تحليل العمق لتوسيع خارج السلسلة

1. ضرورة التوسع

الرؤية المستقبلية لسلسلة الكتل هي اللامركزية والأمان والقابلية للتوسع، ولكن عادة ما يمكن تحقيق اثنين منها فقط، وهذا ما يسمى بمشكلة مثلث اللاممكن في سلسلة الكتل. على مر السنين، كان الناس يستكشفون كيفية تحسين قدرة سلسلة الكتل وسرعة المعاملات مع ضمان اللامركزية والأمان، أي حل مشكلة التوسع، وهي واحدة من المواضيع الساخنة في عملية تطوير سلسلة الكتل الحالية.

تُعرَّف اللامركزية والأمان وقابلية التوسع في blockchain على النحو التالي:

• اللامركزية: يمكن لأي شخص أن يصبح عقدة ويشارك في إنتاج والتحقق من نظام blockchain، كلما زاد عدد العقد، زادت درجة اللامركزية، مما يضمن عدم سيطرة مجموعة صغيرة على الشبكة.

• الأمان: كلما زادت التكلفة اللازمة للحصول على السيطرة على نظام blockchain، زادت الأمان، ويمكن أن يقاوم السلسلة هجمات نسبة أكبر من المشاركين.

• القابلية للتوسع: قدرة blockchain على معالجة عدد كبير من المعاملات.

أول عملية تقسيم كبيرة لشبكة البيتكوين نشأت من مشكلة التوسع. مع تزايد عدد المستخدمين وحجم المعاملات، بدأت شبكة البيتكوين التي تقتصر على 1 ميجابايت من الكتل تواجه الازدحام؛ منذ عام 2015، كانت هناك انقسامات في مجتمع البيتكوين حول مسألة التوسع، حيث دعم أحد الأطراف توسيع الكتل، بينما دعم الطرف الآخر استخدام بروتوكول Segwit لتحسين هيكل السلسلة الرئيسية. في 1 أغسطس 2017، بدأ الطرف الداعم للتوسع بتطوير نظام عميل بسعة 8 ميجابايت، مما أدى إلى أول انقسام كبير في تاريخ البيتكوين، وولادة عملة جديدة هي BCH.

اختار شبكة الإيثريوم أيضًا التضحية بجزء من القابلية للتوسع من أجل ضمان أمان الشبكة ولامركزيتها. على الرغم من أن الإيثريوم لم يحدد حجم الكتلة كما فعلت البيتكوين، بل وضع حدًا لرسوم الغاز التي يمكن أن تستوعبها كتلة واحدة، إلا أن الهدف هو تحقيق توافق بدون ثقة وضمان توزيع واسع للعقد.

من "CryptoKitties" في عام 2017، و"صيف DeFi"، إلى صعود التطبيقات على السلسلة مثل "GameFi" و"NFT"، تزايدت الحاجة في السوق إلى القدرة على المعالجة، ولكن لا يزال بإمكان "إيثيريوم" معالجة 15-45 معاملة في الثانية. وقد أدى ذلك إلى زيادة تكاليف المعاملات وارتفاع أوقات التسوية، مما جعل معظم "DApps" غير قادرة على تحمل تكاليف التشغيل، وأصبح الشبكة بأكملها بطيئة ومكلفة، مما يجعل مشكلة توسيع نطاق "البلوك تشين" بحاجة ماسة إلى حل. الحل المثالي للتوسع هو: زيادة سرعة المعاملات والقدرة على المعالجة لشبكة "البلوك تشين" قدر الإمكان دون التضحية باللامركزية والأمان.

2. فئات خطة التوسع

نحن نقوم بتقسيم خطط التوسع إلى فئتين رئيسيتين، هما التوسع على السلسلة والتوسع خارج السلسلة، بناءً على "ما إذا كان سيتم تغيير طبقة الشبكة الرئيسية" كمعيار.

2.1 توسيع السلسلة

المفهوم الأساسي: حل يتم تحقيقه عن طريق تغيير بروتوكول الشبكة الرئيسية لزيادة سعة الشبكة، والخطة الرئيسية الحالية هي التقسيم.

هناك عدة حلول لتوسيع السلسلة، لن أتوسع في ذلك، سأذكر اثنين باختصار:

• الخيار الأول هو توسيع مساحة الكتلة، أي زيادة عدد المعاملات المعبأة في كل كتلة، ولكن هذا سيزيد من متطلبات الأجهزة عالية الأداء، مما يزيد من عتبة انضمام العقد، ويقلل من درجة "اللامركزية".

• الخيار الثاني هو التجزئة، حيث يتم تقسيم دفتر أستاذ blockchain إلى عدة أجزاء، بحيث لا يشارك كل عقدة في جميع عمليات المحاسبة، بل تكون هناك شرائح مختلفة، أي أن عقد مختلفة مسؤولة عن عمليات محاسبة مختلفة، يمكن أن تتم المعالجة المتوازية للعديد من المعاملات في نفس الوقت؛ هذا يمكن أن يقلل من ضغط الحساب على العقدة ونقاط الدخول، ويزيد من سرعة معالجة المعاملات ودرجة اللامركزية؛ لكن هذا يعني أن قوة حوسبة الشبكة بأكملها تتشتت، مما سيقلل من "أمان" الشبكة بأكملها.

قد يؤدي تغيير رمز بروتوكول الشبكة الرئيسية من الطبقة إلى تأثيرات سلبية يصعب التنبؤ بها، حيث أن أي ثغرة أمنية دقيقة في الطبقة الأساسية تهدد بشكل خطير أمان الشبكة بالكامل، وقد تضطر الشبكة إلى القيام بعملية انقسام أو قطع التحديثات الإصلاحية.

2.2 خارج السلسلة التوسع

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

يمكن تقسيم حلول توسيع خارج السلسلة إلى Layer2 وحلول أخرى:

• Layer2: شبكة الطبقة الثانية المبنية فوق السلسلة الرئيسية، بما في ذلك قنوات الحالة، بلازما، رول ابس، إلخ
• خيارات أخرى: سلاسل جانبية، فالديم وغيرها

3. حلول توسيع خارج السلسلة

3.1 قنوات الدولة

3.1.1 ملخص

تنص قنوات 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، وذلك لتقليل وقت المعاملات وتكاليفها، وتحقيق عدد غير محدود من المعاملات.

قناة الحالة هي بروتوكول P2P بسيط، مناسب "للتطبيقات القائمة على الجولات"، مثل لعبة الشطرنج بين شخصين. يتم إدارة كل قناة بواسطة عقد ذكي متعدد التوقيعات يعمل على الشبكة الرئيسية، والذي يتحكم في الأصول المودعة في القناة، ويحقق تحديثات الحالة، ويفصل النزاعات بين المشاركين. بعد نشر العقد على الشبكة، يقوم المشاركون بإيداع الأموال وقفلها، وبعد تأكيد التوقيع من كلا الطرفين، تُفتح القناة رسميًا. تسمح القناة للمشاركين بإجراء معاملات مجانية غير محدودة خارج السلسلة ( طالما أن صافي قيمة التحويل لا يتجاوز المبلغ الإجمالي المودع ). يقوم المشاركون بالتناوب في إرسال تحديثات الحالة إلى بعضهم البعض، في انتظار تأكيد التوقيع من الطرف الآخر. بمجرد تأكيد الطرف الآخر للتوقيع، تعتبر هذه التحديثات قد اكتملت. عادةً، لن يتم تحميل تحديثات الحالة المتفق عليها من قبل كلا الطرفين إلى الشبكة الرئيسية، فقط عند حدوث نزاع أو إغلاق القناة، سيتم الاعتماد على تأكيد الشبكة الرئيسية. عند الحاجة لإغلاق القناة، يمكن لأي مشارك تقديم طلب معاملة على الشبكة الرئيسية، إذا حصل على موافقة توقيع جميع المشاركين، فسيتم التنفيذ على السلسلة على الفور؛ إذا لم يوافق المشاركون الآخرون على التوقيع، فسيحتاج الجميع إلى الانتظار حتى انتهاء "فترة التحدي" لتلقي الأموال المتبقية.

بناءً على ما سبق، يمكن أن يقلل نظام قناة الحالة بشكل كبير من حجم الحسابات على الشبكة الرئيسية، ويزيد من سرعة المعاملات، ويخفض من تكاليف المعاملات.

3.1.2 الخط الزمني

• 2015/02، نشر جوزيف بون وثاديوس دريجا مسودة ورقة بيضاء لشبكة البرق.
• 2015/11، قام جيف كولمان بتلخيص مفهوم قناة الدولة بشكل منهجي لأول مرة، واقترح أن قناة الدفع في البيتكوين هي حالة فرعية من قناة الدولة.
• 2016/01، قام جوزيف بون وثاديوس دريجا بنشر الورقة البيضاء رسمياً بعنوان "شبكة بيتكوين لايتنينغ: مدفوعات فورية قابلة للتوسع خارج السلسلة"، حيث قدموا خطة توسيع لشبكة بيتكوين، قناة الدفع (، هذه الخطة مخصصة فقط لمعالجة المدفوعات على شبكة بيتكوين.
• 2017/11، تم اقتراح أول معيار لتصميم State Channel بناءً على إطار Payment Channel وهو Sprites.
• 2018/06، قدمت Counterfactual تصميمًا مفصلاً لقنوات الحالة العامة، وهو أول تصميم مرتبط تمامًا بقنوات الحالة.
• في أكتوبر 2018 ، اقترحت مقالة شبكات قنوات الدولة المعممة مفهوم شبكات قنوات الدولة والقنوات الافتراضية.
• 2019/02، تم توسيع مفهوم قناة الحالة إلى قنوات متعددة الأطراف، وNitro هو البروتوكول الأول الذي تم إنشاؤه استنادًا إلى هذه الفكرة.
• 2019/10، قامت Pisa بتوسيع مفهوم Watchtowers لحل مشكلة احتياج جميع المشاركين إلى أن يكونوا متصلين باستمرار.
• 2020/03، قدمت Hydra قنوات متساوية سريعة.

![تقرير بحثي عميق: تحليل شامل لتوسيع خارج السلسلة])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad088ac016d75b1ae0b0eda699e74709.webp(

)# 3.1.3 المبادئ التقنية

تتمثل عملية العمل العامة لقناة الحالة في ما يلي:

1. أليس وبوب قاما بإيداع الأموال من حساباتهم الشخصية إلى عنوان عقد خارج السلسلة، حيث يتم قفل هذه الأموال في العقد حتى يتم إرجاعها إلى المستخدم عند إغلاق القناة؛ بعد تأكيد التوقيع من قبل الطرفين، يتم فتح قناة الحالة بينهما رسميًا.

2. يمكن لأليس وبوب إجراء معاملات غير محدودة خارج السلسلة، حيث يتواصل المشاركون من خلال رسائل موقعة مشفرة ### بدلاً من التواصل مع شبكة البلوك تشين (. يحتاج كلا الطرفين إلى توقيع كل معاملة لمنع أي احتيال متمثل في الإنفاق المزدوج. من خلال هذه الرسائل، يقومون بتقديم تحديثات حالة حساباتهم، وقبول تحديثات الحالة التي يقدمها الطرف الآخر.

3. إذا كانت أليس ترغب في إغلاق القناة وإنهاء الصفقة مع بوب، فإن أليس تحتاج إلى تقديم الحالة النهائية لحسابها إلى العقد، إذا قام بوب بالتوقيع بالموافقة، فإن العقد سيقوم بإطلاق الأموال المقيدة وفقًا للحالة النهائية وإعادتها إلى المستخدم المعني. إذا لم يستجب بوب للتوقيع، فسوف يقوم العقد بإطلاق الأموال المقيدة وإعادتها إلى المستخدم المعني بعد انتهاء فترة التحدي.

![تقرير بحثي متعمق: تحليل شامل لتوسيع خارج السلسلة])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-815c5eb2bdba725e04eebe67b22d42aa.webp(

)# 3.1.4 المزايا والعيوب

المميزات:

• تداول فوري، سعة عالية
• تكلفة معاملات منخفضة
• يمكن تحقيق معاملات خاصة
• يتم ضمان الأمان من خلال سلسلة الكتل الأساسية

العيوب:

• تحتاج إلى تأمين الأموال
• غير مناسب للتداول المتعدد الأطراف على نطاق واسع
• يجب على المشاركين أن يكونوا متصلين بالإنترنت بشكل متكرر
• بعض المشاهد مقيدة

3.1.5 تطبيق

شبكة البرق بيتكوين:

• نظرة عامة: شبكة البرق هي قناة مدفوعات صغيرة على شبكة البيتكوين، وقد شهدت تطورًا تقنيًا بدأ من قناة مدفوعات أحادية الاتجاه إلى قناة مدفوعات ثنائية الاتجاه ثم إلى شبكة مدفوعات متعددة الأطراف. من خلال قنوات المدفوعات الصغيرة خارج السلسلة، وبمساعدة الوسطاء، يتم تشكيل شبكة المعاملات، مما يمكن أن يحل مشكلة توسيع شبكة البيتكوين. يتم استخدام العملية التي تتبع "إيداع ### إنشاء قناة ( → معاملات شبكة البرق ) تحديث حالة القناة ( → استرداد / تسوية ) إنهاء القناة ("؛ نظريًا يمكن معالجة مليون معاملة في الثانية.

• الجدول الزمني:

  • في فبراير 2015، تم إصدار مسودة الورقة البيضاء
  • تم إصدار النسخة الرسمية من الورقة البيضاء في يناير 2016 وتم تأسيس Lightning Labs
  • 15 مارس 2018، إصدار النسخة الأولى من الشبكة الرئيسية LND 0.4
  • في أوائل عام 2021، كانت السعة العامة حوالي 40 مليون دولار، حوالي 100 ألف مستخدم
  • في يونيو 2021، اعتمدت السلفادور البيتكوين كعملة قانونية، وفي سبتمبر أصدرت المحفظة القائمة على شبكة البرق Chivo.
  • في عام 2022، أعلنت 26 منصة لتداول العملات المشفرة دعمها لشبكة البرق
  • في أكتوبر 2022، أصدرت Lightning Labs النسخة التجريبية من بروتوكول Taro، والذي سيكون متاحًا في المستقبل لصك وإرسال واستقبال الأصول على شبكة البيتكوين.
  • في 23 نوفمبر 2022، كان هناك 76,236 قناة دفع في شبكة البرق، وبلغت أموال القنوات 5049 BTC)81.8M دولار(

• التنمية البيئية: تشمل بيئة شبكة البرق من الأسفل إلى الأعلى: شبكة BTC الأساسية، حلول البنية التحتية الأساسية )، خدمات العقد والسيولة (، ومجموعة متنوعة من التطبيقات اللامركزية (DApps). اعتبارًا من نوفمبر 2022، تجاوز عدد التطبيقات اللامركزية القائمة على شبكة البرق 20 فئة وأكثر من 100 تطبيق، بما في ذلك المدفوعات، والمحافظ، وإدارة العقد، وإضافات المتصفح، والبودكاست، والبث المباشر، وغيرها.

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

شبكة الإيثريوم الرعدية:

• ملخص: شبكة雷电 هي قناة دفع صغيرة مبنية على الإيثيريوم، مشابهة لشبكة闪电، من خلال إنشاء قنوات الحالة لتوسيع المعاملات على السلسلة، والهدف هو تحقيق مدفوعات ERC20 قريبة من الفورية، بتكاليف منخفضة وقابلة للتوسع.

• الجدول الزمني:

  • تأسست في عام 2017، وكان المؤسس هيكو هيس أحد المطورين الرئيسيين في إيثريوم
  • 17 أكتوبر 2017 جمع ICO أكثر من 30 مليون دولار
  • في مايو 2020 تم إطلاق أول عميل Raiden Light - Alderaan على الشبكة الرئيسية لإيثيريوم
  • في نهاية عام 2021، قامت عدة بورصات بإلغاء إدراج $RDN

• لم يتم اعتماده على نطاق واسع حتى الآن، الأسباب تشمل:

  1. استخدام العتبة مرتفع جدًا: عندما تكون تكاليف غاز الإيثريوم مرتفعة، فإن تكلفة فتح القناة مرتفعة جدًا
  2. ظهرت تقنيات توسيع أكثر تقدماً: خطط توسيع أفضل مثل Rollup تجعل استخدام شبكة Raiden محدوداً

• التنمية البيئية: حاليا يتطور النظام البيئي ببطء، والفريق يقوم بتعديل تشغيله على شبكة Ethereum Layer2 Rollup، لتقليل تكاليف الغاز لإنشاء State Channel بشكل أكبر. تم الإعلان في مايو 2022 عن إطلاقه على Arbitrum، ليصبح L2 يعمل فوق L2. في المستقبل، سيتم التحول ليكون مركزيًا حول Rollups، كحل تكميلي للتعايش مع Rollups.

شبكة سيلر:

• نظرة عامة: شبكة Celer هي في جوهرها شبكة Lightning التي تضيف طبقة تحفيزية ) رمز $CELR(، يمكن من خلالها بناء تطبيقات بلوكشين DApps للتفاعل عالي التردد بسرعة وسهولة ومنخفضة التكلفة وآمنة، مثل الإلكترونية