خوارزمية تقسيم بلوكفلو

خوارزمية تجزئة Alephium BlockFlow تمثل تقدمًا كبيرًا في قابلية توسيع وكفاءة سلسلة الكتل. من خلال معالجة القيود المفروضة على البنى التحتية لسلسلة الكتل التقليدية، يمكن لـ BlockFlow تمكين معدلات تحويل مرتفعة بينما يحافظ على اللامركزية والأمان.

فهم التقسيم في تقنية البلوكشين

التشظي هي تقنية تقوم بتقسيم شبكة بلوكشين إلى شرائح أصغر وأكثر إدارة تسمى شرائح. كل شريحة مسؤولة عن معالجة مجموعة فرعية من معاملات الشبكة، مما يسمح بمعالجة عدة معاملات بشكل متوازي. يعزز هذا التقسيم القدرة الإجمالية للشبكة والأداء، مما يخفف من مشكلات الازدحام والكمون العالي التي تعتبر شائعة في هياكل سلسلة الكتل الأحادية.

نهج بلوكفلو

يتميز BlockFlow بتنفيذ آلية تقسيم فريدة تعزز نموذج الإخراج اللا مصروف (UTXO). في هذا النظام، تُقسم العناوين إلى مجموعات، وتُصنف المعاملات استنادًا إلى مجموعات المصدر والوجهة. على وجه التحديد، المعاملات من المجموعة أنالتجميعجيتم معالجة داخل شظية محددة (i، j). تضمن هذه الهيكلة أن يحتاج كل مجموعة فقط إلى إدارة المعاملات ذات الصلة بشظيتها المرتبطة، مما يقلل من الحمل الحسابي ويحسن قابلية التوسع.

إحدى الابتكارات الحرجة في BlockFlow هي قدرتها على التعامل مع المعاملات عبر أنظمة التقسيم بفعالية. تتطلب النماذج التقليدية للتقسيم غالبًا بروتوكولات معقدة، مثل التزامن المرحلي، لإدارة المعاملات التي تمتد عبر عدة شرائح. ومع ذلك، يستخدم BlockFlow هيكل بيانات Directed Acyclic Graph (DAG) الذي يسجل التبعيات بين الكتل عبر شرائح مختلفة. يتيح هذا التصميم تأكيد المعاملات عبر أنظمة التقسيم بخطوة واحدة، مما يبسط العملية ويعزز تجربة المستخدم.

التنفيذ التقني

في شبكة Alephium، يتم تقسيم البلوكشين إلى مجموعات متعددة، كل منها يحتوي على عدة سلاسل. على سبيل المثال، مع أربع مجموعات، يوجد ستة عشر سلسلة، حيث تكون كل سلسلة مسؤولة عن معالجة المعاملات بين المجموعات المحددة (مثل، سلسلة 0->0، 1->2، 2->1، 3->0). يتضمن كل كتلة ضمن الشبكة قائمة بالتبعيات، مشيرة إلى الكتل من سلاسل أخرى. هذه الترابطية، التي يسهلها هيكل DAG، تضمن أن تحتفظ جميع الشارات بحالة متسقة ومتزامنة، مما يحافظ على سلامة الدفتر.

تتكون هيكلة الكتل في Alephium من عدة سمات:

• الطابع الزمنيوقت إنشاء الكتلة.
• هاش: معرف فريد للكتلة، مع آخر بايتين يشيران إلى سلسلتها المرتبطة.
• الارتفاع: موقع الكتلة ضمن السلسلة.
• الهدف: مستوى صعوبة الشبكة الحالي.
• رقم تعريفقيمة يعدلها المنقبون لتحقيق الهدف من الصعوبة.
• التبعيات الكتل (blockDeps): إشارات إلى تجزئة الكتل من سلاسل مختلفة يعتمد عليها الكتلة الحالية.
• هش الصفقات (txsHash): الجذر الميركلي لجميع المعاملات المضمنة في الكتلة.
• تبعي حالة التجزئة (depStateHash): تعتمد كتلة على تجزئة الحالة.
• المعاملاتقائمة المعاملات الموجودة داخل الكتلة.

يتيح هذا الهيكل الشامل لخوارزمية BlockFlow الحفاظ على سلامة دفتر الأستاذ عبر الشظايا بينما يزيد بشكل كبير من كمية المعاملات.

مزايا BlockFlow

تقدم تنفيذ BlockFlow عدة فوائد ملحوظة:

• قابلية التوسع: من خلال تمكين معالجة المعاملات المتوازية عبر عدة شرائح، يسمح BlockFlow للشبكة بمعالجة حجم كبير من المعاملات بشكل متزامن، مما يحقق إنتاجية تفوق 10،000 معاملة في الثانية.
• الكفاءة: يقلل عملية التأكيد في خطوة واحدة للمعاملات عبر الأقسام من التعقيد والتأخر، مما يوفر تجربة سلسة للمستخدمين.
• الأمان: استخدام هيكل DAG لإدارة تبعيات الكتل يضمن أن جميع الشظايا مُحدّثة بشكل متسق، مما يحافظ على أمان ودقة البلوكشين.

آلية توافق البرهان الأقل عملا (PoLW)

آلفيوم آلية التوافق بين الأدلة Proof-of-Less-Work (PoLW) تمثل تطورًا كبيرًا في تكنولوجيا سلسلة الكتل، حيث تتناول القضايا الحرجة لاستهلاك الطاقة وأمان الشبكة المتأصلة في أنظمة الأدلة Proof-of-Work (PoW) التقليدية. من خلال دمج الحوافز الاقتصادية مع العمليات الحسابية، تقدم آلية PoLW نهجًا أكثر استدامة وكفاءة للحفاظ على سلامة سلسلة الكتل.

التحديات مع العمل التقليدي بموجب العمل

تتطلب آليات PoW التقليدية، كما يُبينها بيتكوين، من المُعدنين أداء أعمال حوسبة شاملة للتحقق من المعاملات وتأمين الشبكة. بينما تكون فعّالة في ضمان اللامركزية والأمان، يتطلب هذا النهج استهلاكًا كبيرًا للطاقة، مما يثير مخاوف بيئية ويدفع إلى البحث عن بدائل أكثر ودية للبيئة.

نهج مبتكر للعمل دون دليل

يعيد نموذج PoLW لشركة Alephium تصوير إطار عمل PoW من خلال دمج علم الرموز في عملية التوافق. في هذا النموذج، يتم تعديل الجهد الحسابي المطلوب لتعدين الكتل الجديدة بشكل ديناميكي استنادًا إلى إجمالي قوة التجزئة للشبكة والقيمة الاقتصادية للرمز الأصلي، ALPH. يضمن هذا التعديل الديناميكي أن يكون الإنفاق الطاقي متماشيًا مع احتياجات أمان الشبكة دون استهلاك موارد مفرط.

ميزة مميزة لـ PoLW هي دمج آلية حرق الرموز داخل عملية التعدين. يُطلب من المعدنين حرق جزء من رموز ALPH الخاصة بهم كجزء من إجراء التحقق من الكتلة. تخدم عملية الحرق هذه غرضين: إنها تقلل من العرض الدائري للرموز ALPH، مما قد يعزز قيمتها، وتداخل جزء من تكلفة التعدين، مما يؤدي إلى عملية شبكة متوازنة وكفءة من حيث الطاقة.

كفاءة الطاقة والتأثير البيئي

تنفيذ PoLW يؤدي إلى تقليل كبير في استهلاك الطاقة، حيث يتم تحقيق انخفاض يزيد عن 87% مقارنة بأنظمة PoW التقليدية. يتم تحقيق هذا التحسن الكبير دون المساس بأمان الشبكة أو اللامركزية. من خلال مواءمة الحوافز الاقتصادية مع الجهود الحسابية، يقدم PoLW لشركة Alephium حلاً أكثر استدامة، مع التصدي للمخاوف البيئية المرتبطة بتقنيات البلوكشين.

الأمان واللامركزية

الحفاظ على أمان قوي ولامركزية يعتبر أمرًا أساسيًا في تصميم Alephium. يضمن PoLW أنه في حين يتم تقليل استهلاك الطاقة، تظل الشبكة قوية ضد الهجمات. يقدم متطلب حرق منقبين لرمي الرموز الألفا مانعًا اقتصاديًا للأنشطة الخبيثة، حيث أن أي محاولة للتسوية الشبكة ستتطلب إنفاقًا ماليًا كبيرًا. يعزز هذا المصلح الاقتصادي، جنبًا إلى جنب مع الجهد الحسابي، إطار أمان الشبكة.

نموذج UTXO ذو الحالة

يمثل نموذج Alephium لإخراج المعاملات غير المنفقة القابلة للحالة (UTXO) تقدمًا كبيرًا في معمارية البلوكشين، حيث يمزج بشكل فعال بين قوة نموذج UTXO التقليدي ومرونة نموذج الحسابات. يعزز هذا النهج الابتكاري قابلية التوسع، والأمان، والقابلية للبرمجة، مع التصدي للقيود الكامنة في أنظمة البلوكشين السابقة.

النماذج التقليدية: UTXO مقابل الحسابات

في تكنولوجيا البلوكشين، تم استخدام نموذجين رئيسيين لإدارة المعاملات والعقود الذكية:

• نموذج UTXOيستخدم هذا النموذج الذي تديره بيتكوين كل معاملة كوحدة منفصلة، مما يضمن الأمان العالي وتسهيل التحقق المباشر للمعاملات. ومع ذلك، فإنه يفتقر إلى الدعم الأصلي للعقود الذكية المعقدة والحالات القابلة للتغيير.
• نموذج قائم على الحسابات: تستخدمه إثيريوم، يحافظ هذا النموذج على الحالات العالمية عن طريق تتبع أرصدة الحسابات وحالات العقود، مما يمكن من تنفيذ عقود ذكية معقدة وتطبيقات لامركزية. على الرغم من توفير مرونة أكبر، يمكن أن يواجه تحديات تتعلق بالقدرة على التوسع والأمان.

نموذج Alephium UTXO القائم على الحالة

يقدم Alephium نموذج UTXO قائم على الحالة يجمع بشكل تآزري بين مزايا كل من النماذج التقليدية. في هذه البنية:

• UTXOs مع الولايات القابلة للتغييريمكن لكل UTXO أن يمتلك حالة متغيرة مرتبطة، مما يسمح بتطوير عقود ذكية متطورة مع الحفاظ على الفوائد الأمنية الأساسية لهيكل UTXO.
• الأمان المحسّن: من خلال الحفاظ على نموذج UTXO ، يضمن Alephium أن الأصول تمتلك مباشرة من قبل المستخدمين بدلاً من العقود ، مما يقلل من نواقل الهجوم المحتملة ويعزز أمان الأصول.
• التوسع والتجزئةتم تصميم النموذج للعمل بسلاسة مع آلية التجزئة الموجودة في Alephium، مما يتيح المعالجة الموازية الفعالة للمعاملات والعقود الذكية عبر عدة قطاعات.

الآثار على العقود الذكية وتطبيقات الويب اللامركزية

يقدم نموذج UTXO القابل للتتبع فوائد عديدة للمطورين والمستخدمين:

• التحكم الدقيق: يمكن للمطورين تصميم العقود بتحكم دقيق في عمليات الانتقال بين الحالات، مما يعزز الأمان ويقلل من مخاطر السلوكيات غير المقصودة.
• معالجة متوازية: يدعم النموذج التنفيذ المتزامن للمعاملات، مما يعزز الإنتاجية ويجعل الشبكة أكثر قدرة على التحمل تحت الطلب العالي.
• التحقق المبسط: طبيعة الـ UTXOs المتقطعة تبسط التحقق من الصفقات، مما يساهم في كفاءة الشبكة العامة.

آليفيوم الجهاز الافتراضي ولغة البرمجة رالف

يتميز الإطار التكنولوجي لـ Alephium بجهاز الكمبيوتر الظاهري المصمم حسب الطلب Alphred ولغة البرمجة المخصصة الخاصة به Ralph. معًا، يوفرون بيئة قوية وآمنة لتطوير التطبيقات اللامركزية (dApps) والعقود الذكية، تتعامل مع العديد من القيود التي وجدت في منصات البلوكشين الحالية.

آلفرد الجهاز الظاهري

ألفريد هو جهاز افتراضي قائم على الكومة مصمم خصيصًا للاستفادة من نموذج Alephium's stateful UTXO (sUTXO). يدعم هذا التصميم كل من نموذج UTXO الغير قابل للتغيير لإدارة الأصول الآمنة ونموذج الحسابات لمعالجة حالات العقود، مما يوفر أساسًا متعدد الاستخدامات لتطوير تطبيقات الويب اللامركزية المعقدة. يقدم ألفريد عدة ميزات مبتكرة لتعزيز الأمان والكفاءة:

• نظام إذن الأصول: يحدد هذا النظام بوضوح تدفقات الأصول على مستوى الجهاز الظاهري، مما يضمن حدوث جميع تحويلات الأصول داخل العقود الذكية كما هو مقصود. من خلال القضاء على المخاطر المرتبطة بالموافقات على الرموز، يوفر تجربة مستخدم أكثر أمانًا.
• المعاملات الذكية للعقود بين الأقران بدون ثقة: يسهل Alphred التفاعل بين الأقران داخل العقود الذكية دون الحاجة إلى وسطاء، مع تعزيز اللامركزية والتنفيذ دون الثقة.

تتناول تصميم الجهاز الظاهري أيضًا الثغرات المشتركة في التطبيقات غير المركزية، مثل هجمات إعادة الدخول والوصول غير المصرح به، من خلال دمج تدابير أمان مدمجة. يضمن هذا النهج الاستباقي أن يمكن للمطورين التركيز على الوظائف دون المساس بالأمان.

لغة برمجة رالف

بالإضافة إلى ألفريد، لغة برمجة ألفيوم، رالف، مصممة لكتابة عقود ذكية فعالة وآمنة. مستوحاة من بنية Rust، يقدم رالف بنية مألوفة للمطورين، مما يسهل منحنى التعلم. الجوانب الرئيسية لرالف تشمل:

• البساطة والأمان: تم تصميم Ralph لتبسيط إنشاء العقود الذكية مع تقليل الثغرات المحتملة. بناء جملته وهيكله يساعد على منع الأخطاء البرمجية الشائعة، مما يعزز الأمان العام لتطبيقات اللامركزية.
• التكامل مع ألفريد: يتكامل رالف بسلاسة مع جهاز الكم الظاهري Alphred، مما يتيح للمطورين الاستفادة الكاملة من نموذج sUTXO ونظام إذن الأصول. يضمن هذا التكامل أن العقود الذكية قوية وآمنة على حد سواء.
• دعم المطور: لمساعدة المطورين، يوفر Alephium بروتوكول خادم اللغة (LSP) لرالف، مما يوفر ميزات مثل الاكتمال الشفرة، والتشخيصات، والانتقال إلى التعريفات. يعزز هذا الدعم تجربة التطوير ويبسط عملية البرمجة.

من خلال دمج قدرات Alphred و Ralph ، تقدم Alephium منصة شاملة لبناء تطبيقات متطورة وآمنة وفعالة للتطبيقات اللامركزية. يعالج هذا النهج المتكامل ليس فقط التحديات الحالية في تطوير تقنية البلوكشين ولكنه أيضًا يمهد الطريق لحلول مبتكرة في النظام البيئي اللامركزي.