ومع زيادة استخدام إيثريوم، يصبح تشغيل عقدة كاملة أكثر كثافة في استخدام الموارد ويستهلك عرض النطاق الترددي. يؤدي هذا إلى انخفاض عدد الأشخاص الذين يمكنهم تشغيل العقد الكاملة، مما يقلل من لامركزية الشبكة. بالإضافة إلى ذلك، تكافح إيثريوم للتوسع مع زيادة الطلب على المعاملات، مما يؤدي إلى ازدحام الشبكة وارتفاع رسوم الغاز.

يقدم العملاء عديمي الجنسية الذين اقترحهم Vitalik في عام 2017 حلاً محتملاً لكل من تحديات اللامركزية التي تواجه Ethereum. الفكرة الرئيسية وراء العملاء عديمي الجنسية هي تقليل متطلبات التخزين والنطاق الترددي لتشغيل عقدة كاملة، مما يجعل من الممكن لمزيد من الأشخاص المشاركة وتحقيق اللامركزية في الشبكة. ستقدم هذه المقالة نظرة متعمقة على كيفية عمل العملاء عديمي الجنسية وفوائدهم وعيوبهم المحتملة.

ما هي ولاية إيثريوم؟

لفهم العملاء عديمي الجنسية، نحتاج أولاً إلى فهم مفهوم «الدولة» في إيثريوم. تشير حالة Ethereum إلى الحالة الحالية لجميع الحسابات والعقود والأرصدة والرصيد والتخزين في عالم Ethereum. يمكن اعتبارها قاعدة بيانات تخزن جميع المعلومات ذات الصلة حول شبكة Ethereum في وقت معين.

تستمر الحالة في شجرة ميركل باتريشيا، وهي في الأساس شجرة ميركل المعدلة التي تخزن أزواج القيمة الرئيسية. تلخص التجزئة الجذرية لهذه الشجرة الحالة بأكملها. بعد كل كتلة جديدة، يتم تحديث الحالة بناءً على المعاملات في تلك الكتلة. يتم تضمين تجزئة جذر الحالة الجديدة في رأس الكتلة.

مع إضافة المزيد من الحسابات والعقود والمعاملات بمرور الوقت، تنمو حالة Ethereum بشكل أكبر وأكبر. اليوم، يبلغ حجم الولاية أكثر من 1 تيرابايت ويزداد بعشرات الجيجابايت سنويًا. هذه الدولة المتنامية تكمن وراء قضايا اللامركزية.

لماذا يسبب نمو الدولة مشاكل

يتسبب حجم حالة Ethereum المتزايد في العديد من المشكلات الرئيسية:

• أوقات مزامنة أطول للعقد الجديدة - تستغرق مزامنة العقدة الجديدة وقتًا طويلاً للغاية من خلال معالجة جميع تغييرات الحالة التاريخية. هذا يعيق اللامركزية من خلال جعل تشغيل العقد الكاملة الجديدة أكثر صعوبة. تستغرق مزامنة عقدة جديدة من genesis حاليًا عدة أيام، حتى أسابيع، على أجهزة المستهلك. يمثل هذا حاجزًا رئيسيًا أمام تدوير العقد الجديدة بكفاءة والسماح لمزيد من المشاركين بالانضمام إلى الشبكة.
• زيادة متطلبات الأجهزة - تتطلب الحالة الأكبر مزيدًا من التخزين والذاكرة وقوة المعالجة للتخزين والوصول والتحديث. هذا يمنع المستخدمين الأقل موارد من تشغيل العقد. كحد أدنى، يتطلب تشغيل عقدة Ethereum المتزامنة بالكامل الآن محرك أقراص SSD بسعة 1-2 تيرابايت. هذا بعيد المنال بالنسبة للعديد من مشغلي العقد المحتملين.
• المزيد من استخدام النطاق الترددي - يجب أن تتضمن عمليات بث الكتل الجديدة أيضًا الحالة المحدثة، مما يتطلب المزيد من النطاق الترددي. يؤدي هذا إلى زيادة التكاليف لمشغلي العقدة. تهيمن الولاية حاليًا على معظم عمليات البث الجماعي، لذلك تستمر أحجام الكتل في النمو. يُترجم المزيد من النطاق الترددي إلى تكاليف أعلى لمشغلي العقدة.
• التحقق من الكتلة بشكل أبطأ - تؤدي قراءة حالة أكبر وتحديثها إلى جعل التحقق من الكتلة أبطأ، مما يحد من معدل نقل المعاملات. تتطلب كل معاملة عمليات قراءة وكتابة متعددة للتخزين لتحديث الأرصدة والرصيد وحالة العقد وما إلى ذلك. تعني الحالة الأكبر المزيد من القراءات/الكتابة لكل كتلة، مما يقلل من عدد المعاملات التي يمكن معالجتها في الثانية.
• تكاليف التخزين الدائم - بمجرد إضافة البيانات إلى الولاية، يجب تخزينها إلى الأبد. هذا يخلق نموًا غير محدود للدولة. لا توجد حاليًا آلية لحذف بيانات الحالة القديمة وغير المستخدمة بشكل نشط. لذلك تزداد تكاليف الاحتفاظ بالولاية إلى أجل غير مسمى طالما استمرت إيثريوم في العمل.

شرح العملاء عديمي الجنسية

يوفر العملاء عديمي الجنسية طريقة للتحقق من الكتل الجديدة دون الحاجة إلى الوصول إلى حالة Ethereum الكاملة. وهي تستخدم براهين مشفرة تسمى «الشهود» تثبت صحة تغييرات الحالة في الكتلة، دون الحصول على بيانات الحالة الأساسية.

فيما يلي كيفية عمل العملاء عديمي الجنسية على مستوى عالٍ:

• يقوم العميل بتخزين رؤوس الكتل وجذور الحالة فقط، وليس بيانات الحالة الكاملة. تحتوي رؤوس الكتل على بيانات وصفية مثل التجزئة الجذرية لمحاولة الحالة بعد معالجة هذه الكتلة.
• عند التحقق من الكتلة الجديدة، يتلقى العميل «شاهدًا» مع الكتلة. هذا الشاهد عبارة عن مجموعة من أدلة Merkle التي توضح صحة تحديثات الحالة المحددة من المعاملات.
• يحتوي الشاهد على أدلة Merkle لقيم الدولة المحددة اللازمة لمعالجة المعاملات. على سبيل المثال، تم تحديث أرصدة الحسابات أو تخزين العقود.
• يستخدم العميل الشاهد للتأكد من أن المعاملات صالحة مقابل آخر جذر معروف للحالة. تؤكد البراهين أن تغييرات الحالة تتطابق مع الجذر السابق.
• إذا كان هذا صحيحًا، فسيقوم العميل بالتحديث إلى جذر الحالة الجديد المتوفر في رأس الكتلة. سيتم استخدام جذر الحالة الجديد هذا للتحقق من الكتلة التالية.

من خلال استخدام الشهود للتحقق من الدولة بدلاً من تخزين الدولة الكاملة محليًا، يكتسب العملاء عديمي الجنسية العديد من المزايا:

• وقت مزامنة سريع جدًا - لا حاجة لإعادة تشغيل تغييرات الحالة التاريخية. يمكن للعميل عديم الجنسية المزامنة على الفور تقريبًا مع رؤوس الكتل فقط.
• متطلبات تخزين منخفضة - جذور الحالة هي 32 بايت فقط. بدلاً من مئات الجيجابايت من الحالة، لا يلزم سوى رؤوس الكتل.
• نطاق ترددي أقل - يتم حظر الرؤوس والشهود المنقولين فقط، وليس الحالة الكاملة. يتم تقليل استخدام النطاق الترددي.
• التحقق السريع - يحتوي الشهود فقط على مجموعات فرعية صغيرة ذات صلة بالدولة. تم إثبات الحسابات/التخزين المحدّثة التي تم لمسها فقط.
• دعم سهل وخفيف للعملاء - يمكن للعملاء الخفيفين التحقق بسهولة من البراهين. نموذج العميل الخفيف متوافق جدًا مع التحقق من حالة انعدام الجنسية.

التحديات مع العملاء عديمي الجنسية

في حين يتيح العملاء عديمي الجنسية بعض الفوائد الرئيسية، إلا أن هناك أيضًا تحديات فنية كبيرة يجب التغلب عليها:

• حجم الشاهد - يمكن أن يكون الشهود أكبر من أن يتم نقلهم بكفاءة. إذا تم استخدام براهين Merkle الكاملة، فقد تتجاوز حدود حجم الكتلة.
• إنشاء الشهود - يعد توليد شهود مثاليين أمرًا معقدًا لمقدمي العروض الجماعية. يجب على مقدمي العروض تجميع أجزاء الإثبات الصحيحة للتحقق من كل معاملة.
• لا توجد حوافز للشهود - تقديم الشهود لا يكسب أي مكافآت مباشرة. على عكس التعدين، لا يوجد هيكل حوافز مدمج لإنشاء الشهود.
• البيانات المؤقتة - يثبت الشهود الحالة في وقت ما، مما يتطلب التجديد. لا يمكن إعادة استخدام الشهود مع تقدم الدولة.
• تخزين الدولة - لا يزال شخص ما بحاجة إلى الحفاظ على الحالة الكاملة لتقديم الشهود. يعتمد التحقق من انعدام الجنسية على توليد شهود يتمتعون بالمصداقية.
• تطبيقات معقدة - قد تعتمد بعض العقود على مجموعات فرعية كبيرة من الدولة، مما يؤدي إلى انتفاخ الشهود. على سبيل المثال، العقود التي تقوم بتحديث العديد من فتحات التخزين لكل معاملة.

حلول ممكنة

وقد اقترح الباحثون العديد من الحلول لمواجهة هذه التحديات:

• أشجار Verkle - هياكل بيانات خاصة لتقليل أحجام الشهود. تستخدم أشجار Verkle التزامات تشفير موجزة لتقليل حجم الإثبات.
• مخابئ الشهود - يمكن لمقدمي العروض الاحتفاظ بشهود حديثين لإعادة استخدامها. يؤدي التخزين المؤقت للشهود الذين من المحتمل أن يكونوا مهمين مرة أخرى إلى استهلاك تكاليف الإنشاء.
• حوافز البروتوكول - آليات المكافأة لتوفير شهود مفيدين. يمكن لهياكل الحوافز الجديدة أن تعوض تكوين الشهود.
• جذور الحالة المتوسطة - تتبع الجذور بمرور الوقت لتجنب تجديد البراهين. يمكن أن يؤدي الحفاظ على الجذور الجزئية إلى إعادة استخدام أجزاء الشهود.
• إيجار الدولة - يتطلب مدفوعات للحفاظ على الدولة على المدى الطويل، وتقليم الحالة غير المستخدمة. يفرض الإيجار تنظيف المخازن القديمة للحد من حجم الإثبات.
• نموذج الشاهد المقسم - معالجة الدولة المنقسمة بين مقدمي العروض والمحققين. اطلب من بعض نقاط مقدم العرض المخصصة توليد شهود.

هناك مفاضلات بين هذه الأساليب وهناك حاجة إلى مزيد من البحث لاكتشاف التطبيقات المثلى. لحسن الحظ، فإن الابتكار السريع الذي يحدث في التشفير بدون معرفة يمكن أن يفتح إمكانيات جديدة للعملاء عديمي الجنسية الفعالين.

التأثير المحتمل

إذا كان من الممكن التغلب على العقبات التقنية، يمكن للعملاء عديمي الجنسية تطوير إيثريوم بشكل كبير:

• عمليات المزامنة والتحقق بشكل أسرع لدعم إنتاجية أعلى للمعاملات. سيؤدي التحقق من حالة انعدام الجنسية إلى تسريع معالجة الكتلة بشكل كبير.
• تقليل متطلبات الموارد لتشغيل العقد وتحسين اللامركزية. يمكن لأجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواة تشغيل العقد الكاملة بشكل واقعي.
• دعم أفضل للعملاء الخفيفين مثل محافظ الهواتف المحمولة. تتوافق براهين الدولة بدرجة كبيرة مع نموذج العميل الخفيف.
• إدخال أكثر سلاسة للتقسيم، مع التحقق بدون جنسية بين الأجزاء. يمكن للمعاملات المشتركة استخدام براهين الدولة الفعالة.
• القدرة على حذف وتقليم بيانات الحالة القديمة التي لم تعد مفيدة. يمكن إدارة نمو الدولة بنشاط بدلاً من أن يكون غير محدود.
• المزيد من المرونة لمشغلي العقدة لتخصيص الحالة بناءً على الاحتياجات. يمكن لـ Nodes تخصيص سياسات استبقاء الحالة لاستخدام الحالات.
• الانتقال إلى نموذج يكون فيه الحساب وعرض النطاق الترددي أكثر أهمية من التخزين. تتحول الهندسة المعمارية نحو نموذج أكثر ملاءمة للسحابة.

هناك أيضًا بعض المخاطر المحتملة، مثل زيادة التعرض لهجمات DDoS وسجل blockchain الذي يتم تخزينه بشكل موثوق فقط من قبل عدد قليل من مشغلي العقد. ومع ذلك، يمكن أن تقلل البراهين المشفرة من هذه المخاطر. بشكل عام، يعد العملاء عديمي الجنسية أحد أكثر الأساليب الواعدة للتغلب على القيود الحالية لإيثيريوم.

الاستنتاج

يشكل حجم دولة إيثريوم المتنامي تحديات للامركزية مع زيادة التبني. يقدم العملاء عديمي الجنسية مخرجًا من خلال تمكين العقد من التحقق من المعاملات بدون حالة blockchain الكاملة. قد يسمح هذا في النهاية للهواتف المحمولة بتشغيل عُقد إيثريوم، مما يزيد من اللامركزية بشكل كبير.

إخلاء المسؤولية：

1. تمت إعادة طباعة هذه المقالة من [Mirror]. جميع حقوق التأليف والنشر تنتمي إلى المؤلف الأصلي [YQ]. إذا كانت هناك اعتراضات على إعادة الطبع هذه، فيرجى الاتصال بفريق Gate Learn ، وسيتعاملون معها على الفور.
2. إخلاء المسؤولية: الآراء ووجهات النظر الواردة في هذه المقالة هي فقط آراء المؤلف ولا تشكل أي نصيحة استثمارية.
3. يقوم فريق Gate Learn بترجمة المقالة إلى لغات أخرى. ما لم يُذكر، يُحظر نسخ المقالات المترجمة أو توزيعها أو سرقتها.