ما هو توافر البيانات؟ ولماذا تحتاج البلوكشين إلى ما هو أكثر من تنفيذ المعاملات

يعني توافر البيانات أن البيانات اللازمة للتحقق من كتلة أو انتقال حالة في الطبقة 2 قد نُشرت، وأصبح بإمكان المشاركين الذين يحتاجون إليها الوصول إليها. ومن دون توافر كافٍ للبيانات، قد لا يتمكن المستخدمون والمُدقِّقون من التحقق بشكل مستقل من التزام البلوكشين بقواعدها.

اكتسب هذا المفهوم أهمية خاصة مع انتقال شبكات البلوكشين إلى البنى المعيارية وتوسّع الطبقة 2. تنفذ رول أبس المعاملات خارج الشبكة الرئيسية لـ Ethereum، لكنها تظل تعتمد على Ethereum لتوفير البيانات التي تسمح بإعادة بناء حالتها والتحقق منها.

كما قدمت Ethereum البيانات الكبيرة عبر EIP-4844، لتوفير آلية مخصصة لتوافر البيانات لصالح رول أبس. وقد جعل ذلك توافر البيانات عنصرًا متزايد الأهمية في بنية التوسّع لدى Ethereum.

ما توافر البيانات؟

يصف توافر البيانات مدى إتاحة البيانات الموجودة في كتلة من كتل البلوكشين فعليًا للمشاركين في الشبكة.

لننظر في مثال بسيط. تنشر بلوكشين كتلة تتضمن آلاف المعاملات والتزامًا تشفيريًا بالحالة الناتجة. قد يتلقى أحد المُدقِّقين ترويسة الكتلة وجذر الحالة، لكن ذلك وحده لا يكفي لإعادة بناء الكتلة بأكملها.

إذ يجب أن تكون بيانات المعاملات الأساسية متاحة أيضًا.

إذا نُشرت البيانات وتمكن المشاركون من استردادها، فبوسعهم التحقق من الكتلة بشكل مستقل وفقًا لقواعد الشبكة.

وهذا يختلف عن مجرد الثقة بمنتج الكتلة.

لذلك، يساهم توافر البيانات في إحدى الخصائص المحورية للبلوكشينات العامة: التحقق المستقل.

قد تتمتع الشبكة بتنفيذ سريع وتشفير قوي، لكن إذا حُجبت بيانات المعاملات الحيوية، فقد لا يمتلك المشاركون الآخرون معلومات كافية لتحديد صحة الحالة المعلنة.

لماذا يُعد توافر البيانات مهمًا للبلوكشينات؟

تعتمد البلوكشينات على عدد كبير من المشاركين المستقلين للحفاظ على حالة مشتركة.

لنفترض أن أحد المُدقِّقين تلقى كتلة يُفترض أنها تتضمن مجموعة محددة من المعاملات. فإذا كانت بيانات المعاملات متاحة، يستطيع المُدقِّق تنفيذها والتحقق من تطابق الحالة الناتجة مع التزام الحالة المضمّن في الكتلة.

أما إذا لم تكن البيانات متاحة، فتصبح عملية التحقق أكثر صعوبة بكثير.

وتزداد أهمية ذلك في الشبكات اللامركزية، إذ لا ينبغي للمشاركين أن يضطروا إلى الوثوق بمشغّل واحد لإخبارهم بما حدث.

ومن ثم، يرتبط توافر البيانات بعدة وظائف أخرى في البلوكشين.

يحدد التنفيذ ما تفعله المعاملات.

ويحدد الإجماع الكتلة التي تقبلها الشبكة.

ويضمن توافر البيانات إمكانية الوصول فعليًا إلى المعلومات اللازمة للتحقق من تلك الكتلة.

أما تخزين البيانات فيتعلق بكيفية الاحتفاظ بالمعلومات لفترات زمنية أطول.

هذه الوظائف مترابطة، لكنها ليست متطابقة.

كيف يختلف توافر البيانات عن تخزين البيانات؟

غالبًا ما يحدث خلط بين توافر البيانات وتخزين البيانات لأن كليهما يتعامل مع بيانات البلوكشين.

ويكمن الفرق أساسًا في إمكانية الوصول والإطار الزمني.

يسأل توافر البيانات عما إذا كان بالإمكان الحصول على البيانات ذات الصلة عند الحاجة إليها للتحقق من كتلة أو انتقال حالة.

بينما يسأل تخزين البيانات عما إذا كانت هذه البيانات ستظل متاحة لفترة أطول.

فعلى سبيل المثال، صُممت بيانات البيانات الكبيرة في Ethereum، التي قدمها EIP-4844، أساسًا لتوفير توافر مؤقت للبيانات لصالح رول أبس، لا لتوفير تخزين دائم على السلسلة. وتُحذف بيانات البيانات الكبيرة تلقائيًا بعد فترة محددة، في حين تظل الالتزامات بهذه البيانات جزءًا من السجل الدائم للبلوكشين.

يساعد هذا التمييز Ethereum على خفض تكلفة توفير البيانات لشبكات الطبقة 2، من دون أن تضطر الشبكة الرئيسية إلى تخزين كل جزء من بيانات رول أب إلى الأبد.

وبعبارة أخرى، لا يعني توافر البيانات بالضرورة تخزينها بشكل دائم.

لماذا تحتاج رول أبس في الطبقة 2 إلى توافر البيانات؟

تُعد رول أبس من أوضح الأمثلة على أهمية توافر البيانات.

تعالج رول أبس المعاملات خارج Ethereum، ثم تنشر المعلومات على Ethereum بشكل دوري. ويتيح ذلك للطبقة 2 معالجة المعاملات بكفاءة أكبر، مع الاستفادة من Ethereum ضمن نموذجها الأمني.

لكن Ethereum تحتاج إلى بيانات كافية لتمكين المستخدمين والمشاركين الآخرين من إعادة بناء حالة رول أب.

تخيل أن رول أب تنشر جذر حالة جديدًا فقط، من دون نشر معلومات المعاملات اللازمة للوصول إليه. قد يرى المستخدمون النتيجة المعلنة، لكن قد لا يمتلكون معلومات كافية لإعادة بناء الحالة والتحقق منها بشكل مستقل.

وتنشأ عن ذلك مشكلة في توافر البيانات.

لذلك، يرتبط توافر البيانات في رول أبس ارتباطًا وثيقًا بالأمان وآليات خروج المستخدمين. ويحتاج المشاركون إلى الوصول إلى بيانات المعاملات ذات الصلة لفهم حالة النظام، ولتحدي انتقالات الحالة غير الصحيحة أو إعادة بناء أرصدة الحسابات، بحسب تصميم رول أب.

ولهذا تركز خارطة طريق التوسّع في Ethereum بدرجة كبيرة على توفير توافر بيانات موثوق ومنخفض التكلفة لرول أبس.

كيف توفر Ethereum توافر البيانات؟

كانت Ethereum تخزّن بيانات رول أب تاريخيًا في بيانات الاستدعاء. ورغم أن بيانات الاستدعاء جزء من معاملات Ethereum، وبالتالي تستفيد من نموذج الأمان الخاص بـ Ethereum، فإن استخدامها لحمل كميات كبيرة من بيانات رول أب قد يكون مكلفًا.

قدم EIP-4844 تقنية proto-danksharding، وأضاف نوعًا جديدًا من المعاملات يحمل البيانات الكبيرة.

توفر البيانات الكبيرة مساحة بيانات مخصصة لرول أبس. وبدلًا من إضافة كميات كبيرة من بيانات رول أب بشكل دائم إلى حالة التنفيذ في Ethereum، تتيح هذه البيانات نشر المعلومات وإتاحتها لفترة محدودة.

وينشئ ذلك طبقة بيانات أكثر تخصصًا لتوسّع الطبقة 2.

كما أن آلية تسعير البيانات الكبيرة منفصلة عن رسوم التنفيذ العادية. وقد أنشأت Ethereum سوقًا لرسوم البيانات الكبيرة، بحيث يستطيع الطلب على بيانات رول أب التأثير في رسوم البيانات الكبيرة بشكل مستقل عن رسوم المعاملات العادية.

ويمثل ذلك تغييرًا معماريًا مهمًا، لأن متطلبات التوسّع في Ethereum تعتمد بدرجة متزايدة على كمية البيانات التي تحتاج شبكات الطبقة 2 إلى نشرها.

ما البيانات الكبيرة وأخذ عينات توافر البيانات؟

البيانات الكبيرة هي أجزاء كبيرة من البيانات تُرفق بمعاملات Ethereum محددة، وتهدف أساسًا إلى حمل بيانات الطبقة 2 بكفاءة.

غير أن خارطة الطريق طويلة الأجل لـ Ethereum تتجاوز مجرد زيادة كمية البيانات الكبيرة التي يمكن أن تتضمنها كل كتلة.

ومن المفاهيم المهمة هنا أخذ عينات توافر البيانات (DAS).

فبدلًا من مطالبة كل مُدقِّق بتنزيل كل جزء من البيانات الكبيرة والاحتفاظ به، يمكن لنظام أخذ العينات أن يتيح للمشاركين التحقق من احتمال توافر البيانات عبر استرداد أجزاء مختارة منها.

ويمكن استخدام تقنيات تشفيرية، مثل ترميز المحو، لتعزيز موثوقية هذه العملية. إذ تُوسَّع البيانات رياضيًا إلى أجزاء إضافية، ما قد يسمح بإعادة بناء الأجزاء المفقودة.

ويتمثل الهدف الأوسع في زيادة سعة توافر البيانات لدى Ethereum، من دون مطالبة كل عقدة بالتعامل مع مجموعة البيانات الموسعة بأكملها بالطريقة نفسها.

وتكتسب هذه المسألة أهمية خاصة للتوسّع المستقبلي، لأن رول أبس قد تحتاج في نهاية المطاف إلى سعة بيانات أكبر بكثير.

ماذا يحدث عندما لا تكون البيانات متاحة؟

يمكن أن يؤدي حجب البيانات إلى مشكلات خطيرة في التحقق من البلوكشين.

لنفترض أن منتج كتلة نشر التزامًا بمجموعة بيانات كبيرة، لكنه رفض توفير البيانات الأساسية. قد يعرف المشاركون الآخرون بوجود التزام، لكن قد يتعذر عليهم إعادة بناء انتقال الحالة الذي يمثله ذلك الالتزام.

وفي بيئة الطبقة 2، قد يؤثر ذلك في قدرة المستخدمين على التحقق من الأرصدة، أو إعادة بناء الحالة، أو التفاعل مع آليات النزاع.

وتعتمد النتائج الدقيقة على بنية البلوكشين.

تستخدم رول أبس المتفائلة ورول أبس المعرفة الصفرية آليات تحقق مختلفة، لكن كلتيهما تظل بحاجة إلى افتراضات مناسبة بشأن توافر البيانات. ويمكن لإثبات تشفيري أن يثبت تنفيذ حسابات معينة بشكل صحيح، لكن قد يظل المستخدمون بحاجة إلى بيانات المعاملات والحالة للتفاعل مع النظام وإعادة بناء حالته الحالية.

ولهذا تُعد الصحة والتوافر خاصيتين منفصلتين.

فالإثبات الصحيح لا يعني تلقائيًا أن جميع البيانات ذات الصلة متاحة للمستخدمين.

لماذا يُعد توافر البيانات مهمًا لتوسّع البلوكشين؟

تتجه صناعة البلوكشين بشكل متزايد نحو التصاميم المعيارية.

فبدلًا من تولي شبكة واحدة جميع الوظائف، يمكن لطبقات مختلفة أن تتخصص في التنفيذ والتسوية والإجماع وتوافر البيانات.

قد تحسن هذه البنية قابلية التوسّع، لكنها تجعل التواصل بين مكوناتها أكثر أهمية أيضًا.

وتُعد خارطة الطريق التي تركز على رول أبس في Ethereum مثالًا واضحًا على ذلك. إذ تتولى شبكات الطبقة 2 قدرًا كبيرًا من تنفيذ المعاملات، بينما توفر Ethereum التسوية وبنية تحتية متخصصة ومتزايدة لتوافر البيانات.

ونتيجة لذلك، لم تعد سعة التوسّع في Ethereum تتحدد فقط بعدد المعاملات التي تستطيع طبقة التنفيذ في Ethereum معالجتها مباشرة. بل تتأثر أيضًا بكمية بيانات رول أب التي تستطيع الشبكة إتاحتها بأمان وبطريقة اقتصادية.

ويجعل ذلك توافر البيانات إحدى اللبنات الأساسية لبنية البلوكشين التحتية الحديثة.

كما يساعد فهم توافر البيانات (DA) على تفسير سبب تزايد أهمية مفاهيم مثل البيانات الكبيرة، وdanksharding، وأخذ عينات توافر البيانات. فهذه المفاهيم ليست مجرد ترقيات تقنية لتخزين مزيد من المعلومات، بل محاولات لحل مشكلة أساسية: كيف يمكن لشبكة لامركزية إتاحة كميات كبيرة من بيانات المعاملات للتحقق، من دون مطالبة كل مشارك بتخزين كل شيء بشكل دائم؟

ومع ازدياد الطابع المعياري لمنظومات البلوكشين واستمرار توسّع شبكات الطبقة 2، سيظل هذا السؤال محوريًا في تصميم الأنظمة اللامركزية القابلة للتوسّع.