ما هو إثبات التاريخ وكيف يعمل؟

وأوضح الحاجة إلى إثبات التاريخ

في شبكة موزعة مثل blockchain، تمثل مزامنة جدول زمني مشترك للمعاملات تحديًا كبيرًا. تحقق معظم سلاسل الكتل ذلك من خلال تنسيق الكتل من خلال الاتصال على مستوى الشبكة؛ ومع ذلك، يمكن أن يؤدي هذا النهج إلى حدوث تأخيرات وإبطاء إتمام المعاملة، خاصة مع انضمام المزيد من العقد إلى الشبكة.

وقد رأى أناتولي ياكوفينكو، مؤسس سولانا، طريقة لمعالجة “مشكلة الساعة” هذه من خلال تقديم حل التشفير الذي يوفر سجلاً تاريخياً للمعاملات. من خلال إعطاء كل معاملة طابعًا زمنيًا يمكن التحقق منه، يمكن لـ Solana إنشاء ترتيب مشفر للأحداث دون الحاجة إلى إجماع ثابت على الشبكة بشأن الوقت أو الطلب. أصبح هذا الحل، المعروف باسم إثبات التاريخ، سمة مركزية تميز سولانا، مما يسمح له بتحقيق سرعات عالية دون المساس باللامركزية.

أصبحت Solana واحدة من أكثر شبكات blockchain من الطبقة الأولى التي تم الحديث عنها، ويرجع ذلك أساسًا إلى سرعات المعاملات غير المسبوقة والرسوم المنخفضة. في قلب هذه المنصة عالية الأداء يكمن مفهوم مبتكر: إثبات التاريخ (PoH).

على عكس سلاسل الكتل مثل Bitcoin وEthereum التي تعتمد فقط على آليات الإجماع مثل إثبات العمل (PoW) أو إثبات الملكية (PoS)، على التوالي، تجمع Solana بين PoH وPoS لتحقيق إنتاجية عالية ونظام منخفض الكمون.

يتيح هذا المزيج الفريد لـ Solana التعامل مع آلاف المعاملات في الثانية، وحل الاختناقات الكبيرة التي تواجهها السلاسل الأخرى.

كيف يعمل إثبات التاريخ (PoH).

يعمل إثبات التاريخ عن طريق إنشاء ساعة تشفير تحدد الطوابع الزمنية لكل معاملة، وإنشاء سجل يمكنه إثبات وقت حدوث كل معاملة.

تستخدم هذه العملية وظيفة تأخير يمكن التحقق منها (VDF)، في حالة Solana تعتمد على تجزئة SHA-256، لإنشاء سلسلة مستمرة ومتسلسلة من التجزئة. تشير كل تجزئة إلى التجزئة السابقة، وتشكل جدولًا زمنيًا فريدًا.

يكمن تفرد PoH في حقيقة أن كل تجزئة يمكن التحقق منها وتعتمد على التجزئة السابقة. تعمل سلسلة التجزئة هذه بشكل أساسي على إنشاء “ساعة” يمكن لجميع العقد في الشبكة اتباعها، مما يسمح لها بالموافقة على ترتيب المعاملات دون الاتصال مباشرة. يمكن للعقد بعد ذلك التحقق من صحة الكتل والمعاملات في تسلسل تم طلبه مسبقًا، مما يؤدي إلى تسريع العملية بأكملها.

كيف يعمل برنامج PoH على تسريع الإجماع بشأن سولانا

يسمح PoH لـ Solana بتحقيق إجماع أسرع وأكثر كفاءة من خلال طلب المعاملات مسبقًا، مما يتيح أوقات حظر سريعة ومعالجة آلاف المعاملات في الثانية.

في أنظمة PoS أو PoW التقليدية، يتم إنشاء الكتل من خلال عملية تصويت على مستوى الشبكة، الأمر الذي يتطلب الإجماع على الطابع الزمني لكل كتلة وترتيبها.

يسمح PoH لـ Solana بتخطي هذه الخطوة عن طريق طلب المعاملات مسبقًا، مما يعني أن المدققين يمكنهم معالجة المعاملات فور وصولها دون انتظار اتفاقية على مستوى الشبكة. وهذا يقلل من مقدار الاتصالات المطلوبة ويجعل عملية التحقق أسرع وأكثر كفاءة.

باستخدام PoH، يمكن لـ Solana التوصل إلى توافق في الآراء بسرعة أكبر بكثير لأن كل عقدة لديها إمكانية الوصول إلى نفس الجدول الزمني الذي يمكن التحقق منه. وهذا يتيح أوقات كتل سريعة ويمكن التنبؤ بها – يحقق Solana بانتظام أوقات كتل تبلغ 400 مللي ثانية، وهو أسرع من العديد من الأنظمة المركزية. من خلال حل مشكلة المزامنة، يسمح PoH لـ Solana بمعالجة آلاف المعاملات في الثانية باتساق عالٍ.

التفاعل بين إثبات التاريخ وإثبات الحصة

في حين أن PoH يوفر الجدول الزمني وترتيب المعاملات، فإن PoS يتعامل مع اختيار المدقق وأمن الشبكة.

في نظام إثبات الحصة (PoS) الخاص بـ Solana، يتم اختيار المدققين بناءً على حصتهم في الشبكة. كلما زادت الحصة، زادت احتمالية اختيار المدقق لإضافة كتل جديدة. تحافظ عملية الاختيار الموزونة على أمان الشبكة من خلال مواءمة حوافز المصادقين مع صحة الشبكة.

يعمل PoH وPoS معًا بسلاسة. وإليك الطريقة:

• يوفر PoH قائمة مرتبة من الأحداث، بينما يحدد PoS من يمكنه إضافتها إلى blockchain.
• يقوم المدقق المنتخب، والمعروف أيضًا باسم “القائد”، بجمع المعاملات وطلبها بما يتماشى مع الطوابع الزمنية لـ PoH. يتيح هذا التآزر بين PoH وPoS لـ Solana الحفاظ على السرعة والأمان، وهو التوازن الذي كان من الصعب تحقيقه بالنسبة للعديد من سلاسل الكتل الأخرى.

دور المدقق الرئيسي في إنشاء الكتلة على Solana

في Solana، يتم تحديد مدقق رئيسي (أو “قائد”) لإنشاء كتل خلال فتحة معينة. يعد هذا المدقق مسؤولاً عن تنظيم المعاملات وختمها الزمني بما يتماشى مع الجدول الزمني لـ PoH.

من خلال الاستفادة من PoH، يمكن للقائد وضع كل معاملة بترتيب معين، مما يلغي الحاجة إلى مدققين آخرين للتحقق من صحة تسلسل المعاملات بشكل نشط.

بمجرد قيام المدقق الرئيسي بإنشاء الكتلة، يتم التحقق منها بواسطة العقد الأخرى.

ونظرًا لأن الكتلة تلتزم بالفعل بالجدول الزمني للتحقق من الصحة، فإن عملية التحقق تكون أسرع وأكثر كفاءة. يعد دور المدقق الرئيسي أمرًا بالغ الأهمية لقابلية التوسع في Solana، لأنه يضمن إنشاء الكتل وتأكيدها بسرعات عالية.

فيما يلي التدفق الموضوعي للإجماع الذي يجمع بين إثبات صحة النظرية (PoH) وإثبات الحصة (PoS)، مما يؤدي إلى إنتاجية عالية وزمن وصول منخفض لسلسلة الكتل.

• الخطوة 1: يتم اختيار قادة المدققين في Solana بناءً على نظام مرجح للحصص، حيث من المرجح أن يتم اختيار المدققين ذوي حصص Solana (SOL) الأكبر كقادة. وهذا يعني أن الكيانات التي تستثمر أكثر في الشبكة من المرجح أن تكون مسؤولة عن إنتاج الكتل، مما يعزز مواءمة الحوافز مع أمن الشبكة.
• الخطوة 2: تضع آلية إجماع PoH جدولًا زمنيًا لتناوب القادة. الجدول الزمني معروف مسبقًا، ويتم تخصيص “فتحة” لكل قائد، وهي فترة وجيزة (حوالي 400 مللي ثانية) يجمعون خلالها المعاملات وينتجون كتلة. يسمح هذا التناوب المتوقع للمدققين بتوقع متى سيعملون كقادة، مما يسهل الاستعداد للمسؤوليات القادمة.
• الخطوة 3: أثناء الفتحة المخصصة له، يقوم القائد بجمع المعاملات من الشبكة. تتيح آلية PoH للقائد وضع طابع زمني لكل معاملة بتوقيع تشفير فريد، مما يؤدي إلى إنشاء تسلسل منظم للمعاملات. يعد هذا الترتيب جزءًا لا يتجزأ من PoH، مما يسمح بالتحقق من المعاملات والتحقق من صحتها بواسطة العقد الأخرى بالتسلسل الصحيح.
• الخطوة 4: يقوم القائد بعد ذلك بتنظيم المعاملات المطلوبة في كتلة، مع تضمين طابع زمني يتماشى مع تسلسل PoH. يعمل هذا التسلسل كسجل تاريخي يؤكد أمر المعاملة دون مطالبة كل مدقق بالتوصل إلى إجماع على كل معاملة على حدة. يعد الطابع الزمني لـ PoH أيضًا بمثابة دليل على أن المعاملات قد تمت معالجتها في الوقت الفعلي، مما يوفر دفتر أستاذ يمكن التحقق منه.
• الخطوة 5: بمجرد إنشاء الكتلة، يقوم القائد ببثها إلى بقية الشبكة باستخدام بروتوكول Solana’s Turbine. يقوم Turbine بتقسيم البيانات إلى حزم أصغر وتوزيعها عبر أدوات التحقق من الصحة، مما يضمن النشر الفعال حتى مع أحجام المعاملات الكبيرة.
• الخطوة 6: يقوم المدققون الآخرون باستلام الكتلة والتحقق من صحتها مقابل تسلسل PoH، مما يؤكد أن الطلب ذو الطابع الزمني يتوافق مع السجل التاريخي المتوقع. نظرًا لأن المعاملات تم طلبها مسبقًا من قبل القائد، يمكن للمدققين التحقق بسرعة من التسلسل دون الحاجة إلى اتصالات إضافية للطلب، مما يؤدي إلى تسريع عملية التحقق من الصحة.
• الخطوة 7: بعد التحقق من صحة الكتلة، تتم إضافتها إلى blockchain، لإنهاء سجلات المعاملات. ينتقل دور القائد بعد ذلك إلى المدقق المجدول التالي، الذي يبدأ في جمع المعاملات للفتحة التالية. تستمر هذه الدورة وتسمح لـ Solana بتحقيق إنتاج مستمر للكتل والحفاظ على إنتاجية عالية.

ابتكارات إضافية في Solana: التوربينات وخطوط الأنابيب

بالإضافة إلى PoH، تستخدم Solana ابتكارات تقنية أخرى مثل التوربينات وخطوط الأنابيب لتحسين الأداء بشكل أكبر.

يمكن أن يصبح نشر البيانات في الشبكات الكبيرة بطيئًا ومزدحمًا، مما يؤدي إلى اختناقات. يحل Turbine هذه المشكلة عن طريق تقسيم البيانات إلى أجزاء أصغر ونقلها عبر العقد بالتوازي، على غرار الطريقة التي يقوم بها BitTorrent بتقسيم الملفات. ويساعد ذلك في الحفاظ على زمن وصول منخفض وإنتاجية عالية، خاصة في شبكة عالمية.

تسمح بنية خطوط الأنابيب الخاصة بـ Solana بتشغيل مراحل مختلفة من معالجة المعاملات في وقت واحد. يتيح هذا التقسيم لمهام المعالجة عبر الموارد تدفق المعاملات بشكل مستمر دون انتظار، مما يزيد من الإنتاجية ويجعل النظام أكثر كفاءة.

من خلال الجمع بين التوربينات وخطوط الأنابيب مع PoH، يمكن لـ Solana معالجة المعاملات بسرعة دون الاصطدام بالاختناقات الشائعة التي تواجهها سلاسل الكتل التقليدية.

لماذا لا يوجد لدى Solana mempool

مجمع الذاكرة عبارة عن منطقة احتجاز للمعاملات غير المؤكدة التي تستخدمها معظم سلاسل الكتل لإدارة المعاملات المعلقة. ومع ذلك، لا يوجد لدى Solana ميمبول تقليدي بسبب PoH. في نظام Solana، يتم وضع طابع زمني على المعاملات بمجرد دخولها إلى الشبكة، مما يسمح بمعالجتها في الوقت الفعلي.

تلغي هذه المعالجة في الوقت الفعلي الحاجة إلى مجمع ذكريات، حيث لا تنتظر المعاملات في الطابور — إما أن يتم قبولها وطلبها على الفور أو يتم تجاهلها. ومن خلال إزالة مجمع الذاكرة، يعمل Solana على تقليل زمن الوصول ويضمن معالجة المعاملات بأقل قدر من التأخير، وهو عامل رئيسي في الحفاظ على أدائه عالي السرعة.

هل يسمح PoH لـ Solana بالعمل بدون مجموعة ذكريات؟

وظيفة الطابع الزمني الفريدة لـ PoH هي ما يمكّن Solana من العمل بدون مجمع ذكريات.

نظرًا لأن PoH يوفر تسلسلًا مدمجًا للمعاملات، فيمكن للمدققين معالجة المعاملات على الفور دون الحاجة إلى تخزينها مؤقتًا. يعمل هذا الترتيب الفوري على تبسيط تدفق المعاملات ويسمح للشبكة بمعالجة كميات كبيرة دون التعقيد الإضافي لإدارة مجمع الذاكرة.

في حين أن هذا الأسلوب يجلب مزايا مذهلة في السرعة، فإنه يتطلب أيضًا إدارة دقيقة لواجبات التحقق وأمن الشبكة لمنع الازدحام. يوازن تصميم Solana بين هذه العناصر، مما يجعله واحدًا من أسرع سلاسل الكتل في الإنتاج.

قادة الكتلة – ناقل مركزي في نموذج إجماع Solana’s PoH؟

يمكن أن يؤدي الاختيار المتكرر لنفس أدوات التحقق كقادة في آلية PoH إلى مركزية إنتاج الكتل، مما قد يقلل من تنوع أدوات التحقق ويزيد المخاطر المتعلقة باستخراج MEV.

وبما أن القادة مسؤولون عن تنظيم المعاملات وطلبها، فإنهم يلعبون دورًا حاسمًا في الشبكة. إن وجود نفس عدد قليل من المدققين الذين يتم اختيارهم بشكل متكرر كقادة يمكن أن يؤدي إلى موقف تكتسب فيه مجموعة صغيرة من المدققين ذوي الموارد الجيدة تأثيرًا كبيرًا على إنتاج الكتل. قد يؤدي هذا إلى تقليل تنوع المدققين المشاركين بنشاط في عملية إنشاء الكتلة.

نظرًا لأن قادة الكتلة يتحملون وحدهم المسؤولية عن طلب المعاملات، فيمكنهم أيضًا إدارة الإيرادات الإضافية باستخدام معاملات القيمة القصوى القابلة للاستخراج (MEV). ومع ذلك، فإن سرعة السلسلة تقلل بالفعل من احتمالات MEV، على عكس السلاسل الأبطأ. ومع ذلك، يعد هذا أحد مخاطر آلية تحديد الصحة.