فهم بروتوكولات الطبقة 1: أساس هندسة البلوكتشين

الجوهر: ما الذي يجعل بروتوكول الطبقة 1؟

في قلب كل نظام بيئي قائم على blockchain يكمن ما نسميه طبقة أساسية - الأساس الذي يتعامل مع جميع معالجة المعاملات والانتهاء بشكل مستقل. تمثل Bitcoin وEthereum وBNB Chain وSolana بروتوكولات الطبقة 1 الأكثر بروزًا، حيث تعمل كل واحدة منها كشبكة ذات سيادة مع مجموعة من المدققين الخاصة بها، وقواعد إجماع، ورموز أصلية لتسوية المعاملات.

الخاصية المحددة لبروتوكولات الطبقة 1 بسيطة: إنها لا تعتمد على شبكة أخرى للتحقق أو إنهاء المعاملات. إنها تقوم بالأعمال الشاقة بنفسها. تأتي هذه الاستقلالية مع تنازلات. بينما تضمن هذه الشبكات الأمان واللامركزية من خلال آلياتها الخاصة، فإنها غالبًا ما تواجه قيودًا أساسية - من خلال قدرة المعاملات.

التحدي الخاص بالقدرة على التوسع الذي أثار حلول الطبقة الثانية

توضح شبكة البيتكوين هذا التوتر بشكل مثالي. تتطلب آلية إجماع إثبات العمل التي تؤمن الشبكة موارد حاسوبية هائلة، مما يضمن كل من اللامركزية والمتانة. ومع ذلك، فإن نفس هذا النهج يخلق عنق زجاجة. خلال فترات الطلب العالي، تمتد أوقات تأكيد المعاملات إلى ساعات، وتزيد الرسوم بشكل كبير.

واجهت إيثيريوم ضغوطًا مشابهة قبل الانتقال نحو إثبات الحصة، وهي عملية استغرقت سنوات من البحث والتطوير. لم تكن المشكلة الأساسية تصميمًا ضعيفًا، بل كانت قيدًا أساسيًا: الشبكات التي تعطي الأولوية للامركزية والأمان غالبًا ما تضحي بالسرعة.

أدى هذا الإدراك إلى تطوير حلول الطبقة الثانية. بدلاً من محاولة إعادة بناء الطبقة الأساسية بالكامل - وهي عملية مليئة بالتحديات الإدارية ومخاطر انقسام المجتمع - قام المطورون بإنشاء بروتوكولات تعمل على شبكة الطبقة الأولى. تُعتبر شبكة Lightning مثالاً على هذا النهج. فهي تسمح لمستخدمي Bitcoin بإجراء المعاملات خارج السلسلة بسرعة عالية، مع تسوية الأرصدة النهائية مرة أخرى إلى السلسلة الرئيسية بشكل دوري. تعمل هذه الآلية على تقليل الازدحام بشكل كبير مع الحفاظ على ضمانات الأمان.

كيف تحاول بروتوكولات الطبقة الأولى التوسع

استكشفت مجتمع البلوكشين العديد من الطرق لتحسين سرعة الطبقة 1 دون المساس بالقيم الأساسية:

توسيع سعة الكتلة يزيد من كمية بيانات المعاملات التي يمكن أن تحتويها كل كتلة، على الرغم من أن هذا يثير مخاوف بشأن متطلبات العقد والتوجه نحو المركزية.

تطور آلية الإجماع، مثل تحول إيثيريوم إلى إثبات الحصة، يقلل من الفاقد الحاسوبي مع الحفاظ على الأمان. تتطلب هذه الطريقة بناء توافق آراء واختبارات طويلة.

معمارية الشاردينغ تمثل حلاً أكثر تطوراً. من خلال تقسيم الشبكة إلى شاردات متوازية - كل منها يحتفظ بمعاملاته والمصادقين والكتل الخاصة به - يتم مضاعفة إجمالي الإنتاجية دون إجبار كل عقدة على معالجة كل معاملة. بدلاً من تخزين سلسلة الكتل الكاملة، تقوم العقد بالتحقق من الشارد المخصص لها وتبلغ عن تغييرات الحالة إلى السلسلة الرئيسية.

تقدم تنفيذ SegWit لبيتكوين مثالًا عمليًا على التوسع التدريجي. من خلال إعادة تنظيم كيفية هيكلة بيانات الكتل وإزالة التوقيعات الرقمية من مدخلات المعاملات، زاد SegWit من القدرة على المعالجة دون كسر التوافق مع الإصدارات السابقة. حتى العقد التي لم تقم بالتحديث يمكن أن تستمر في معالجة المعاملات بسلاسة.

بروتوكولات الطبقة 1 المبتكرة وإعادة تصور بنية البلوكشين

لقد تنوعت مشهد بروتوكولات الطبقة 1 بشكل كبير، حيث يقترح كل مشروع حلولاً فريدة لمعضلة اللامركزية والأمان وقابلية التوسع.

إلروند بنت هيكله بالكامل حول تقسيم البيانات - من إدارة الحالة إلى معالجة المعاملات. الشبكة تعالج أكثر من 100,000 معاملة في الثانية من خلال تقسيم الحالة التكيفي، حيث يتم ضبط تكوين الشظايا تلقائيًا مع نمو أو انكماش الشبكة. آلية إثبات الحصة الآمنة تدور حول المدققين بين الشظايا، مما يمنع الهجمات المستهدفة. توكن EGLD يدعم رسوم المعاملات ومكافآت المدققين بينما تحافظ الشبكة على حالة سلبية للكربون من خلال آليات التعويض.

هارموني اعتمدت نموذج إثبات الحصة الفعّال مع أربعة شظايا متوازية تعمل بشكل مستقل. يمكن لكل شظية التقدم وفقًا لسرعتها الخاصة، مما يؤدي إلى تحسين سعة المعالجة بدلًا من فرض أوقات كتل موحدة. تركز هارموني استراتيجيًا على الجسور عبر السلاسل - وخاصة الاتصالات التي لا تتطلب الثقة مع إيثيريوم وبيتكوين - مما يضعها كمجمع سيولة لعصر متعدد السلاسل الناشئ. يضمن رمز ONE الشبكة بينما يكسب المودعون مكافآت الكتل ورسوم المعاملات.

Celo تميزت عن التصميم التقليدي للبلوك تشين من خلال السماح للمستخدمين بالتحقق باستخدام أرقام الهواتف أو عناوين البريد الإلكتروني بدلاً من المفاتيح التشفيرية. تم الحصول عليها من قاعدة شفرة إثيريوم ولكن مع تعديلات كبيرة، تنفذ Celo إثبات الحصة وقدمت ثلاثة عملات مستقرة (cUSD، cEUR، cREAL) مع آليات ربط على غرار MakerDAO. هذا النهج يضع الأولوية للوصول على حساب النقاء التقني، وهو رهان على أن التبني أهم من الاتساق الإيديولوجي.

THORChain، المبنية على Cosmos SDK مع توافق Tendermint، تتعامل مع السيولة عبر السلاسل بشكل مختلف. بدلاً من تغليف أو ربط الأصول عبر السلاسل - مما يقدم خطر الحفظ - تعمل THORChain كمدير خزينة لامركزي. RUNE، رمزها الأصلي، يعمل كأصل تسوية في جميع أزواج التداول، مما ينشئ نموذج AMM عبر السلاسل. بروتوكول يعمل أساسًا كمنصة تبادل لامركزية غير مسموح بها تمتد عبر عدة سلاسل بلوكشين.

كافا تربط بين نظامين بيئيين من خلال سلاسل متوازية - واحدة لتطوير Ethereum VM والأخرى لمشاريع Cosmos SDK. IBC (الاتصال بين سلاسل الكتل) يمكّن من التشغيل البيني السلس بين بيئات Cosmos وEthereum. يوفر Tendermint PoS العمود الفقري للأمان بينما تعزز حوافز المطورين على السلسلة الممولة من KavaDAO التطبيقات الأكثر استخدامًا. يشارك حاملو رموز KAVA في الحوكمة ويكسبون مكافآت التخزين.

IoTeX دمجت البلوكتشين مع أجهزة إنترنت الأشياء المادية، مما يمكّن المستخدمين من تحقيق مكاسب من البيانات الواقعية من خلال MachineFi. تمثل كاميرا الأمان المنزلية Ucam وجهاز تتبع Pebble GPS تطبيقات عملية حيث يتحكم المستخدمون في بياناتهم على السلسلة. تصميم IoTeX الطبقي يسمح للمطورين بإنشاء سلاسل فرعية مخصصة لحالات استخدام إنترنت الأشياء المحددة، جميعها تستقر على الطبقة الرئيسية 1 من أجل النهائية بينما تتواصل من خلال إطار مشترك.

الطبقة 1 مقابل الطبقة 2: تكاملية، ليست تنافسية

تُعتبر التمييز مهمًا لأنه يعكس الفلسفة المعمارية. توفر بروتوكولات الطبقة الأولى الأساس - ضمانات النهائية، الإجماع اللامركزي، ومقاومة الرقابة. تضحي حلول الطبقة الثانية ببعض اللامركزية ( من خلال مركزية المُسَلسِلات أو المُعتمدين ) لكسب السرعة وكفاءة التكلفة، مع ربط الحالة النهائية دائمًا بالطبقة الأولى.

لا يمكن للعبة البلوكتشين أن تعمل بشكل واقعي على شبكة البيتكوين بسبب تأخير المعاملات. لكن يمكن للمطورين البناء على بروتوكول الطبقة الثانية الذي يستخدم البيتكوين للأمان، مما يحقق كل من القدرة على معالجة البيانات اللازمة للعب والمتانة التي يوفرها البيتكوين.

وبالمثل، غالبًا ما تتطلب حالات الاستخدام الناشئة في التمويل اللامركزي (DeFi) والرموز غير القابلة للاستبدال (NFTs) والتمويل عبر السلاسل كلاً من ضمانات الأمان للبروتوكولات من الطبقة 1 التي تم تأسيسها وخصائص الأداء للأنظمة المتخصصة من الطبقة 2. المستقبل ليس إما/أو—بل هو بروتوكولات الطبقة 1 تعمل كمسارات آمنة بينما تدفع ابتكارات الطبقة 2 التجريب والتبني.

النظام البيئي المتطور

يتضمن مشهد البلوكشين اليوم العشرات من بروتوكولات الطبقة الأولى، كل منها يحل جوانب مختلفة من معضلة اللامركزية والأمان وقابلية التوسع وفقًا لأولويات تصميمها. بعض البروتوكولات تعطي الأولوية للامركزية مثل بيتكوين، بينما يركز البعض الآخر على تجربة المطورين مثل إيثريوم، ولا يزال البعض الآخر يستهدف حالات استخدام معينة مثل تركيز IoTeX على إنترنت الأشياء أو تكريس THORChain للسيولة عبر السلاسل.

فهم هذه الفروقات—ما الذي يجعل بروتوكول الطبقة 1، كيف تتعامل بروتوكولات الطبقة 1 المختلفة مع التوسع، ولماذا تكمل حلول الطبقة 2 بدلاً من استبدالها—يوفر إطاراً لتقييم مشاريع blockchain الجديدة. مع نضوج النظام البيئي، تصبح هذه المعرفة ضرورية لتمييز بين الهياكل المبتكرة حقًا والاختلافات السطحية على التصاميم القائمة.