين المسؤولين عن التحقق من معاملات المستخدم. بعد إجراء فحوصات الأمان، يتم إنشاء إيصال يُعرف باسم «التحقق البسيط من الدفع» (SPV)، ويتم إعادة توجيه المعاملة عبر السلسلة إلى سلسلة الوجهة. على الطرف الآخر من الجسر، يتم سك الرموز المكافئة.

تُعرف طريقة المعاملة هذه أيضًا باسم «الربط ثنائي الاتجاه»، والذي يمكنه نقل الأصول بسهولة عن طريق تخزين الأصول المكافئة وفتحها على سلاسل مختلفة من خلال العقود الذكية.

مصدر الصورة: جامعة Web3

مزايا السلاسل الجانبية

• 
  يمكن أن يؤدي تخفيف الازدحام على سلاسل إيثريوم الجانبية إلى تخفيف العبء على الشبكة الرئيسية، مما يؤدي إلى تحسين الإنتاجية والكفاءة الإجمالية لنظام بلوكتشين.

• دعم آليات الإجماع المختلفة
  يمكن لـ Sidechains استخدام آليات إجماع مختلفة لتوفير تطبيقات خدمة مخصصة.

• من خلال تقديم خصوصية محسّنة،
  يمكن لـ Sidechains استخدام تقنية تشفير أكثر تقدمًا لحماية خصوصية وأمن المعاملات.

• تمكين قدر أكبر من قابلية التشغيل البيني وقابلية التركيب
  يمكن توسيع نطاق السلاسل الجانبية أفقيًا وعموديًا، مما يؤدي إلى إنشاء نظام بيئي متعدد السلاسل يسهل قابلية التشغيل البيني بشكل أفضل بين سلاسل الكتل المختلفة.

• افتح المزيد من الفرص لتوسيع التطبيقات،
  وتسمح السلاسل الجانبية المتوافقة مع EVM لـ dApps بالتوسع إلى شبكات blockchain الأخرى، مما يعزز مجتمعًا أكبر من المستخدمين.

عيوب السلاسل الجانبية

• أمان أقل
  يعتمد أمان السلاسل الجانبية على آلية الإجماع وعدد وجودة المدققين. إذا كانت آلية الإجماع ضعيفة أو كان المدققون غير جديرين بالثقة، فقد تكون السلسلة الجانبية عرضة للهجمات أو الفشل، مما يؤدي إلى فقدان البيانات أو التلاعب بها.

• مشكلات التوافق
  قد تستخدم Sidechains والشبكة الرئيسية هياكل كتل مختلفة ولغات عقود ذكية وقواعد انتقال الحالة وما إلى ذلك. يمكن أن يؤدي ذلك إلى أخطاء أو إخفاقات في عمليات نقل الأصول أو تنفيذ العقود.

• قيود التوفر
  يمكن أن تتأثر السلاسل الجانبية بتأخير الشبكة أو مشكلات العقدة غير المتصلة بالإنترنت أو الازدحام في الجسور عبر السلاسل، مما يمنع المستخدمين من إرسال أو استقبال بيانات المعاملات في الوقت المناسب.

• مخاطر المركزية
  تعمل السلاسل الجانبية عادةً بشكل مستقل عن الشبكة الرئيسية ولديها آليات الإجماع الخاصة بها والمدققين. إذا تركزت غالبية المدققين في عدد قليل من المؤسسات أو الأفراد، فقد تتعرض مصداقية وأمن السلسلة الجانبية للخطر.

• 
  تحتوي شبكات Sidechain عالية التعقيد على العديد من المعلمات التي تختلف عن الشبكة الرئيسية، مما يتطلب النظر في التوافق وموازنة الأحمال واختناقات الأداء والمشكلات المحتملة التي قد تنشأ أثناء الاستخدام، مما يتطلب خبرة فنية أعلى.

مشاريع السلسلة الجانبية الرائدة

• 
  تعد بلوكتشين Polygon Polygon واحدة من حلول توسيع إيثريوم الشائعة، وذلك باستخدام آلية إجماع PoS لتعزيز كفاءة شبكات بلوكتشين وقابليتها للتوسع. وهي تحقق ذلك من خلال إنشاء سلاسل متوازية متعددة، تُعرف أيضًا باسم سلاسل الأطفال، والتي ترتبط بشبكة إيثريوم الرئيسية ويمكنها تخصيص آليات الأمان والحوكمة والإجماع الخاصة بها.

تشمل المزايا الرئيسية لـ Polygon تقليل تكاليف المعاملات، وتحسين سرعات المعاملات، ودعم مجموعة واسعة من حالات الاستخدام مع الحفاظ على التوافق وقابلية التشغيل البيني مع Ethereum. بالإضافة إلى ذلك، تعد Polygon منصة مفتوحة حيث يمكن لأي مطور إنشاء ونشر سلاسل فرعية خاصة به أو سلاسل متوازية.

بصفتها سلسلة جانبية لـ Ethereum، توفر Polygon معاملات سريعة وفعالة من حيث التكلفة وآمنة على السلسلة، ويتيح نموذج إجماع التوسع متعدد السلاسل إمكانية التشغيل البيني وتكامل dApps عبر سلاسل مختلفة.

حققت Polygon تقدمًا كبيرًا مؤخرًا، بما في ذلك إدخال Polygon ZkEvm، وهو حل قابلية التوسع لآلة إيثريوم الافتراضية (EVM) باستخدام براهين المعرفة الصفرية (ZK). إنه يتميز بمعادلة EVM والأمان والتكلفة المنخفضة من خلال المعالجة المجمعة للمعاملات. علاوة على ذلك، فإنه يستخدم تقنية Polygon Zero، والتي تعد حاليًا أسرع مقاومة للزك في العالم، مما يوفر نتائج نهائية أفضل من حلول الطبقة الثانية الأخرى مثل المجموعات المتفائلة.

Polygon ZkEvm مفتوح المصدر وقد أصدر شبكة الاختبار العامة. كما أطلقت شركة رأس المال الاستثماري Seven Seven Six مبادرة بقيمة 200 مليون دولار لدعم تطوير مشاريع جديدة مع Polygon. حاليًا، أصبحت Polygon ثاني أكبر سلسلة بلوكشين GameFi، مع أكثر من 130,000 لاعب نشط يوميًا.

• 
  بلوكتشين «Skale Skale» هو مشروع يركز على تطوير سلسلة إيثريوم الجانبية. وهي تستخدم آلية إجماع PoS وتستخدم نهجًا فريدًا يسمى Elastic Sidechains لتحقيق أداء عالٍ مع الحفاظ على التوافق مع سلسلة بلوكشين الإيثيريوم. توفر Skale بنية تحتية فعالة وآمنة وفعالة من حيث التكلفة للتطبيقات اللامركزية والعقود الذكية.

منذ إطلاق الشبكة الرئيسية في يونيو 2020، اكتسبت Skale شعبية بين المطورين والمستخدمين الذين يبحثون عن حلول قابلة للتطوير وفعالة للتطبيقات اللامركزية. الميزة الرئيسية لشبكة Skale هي استخدام Elastic Sidechains، وهي في الأساس شبكات بلوكشين مستقلة متصلة بشبكة إيثريوم الرئيسية. يمكن للمطورين إنشاء هذه السلاسل الجانبية وتخصيصها وفقًا لاحتياجاتهم لدعم العديد من dApps والعقود الذكية.

تقدم شبكة Skale وظائف وفوائد إضافية للمطورين والمستخدمين. على سبيل المثال، يدعم العديد من لغات وأطر البرمجة، مما يجعل من الملائم للمطورين إنشاء ونشر dApps والعقود الذكية الخاصة بهم. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يوفر رسوم معاملات منخفضة وأوقات معاملات سريعة، مما يوفر حلاً فعالاً من حيث التكلفة للمستخدمين.

فيما يتعلق بالتوكنات، تستخدم شبكة Skale SKL باعتبارها عملتها المشفرة الأصلية، بإجمالي إمداد يبلغ 4 مليارات توكن. يتم تخصيص جزء كبير من العرض الرمزي لتطوير النظام البيئي ومكافأة المجتمع.

• سلسلة
  Gnosis Chain Gnosis Chain، المعروفة سابقًا باسم xDai Chain، هي مشروع سلسلة جانبية لإيثريوم يهدف إلى توفير حل بلوكتشين قابل للتطوير وآمن وقابل للتشغيل المتبادل للتطبيقات اللامركزية. تدعم Gnosis Chain سرعات المعاملات التي تصل إلى 1,000 TPS (المعاملات في الثانية) وتستخدم آلية إجماع PoS والتحقق الذكي من العقود لأمان الشبكة. بالإضافة إلى ذلك، تتوافق Gnosis Chain مع شبكة Ethereum، مما يتيح إمكانية التشغيل البيني مع نظام Ethereum البيئي.

في الآونة الأخيرة، حققت Gnosis Chain تطورات تكنولوجية كبيرة. أولاً، قدمت إصدارًا جديدًا بميزات محسنة مثل سرعات المعاملات السريعة والأمان المحسن. بالإضافة إلى ذلك، تعاونت Gnosis Chain مع Polygon، حيث قامت بدمج محفظة Gnosis Safe في شبكة Polygon لتحقيق سرعات معاملات أسرع ورسوم أقل. أخيرًا، دخلت Gnosis Chain في شراكة مع شركة تأمين DeFi Nexus Mutual لتقديم خدمات التأمين لمحفظة Gnosis Safe.

تسمح تقنية XOmnibridge بنقل الأصول عبر السلاسل بين Gnosis Chain والشبكات الأخرى مثل Ethereum و Binance Smart Chain. يتيح ذلك للمستخدمين نقل الأصول بين الشبكات المختلفة دون الاعتماد على التبادلات المركزية. حاليًا، تم ترحيل العديد من تطبيقات إيثريوم مثل Chainlink و Aave إلى Gnosis Chain، التي تتمتع بنظام بيئي راسخ يتضمن بروتوكولات DeFi والألعاب وأسواق NFT.

الاستنتاج

في هذا الدرس، استكشفنا تطبيق تقنية السلسلة الجانبية في توسيع نطاق بلوكشين الإيثيريوم. السلاسل الجانبية عبارة عن سلاسل بلوكشين مستقلة تعمل بالتوازي مع الشبكة الرئيسية وتتفاعل معها من خلال آليات محددة لتبادل البيانات ونقل الأصول، مما يتيح قابلية التوسع ودعم التطبيقات للشبكة الرئيسية. تتمتع السلاسل الجانبية بالقدرة على تحسين سرعة المعاملات وخفض التكاليف ودعم سيناريوهات التطبيقات المتنوعة، مما يوفر المزيد من إمكانيات الابتكار للتطبيقات اللامركزية. ومع ذلك، لا يزالون يواجهون بعض القيود والتحديات من حيث الأمن واللامركزية.

بالإضافة إلى بوليجون وسكيل وغنوسيس تشين، هناك مشاريع أخرى، مثل Loom Network و Metis Andromeda و Crossbell، التي تعمل بنشاط على تطوير السلاسل الجانبية. من خلال هذا الدرس، ربما تكون قد اكتسبت فهمًا كبيرًا للسلاسل الجانبية. في الدرس التالي، سنستكشف تقنية Rollups المرتقبة للغاية ونتعمق في حلول قابلية تطوير إيثريوم المتنوعة.

أبرز الملامح

• تواجه إيثريوم مشكلات قابلية التوسع وتحتاج إلى معالجة مشكلات سرعة المعاملات والتكلفة. تعد تقنية السلسلة الجانبية أحد الحلول.
• السلاسل الجانبية عبارة عن سلاسل بلوكشين مستقلة تعمل بالتوازي مع الشبكة الرئيسية وتتيح تبادل البيانات ونقل الأصول من خلال آليات محددة، مما يحقق قابلية التوسع ودعم التطبيقات للشبكة الرئيسية.
• تشمل مزايا السلاسل الجانبية تخفيف الازدحام على بلوكتشين لإيثريوم، ودعم آليات الإجماع المختلفة ومعايير الكتلة، وتوفير خصوصية أعلى، ودعم المزيد من قابلية التشغيل البيني وقابلية التركيب، وفتح إمكانيات جديدة للتطبيقات.
• تشمل عيوب السلاسل الجانبية انخفاض الأمان ومشكلات التوافق والقيود في التوافر ومخاطر المركزية وتعقيد التطوير العالي.
• تعد سلسلة Polygon و Skale و Gnosis من مشاريع السلسلة الجانبية المعروفة.