ماهو توافر البيانات في Blockchain

لقد واجهت شبكة Ethereum لفترة طويلة حاجزًا أساسيًا واحدًا: معضلة البلوكتشين الثلاثية. إن المقايضة بين الأمن واللامركزية وقابلية التوسع تجبر المطورين على التفكير في اثنين على حساب الثالث. ولكن عندما يتعلق الأمر بحل مشكلات قابلية التوسع، فإن المشكلة التي غالبًا ما يتم تجاهلها هي توافر/إتاحة البيانات (Data Availability).

يضمن توافر البيانات في Blockchain أن بيانات المعاملات المضمنة في كل كتلة تم إنتاجها يمكن الوصول إليها من قبل كل عُقدة (جهاز كمبيوتر) في الشبكة. وهذا يحافظ بشكل أساسي على نزاهة وثقة Blockchain، مما يسمح للجميع بالتحقق من صحة المعاملات بشكل مستقل - وبالتالي القول المأثور "لا تثق، فقط تحقق“.

ومع ذلك، فإن ضمان توافر البيانات يطرح مجموعة من المشاكل الخاصة به.

في هذا المقال، سنلقي نظرة على ماهية توافر البيانات، وكيفية تأثيرها على تجربة المستخدم والمطور، واستكشاف حلول توافر البيانات للتعامل مع مشكلة قابلية التوسع.

ماهي توافر/إتاحة البيانات - Data Availability؟

يشير توافر البيانات إلى ضمانات بأن البيانات اللازمة للتحقق من الكتلة في Blockchain متاحة بالفعل لجميع المشاركين في الشبكة.

يعد هذا المفهوم أساسيًا لتحسن سير العمل في blockchain، لأنه يسمح بالتحقق الكامل من تاريخ blockchain والحالة الحالية بواسطة أي مشارك، وبالتالي الحفاظ على الطبيعة اللامركزية وغير الموثوقة للشبكة.

وبدون ضمان توافر البيانات، لن يتمكن المشاركون من التحقق بشكل مستقل من شرعية المعاملات والكتل، مما قد يؤدي إلى مشاكل مثل الاحتيال أو الرقابة داخل الشبكة.

مشاكل توافر البيانات

• الإنتاجية: العقد الكاملة في سلاسل الكتل المتجانسة مطلوبة لتنزيل وتخزين بيانات الكتلة الكاملة، مما يؤدي إلى إبطاء الإنتاجية، مما يحد من قابلية التوسع مع نمو Blockchain بشكل أكبر. وينتج عن ذلك الأداء البطيء للتطبيقات اللامركزية، وأوقات التأكيد الطويلة ورسوم الغاز المرتفعة تخلق تجربة مستخدم سيئة.
• تكلفة التخزين: يمكن أن تكون متطلبات التخزين لتلبية توافر البيانات على السلسلة باهظة الثمن، كما أن الاعتماد على التخزين خارج السلسلة يؤدي إلى تكاليف إضافية للحفاظ على سلامة البيانات وأمنها. يمكن أن يخلق هذا عبئًا ماليًا لكل من المطورين والمستخدمين.
• انعدام الثقة: يعد توافر البيانات أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على الثقة في نظام البلوكتشين. إذا قام منتجو الكتل أو القائمون على التسلسل (للمُجمعات Rollups) بحجب بيانات المعاملة، فقد يؤدي ذلك إلى تعريض شفافية وموثوقية البلوكتشين للخطر.

كيف يمكن للعقد التأكد من أنه عند إنتاج كتلة جديدة على الشبكة، فإن جميع البيانات الموجودة في تلك الكتلة قد تم نشرها بالفعل على الشبكة؟

تحدث مشكلة توافر البيانات عندما لا يمكن تنزيل بيانات المعاملة الخاصة بالكتلة المقترحة حديثًا والتحقق منها. يُطلق على هذا النوع من الهجوم الذي يقوم به منتج الكتلة اسم هجوم حجب البيانات، حيث يقوم منتج الكتلة بحجب بيانات المعاملات الخاصة بكتلة جديدة.

نظرًا لحجب بيانات المعاملة، لا يمكن للعقد التحديث إلى أحدث حالة. يمكن أن يكون لمثل هذا الهجوم عواقب عديدة، بدءًا من إيقاف السلسلة وحتى اكتساب القدرة على سرقة الأموال. ستعتمد شدة العواقب على نوع البلوكتشين (L1 أو L2) وما إذا كان توافر البيانات يتم الاحتفاظ به على السلسلة أو خارج السلسلة. تنشأ مشكلة توافر البيانات عادةً حول حلول الطبقة الثانية مثل المجمعات (Rollups).

أهمية توافر البيانات

• ضمان انعدام الثقة: يتيح توافر البيانات للمشاركين في الشبكة التحقق بشكل مستقل من مجموعة بيانات blockchain دون الثقة بأي جهة.
• تسهيل اللامركزية: الوصول المتساوي إلى بيانات دفتر الأستاذ الكاملة يمنع مركزية التحكم، مما يضمن عدم تمكن أي كيان واحد من السيطرة على الشبكة.
• تحسين الأمان: نظرًا لأن بيانات Blockchain متاحة بسهولة، يمكن لشبكة العُقد (nodes) اكتشاف السجلات الغير متسقة وتصحيحها.

علاوة على ذلك، يمكن أن يتحول توافر البيانات إلى عنق الزجاجة القابل للتوسع مع نمو حجم الشبكة والبيانات.

تعمل حلول التوسع مثل المُجمعات (Rollups) على حل هذه المشكلة عن طريق تفريغ حمل المعالجة من الشبكة الرئيسية، ولكن هذا يؤكد مرة أخرى على أهمية توافر البيانات.

توافر البيانات في Blockchain من الطبقة الثانية (Rollups)

تعمل حلول المُجمعات مثل Optimistic و ZK-rollups على تقليل عبء المعاملات من الشبكة الريسية Ethereum عن طريق معالجتها خارج السلسلة ونشرها على دفعات من المعاملات المتعددة إلى الشبكة الرئيسية.

يؤدي هذا إلى زيادة إنتاجية Ethereum وتقليل الغاز، ولكنه يتطلب عمليات تجميعية (Rollups) لضمان توافر البيانات من أجل صحة المعالجة خارج السلسلة.

تضمن عمليات التجميع المتفائلة (Optimistic Rollups) توافر البيانات عن طريق نشر بيانات المعاملات المضغوطة - CALLDATA على شبكة Ethereum الرئيسية. يستخدم القائمون على التحقق هذه البيانات للتحقق من صحة المعاملات أو الطعن فيها من خلال منع الاحتيال خلال فترة نافذة التحدي.

من ناحية أخرى، تستخدم مجمعات المعرفة الصفرية (ZK-Rollups) أدلة صحة التشفير للمعرفة الصفرية لضمان صحة معاملات الحالة. في حين أن الدليل يضمن صحة تحديثات الحالة، فإن zk-rollups لا ينشر جميع بيانات المعاملات. وبالتالي، فإنه لا يزال بحاجة إلى ضمان توافر البيانات.

استكشاف حلول توافر البيانات

توجد حلول توافر البيانات في طريقتين: حلول على مستوى Blockchain وحلول خارج السلسلة (off-chain). دعونا نناقشها أدناه:

حلول على مستوى Blockchain

تعمل الحلول على مستوى Blockchain على تعديل تخزين البيانات على السلسلة لمعالجة قيود التخزين الكامل للعقدة - اللامركزية وقابلية التوسع لتحقيق كفاءة أعلى.

أخذ عينات من توافر البيانات (Data-availability sampling) او (DAS)

يتطلب DAS من كل عقدة تنزيل مجموعة فرعية مختارة عشوائيًا من بيانات الكتلة لتأكيد توفرها أو تنبيه العقد الأخرى في حالة فقدان أي بيانات.

الفائدة: من خلال تقليل كمية البيانات التي يتعين على كل عقدة تنزيلها، تعمل DAS على تحسين قابلية التوسع بشكل كبير وتمكين معالجة المزيد من المعاملات خلال نفس الفترة الزمنية.

حلول خارج السلسلة (off-chain)

يؤدي ذلك إلى تقليل حرق مساحة التخزين من العقد، وتخزين بيانات الكتلة في حلول تخزين موثوقة خارج السلسلة.

لجان توافر البيانات (Data-availability Committees) او (DACs)

لجان توافر البيانات (DAC) هي مجموعة من العُقد أو الكيانات الموثوقة التي تقوم بتخزين البيانات خارج السلسلة وإتاحتها حسب الطلب. بهذه الطريقة، أثناء معالجة المعاملات، يقوم منتجو الكتل وأجهزة التسلسل بنشر انتقالات الحالة مباشرة إلى DAC، والتي تشهد بعد ذلك على توافر البيانات الواعدة.

الفوائد:

• يؤدي ذلك إلى تحسين قابلية التوسع في Ethereum وتقليل مخاطر المركزية، مما يضمن توافر البيانات للمستخدمين.
• تحتوي DACs عادةً على مجموعة محدودة من الكيانات المسموح بها، مما يجعلها أسهل في التنفيذ وفعالة من حيث التكلفة.

يُعد StarkEx المقدم من Starkware هو Validium الذي يعتمد على DAC المصرح به لضمان توافر البيانات. يقوم بمعالجة المعاملات وإنشاء إثبات صحة، وإرسال بيانات المعاملة إلى لجنة المساعدة الإنمائية. يقدم أعضاء اللجنة الشهادة، والتي تعمل كدليل على توافر البيانات ويتم التحقق منها جنبًا إلى جنب مع إثبات zk-rollup على شبكة Ethereum.

مستقبل توافر البيانات وحلولها

مما لا شك فيه أن توافر البيانات يعد عنصرًا حاسمًا لتحقيق قابلية التوسع العالية للبلوكتشين. فهو يضمن إمكانية الوصول إلى البيانات المخزنة ويتيح التحقق الفعال والآمن من المعاملات من قبل جميع المشاركين.

تعمل مجتمعات Web3 والمدافعون عنها بنشاط للتغلب على التحديات والتطورات الحديثة - حيث تمهد طبقات توافر البيانات وتقسيم البيانات الطريق لتحقيق قابلية توسع أعلى دون التضحية بسلامة البيانات.

الأفكار الختامية

هذا كل شيء! أنت الآن تعرف المفاهيم الأساسية حول توافر البيانات وأهميتها ومشاكلها وحلولها. أخبرنا بمهاراتك على Twitter أو Telegram. نود أن نعرف ما الذي تقوم ببنائه!