ما هي أشجار ميركل وكيف تدعم إثبات الاحتياطيات؟

في عالم تكنولوجيا البلوكتشين ومنصات تداول العملات الرقمية، يمثل فهم الآليات التشفيرية الأساسية عنصرًا محوريًا لضمان الأمان والشفافية. تستعرض هذه المقالة مفهومين رئيسيين: أشجار ميركل وإثبات الاحتياطيات، وتشرح كيف يعملان معًا لتأسيس أنظمة تحقق لا تعتمد على الثقة في الشبكات اللامركزية.

ما هي "التجزئة"؟

تعد التجزئة حجر الأساس في تشفير البلوكتشين؛ فهي سلسلة فريدة ودائمة من الأرقام والحروف، ناتجة عن مجموعة بيانات بأي حجم أو طول. في سياق البلوكتشين، يمكن أن تكون هذه المجموعة غير محدودة نظريًا، ما يجعل دالة التجزئة أداة قوية ومرنة للغاية.

تعمل الآلية من خلال دالة تجزئة تشفيرية تربط كل كتلة جديدة تضاف إلى البلوكتشين بالكتلة السابقة. تقوم هذه الدالة بتحويل بيانات المعاملات إلى سلسلة نصية فريدة لا يمكن تغييرها إلا إذا تغيرت قيمة تجزئة الكتلة السابقة، ما يؤدي إلى تغيير تاريخ البلوكتشين بالكامل. هذه الصلة الوثيقة بين الكتل تمنح البلوكتشين أمانه الجوهري.

من أهم خصائص دوال التجزئة حساسيتها لأي تغيير في البيانات؛ فمجرد تعديل بسيط في المدخلات يغيّر ناتج التجزئة بالكامل. وبمجرد توليد التجزئة، لا يمكن استرجاع البيانات الأصلية منها، وهو ما يمنح البلوكتشين خاصيته التشفيرية ويضمن بقاء البيانات آمنة من محاولات الفك.

هذه الدالة التشفيرية هي ما يجعل البلوكتشين غير قابل للتغيير ومحصنًا من التلاعب، إذ ترتبط كل كتلة ارتباطًا وثيقًا بما قبلها وما بعدها. عمليًا، يمثل تجزئة المعاملة (Tx Hash) معرفًا فريدًا يُنتج عن معاملة عملة رقمية، ويعد دليلاً على أن المعاملة تم التحقق منها وأدرجت بشكل دائم في البلوكتشين.

ما هي شجرة ميركل؟

سجل رالف ميركل براءة اختراع شجرة ميركل عام 1979، وقدمت حلاً مبتكرًا لمشكلات الكفاءة في الشبكات اللامركزية. فعند إجراء معاملات على شبكة نظير إلى نظير، يجب التأكد من توافق أي تغيير على البلوكتشين عبر جميع الأطراف المشاركة. وبدون دالة تجزئة المعاملات، كانت الشبكات ستضطر للتحقق المستمر من جميع المعاملات، مما يؤدي إلى عبء كبير.

ولتقريب الفكرة، تخيل محل آيس كريم يحسب أرباح وخسائر يناير يدويًا. إذا اكتشفت خطأ في إدخال دفعة يوم 5 يناير، يجب إعادة حساب جميع الإدخالات التالية حتى نهاية الشهر؛ وهو نظام مرهق وغير فعال.

أما دالة التجزئة التشفيرية فتعمل مثل برامج المحاسبة كـ Excel، حيث يؤدي أي تغيير في البيانات إلى تحديث النتائج النهائية فورًا دون الحاجة لإعادة الحساب بالكامل. لكن في البلوكتشين، كل تعديل في المعاملة ينتج عنه تجزئة جديدة عشوائية تعكس التغيير.

تعمل أشجار ميركل كمولدات كلمات مرور متقدمة، تحول البيانات إلى سلاسل عشوائية من الحروف والأرقام (تجزئات) ترتبط بالمعاملات ذات الصلة على البلوكتشين، لتشكّل بنية شجرية هرمية من التجزئات. تتيح هذه الأشجار التحقق السريع من البيانات المنقولة بين الحواسيب في شبكة نظير إلى نظير، عبر التأكد من أن الكتل لم تتعرض لأي تغيير أو تلف عند النقل.

في أنظمة العملات الرقمية، تتألف شجرة ميركل من "أوراق" أو عقد نهائية تمثل تجزئات كتل بيانات مثل معاملات البلوكتشين. أما العقد القريبة من القمة فهي تجزئات لمجموعات أبنائها. على سبيل المثال، Hash 1 يمثل دمج التجزئتين تحته (Hash 1 = Hash (hash 1-0 + Hash 1-1)).

وتقع في قمة الشجرة التجزئة العليا أو الجذر، حيث يمكن استقبال أي جزء من الشجرة من مصدر غير موثوق مثل شبكة النظير إلى النظير. ويمكن التحقق من أي فرع جديد—يمثل معاملة جديدة—بمقارنته مع التجزئة العليا، ما يسمح بكشف أي تلاعب أو تزوير. بهذه الآلية، لا حاجة للثقة في كل مشارك على الشبكة، ما يعرّف العملات الرقمية كنظام "دون ثقة".

ما هو إثبات الاحتياطيات؟

تمثل مسألة حفظ الأصول في منصات تداول العملات الرقمية تحديات خاصة. فالمحاسبة التقليدية تعتمد على دفاتر وميزانيات تفحصها جهات تدقيق مستقلة. وعند وجود تناقضات، يشير المدققون إليها ويوافقون على السجلات بعد حلها. أما بعض منصات العملات الرقمية فتعمل دون تدقيق خارجي أو رقابة بشرية على المعاملات.

وهذا يثير تساؤلات رئيسية للمستخدمين: كيف يمكنك التأكد من بقاء وديعتك بعد إرسالها إلى المنصة؟ وكيف تضمن أن المنصة لم تستخدم أموالك لأغراض أخرى؟ الرصيد الظاهر على الشاشة قد لا يوفر الطمأنينة اللازمة، وهذا أمر منطقي.

ورغم وجود مستكشفات البلوكتشين، إلا أن التجربة أظهرت أنها لا توفر دائمًا الشفافية الكافية للحماية من الجهات السيئة. والحل يكمن في الجمع بين أشجار ميركل وبروتوكولات إثبات الاحتياطيات.

ومن منطلق تعزيز ثقة العملاء في أموالهم الرقمية المودعة لدى منصات مركزية، أطلقت منصات عديدة بروتوكولات إثبات الاحتياطيات. حيث يقدم إثبات الاحتياطيات تقريرًا شاملًا لأصول العملات الرقمية لضمان أن الجهة الحافظة تملك الأصول الفعلية بالنيابة عن المستخدمين.

يتم تطبيق ذلك باستخدام أشجار ميركل للتحقق بطريقتين: الأولى، تمكّن المستخدمين من إيجاد رصيدهم في الشجرة لإثبات إدراجه في إجمالي أرصدة المنصة؛ والثانية، مقارنة الإجمالي مع رصيد المحفظة المعلنة على السلسلة للتحقق من إثبات الاحتياطيات.

وباستخدام أشجار ميركل لعرض بيانات المعاملات غير القابلة للتغيير وإثبات عدم التلاعب بها عبر دوال التجزئة التشفيرية، يمكن للعملاء التأكد من حفظ أصولهم بنسبة 1:1. هكذا يتحقق نظام شفاف وقابل للتحقق يجمع بين الحفظ المركزي والتحقق اللامركزي.

الخلاصة

تمثل أشجار ميركل وإثبات الاحتياطيات ابتكارات أساسية في تكنولوجيا البلوكتشين وعمليات منصات العملات الرقمية. فدوال التجزئة تضمن الأمان التشفيري للبلوكتشين وتجعل بياناته غير قابلة للتغيير أو التلاعب. بينما توفر أشجار ميركل أنظمة تحقق فعالة تتيح التحقق السريع من سلامة البيانات في الشبكات اللامركزية دون الحاجة لفحص كل المعاملات باستمرار.

ويعالج دمج أشجار ميركل مع بروتوكولات إثبات الاحتياطيات إحدى أهم القضايا في عالم العملات الرقمية: الثقة في الجهات الحافظة. عبر تقديم إثبات شفاف وقابل للتحقق تشفيريًا بأن المنصات تحتفظ بأصول المستخدمين بنسبة 1:1، توفر هذه التقنيات آليات مساءلة تحمي المستخدمين مع الحفاظ على الكفاءة التشغيلية. ومع تطور قطاع العملات الرقمية، تظل أشجار ميركل وآليات التحقق هذه ضرورية لتعزيز الثقة وضمان سلامة الأصول الرقمية.

الأسئلة الشائعة

ما هي شجرة ميركل في البلوكتشين؟

شجرة ميركل هي بنية بيانات تشفيرية سجلها رالف ميركل عام 1979، تنظم بيانات المعاملات في شجرة تجزئة هرمية. تحول البيانات إلى سلاسل عشوائية من الحروف والأرقام (تجزئات) ترتبط بمعاملات البلوكتشين، ما يسمح للشبكات بالتحقق السريع من سلامة البيانات عبر أنظمة النظير إلى النظير دون الحاجة لفحص جميع المعاملات باستمرار.

كيف تُمكّن أشجار ميركل إثبات الاحتياطيات؟

تتيح أشجار ميركل إثبات الاحتياطيات عبر طريقتين: أولًا، يمكن للمستخدمين تحديد رصيدهم في الشجرة لإثبات إدراجه ضمن إجمالي أرصدة المنصة؛ ثانيًا، يمكن مقارنة إجمالي الأرصدة مع رصيد المحفظة المعلن على السلسلة. وهكذا يتحقق إثبات شفاف وقابل للتحقق تشفيريًا بأن المنصات تحتفظ بأصول المستخدمين بنسبة 1:1.

ما هي التجزئة ولماذا تُعد ضرورية لأمن البلوكتشين؟

التجزئة هي سلسلة فريدة وغير قابلة للتغيير من الأرقام والحروف ناتجة عن مجموعة بيانات بأي حجم. تربط كل كتلة جديدة في البلوكتشين بالكتلة السابقة، وأي تعديل في البيانات يؤدي لتغير كلي في مخرجات التجزئة. تمنح هذه الخاصية التشفيرية البلوكتشين الثبات وعدم القابلية للتلاعب، إذ ترتبط كل كتلة ارتباطًا جوهريًا ببقية السلسلة.