تحليل العمق لتوسيع خارج السلسلة

1. ضرورة التوسع

الرؤية المستقبلية للبلوكشين هي تحقيق اللامركزية والأمان وقابلية التوسع. ولكن عادة ما يمكن تلبية اثنين منهما فقط في نفس الوقت، وهذا ما يُعرف بمشكلة مثلث البلوكشين المستحيلة. على مر السنين، كان الناس يستكشفون كيفية زيادة قدرة البلوكشين وسرعة المعاملات مع ضمان اللامركزية والأمان، أي حل مشكلة التوسع.

دعنا نحدد أولاً لامركزية blockchain ، والأمان ، والقابلية للتوسع:

• اللامركزية: يمكن لأي شخص أن يصبح عقدة ويشارك في نظام blockchain، كلما زاد عدد العقد، زادت درجة اللامركزية.

• الأمان: كلما زادت تكلفة الحصول على السيطرة على نظام blockchain، زادت الأمان، ويمكن أن تقاوم السلسلة نسبة أكبر من الهجمات.

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

أول انقسام كبير في شبكة البيتكوين نشأ من مشكلة التوسع. مع زيادة عدد المستخدمين وحجم المعاملات، بدأت شبكة البيتكوين التي يبلغ الحد الأقصى لكل كتلة فيها 1MB تواجه مشكلة الازدحام. منذ عام 2015، كانت هناك خلافات في مجتمع البيتكوين حول مشكلة التوسع، حيث دعم جانب توسيع الكتلة، بينما دعم الجانب الآخر استخدام خطة الشهادة المنفصلة لتحسين هيكل السلسلة الرئيسية. في 1 أغسطس 2017، قام الجانب الذي يدعم توسيع الكتلة بتطوير نظام عميل بحجم 8MB وتشغيله، مما أدى إلى حدوث أول انقسام كبير في البيتكوين، وولادة عملة جديدة تُعرف باسم BCH.

اختارت شبكة الإيثيريوم أيضًا التضحية بجزء من القابلية للتوسع لضمان أمان الشبكة واللامركزية. على الرغم من أن الإيثيريوم لم يحدد حجم الكتلة كما فعل البيتكوين، إلا أنه يحدد حجم المعاملات من خلال تعيين حد أقصى لرسوم الوقود في كتلة واحدة، والهدف هو تحقيق توافق بدون ثقة وضمان توزيع واسع للعقد.

من CryptoKitties في عام 2017، وصيف DeFi، إلى ظهور تطبيقات سلسلة الكتل مثل GameFi وNFT لاحقًا، تزايدت الحاجة إلى السعة في السوق، لكن الإيثريوم يمكنه معالجة 15-45 معاملة فقط في الثانية. هذا أدى إلى زيادة تكاليف المعاملات، وازدادت أوقات التسوية، وأصبحت معظم التطبيقات اللامركزية غير قادرة على تحمل تكاليف التشغيل، مما جعل الشبكة بأكملها بطيئة ومكلفة، مما يتطلب حل مشكلة التوسع بشكل عاجل. الحل المثالي للتوسع هو: زيادة سرعة المعاملات والسعة في شبكة سلسلة الكتل قدر الإمكان دون التضحية باللامركزية والأمان.

2. فئات خطط التوسع

نحن نقوم بتصنيف خطط التوسع إلى فئتين رئيسيتين: التوسع داخل السلسلة والتوسع خارج السلسلة، اعتمادًا على معيار "ما إذا كان سيتم تغيير طبقة الشبكة الرئيسية".

2.1 توسيع السلسلة

المفهوم الأساسي: حل لتحقيق توسيع من خلال تغيير طبقة بروتوكول الشبكة الرئيسية، الحل الرئيسي الحالي هو التجزئة.

توجد عدة حلول لتوسيع نطاق السلسلة، هذه المقالة لا تتوسع في ذلك، ولكن تسرد بإيجاز حلين:

• الخيار الأول هو توسيع مساحة الكتلة، أي زيادة عدد المعاملات التي يتم تضمينها في كل كتلة، ولكن هذا سيزيد من متطلبات الأجهزة عالية الأداء للعقد، ويزيد من عتبة انضمام العقد، مما يقلل من درجة اللامركزية.

• الخيار الثاني هو التقسيم، حيث يتم تقسيم دفتر حسابات blockchain إلى عدة أجزاء، ويتولى كل قسم، أي عقد مختلفة، مسؤولية تسجيل الحسابات المختلفة، ويمكن للحسابات المتوازية معالجة عدة معاملات في نفس الوقت؛ هذا يمكن أن يقلل من ضغط حسابات العقد وعقبات الانضمام، ويزيد من سرعة معالجة المعاملات ودرجة اللامركزية؛ لكنه يعني أن قوة الحساب في الشبكة بأكملها ستتوزع، مما سيقلل من أمان الشبكة بأكملها.

قد يؤدي تغيير كود بروتوكول الشبكة الرئيسية إلى آثار سلبية يصعب التنبؤ بها، حيث أن أي ثغرة أمنية طفيفة في الأساس تهدد بشكل خطير أمان الشبكة بأكملها، وقد تضطر الشبكة إلى القيام بعملية تفرع أو انقطاع لتحديث الإصلاح.

2.2 خارج السلسلة التوسع

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

خارج السلسلة توسيع الحلول يمكن تقسيمه إلى Layer2 وحلول أخرى:

الطبقة 2:

• قنوات الدولة
• بلازما
• التجميعات
  • التحسينات المتفائلة
  • لفات ZK

أخرى:

• سلاسل جانبية
• فالديم

3. حلول توسيع خارج السلسلة

3.1 قنوات الدولة

3.1.1 ملخص

تنص قناة الحالة على أنه يجب على المستخدمين التفاعل مع الشبكة الرئيسية فقط عند فتح القناة أو إغلاقها أو حل النزاعات، ويتم إجراء التفاعلات بين المستخدمين خارج السلسلة، بهدف تقليل الوقت وتكاليف المعاملات، وتحقيق عدد غير محدود من المعاملات.

قناة الحالة هي بروتوكول P2P بسيط، مناسب "للتطبيقات المعتمدة على الأدوار"، مثل لعبة الشطرنج الدولية بين شخصين. يتم إدارة كل قناة بواسطة عقد ذكي متعدد التوقيع يعمل على الشبكة الرئيسية، حيث يتحكم هذا العقد في الأصول المودعة في القناة، ويحقق في تحديثات الحالة، ويتحكم في النزاعات بين المشاركين. بعد نشر العقد على شبكة blockchain، يقوم المشاركون بإيداع مبلغ من المال وقفلها، وبعد تأكيد توقيع الطرفين، يتم فتح القناة رسميًا. تتيح القناة للمشاركين إجراء معاملات مجانية غير محدودة خارج السلسلة ( طالما أن صافي قيمة تحويلاتهم لا يتجاوز إجمالي الرموز المودعة ). يقوم المشاركون بالتناوب على إرسال تحديثات الحالة إلى بعضهم البعض، في انتظار تأكيد توقيع الطرف الآخر. بمجرد أن يؤكد الطرف الآخر توقيعه، تعتبر هذه التحديثات قد اكتملت. بشكل طبيعي، لن يتم تحميل تحديثات الحالة المتفق عليها من قبل الطرفين إلى الشبكة الرئيسية، فقط في حالة وجود نزاع أو إغلاق القناة، سيتم الاعتماد على تأكيد الشبكة الرئيسية. عند الحاجة إلى إغلاق القناة، يمكن لأي مشارك تقديم طلب تداول على الشبكة الرئيسية، وإذا تم الموافقة على طلب الخروج بتوقيع جماعي من الجميع، سيتم التنفيذ على الفور على السلسلة، حيث يقوم العقد الذكي بتوزيع الأرصدة المتبقية المقفلة بناءً على الرصيد النهائي لكل مشارك في القناة؛ إذا لم يوقع المشاركون الآخرون على الموافقة، يجب على الجميع الانتظار حتى انتهاء "فترة التحدي" لاستلام الأموال المتبقية.

بناءً على ما سبق، يمكن أن تقلل خطة قناة الحالة بشكل كبير من حجم الحسابات على الشبكة الرئيسية، وتعزز سرعة المعاملات، وتخفض تكاليف المعاملات.

3.1.2 الخط الزمني

• 2015/02، نشر جوزيف بون وثاديوس دريجا مسودة ورقة بيضاء لشبكة البرق.

• 2015/11، قدم جيف كولمان أول ملخص شامل لمفهوم قناة الدولة، واقترح أن قناة الدفع في البيتكوين هي حالة فرعية ضمن مفهوم قناة الدولة.

• 2016/01، نشر جوزيف بون وثاديوس دريجا رسميًا الورقة البيضاء "شبكة البيتكوين الضوئية: مدفوعات فورية قابلة للتوسيع خارج السلسلة" التي اقترحت خطة توسيع لشبكة البيتكوين عبر قناة الدفع (، حيث تم تصميم هذه الخطة فقط لمعالجة مدفوعات التحويلات على شبكة البيتكوين.

• 2017/11، تم اقتراح أول معيار تصميم متعلق بقنوات الحالة تحت إطار عمل قناة الدفع يسمى Sprites.

• 2018/06، قدمت Counterfactual تصميمًا مفصلاً للغاية لقنوات الحالة المعممة، وهذا هو التصميم الأول المرتبط 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 N-Party، Nitro هو البروتوكول الأول الذي تم إنشاؤه بناءً على هذه الفكرة.

• 2019/10، قامت Pisa بتوسيع مفهوم Watchtowers لحل مشكلة الحاجة إلى تواجد جميع المشاركين على الإنترنت بشكل مستمر.

• 2020/03، قدمت Hydra قنوات متساوية سريعة.

![تقرير بحثي عميق: تحليل شامل لتوسيع خارج السلسلة])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ead28de03be9fc22dcfe3f679ee36bc5.webp(

)# 3.1.3 المبادئ التقنية

العملية العامة لقناة الحالة:

1. أليس وبوب يقومان بإيداع الأموال من حساباتهما الشخصية إلى عنوان عقد خارج السلسلة، حيث يتم قفل هذه الأموال في العقد حتى يتم إعادة الرصيد إلى المستخدم عند إغلاق القناة; بعد توقيع الطرفين تأكيدًا، يتم فتح قناة الحالة بينهما رسميًا.

2. يمكن لأليس وبوب إجراء عدد غير محدود من المعاملات خارج السلسلة، حيث يتواصل المشاركون من خلال رسائل مشفرة موقعة ### بدلاً من التواصل مع شبكة البلوكشين (. يحتاج كلا المستخدمين إلى توقيع كل معاملة لمنع سوء استخدام الإنفاق المزدوج. من خلال هذه الرسائل، يقدمون تحديثات حالة حساباتهم، ويقبلون تحديثات الحالة المقدمة من الطرف الآخر.

3. إذا كانت أليس تريد إنهاء القناة وإغلاق الصفقة مع بوب، تحتاج أليس إلى تقديم الحالة النهائية لحسابها إلى العقد، وإذا قام بوب بالتوقيع للموافقة، فسوف يقوم العقد بإطلاق الأموال المقيدة وإعادتها إلى المستخدم المعني بناءً على الحالة النهائية. إذا لم يستجب بوب للتوقيع، فسوف يقوم العقد بإطلاق الأموال المقيدة وإعادتها إلى المستخدم المعني بعد انتهاء فترة التحدي.

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

)# 3.1.4 المزايا والعيوب

المميزات:

• تأكيد المعاملة الفوري
• ارتفاع معدل النقل
• رسوم منخفضة
• حماية الخصوصية

العيوب:

• يحتاج إلى تأمين الأموال
• يحتاج إلى مراقبة مستمرة عبر الإنترنت
• عتبة البنية التحتية عالية
• لا يمكن إجراء عمليات معقدة
• تحتاج إلى تنسيق خارج السلسلة
• غير قادر على دعم التعاون المتعدد الأطراف

3.1.5 تطبيق

شبكة البرق للبيتكوين

نظرة عامة: شبكة البرق هي قناة مدفوعات صغيرة في شبكة البيتكوين، وقد شهدت تطورًا تقنيًا شاملًا: بناء قناة دفع أحادية الاتجاه باستخدام التوقيع المتعدد 2/2، وبعد إضافة RSMC يمكن بناء قناة دفع ثنائية الاتجاه، ثم بعد إضافة HTLC يمكن توصيل قناة الدفع لتوسيع المدفوعات إلى عدة أشخاص، وفي النهاية يتم بناء شبكة المدفوعات وهي شبكة البرق. من خلال قناة المدفوعات الصغيرة خارج السلسلة، ثم بالاستعانة بوسيط لتكوين شبكة المعاملات، يمكن حل مشكلة توسيع شبكة البيتكوين. الاستخدام الشامل لشبكة البرق يتبع "إيداع ### إنشاء قناة ( → معاملات شبكة البرق ) تحديث حالة القناة ( → استرداد/تسوية ) إنهاء القناة ("; نظريًا، يمكن لشبكة البرق معالجة مليون معاملة في الثانية.

الخط الزمني:

• في فبراير 2015، نشر جوزيف بون وثاديوس دريجا مسودة ورقة بيضاء لشبكة البرق؛
• تم إصدار النسخة الرسمية من الورقة البيضاء في يناير 2016 وتأسست Lightning Labs؛
• 15 مارس 2018، أصدرت Lightning Labs النسخة الأولى من شبكة Lightning الرئيسية Lightning Network Daemon )LND( الإصدار 0.4.
• في بداية عام 2021، كانت السعة العامة لشبكة lightning )TVL( حوالي 40 مليون دولار، وكان هناك حوالي 100 ألف مستخدم يستخدمون شبكة lightning.
• في يونيو 2021، أعلنت السلفادور اعتماد البيتكوين كعملة قانونية، وفي سبتمبر أصدرت محفظة Chivo المبنية على شبكة البرق.
• في عام 2022، أعلنت Cash App و 26 منصة لتداول العملات المشفرة بما في ذلك OKX و Kraken و Bitfinex عن دعم شبكة Lightning، مما يتيح وظائف إيداع وسحب وتحويل BTC فورية وبأسعار منخفضة.
• في أكتوبر 2022، أصدرت Lightning Labs بروتوكولًا جديدًا يعتمد على Taproot ------ Taro protocol) النسخة alpha(، والذي يتم حاليًا اختباره على شبكة الاختبار، وسيكون متاحًا في المستقبل لصك وإرسال واستقبال الأصول على شبكة البيتكوين، وتنفيذ معاملات فورية وذات سعة عالية وبتكاليف منخفضة عبر شبكة Lightning.
• 23 نوفمبر 2022، وفقًا لـ 1ml.com، يوجد في شبكة البرق 76,236 قناة دفع، ورأس مال القنوات 5049 $BTC)$81.8M(.

التنمية البيئية: يتمثل نظام شبكة BTC Lightning من الأسفل إلى الأعلى في: شبكة BTC الأساسية --- البنية التحتية الأساسية --- مختلف التطبيقات اللامركزية.

البنية التحتية الأساسية تشمل

• حلول شبكة البرق: يمكن للأفراد والشركات تشغيل البرامج البرمجية المتصلة بشبكة البرق، حيث أن أكبر حصة سوقية هي لشركة Lightning Labs.
• خدمات العقد والسيولة: لأن تشغيل المستخدم لعقده الخاص بشكل مستقل معقد إلى حد ما، يحتاج إلى توفير واجهة أكثر ودية للمستخدم، للمساعدة في إدارة قنوات الدفع السريع.

تتواجد فوق البنية التحتية الأساسية مجموعة متنوعة من خدمات الدفع والمالية والتطبيقات، مثل Strike التي تعتمد على حلول LND وتسمح للمستخدمين بشراء وبيع BTC، واستخدام BTC لمكافأة المبدعين على تويتر، والسماح لتجار Shopify بقبول BTC.

حتى نوفمبر 2022، زادت التطبيقات اللامركزية المبنية على شبكة البيتكوين النحاسية إلى أكثر من 20 فئة وأكثر من 100 تطبيق، وتشمل الفئات الرئيسية لتطبيقات شبكة البيتكوين النحاسية المدفوعات، والمحافظ، وإدارة العقد، وإضافات المتصفح، والبودكاست، والبث المباشر، وغيرها. وقد نضجت البنية التحتية التكنولوجية المتعلقة بالعقد بشكل أساسي، وزادت دعم المحافظ، واستمرت خدمات المالية ودمج المدفوعات في النمو، ويتم بناء المزيد من التطبيقات الترفيهية على شبكة النحاسية، ويزدهر نظام شبكة النحاسية البيئي.

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

)## شبكة لايتنينغ لإيثيريوم

نظرة عامة: الرعد