التجزئة الأفقيّة (Sharding)

ما هو Sharding؟

Sharding هو تقنية توسعة للبلوكشين تقسم الشبكة إلى عدة "أجزاء" متوازية، بحيث تعالج كل عقدة وتخزن جزءًا فقط من البيانات والمعاملات. هذا يعزز القدرة الاستيعابية الإجمالية للسلسلة.

في هذا السياق، تشير العقدة إلى خادم أو جهاز كمبيوتر يشارك في الشبكة ويحافظ على السجل المشترك. يتيح Sharding توزيع المهام بين العُقد، فلا يحتاج كل منها لمعالجة كافة المعاملات، مما يسرّع ويخفض تكلفة عمليات الشبكة. للحفاظ على الأمان والتناسق، يتطلب Sharding تواصلًا بين الأجزاء وتنسيقًا للإجماع على مستوى الشبكة.

لماذا يُعد Sharding ضروريًا للبلوكشين؟

يعالج Sharding قيود بنية السلسلة الواحدة، حيث تعالج كل عقدة جميع المعاملات. في أوقات الذروة، تظهر اختناقات تزيد من أوقات التأكيد وترفع الرسوم.

على سبيل المثال، عند ازدحام Ethereum، تتقلص قدرة الطبقة الأساسية وترتفع رسوم المعاملات بشكل ملحوظ. من خلال توزيع المعالجة والتخزين على أجزاء متوازية، يعزز Sharding عرض النطاق، ويوفر تأكيدات أسرع، ويثبت الرسوم. كما يستفيد المطورون من سعة بيانات أكبر لتطوير تطبيقات متقدمة مثل تحديثات الألعاب على السلسلة أو تخزين الرسائل الاجتماعية واسعة النطاق.

كيف يعمل Sharding؟

يعتمد Sharding على "التقسيم + اللجان + الإجماع الشبكي". يعمل كل جزء كسلسلة فرعية خفيفة بعمليات إنتاج وتحقق كتل خاصة، مع بقائه ضمن الشبكة الرئيسية.

المحققون هم عُقد تشارك في إنتاج وتحقق الكتل عبر رهن الأصول. تختار الشبكة مجموعات محققين عشوائيًا لتشكيل لجان تشرف على إنتاج وتحقق الكتل لأجزاء محددة خلال فترات زمنية. ويساعد الاختيار العشوائي في تقليل مخاطر التواطؤ.

تعني توفر البيانات أن "البيانات مخزنة فعليًا ومتاحة للجميع" — مثل صفحة احتياطية للسجل العام. يضمن Sharding ذلك عبر نشر البيانات وتصديق العديد من العُقد على وجودها، ما يسمح بالتحقق وإعادة البناء مستقبلًا.

لضمان التناسق النهائي، يتم تأكيد كتل الأجزاء عبر إجماع الشبكة الرئيسية. تتيح هذه الطريقة معالجة الأجزاء بالتوازي مع ضمان سجل موحد وآمن للبلوكشين.

كيف تُعالج المعاملات بين الأجزاء؟

تعتمد المعاملات بين الأجزاء غالبًا على نموذج "المراسلة غير المتزامنة": تولد المعاملة في الجزء المصدر رسالة أو إيصالًا يُنفذ في الجزء الهدف بعد التأكيد.

الخطوة 1: تبدأ المعاملة في الجزء المصدر، منتجة رسالة قابلة للتحقق تسجل تحويل الأصل أو العملية.

الخطوة 2: تُسجل الرسالة عبر إجماع الشبكة، ويمكن للأجزاء الأخرى اكتشافها. ينتظر الجزء الهدف تأكيدات كافية — ما يعرف بـ "النهائية"، أي أن السجل لا يمكن التراجع عنه.

الخطوة 3: يستقبل الجزء الهدف الرسالة وينفذها، ويحدث الأرصدة أو الحالات ويسجلها في كتلته.

يُضحي هذا التصميم بالذَرية الفورية مقابل التوسع والأمان. بالنسبة للمستخدمين، قد تكون العمليات بين الأجزاء أبطأ قليلاً من التحويلات داخل نفس الجزء، لكن بمجرد تحقيق النهائية، تبقى الأمان وقابلية التتبع محفوظة.

ما هو وضع Sharding في Ethereum حاليًا؟

تغيرت خارطة طريق Sharding في Ethereum من "sharding طبقة التنفيذ" إلى "sharding البيانات"، ويتم التوسع بالتنسيق مع Rollups. في مارس 2024، أطلق تحديث Dencun معيار EIP-4844 (Proto-Danksharding)، الذي أضاف قناة بيانات "Blob" لخفض تكاليف نشر بيانات Rollup بشكل كبير (مؤسسة Ethereum، مارس 2024).

بعد EIP-4844، انخفضت رسوم التحويلات البسيطة على العديد من شبكات Layer 2 إلى سنتات فقط (L2Fees، مارس–يونيو 2024). وحتى أكتوبر 2024، لا يزال Danksharding الكامل — الذي يوسع آليات sharding البيانات والتجميع — قيد التطوير بهدف زيادة عرض نطاق البيانات لأداء التطبيقات المتقدمة.

يشير EIP-4844 إلى رقم تحديث بروتوكول Ethereum؛ وBlob هي قناة بيانات كبيرة تستخدمها Rollups لنشر الأدلة ودفعات المعاملات بتكلفة أقل على الشبكة الرئيسية.

كيف يرتبط Sharding بـ Rollup؟

يعمل Sharding وRollups بشكل تكاملي: يزيد Sharding عرض نطاق البيانات ويضمن توفرها على الشبكة الرئيسية، بينما تتولى Rollups تنفيذ المعاملات على Layer 2 وتنشر البيانات والأدلة الأساسية على الشبكة الرئيسية.

تجمع Rollups العديد من المعاملات وترسل السجلات الأساسية إلى الشبكة الرئيسية. يضمن Sharding مساحة تخزين كافية لهذه السجلات، ما يجعلها قابلة للتنزيل والتحقق من أي طرف. هذا التعاون يحافظ على الأمان ويخفض التكاليف بشكل كبير.

ما هي أبرز استخدامات Sharding؟

يوفر Sharding للمستخدمين تأكيدات أكثر استقرارًا ورسومًا أقل، خاصة عند استخدام أنظمة Rollup. تشمل الاستخدامات تحويل الأصول، تحديثات الألعاب على البلوكشين، إثباتات رسائل المنصات الاجتماعية، وإصدار NFT بكميات كبيرة.

يستفيد المطورون من زيادة عرض النطاق لدعم سجلات الأحداث الكثيفة، دفاتر الأوامر الجماعية، والتحليلات الغنية على السلسلة. مع Rollups، تُعالج العمليات الحسابية الثقيلة خارج السلسلة، بينما تُنشر البيانات المهمة عبر قنوات Sharding على الشبكة الرئيسية.

لتجربة مزايا Sharding في التكلفة والسرعة:

الخطوة 1: اختر شبكة Layer 2 (مثل Arbitrum، Optimism، Base) التي تنشر البيانات عبر قناة Blob الخاصة بـ Ethereum.

الخطوة 2: في صفحة الإيداع أو السحب لـ ETH على Gate، اختر الشبكة المطلوبة. انتبه إلى تنبيهات الشبكة وتغييرات الرسوم، وتجنب المعاملات أثناء فترات الازدحام.

الخطوة 3: استخدم محافظ وتطبيقات متوافقة لتحويل الأموال، التداول، أو ممارسة الألعاب على هذه الشبكات؛ راقب تأكيدات المعاملات وتفاصيل الرسوم.

كيف يختلف Sharding البلوكشين عن Sharding قواعد البيانات التقليدية؟

يقوم Sharding قواعد البيانات التقليدية بتوسيع الأنظمة المركزية التي يديرها فريق واحد. تعتمد المعاملات بين الأجزاء على بروتوكولات التناسق القوي أو الالتزام من مرحلتين لتحقيق الذَرية.

يجب أن يحافظ Sharding البلوكشين على الأمان في بيئة مفتوحة ومعادية. ويستخدم لجانًا عشوائية وأدلة تشفيرية لمنع الجهات الخبيثة من السيطرة على الأجزاء. تُنقل الرسائل غير المتزامنة النتائج بين الأجزاء لغياب منسق مركزي. يركز Sharding على السلسلة على النهائية وتوفر البيانات بدلًا من الالتزام الذري الفوري.

ما هي المخاطر المرتبطة بـ Sharding؟

تشمل مخاطر Sharding التأخير وتعقيد التواصل بين الأجزاء، الحالات الخاصة في تصميم العقود الذكية، وحالات نادرة لفشل توفر البيانات.

فيما يخص أمان الأصول، تتضمن الجسور بين الأجزاء أو الشبكات حالات وسيطة تنتظر التأكيد؛ احذر من الرسائل أو السجلات المزيفة غير المؤكدة. استخدم بروتوكولات ناضجة، راجع تقارير التدقيق، ونوّع المخاطر.

يجب على المستخدمين التحقق من دعم المحافظ والتطبيقات لـ Sharding، متابعة تحديثات الشبكة، ومراقبة الرسوم؛ وعلى المطورين التعامل مع المنطق غير المتزامن بدقة، وتجنب افتراض الذَرية الصارمة في بيئات Sharding، وتطبيق استراتيجيات إعادة المحاولة والتراجع الفعالة.

أهم النقاط حول Sharding

Sharding هو حل رئيسي لتوسعة نطاق البلوكشين العام. من خلال المعالجة والتخزين المتوازي، يزيد قدرة الشبكة بشكل كبير. يركز النهج الحديث على Sharding البيانات مع تنفيذ عبر Rollup. أدى معيار EIP-4844 في Ethereum إلى خفض الرسوم بشكل كبير؛ وسيعزز Danksharding الكامل عرض النطاق أكثر. في المدى القصير، يستفيد المستخدمون من Sharding عبر شبكات Layer 2؛ أما ترقيات البروتوكول طويلة الأمد فستدعم تطبيقات أكثر تعقيدًا في النظام البيئي المجزأ. ومع ذلك، يجب الانتباه للتواصل بين الأجزاء وأمان الأصول.

الأسئلة الشائعة

ما هو دور مفتاح Sharding؟

مفتاح Sharding هو حقل أساسي يحدد توزيع البيانات عبر الأجزاء. يشبه علامة تصنيف، حيث يقوم النظام بتجزئة هذا المفتاح لتوجيه المعاملات أو البيانات تلقائيًا إلى الأجزاء المناسبة. اختيار مفتاح Sharding المناسب يضمن توزيعًا متوازنًا ويمنع التحميل الزائد على الأجزاء.

هل يقلل Sharding من أمان المعاملات؟

لا يقلل Sharding من الأمان، لكنه يضيف مخاطر جديدة يجب التعامل معها. نظرًا لأن كل جزء يحتوي على عدد محدود من المحققين، قد يسهل على المهاجمين استهداف جزء معين ("هجوم الجزء"). تعتمد التصاميم الحديثة على تخصيص المحققين ديناميكيًا عبر سلاسل beacon لتحقيق تنسيق موحد، مما يحافظ على أمان الشبكة.

هل يحتاج مستخدمو Gate للقلق بشأن Sharding أثناء المعاملات؟

لا. Sharding هو تحسين داخلي للبلوكشين ولا يظهر للمستخدمين النهائيين. عند إجراء معاملات أو تداول على Gate، يتولى النظام توزيع بيانات الأجزاء وتنسيقها تلقائيًا. يستفيد المطورون من Sharding لبناء تطبيقات أسرع، ويزيد من قدرة الشبكة.

لماذا لا تستخدم كل شبكات البلوكشين Sharding؟

رغم أن Sharding يعزز القدرة الاستيعابية، إلا أنه يزيد من تعقيد الشبكة. فهو يتطلب بروتوكولات تواصل قوية بين الأجزاء، معالجة متسقة للبيانات، ودفاعات ضد الهجمات على مستوى الأجزاء. لذا تفضل مشاريع عديدة حلول توسعة أبسط مثل Rollups؛ أما Ethereum فيدمج Sharding تدريجيًا لتحقيق توافق وأمان أعلى.

كيف تضمن شبكات البلوكشين ترتيب وتناسق المعاملات بين الأجزاء؟

تستخدم المعاملات بين الأجزاء آليات الالتزام من مرحلتين أو المراسلة غير المتزامنة لضمان التناسق. تُسجل نتائج الجزء A، وتحصل الأجزاء الأخرى (مثل الجزء B) على هذه النتائج عبر سلاسل beacon قبل تنفيذ المعاملات التابعة. يؤدي ذلك إلى بعض التأخير لكنه يضمن التناسق النهائي عبر الشبكة.