نحن البلوكتشين: دليل شامل لفهم أنواعه وعمله

عقدة blockchain هي نقطة في الشبكة وظيفتها الأساسية هي توزيع البيانات بين العقد الأخرى، مما يضمن لامركزية النظام مع الحفاظ على تدفق المعلومات بكفاءة. يمكن أن تعمل العقد كوسيطين في نقل البيانات أو كجهات مستلمة نهائية، مما يشكل الهيكل الأساسي الذي يدعم أي شبكة blockchain.

الميزات الفنية لعقد البلوكشين

عقدة هي في الأساس خادم كمبيوتر (محفظة) مع محفظة عملات مشفرة مثبتة، متزامنة مع أجهزة مماثلة أخرى. مجموعة هذه العقد تشكل سلسلة الكتل. هذه البنية الشبكية تسمح بالتوزيع السريع والفعال لكميات كبيرة من البيانات.

يعتمد تشغيل العقدة مباشرة على قدرة الخادم. يمكن أن يكون أي جهاز قادر على نقل المعلومات عبر الإنترنت بمثابة عقدة، طالما أنه مزود بالبرنامج المحدد اللازم لهذه الوظيفة.

في معظم أنظمة البلوكشين، تلعب العقد ثلاث وظائف أساسية:

• تخزين وتوزيع المعلومات حول المعاملات والأرصدة في محافظ المشاركين في الشبكة
• مراقبة تنفيذ قواعد التوافق (PoS، PoW، بين خوارزميات أخرى)
• الحفاظ على عمل السجلات الموزعة، التي تحتوي على التاريخ الكامل للمعاملات منذ إنشاء الشبكة

من المهم التأكيد على أن العقد تحتاج إلى اتصال بالإنترنت لتعمل. لا يمكن لجهاز تخزين غير متصل بالإنترنت أن يعمل كعقدة. ومع ذلك، تصبح عقدة كاملة بمجرد إنشاء اتصال بالإنترنت.

أهمية العقد في شبكات البلوكشين

لضمان التشغيل المستقر لشبكة البلوكشين، تحتاج إلى شبكة من الخوادم المتزامنة مع بعضها البعض. القيمة المتصدرة لهذا التكوين هي توفير اللامركزية دون المساس بسرعة التفاعل بين مصفوفات المعلومات.

بالنظر إلى أن العقد الحاسوبية موزعة في دول ومدن مختلفة، فإن حظر الإنترنت في منطقة معينة لن يتسبب في انقطاع البلوكتشين. ومع ذلك، إذا كانت جميع العقد مركزة في يد مجموعة واحدة، فإنها يمكن أن تتحكم بالكامل في الشبكة، مما يعرض مبدأ اللامركزية للخطر.

تمثل اللامركزية واحدة من المزايا الرئيسية للعملات المشفرة. لضمان هذه الخاصية وتحقيق تأثير توزيع البيانات، تستخدم سلاسل الكتل العديد من العقد الصغيرة التي، على الرغم من عدم مشاركتها في التعدين، تخزن كل تاريخ المعاملات. وهذا يمنع مجموعة محدودة من الأشخاص من السيطرة على السجل الموزع.

المستخدمون الذين يوفرون طاقتهم الحاسوبية لضمان تشغيل البلوكشين يحصلون على مكافآت، مما يشجع المزيد من الأشخاص على ربط أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم بالشبكة الموزعة.

أنواع العقد في شبكات البلوكتشين

تختلف عقد البلوكشين حسب الوظيفة والهدف. هناك أنواع قياسية موجودة في العديد من شبكات البلوكشين، بالإضافة إلى نماذج إضافية مستخدمة في شبكات محددة مع وظائف موسعة.

نحن كاملون (العقد الكاملة)

هذا هو النوع الأول من العقد، الذي تم إنشاؤه في الأصل لشبكة البيتكوين. تشكل العقد الكاملة أساس سلسلة الكتل وتشارك في تنفيذ المعاملات.

عقدة كاملة تحتوي على جميع المعلومات حول المعاملات والكتل منذ إطلاق الشبكة وحتى اللحظة الحالية. عندما يقوم المستخدم بنقل العملات المشفرة، يتم التحقق من العملية من قبل جميع العقد وتسجيلها في سجله.

يمكن أن تعمل عشرات الآلاف من العقد الكاملة في وقت واحد على blockchain، تتبادل المعلومات باستمرار فيما بينها. يتطلب معالجة هذه الكمية الهائلة من البيانات قوة حوسبة كبيرة.

عندما يقوم المستخدم بتثبيت عقدة كاملة للمرة الأولى، يجب عليه مزامنتها مع الشبكة، عن طريق تنزيل كل سلسلة الكتل. في بعض الشبكات، تتطلب هذه العملية ذاكرة كبيرة. على سبيل المثال، في نوفمبر 2022، كان حجم سلسلة كتل البيتكوين 438 جيجابايت، وقد يستغرق الأمر عدة أسابيع للمزامنة الكاملة.

إذا انفصل عقد عن الشبكة لفترة من الوقت، فعند إعادة الاتصال، سيتعين عليه المزامنة مرة أخرى، وتنزيل جميع المعلومات التي تم إنشاؤها خلال فترة الغياب.

تمتلك العقد الكاملة مجموعة محددة من الميزات التي تميزها عن الأنواع الأخرى. واحدة من الوظائف الأكثر أهمية هي التحقق من التوقيعات (المفاتيح) لتأكيد المعاملات والكتل. إذا تم اكتشاف خطأ، يمكن للعقدة رفض العملية. قد تختلف الأسباب: تنسيق غير صحيح، أخطاء في الخوارزمية، تكرار، تلاعب بالسجلات، وغيرها.

يمكن للمستخدمين الذين يقومون بتشغيل عقد كاملة التحقق من التحويلات المستلمة بشكل مستقل، وإذا رغبوا، يمكنهم أيضًا المشاركة في التعدين والحصول على المكافآت.

نحن خفيفون (Light Nodes)

تحتوي العقد الخفيفة على معلومات غير كاملة حول البلوكتشين. هذا النوع من العقد يخزن فقط سجل الكتلة المتصلة به وعادة لا يعمل بشكل مستمر.

عادةً ما تكون العقدة الخفيفة برنامجًا يتصل بعقدة كاملة وينقل المعلومات منها إلى جهاز المستخدم، مثل رصيد الحساب وتاريخ المعاملات. في الممارسة العملية، تستخدم العقدة الخفيفة عقدة كاملة كجسر للوصول إلى سلسلة الكتل.

يمتلك العقد الخفيف الوظائف الأساسية لاستخدام العملات المشفرة، دون الحاجة إلى قوة حوسبة كبيرة أو ذاكرة، ويمكن تشغيله حتى على الأجهزة المحمولة. عادة ما يستغرق التزامن بضع ثوان فقط.

نحن العقد الكاملة المتصدرة (Pruned Full Nodes)

هذا النوع من العقد يقوم بتنزيل كامل سلسلة الكتل ويقوم بمزامنتها فقط عند التشغيل الأول. بعد ذلك، يقوم بتحميل الكتل الجديدة تلقائيًا وحذف الكتل القديمة عندما يتم الوصول إلى حد معين من الذاكرة. عادةً، يمكن للمستخدم تعيين حجم العقدة في الإعدادات، على سبيل المثال، 10 جيجابايت.

نحن المعدّنين (عقد التعدين)

تشارك العقد المعدّنة في عملية تعدين العملات المشفرة وتستخدم حصرياً في سلاسل الكتل القائمة على خوارزمية إثبات العمل (PoW). يمكن أن تكون كاملة أو خفيفة.

لإجراء هذا النوع من العقد، يجب أن يكون لدى المستخدم معدات حاسوبية قوية:

• وحدة المعالجة المركزية (CPU)
• وحدة المعالجة الرسومية (GPU)
• الدائرة المتكاملة للتطبيقات الخاصة (ASIC)

كما أن تثبيت برنامج متخصص ضروري.

في عملية تعدين البيتكوين، على سبيل المثال، يجب حل مشاكل رياضية معقدة. نتيجة لهذه الحسابات، يجد المُعدِّن قيمة فريدة من الرموز: تجزئة، والتي تعمل كدليل على العمل المنجز.

ثم يرسل المنقب الهاش الذي وجده إلى عقد أخرى، تقوم بالتحقق من مطابقته للمتطلبات. إذا كانت عملية التحقق ناجحة، يمكن للمنقب إضافة كتلة جديدة والحصول على المكافأة المقابلة.

نحن من المتصدر (عقد المتصدر )

هذا هو المعادل للعقد المعدّنة في سلاسل الكتل التي تستخدم خوارزمية إثبات الحصة (PoS). كما أنه من الضروري وجود عقدة تخزين للتحقق من المعاملات وإضافة كتل جديدة، ويمكن أن تكون كاملة أو خفيفة.

في هذه الحالة، لا تُمنح المكافأة بناءً على الحسابات الرياضية، بل من خلال إيداع كمية معينة من العملات في الحساب. وبالتالي، لا يتطلب تشغيل عقدة لتخزين العملات شراء معدات باهظة الثمن. يكفي تكوين البرنامج بشكل صحيح وإيداع المبلغ المطلوب.

العقد الرئيسية

العقدة الرئيسية تشبه العقدة الكاملة: فهي تخزن أيضًا جميع معلومات البلوكشين وتزامن معها، لكنها تمتلك وظائف إضافية. إنها ضرورية لضمان الخصوصية عند تقسيم المعاملات وإرسالها بين المحافظ.

يمكن لمالك عقد كامل الحصول على ماسترنود إذا استوفى الشروط المحددة بواسطة البلوكشين. عادةً ما يكون الشرط المتصدر هو إيداع والحفاظ على كمية معينة من العملات في حسابه، بالإضافة إلى إجراء إعدادات محددة على الخادم ( التي تختلف بين العملات المشفرة المختلفة ).

عندما يقوم المستخدم بإجراء معاملة مجهولة، يتم "خلط" عملاته في الماستر نودز. قد تتضمن هذه العملية أعدادًا مختلفة من العقد، موزعة عالميًا وتم اختيارها عشوائيًا. كما أن عدد جولات الخلط يختلف أيضًا، ويمكن تكوينه يدويًا أو تلقائيًا. ونتيجة لذلك، يصبح من المستحيل تتبع الاتصال بين المرسل والمستلم.

يمكن أن تعمل العقد الرئيسية مع خوارزمية إثبات الحصة أو مع توافق هجين بين إثبات العمل وإثبات الحصة. لتحفيز المستخدمين على إنشاء وإدارة العقد الرئيسية، يمنح النظام لهم جزءًا من عمولات المعدنين. تختلف قيمة المكافأة بين سلاسل الكتل المختلفة.

في سلسلة الكتل NEM (XEM)، يُطلق على الماستر نود اسم سوبر نود.

عقد البرق

شبكة Lightning (LN) هي إضافة من الطبقة الثانية لسلسلة الكتل الخاصة ببيتكوين، تتكون من شبكة من قنوات الدفع بين المستخدمين. يستخدم هذا النظام عقد خاصة فائقة السرعة تتزامن مع بعضها البعض ومع سلسلة الكتل المتصدرة.

العقدة الضوئية تتحقق فقط من المعاملات المرتبطة بها مباشرة ( على عكس العقدة القياسية، التي تتحقق من جميع المعاملات في سلسلة الكتل ). بفضل هذه الميزة، يتم تحقيق أقصى سرعة في معالجة المعاملات.

المتصدرون والأوراكل

هذه وظائف إضافية يمكن أن يؤديها العقد في شبكة لامركزية:

• عقدة المُصادِق هي جهاز يتحقق من المعاملات ويوافق عليها. يمكن أن تعمل هذه العقد باستخدام خوارزميات مختلفة، اعتمادًا على خصائص البلوكشين.
• الأوراكل هو عقدة تنقل المعلومات من الأنظمة الخارجية إلى البلوكشين. مثال على هذه البيانات يمكن أن يكون السعر الحالي للعملات في منصة تبادل تعمل على البلوكشين.

من الضروري وجود نص محدد لتحويل المعلومات إلى تنسيق مفهومة للعقود الذكية. بعد ذلك، يقوم المُصادق بالتحقق من بيانات الأوركل جنبا إلى جنب مع جميع المعلومات الأخرى على البلوكتشين.

في هذه الحالة، يتم التحقق من إشارة من oracle بواسطة عدد كبير من المدققين، مما يزيد من الأمان العام للشبكة.

الفوكات والتغييرات في وظائف العقد

يمكن تحديث أي مشروع للعملات المشفرة بشكل دوري. لكي يكون للتحديثات تأثير في جميع أنحاء الشبكة، يجب أن تقبلها جميع العقد. قد تنشأ أحيانًا خلافات في مجتمع المطورين والمدققين حول تنفيذ تحديثات معينة، حيث تقبل بعض العقد هذه التحديثات بينما ترفضها أخرى. تُسمى عملية إدخال هذه التغييرات fork.

يوجد نوعان من الفوكز:

• يمثل التفرع الناعم تغييرات وتحسينات بسيطة لا تتعارض مع الإعداد الأساسي للكتلة. لقبولها، يجب على مالك العقدة تحديث البرنامج. حتى إذا قبلت فقط جزء من العقد هذه التحديث، سيستمر النظام في العمل بشكل مستقر.
• يشير الانقسام الصعب إلى تغييرات كبيرة في سلسلة الكتل. نتيجة لذلك، قد تتغير أنواع العقد في الشبكة تمامًا. على سبيل المثال، في سبتمبر 2022، انتقلت عملة الإثيريوم من خوارزمية إثبات العمل (PoW) إلى إثبات الحصة (PoS). وبالتالي، اختفت عقد التعدين وظهرت عقد التخزين مع وظائف التحقق.

إذا كان هناك خلاف في المجتمع حول قبول شوكة صلبة، فإن الشبكة تنقسم إلى سلسلتين من الكتل غير المتوافقة: إحداهما تحتفظ بالتكوين الأصلي والأخرى تعتمد المواصفات الجديدة.