تجزئة في مجال العملات الرقمية البلوكتشين

مقدمة

عندما يتحدث شخص ما عن تكنولوجيا البلوكشين أو العملات المشفرة، غالبًا ما تفكر في البيتكوين أو التعدين. ولكن قلة قليلة من الناس تفهم النظام غير المرئي في الخلفية الذي يحافظ على تشغيل النظام بأكمله. يُطلق على هذا المحرك اسم التجزئة. بدون التجزئة، لن يكون هناك بيتكوين، ولا إيثيريوم، ولا أصول رقمية. إنها جوهر عالم البلوكشين. التجزئة تعني تحويل أي كمية من البيانات إلى رمز قصير ثابت الطول. هذا الرمز فريد لكل إدخال.

ما هو التجزئة؟

ببساطة، يمكن تشبيه الهاش كالبصمة الرقمية. عندما تدخل بيانات في دالة الهاش، تنتج نتيجة فريدة. ستتغير النتيجة بالكامل إذا قمت بتغيير حرف واحد فقط في المدخلات الخاصة بك. هذا يجعل من السهل اكتشاف التلاعب أو الاحتيال. تبدو العملية بسيطة بشكل خادع، لكن المنطق وراءها معقد نوعًا ما ولكنه قوي.

تُعتبر عملية التجزئة حتمية بطبيعتها، مما يعني أن نفس المدخلات دائمًا ما تعطي نفس المخرجات. كما أنها غير قابلة للعكس. يمكنك رؤية التجزئة ولكن لا يمكنك معرفة البيانات الأصلية منها. ميزة رئيسية أخرى هي مقاومة الاصطدام. لا يمكن لمدخلتين مختلفتين إنتاج نفس المخرج. إذا حدث ذلك، سينهار النظام بأكمله.

لماذا يعتبر التجزئة مهمة في البلوكشين

تربط الهاشات الكتل معًا في سلسلة الكتل. يحمل كل كتلة هاش الكتلة السابقة، مما يخلق سلسلة طويلة لا يمكن لأحد كسرها. إذا قام شخص ما بتغيير حتى أدق التفاصيل في كتلة، فإن الهاش يتغير على الفور وترفضه النظام. هذه هي الطريقة التي تبقى بها سلسلة الكتل آمنة وشفافة.

داخل كل كتلة، يتم تجميع المعاملات معًا باستخدام شيء يسمى شجرة ميركل. تقوم الشجرة بتخزين تجزئة كل معاملة ثم تجمعها حتى يبقى تجزئة واحدة فقط. تمثل تلك التجزئة الوحيدة جميع المعاملات في الكتلة. يساعد هذا النظام في التحقق من المعاملات دون تحميل سلسلة الكتل بأكملها على جهاز الكمبيوتر الخاص بك.

خوارزميات التجزئة الشائعة

تستخدم بيتكوين خوارزمية SHA-256، والتي تعني خوارزمية التجزئة الآمنة 256 بت، والتي تعتبر آمنة وموثوقة. تستخدم إيثيريوم خوارزمية مختلفة تسمى Keccak-256. كلاهما يخدم نفس الغرض ولكن يعملان بطرق مختلفة قليلاً.

هناك بعض المشاريع الأحدث التي تستخدم Blake2b أو Argon2. هذه ليست أسرع فحسب، بل أيضاً أصعب للهجوم. يستمر المطورون في اختبار أنظمة جديدة للحفاظ على أمان الشبكة وجعلها أكثر كفاءة مع مرور الوقت. يؤثر اختيار خوارزمية التجزئة على كل شيء من السرعة إلى تكلفة التعدين.

التجزئة والتعدين

التعدين هو المكان الذي تصبح فيه التجزئة عملاً حقيقياً. عندما يحاول المعدنون إضافة كتلة جديدة، يتنافسون للعثور على تجزئة تلبي المتطلبات التي حددها الشبكة. يستمرون في تغيير عدد صغير يسمى nonce حتى يتناسب النتيجة مع القاعدة. هذه العملية تسمى إثبات العمل.

الكمبيوتر الذي يجد الهاش الصحيح أولاً يحصل على مكافأة الكتلة. هذه هي الطريقة التي يتم بها إنشاء $BTC . صمم ساتوشي ناكاموتو النظام بذكاء شديد بحيث كلما انضم المزيد من المعدنين إلى الشبكة، أصبح من الأصعب العثور على الكتلة التالية. تُسمى القوة الحسابية الإجمالية لجميع المعدنين بمعدل الهاش. كلما زاد معدل الهاش، زادت أمان الشبكة. ولكن هذا يعني أيضًا استخدامًا أعلى للطاقة وآلات أقوى. مع مرور الوقت، أدى ذلك إلى تحول أنشطة التعدين نحو أجهزة الكمبيوتر المتخصصة المسماة ASICs، والتي هي أسرع بكثير حتى من أجهزة الكمبيوتر المخصصة للألعاب.

ما وراء إثبات العمل

لم تلغِ انتقال إيثريوم من آلية إثبات العمل إلى إثبات الحصة الحاجة إلى التجزئة. لا تزال التجزئة تساعد في إنشاء العشوائية، والتحقق من البيانات، وتأمين المعاملات. حتى في النماذج الأحدث مثل إثبات التاريخ أو إثبات الحصة المفوض، تلعب دوال التجزئة دورًا رئيسيًا. في سولانا، على سبيل المثال، يستخدم النظام التجزئة المستمرة للسماح بتأكيد أسرع للمعاملات.

الاستخدامات المتقدمة للتجزئة

تستخدم شبكات البلوكشين الحديثة التجزئة من أجل الخصوصية وقابلية التوسع. في زكاش وغيرها من العملات الخاصة، تساعد التجزئات في إخفاء تفاصيل المعاملات مع الحفاظ على إمكانية التحقق منها. تستخدم الخلاطات والمعاملات المحمية أشجار ميركل لتجميع المستخدمين معًا. وهذا يجعل من الصعب تتبع من أرسل ماذا.

في حلول التوسع، تُستخدم التجزئات للحفاظ على حجم السجلات صغيرًا. على سبيل المثال، في التجزئة، يحتفظ كل شظية بجذر حالة يكون تجزئة لجميع البيانات الموجودة بداخله. هذا يسمح لأجزاء أخرى من الشبكة بتأكيده بسرعة. علاوة على ذلك، تستخدم الإثباتات صفرية المعرفة، مثل zk-SNARKs، التجزئات لإثبات أن شيئًا ما صحيح دون إظهار البيانات الفعلية. هذه منطقة متنامية تعد بالخصوصية والسرعة.

تحديات ومستقبل التجزئة

الحوسبة الكمومية هي أكبر تهديد لأنظمة التجزئة الحالية حيث إنها قادرة على تخمين التجزئات وكسر الخوارزميات القديمة. يعمل العلماء بالفعل على تجزئات ما بعد الكم مثل SPHINCS+. ستبقي هذه على أمان البلوكشين في العقود القادمة.

فكرة جديدة تعد بمستقبل مشرق للتجزئة هي وظيفة التأخير القابلة للتحقق (VDF). إنها تضمن أن ينتظر الجميع في الشبكة نفس المدة للحصول على نتيجة. يمكن أن توقف هذه الميزة المزايا غير العادلة وتحسن العدالة في التعدين والتخزين.

علاوة على ذلك، تستكشف بعض المشاريع الرسوم البيانية الموجهة غير الدائرية (DAGs). تعتمد هذه الأنظمة أيضًا على التجزئة ولكنها ترتب البيانات بشكل مختلف. بدلاً من سلسلة واحدة، فهي تخلق عدة فروع متصلة. قد تصبح هذه هي الشيء الكبير التالي في الأنظمة اللامركزية.

أثر السوق والاقتصاد

تؤثر عملية التجزئة بشكل مباشر على اقتصاد العملات المشفرة. كلما كانت قوة التجزئة أقوى، كانت الشبكة أكثر أمانًا، ولكن أيضًا كان استهلاك الطاقة أعلى. يستثمر المعدّنون ملايين الدولارات في الأجهزة والكهرباء. وهذا يخلق ما يسميه المحللون حرب ASIC.

يمكن أن تجذب دولة ذات كهرباء أرخص المزيد من عمال التعدين، مما يغير من قوة الشبكة. بدأت الحكومات في تنظيم التعدين بسبب القلق المتعلق بالطاقة. أصبحت قوة التجزئة مؤشرًا اقتصاديًا، يظهر مدى صحة البلوكشين.

حتى المستثمرون ينظرون إلى اتجاهات معدل التجزئة قبل شراء العملات. حيث يعني معدل التجزئة القوي والمتصاعد أن الشبكة آمنة وموثوقة، بينما يُظهر معدل التجزئة المتناقص أن المعدنين يغادرون، مما قد يؤدي إلى بطء في الكتل أو انخفاض الثقة.

استنتاج

جوهر المناقشة هو أن التجزئة هي العمود الفقري لعالم التشفير. إنها تؤمن البيانات، وتتحقق من المعاملات، وتربط كل كتلة في السلسلة. من الكتلة الأولى لبيتكوين إلى العقود الذكية الحديثة، كانت التجزئة هي التي توجه النظام بأكمله مثل حارس صامت. مع انتقال التكنولوجيا نحو عصر الكم، ستظهر أشكال جديدة من التجزئة. ومع ذلك، ستظل الفكرة الأساسية كما هي. ستستمر التجزئة في تحويل الأرقام إلى ثقة، والثقة إلى قيمة. وهذا ما يجعلها أقوى فكرة في عالم المال الرقمي.