قابلية التوسع في البلوكشين (blockchain scalability) تتعلق بعدد المعاملات التي يمكن للشبكة معالجتها، ومدى سرعة ذلك، بدون الإضرار بأمنها أو بدرجة اللامركزية (decentralization) فيها. عندما لا تستطيع السلسلة التوسع، يشعر المستخدمون بذلك على شكل رسوم مرتفعة، وتأكيدات بطيئة، ومعاملات فاشلة خلال فترات الازدحام. إذا حاولت إرسال دفعة صغيرة أو القيام بعملية minting لـ NFT خلال موجة صعود قوية، قد تكون شاهدت الرسوم تقفز إلى عدة دولارات مع فترات انتظار لعدة دقائق. هذه التجربة تجعل الناس يتساءلون ما إذا كان الكريبتو يمكنه فعلاً دعم المدفوعات اليومية، أو الألعاب، أو DeFi للجمهور العام. هذا الدليل يشرح الأفكار الأساسية وراء قابلية التوسع ولماذا هي صعبة، بما في ذلك معضلة قابلية التوسع (scalability trilemma). ستتعلم كيف تعمل ترقيات الطبقة الأساسية مثل sharding، والحلول خارج السلسلة مثل rollups وشبكات layer 2 (L2) الأخرى معًا لجعل شبكات البلوكشين أسرع وأرخص، وما هي التنازلات التي يجب الانتباه لها.
قابلية التوسع باختصار
ملخص
- قابلية التوسع تعني معالجة عدد أكبر من المعاملات في الثانية مع الحفاظ على أمان الشبكة واستجابتها للمستخدمين.
- هي صعبة بسبب معضلة قابلية التوسع (scalability trilemma): تحسين قابلية التوسع غالبًا ما يضغط على جانب الأمان أو اللامركزية (decentralization).
- Sharding يوسع الطبقة الأولى (layer 1) نفسها عن طريق تقسيم البلوكشين إلى أجزاء متوازية (shards) تشترك في الأمان.
- Rollups وحلول الطبقة الثانية (layer 2) الأخرى تنقل الحسابات خارج السلسلة وتعيد نشر بيانات مضغوطة أو إثباتات إلى L1.
- سلاسل L1 الموزعة (sharded) تتفوق في زيادة القدرة الخام على المعالجة، بينما تتفوق rollups في سهولة النشر وسرعة التطوير.
- معظم الأنظمة البيئية الناضجة تتجه نحو مزيج من L1 قابلة للتوسع مع L2 قوية، لكل منها تنازلات مختلفة.
أساسيات قابلية التوسع: القدرة الاستيعابية، زمن الاستجابة، والمعضلة
عندما يتحدث الناس عن القدرة الاستيعابية (throughput)، فهم يقصدون عادةً عدد المعاملات في الثانية (TPS) التي يمكن للبلوكشين معالجتها. كلما زادت القدرة الاستيعابية، استطاع عدد أكبر من المستخدمين التداول أو اللعب أو إرسال المدفوعات في الوقت نفسه بدون ازدحام الشبكة وارتفاع الرسوم.
زمن الاستجابة (latency) هو المدة التي تستغرقها المعاملة ليتم تأكيدها بدرجة عالية من الثقة. زمن الاستجابة المنخفض يجعل التطبيق يبدو سريعًا: تضغط على “swap” أو “send” وترى الإنهاء خلال ثوانٍ، وليس دقائق. كل من القدرة الاستيعابية وزمن الاستجابة يشكلان تجربة المستخدم بشكل مباشر.
معضلة قابلية التوسع (scalability trilemma) تقول إنه من الصعب تعظيم الأمان، واللامركزية (decentralization)، وقابلية التوسع في الوقت نفسه. الشبكة الآمنة جدًا واللامركزية مع العديد من الـ validators المستقلين قد تجد صعوبة في معالجة أحجام ضخمة بسرعة. في المقابل، السلسلة التي تُركز إنتاج الكتل يمكن أن تكون سريعة لكنها أسهل في الرقابة أو الهجوم. معظم التصاميم الحديثة تحاول موازنة هذه القوى الثلاث بدلًا من “حل” المعضلة بالكامل.
- رسوم المعاملات ترتفع بشكل حاد خلال فترات الازدحام، ما يجعل المدفوعات أو التداولات الصغيرة غير مجدية اقتصاديًا.
- تظل الـ mempool مزدحمة، مع الكثير من المعاملات المعلقة في انتظار تضمينها في كتلة.
- يرى المستخدمون أوقات تأكيد طويلة أو غير متوقعة، خاصة عند استخدام إعدادات الرسوم الافتراضية.
- تبدأ التطبيقات أو الـ wallets بالاعتماد على relays مركزية أو خدمات حفظ (custodial) لإخفاء الازدحام على السلسلة عن المستخدمين.
مساران للتوسع: الطبقة الأولى مقابل الطبقة الثانية
الطبقة الأولى (layer 1 - L1) هي شبكة البلوكشين الأساسية حيث تُنتج الكتل، ويتم الوصول إلى الإجماع (consensus)، وتعيش الأصول مثل ETH أو BTC. التوسع على مستوى L1 يعني تغيير هذا البروتوكول الأساسي، مثل زيادة سعة الكتلة أو إضافة sharding حتى يمكن معالجة المزيد من المعاملات بالتوازي.
الطبقة الثانية (layer 2 - L2) تعمل فوق L1 موجودة. تتولى معظم نشاط المستخدم خارج السلسلة، ثم تتفاعل دوريًا مع السلسلة الأساسية من أجل الأمان والتسوية. Rollups هي التصميم الرئيسي للـ L2 على Ethereum اليوم، لكن هناك أيضًا قنوات دفع (payment channels) و sidechains.
عمليًا، تتقارب الأنظمة البيئية نحو نموذج “L1 للأمان، L2 للتوسع”. تبقى الطبقة الأساسية محافظة وقوية، بينما تتحرك L2 بسرعة أكبر، وتجرب ميزات جديدة، وتمتص معظم حمل المعاملات اليومي.
- على السلسلة: الكتل الأكبر أو أوقات الكتل الأقصر تزيد السعة الخام لكنها قد تجعل من الصعب على الـ nodes الصغيرة مواكبة الشبكة.
- على السلسلة: Sharding يقسم البلوكشين إلى عدة shards تعالج معاملات مختلفة بالتوازي مع مشاركة الأمان.
- خارج السلسلة/L2: Rollups تنفذ المعاملات خارج السلسلة وتنشر بيانات مضغوطة أو إثباتات إلى L1 من أجل الأمان.
- خارج السلسلة/L2: Payment channels تسمح لطرفين بالتعامل بشكل متكرر خارج السلسلة وتسوية النتيجة النهائية فقط على L1.
- خارج السلسلة/L2: Sidechains هي سلاسل بلوكشين منفصلة مربوطة (bridged) بالسلسلة الرئيسية، غالبًا مع validators وافتراضات أمان خاصة بها.
شرح Sharding: تقسيم البلوكشين إلى أجزاء
يمكن تشبيه sharding بإضافة المزيد من صناديق الدفع في سوبرماركت مزدحم. بدلًا من وقوف الجميع في طابور واحد عند أمين صندوق واحد، يتوزع الزبائن على عدة صناديق، فيستطيع المتجر خدمة عدد أكبر من الأشخاص في نفس الوقت.
في بلوكشين مقسّم (sharded blockchain)، تُقسَّم الشبكة إلى عدة shards، كل منها يعالج مجموعة فرعية من المعاملات ويخزن جزءًا من الحالة. يتم تعيين validators إلى shards مختلفة حتى يتم تنفيذ العمل بالتوازي، لكن جميع الـ shards تظل جزءًا من نفس النظام الكلي.
تساعد سلسلة منسِّقة مركزية أو beacon chain في إبقاء الـ shards متزامنة وضمان مشاركة الأمان بينها. هذا التصميم يمكن أن يزيد القدرة الاستيعابية بشكل كبير، لكنه يضيف تعقيدًا في ما يتعلق بالتعاملات بين الـ shards، وتوافر البيانات، وتوزيع الـ validators، وكلها يجب التعامل معها بحذر.
- الـ shards المتوازية يمكنها معالجة العديد من المعاملات في الوقت نفسه، ما يزيد بشكل كبير القدرة الاستيعابية (throughput) الكلية للشبكة.
- لأن الحالة موزعة على shards، قد تخزن الـ nodes الفردية بيانات أقل وتُجري عمليات أقل، ما يخفض متطلبات العتاد.
- المعاملات بين الـ shards أكثر تعقيدًا، لأن البيانات والرسائل يجب أن تنتقل بأمان بين shards مختلفة.
- يجب تصميم الأمان بعناية حتى لا يصبح أي shard هدفًا سهلًا، وغالبًا ما يُستخدم توزيع عشوائي للـ validators وإجماع مشترك.
- ضمان توافر البيانات (data availability) عبر الـ shards أمر حاسم، حتى يتمكن المستخدمون والـ light clients من التحقق من النظام ككل.
Rollups والطبقة الثانية: التوسع عبر نقل الحسابات خارج السلسلة
Rollups هي شبكات L2 تنفذ المعاملات خارج السلسلة، ثم تجمعها دوريًا في دفعة واحدة وتنشر النتيجة مرة أخرى على L1. بدلًا من معالجة كل معاملة مباشرة على السلسلة الأساسية، تركز L1 أساسًا على تخزين بيانات مضغوطة أو إثباتات لما حدث.
لأن العديد من المعاملات تشترك في معاملة واحدة على L1، يتقاسم المستخدمون التكلفة، فتكون الرسوم لكل عملية أقل بكثير. العقود الذكية للـ rollup على L1 تُعرِّف القواعد، وتتابع الأرصدة، وتفرض الأمان باستخدام fraud proofs أو validity proofs.
الأهم أن المستخدمين ما زالوا يعتمدون على L1 كمصدر نهائي للحقيقة. إذا أساء الـ sequencer في rollup التصرف أو توقف عن العمل، فمن المفترض أن تسمح البيانات الموجودة على L1 بالإضافة إلى آليات الخروج في rollup للمستخدمين بسحب أموالهم أو الطعن في الحالات الخاطئة، وفقًا لافتراضات تصميم كل نظام.
Key facts
Optimistic rollups: proof model
تفترض أن الدفعات صحيحة افتراضيًا وتسمح لأي شخص بتقديم fraud proof خلال فترة تحدٍ إذا اكتشف حالة غير صحيحة.
Optimistic rollups: withdrawal time
عمليات السحب إلى L1 تستغرق عادةً عدة أيام لأن المستخدمين يجب أن ينتظروا انتهاء نافذة التحدي المخصصة لـ fraud proofs المحتملة.
Optimistic rollups: typical use cases
تطبيقات DeFi والتطبيقات اللامركزية (dApps) العامة حيث تكون توافقية EVM وأدوات التطوير أهم من السحب الفوري إلى L1.
Zk-rollups: proof model
تُنشئ <strong>validity proofs</strong> (إثباتات معرفة صفرية zero-knowledge proofs) تُظهر رياضيًا أن كل دفعة التزمت بالقواعد قبل قبولها على L1.
Zk-rollups: withdrawal time
يمكن أن تكون عمليات السحب أسرع بكثير لأن عقد L1 يتحقق من إثبات بدلًا من الانتظار لفترة نزاع.
Zk-rollups: typical use cases
التداول عالي التردد، المدفوعات، أو التطبيقات التي تركز على الخصوصية والتي تستفيد من نهائية سريعة وإثباتات فعّالة، غالبًا مع هندسة أكثر تعقيدًا.
- الرسوم أقل لأن العديد من معاملات المستخدمين تُجمَع في معاملة واحدة على L1، فتُوزَّع تكلفة الطبقة الأساسية على عدد كبير من المستخدمين بدلًا من دفعها فرديًا.
- تجربة المستخدم تبدو سريعة لأن rollups يمكنها إعطاء تأكيدات “ناعمة” شبه فورية قبل نشر الدفعات على السلسلة.
- الأمان ما زال يعتمد بدرجة كبيرة على L1 الأساسية وعلى نظام الإثبات في rollup، وتوافر البيانات، وحوكمة الترقية.
حالات استخدام حقيقية لسلاسل بلوكشين قابلة للتوسع
تحسين قابلية التوسع يحوّل الكريبتو من طبقة تسوية بطيئة ومكلفة إلى شيء يمكن للمستخدمين التفاعل معه يوميًا. عندما تنخفض الرسوم وتزداد سرعة التأكيدات، تصبح فئات جديدة بالكامل من التطبيقات واقعية. يمكن لبروتوكولات DeFi دعم المتداولين الصغار، ويمكن للألعاب نقل معظم أحداث اللعب إلى السلسلة، ويمكن mint أو تداول NFTs بكميات كبيرة. Rollups، والسلاسل الموزعة (sharded chains)، وحلول التوسع الأخرى تمكّن بالفعل تجارب كانت مستحيلة على سلسلة أساسية مزدحمة وحدها.
حالات الاستخدام
- تداول DeFi منخفض الرسوم على rollups حيث يمكن للمستخدمين مبادلة التوكنز أو توفير السيولة دون دفع عدة دولارات لكل معاملة.
- فعاليات minting واسعة النطاق لـ NFTs، مثل أصول الألعاب أو المقتنيات، والتي كانت ستُرهِق مساحة الكتل في L1 واحدة.
- ألعاب بلوكشين مع معاملات صغيرة (micro-transactions) متكررة للحركات، والترقيات، والمكافآت، تُعالَج جميعها بتكلفة منخفضة على L2.
- مدفوعات وتحويلات عبر الحدود حيث يرسل المستخدمون مبالغ صغيرة عالميًا دون خسارة جزء كبير في الرسوم.
- استراتيجيات المراجحة (arbitrage) وصناعة السوق عالية التردد التي تحتاج إلى العديد من التداولات السريعة، ممكنة بفضل القدرة الاستيعابية العالية وزمن الاستجابة المنخفض.
- عمليات مؤسسية أو مؤسساتية، مثل تتبع سلاسل الإمداد أو التسويات الداخلية، التي تتطلب تكاليف وأداء يمكن التنبؤ بهما.
دراسة حالة / قصة
رافي مطوّر مستقل في الهند يبني تطبيق ادخار DeFi صغير لمجتمعه المحلي. في البداية ينشر التطبيق على L1 شهيرة لأنها تبدو الأكثر أمانًا ولديها أكبر نظام بيئي. خلال موجة صعود في السوق، يرتفع الاستخدام ويبدأ المستخدمون في الشكوى من أن الإيداعات البسيطة أصبحت تكلف عدة دولارات وأحيانًا تستغرق دقائق للتأكيد.
يقرأ رافي عن sharding في خارطة الطريق المستقبلية لكنه يدرك أنه لن يساعد مستخدميه اليوم. يبدأ في استكشاف خيارات L2 ويتعرف على كيفية قيام rollups بتجميع المعاملات ونشرها مرة أخرى على السلسلة الرئيسية. بعد اختبار عدة شبكات على testnet، يختار rollup راسخًا يرث الأمان من نفس L1 التي يثق بها مستخدموه بالفعل.
بعد ترحيل تطبيقه، تنخفض الرسوم المتوسطة بأكثر من 90٪ ويصبح واجهة الاستخدام أكثر استجابة بكثير. يوثّق رافي التنازلات لمجتمعه، بما في ذلك مخاطر الـ bridge وأوقات السحب، ويشرح أن L1 ما زالت تعمل كطبقة التسوية النهائية. درسه الرئيسي هو أن اختيار نهج قابلية التوسع المناسب يتعلق بتجربة المستخدم وافتراضات المخاطر بقدر ما يتعلق بأرقام TPS الخام.
المخاطر، اعتبارات الأمان، والتنازلات
عوامل المخاطر الأساسية
قابلية التوسع قوية، لكنها لا تأتي مجانًا. كل آلية جديدة، سواء كانت sharding أو rollups، تضيف تعقيدًا ونقاط فشل محتملة جديدة. غالبًا ما تعتمد L2 على bridges، و sequencers، ومفاتيح ترقية تضيف افتراضات ثقة إضافية تتجاوز السلسلة الأساسية. يجب على الأنظمة الموزعة (sharded) تنسيق العديد من المكونات بشكل صحيح لتجنب ثغرات في توافر البيانات أو الأمان. كمستخدم أو باني، من المهم أن تفهم ليس فقط أن الشبكة سريعة ورخيصة، بل أيضًا ما هي الافتراضات والمخاطر الكامنة وراء هذه المزايا.
Primary Risk Factors
مخاطر الجسور (bridge) والخروج
نقل الأصول بين L1 و L2، أو عبر السلاسل، يعتمد على عقود bridge يمكن اختراقها أو سوء إعدادها أو إيقافها، ما قد يؤدي إلى تجميد أو فقدان الأموال.
أخطاء العقود الذكية
أنظمة التوسع تعتمد على عقود معقدة لـ rollups و bridges ومنطق sharding، لذا يمكن أن تؤدي أخطاء التنفيذ إلى فقدان الأموال أو تجميد المعاملات.
توافر البيانات
إذا لم تُنشَر بيانات المعاملات وتُخزَّن بشكل موثوق، قد لا يتمكن المستخدمون والـ light clients من التحقق من حالة rollup أو shard، ما يضعف الأمان.
Sequencers/validators مركزيون
العديد من شبكات L2 المبكرة وبعض السلاسل السريعة تعتمد على مجموعة صغيرة من المشغلين، ما يمكنهم من رقابة المعاملات أو التوقف عن العمل، ويقلل من <strong>اللامركزية (decentralization)</strong>.
تعقيد المعاملات بين الـ shards والسلاسل
التفاعلات التي تمتد عبر shards أو سلاسل مختلفة أصعب في التصميم والاختبار، ما يزيد احتمال الأخطاء الدقيقة وتجارب المستخدم المربكة.
ارتباك المستخدم وفخاخ تجربة الاستخدام
قد لا يفهم المستخدمون على أي شبكة هم، أو كم تستغرق عمليات السحب، أو ما هي الرسوم المطبقة، ما يؤدي إلى أخطاء أو إرسال الأموال إلى مكان خاطئ.
أفضل ممارسات الأمان
الإيجابيات والسلبيات: Sharding مقابل Rollups
الإيجابيات
Sharding يزيد القدرة الاستيعابية للطبقة الأساسية مع الحفاظ على أصل أصلي واحد ونموذج أمان موحد.
الأمان المشترك عبر الـ shards يمكن أن يسهل تفاعل التطبيقات داخل نفس نظام L1 البيئي.
Rollups تسمح بالتجربة السريعة والترقيات بدون تغيير بروتوكول L1 الأساسي.
يمكن لـ rollups التخصص في حالات استخدام مثل DeFi أو الألعاب أو الخصوصية، ما يمنح البنّائين مرونة أكبر.
يمكن لـ rollups تقديم فوائد التوسع مبكرًا، حتى قبل نشر sharding بالكامل على السلسلة الأساسية.
السلبيات
Sharding يضيف تعقيدًا إلى البروتوكول ويمكن أن يجعل الاتصال بين الـ shards والأدوات أصعب للمطورين.
ترقية L1 لدعم sharding عملية بطيئة ومحافظة، لذا قد تصل الفوائد متأخرة مقارنة بحلول L2.
Rollups تقدم مكونات إضافية مثل sequencers و bridges، لكل منها افتراضات أمان خاصة به.
السيولة والمستخدمون يمكن أن يتجزؤوا عبر العديد من rollups، ما يخلق تجربة أكثر تعقيدًا للمستخدم النهائي.
بعض rollups ما زالت في مراحل مبكرة، مع معايير ومسارات ترقية وملفات مخاطر قيد التطور.
مستقبل قابلية التوسع في البلوكشين (blockchain)
الاتجاه طويل الأمد يتجه نحو سلاسل بلوكشين معيارية (modular blockchains)، حيث تتخصص طبقات مختلفة: بعضها يوفر الأمان، وبعضها يوفر توافر البيانات، وأخرى تركز على التنفيذ والتطبيقات المواجهة للمستخدم. سلاسل L1 الموزعة (sharded)، وطبقات توافر البيانات، و rollups كلها تتناسب مع هذه الصورة المعيارية.
مع نضوج البنية التحتية، قد لا يعرف المستخدمون أو يهتمون بما إذا كانوا على L1 أو L2 أو حتى L3. الـ wallets والـ bridges ستوجه المعاملات عبر المسار الأكثر كفاءة مع الاستمرار في ربط الأمان بطبقات أساسية قوية.
بالنسبة للبنّائين، من المرجح أن يشمل المستقبل النشر على طبقات تنفيذ متعددة مع الاعتماد على أمان وسيولة مشتركة في الأسفل. بالنسبة للمستخدمين، الوعد بسيط: تفاعلات سريعة ورخيصة وموثوقة تشبه الويب، مدعومة بضمانات تشفيرية (cryptographic) قابلة للتحقق بدلًا من خوادم مغلقة وغامضة.
مقارنة: التوسع في الأنظمة التقليدية مقابل التوسع في الكريبتو
كيف تتفاعل بأمان مع شبكات L2 والشبكات الموسَّعة
لاستخدام L2، تبدأ عادةً من L1 مثل Ethereum، ثم تنقل الأموال عبر bridge إلى الشبكة المستهدفة. يتضمن ذلك إرسال معاملة إلى عقد bridge والانتظار حتى يظهر الرصيد على L2 في الـ wallet الخاصة بك.
قبل استخدام bridge، تحقق من رابط الـ bridge الرسمي من عدة مصادر، وافحص اسم الشبكة وعناوين العقود، وافهم المدة المعتادة للإيداعات والسحوبات. في الـ wallet، تأكد من أن الشبكة المحددة تطابق L2 التي تنوي استخدامها، وأن عناوين عقود التوكنز صحيحة.
ابدأ بمبلغ تجريبي صغير للتأكد من أن كل شيء يعمل كما تتوقع. مع الوقت، تابع رسوم الشبكة والازدحام حتى لا تتفاجأ بتغير التكاليف أو أوقات السحب.
- ابدأ بتحويل تجريبي صغير إلى L2 للتحقق من أن الإيداعات والسحوبات تعمل كما هو متوقع.
- اقرأ عن أوقات السحب المعتادة وأي فترات تحدٍ حتى لا تتفاجأ عند الخروج مرة أخرى إلى L1.
- راقب رسوم الشبكة على كل من L1 و L2، لأن ارتفاع gas على L1 يمكن أن يؤثر على الإيداعات والسحوبات.
- استخدم wallets موثوقة تُظهر بوضوح الشبكة التي تعمل عليها وتدعم L2 التي تخطط لاستخدامها.
الأسئلة الشائعة: قابلية التوسع في البلوكشين (blockchain)، Sharding، و Rollups
أهم النقاط حول قابلية التوسع في البلوكشين (blockchain)
قد تكون مناسبة لـ
قد لا تكون مناسبة لـ
- الأشخاص الذين يبحثون عن توقعات أسعار قصيرة الأجل أو إشارات تداول
- المستخدمين الذين يريدون توصيات بمنتجات محددة بدلًا من تعليم عام
- القراء غير المستعدين لإدارة إعدادات الـ wallet والشبكة الأساسية
- من يحتاجون إلى استشارات قانونية أو ضريبية أو استثمارية حول توكنز معينة
قابلية التوسع في البلوكشين (blockchain scalability) تتعلق بخدمة عدد أكبر من المستخدمين عبر معاملات أسرع وأرخص مع الحفاظ على أمان قوي ولامركزية (decentralization) عالية. هي صعبة بسبب معضلة قابلية التوسع (scalability trilemma): دفع أحد الأبعاد بعيدًا غالبًا ما يضغط على البقية. Sharding يعالج المشكلة عبر ترقية السلسلة الأساسية نفسها، وتقسيمها إلى عدة shards تشترك في الأمان وتزيد القدرة الاستيعابية. Rollups و L2 الأخرى تنقل معظم الحسابات خارج السلسلة وتستخدم L1 أساسًا للبيانات والتسوية، ما يفتح مكاسب كبيرة في الكفاءة. بالنسبة للمستخدمين اليوميين، يجب أن تكون النتيجة تطبيقات تبدو سلسة مثل خدمات الويب، لكنها ما زالت تقدم بنية تحتية مفتوحة وقابلة للتحقق في الخلفية. أثناء استكشافك لشبكات مختلفة، انتبه ليس فقط للسرعة والرسوم، بل أيضًا لافتراضات الأمان، وتصميم الـ bridges، ومستوى اللامركزية، حتى تتمكن من اختيار البيئة المناسبة لاحتياجاتك.