بروتوكول بلوكتشين جديد: دمج DAG والإجماع لتحقيق قدرة عالية على المعالجة ووقت إستجابة منخفض

لقد حققت تقنية البلوكتشين تقدمًا ملحوظًا منذ ظهور البيتكوين. مع ظهور تطبيقات جديدة مثل الألعاب وNFT، يسعى القطاع بنشاط للبحث عن طرق لتعزيز كفاءة التقنية، خاصةً في معالجة الأحمال العالية ووقت الإستجابة الحقيقي. تواجه L1 البلوكتشين حاليًا تحديين رئيسيين: الأول هو كيفية تحقيق معدل نقل عالٍ مع الحفاظ على وقت إستجابة منخفض، والثاني هو كيفية ضمان الاستقرار طويل الأمد لبروتوكول الإجماع. عند معالجة هذه القضايا، من الضروري أيضًا الحفاظ على اللامركزية من خلال المشاركة الديناميكية لعقدة التحقق وإعادة التكوين.

إحدى الطرق لزيادة السعة هي اعتماد بروتوكول الإجماع القائم على DAG، مثل ما تستخدمه بعض منصات البلوكتشين narwhale / Bullshark. هذه الأنواع من البروتوكولات تتيح للبلوكتشين معالجة عدد كبير من المعاملات في نفس الوقت، مما يجعلها مناسبة جدًا لتطبيقات مثل الألعاب وNFT. ومع ذلك، فإن البروتوكولات القائم على DAG عادة ما تؤدي إلى وقت الإستجابة لبضع ثوانٍ، مما يجعل التكلفة مرتفعة بالنسبة للتحويلات العادية أو العمليات في الألعاب.

من ناحية أخرى، تظهر البروتوكولات بدون إجماع (مثل FastPay) إمكانيات كبيرة في تقليل وقت الإستجابة والتوسع. تسمح هذه البروتوكولات بمعالجة سريعة للمعاملات من خلال القضاء على الحاجة إلى الإجماع، دون الحاجة لترتيب عالمي للمعاملات المستقلة المعالجة بشكل متوازي. لكنها مناسبة فقط لعمليات البلوكتشين البسيطة المحدودة، مما يحد من تعقيد العقود الذكية الممكن تحقيقها، وقد تواجه تحديات عند التعامل مع إعادة تكوين مجموعة المدققين المتغيرة ديناميكيًا.

على الرغم من أن هذه الطرق تحمل إمكانيات كبيرة، إلا أنها لا تزال في المرحلة البحثية الأكاديمية ولم تُستخدم على نطاق واسع في البلوكتشين الإنتاجي. تجمع بروتوكول منصة بلوكتشين معينة بين الإجماع القائم على DAG والطرق بدون إجماع، بهدف تحقيق التوازن المثالي: وقت إستجابة دون الثانية وعمليات مستمرة تصل إلى آلاف المعاملات في الثانية. في الوقت نفسه، تحتفظ المنصة أيضًا بالقدرة على تنفيذ عقود معقدة على كائنات مشتركة، وتوليد نقاط تفتيش، وإعادة تكوين مجموعة المصدقين عبر الفترات.

هذا البروتوكول الجديد يتبنى نهجاً فريداً يجمع بين التقنيتين المذكورتين أعلاه. لضمان أمان عمليات الأصول المملوكة بشكل فردي، يستخدم النظام بروتوكول بث متسق بين المتحققين، مما يحقق وقت الإستجابة أقل من الإجماع. بالنسبة للعقود الذكية المعقدة التي تعمل على الكائنات المشتركة، يعتمد النظام فقط على معالجة الإجماع. بالإضافة إلى ذلك، يدعم هذا البروتوكول عمليات صيانة الشبكة، مثل تحديد نقاط التفتيش وإعادة تكوين المتحققين. توفر هذه الاستراتيجية المبتكرة حلاً متوازناً عند معالجة المعاملات في بيئة بيزنطية مكررة.

في هذا البروتوكول، يمكن للمستخدمين الذين يمتلكون المفتاح الخاص إنشاء وتوقيع المعاملات لتغيير الأشياء التي يمتلكونها أو خلط الأشياء. تُرسل المعاملات عبر العقدة الكاملة إلى كل عقدة تحقق، حيث تقوم عقد التحقق بإجراء سلسلة من فحوصات الصلاحية والأمان، ثم تُعاد إلى العميل بعد التوقيع. يجمع العميل استجابة معظم عقد التحقق لتشكيل شهادة المعاملة، وفي هذه المرحلة تعتبر المعاملة غير قابلة للعكس.

بعد تجميع الشهادات، يتم إرسالها إلى جميع عقد التحقق، حيث تتحقق عقد التحقق من صلاحيتها وتؤكد الاستلام. إذا كانت تتعلق بأشياء حصرية، يمكن تنفيذ شهادة المعاملة على الفور دون الحاجة إلى انتظار محرك الإجماع. يتم إعادة توجيه جميع الشهادات إلى بروتوكول الإجماع القائم على DAG. يخرج الإجماع في النهاية ترتيب الشهادات الكلي؛ تتحقق عقد التحقق وتنفذ المعاملات التي تحتوي على أشياء مشتركة، ويمكن للعملاء جمع استجابة معظم عقد التحقق، وتجميعها في شهادة فعالة كدليل على تسوية المعاملة. بعد ذلك، يتم تشكيل نقاط التفتيش لكل تقديم إجماع، وذلك لتحفيز بروتوكول إعادة التهيئة.

بالإضافة إلى عملية التداول الرئيسية، يوفر هذا البروتوكول العديد من الوظائف لدعم بلوكتشين على مستوى الإنتاج:

1. تنفيذ بروتوكول نقطة التفتيش، لإنشاء التاريخ السببي لجميع المعاملات في النظام، لاستخدامه في التدقيق الكامل والمزامنة الفعالة.

2. دعم إعادة التكوين في نهاية كل فترة، مما يسمح بتغيير مجموعة المدققين وحقوق تصويتهم، مع ضمان تضمين جميع المعاملات النهائية في عصر واحد.

3. في نهاية العصر، تأمين "فتح" الأصول المقفلة بشكل خاطئ، وتقليل الأضرار الناجمة عن الثغرات إلى الحد الأدنى.

هذا البروتوكول الجديد يدعم إدارة كميات كبيرة من القيمة في البلوكتشين، حيث يوضح التقرير الفني الكامل كيفية عمل البروتوكولات الآمنة والنشطة، بالإضافة إلى إثبات الأمان للمشاركين البيزنطيين ذوي التزام جزئي في نموذج النظام الموزع القياسي.