شبكة البوابة

الإيثريوم عبارة عن شبكة مكونة من أجهزة كمبيوتر تعمل على تشغيل برنامج عميل الإيثريوم. يُطلق على كل من هذه الحواسيب اسم "عقدة". يتيح برنامج العميل للعقدة إرسال واستقبال البيانات على شبكة إيثريوم، ويتحقق البيانات وفقًا لقواعد بروتوكول إيثريوم. تحتفظ العقد بالكثير من البيانات التاريخية في وحدة تخزين القرص الخاصة بها وتضيف إليها عندما تتلقى حزمًا جديدة من المعلومات، والمعروفة باسم الكتل، من عقد أخرى على الشبكة. هذا مهم للتحقق دائمًا من أن العقدة تحتوي على معلومات متسقة مع بقية الشبكة. وهذا يعني أن تشغيل العقدة قد يتطلب مساحة كبيرة على القرص. قد تتطلب بعض عمليات العقدة قدرًا كبيرًا من ذاكرة الوصول العشوائي أيضًا.

للتغلب على مشكلة تخزين القرص هذه، تم تطوير عقد "خفيفة" تطلب المعلومات من العقد الكاملة بدلاً من تخزينها كلها بأنفسها. ومع ذلك، فإن هذا يعني أن العقدة الخفيفة لا تتحقق من المعلومات بشكل مستقل، بل تعتمد على عقدة أخرى. ويعني أيضًا أن العقد الكاملة مضطرة لتحمل عبء إضافي لخدمة ذلك العقد الخفيفة.

شبكة البوابة هي تصميم شبكات جديد لإيثريوم يهدف إلى حل مشكلة توفر البيانات للعقد "الخفيفة" دون الحاجة إلى الثقة أو وضع ضغط إضافي على العقد الكاملة، من خلال مشاركة البيانات الضرورية في أجزاء صغيرة عبر الشبكة.

المزيد عن العقد والعملاء

لماذا نحتاج إلى شبكة البوابة؟

تخزن عقد الإيثريوم نسخة كاملة أو جزئية من سلسلة بلوكين شين الإيثريوم. يتم استخدام هذه النسخة المحلية للتحقق من صحة المعاملات والتأكد من أن العقدة تتبع السلسلة الصحيحة. تتيح البيانات المخزنة محليًا للعقد التحقق بشكل مستقل من صحة البيانات الواردة دون الحاجة إلى الوثوق بأي كيان آخر.

تشغل هذه النسخة المحلية من بلوك شين وبيانات الحالة والإيصال المرتبطة بها مساحة كبيرة على القرص الصُّلْب للعقدة. على سبيل المثال، يوصى باستخدام قرص صلب بسعة 2 تيرابايت لتشغيل عقدة باستخدام غيث (opens in a new tab) مقترنة بعميل الإجماع. باستخدام مزامنة السريعة، التي تخزن بيانات السلسلة فقط من مجموعة حديثة نسبيًا من الكتل، يشغل غيث عادة حوالي ستمائة وخمسون جيجابايت من مساحة القرص لكنه ينمو بمعدل حوالي أربع عشر جيجابايت في الأسبوع (يمكنك تقليص العقدة مرة أخرى إلى ستمائة وخمسون جيجابايت بشكل دوري).

وهذا يعني أن تشغيل العقد قد يكون مكلفًا، لأنه يتعين تخصيص كمية كبيرة من مساحة القرص لإيثريوم. توجد حلول عديدة لهذه المشكلة على خارطة طريق إيثريوم، بما في ذلك انتهاء صلاحية السجل، وانتهاء صلاحية الحالة، وانعدام الحالة. ومع ذلك، فمن المرجح أن يستغرق تنفيذ هذه التوصيات عدة سنوات. هناك أيضًا عقد خفيفة لا تحفظ نسختها الخاصة من بيانات السلسلة، فهي تطلب البيانات التي تحتاجها من العقد الكاملة. ومع ذلك، فإن هذا يعني أن العقد الخفيفة يجب أن تثق في العقد الكاملة لتوفير بيانات صادقة، و يشكل ضغطًا أيضًا على العقد الكاملة التي يتعين عليها تقديم البيانات التي تريدها العقد الخفيفة.

تهدف شبكة البوابة إلى توفير طريقة بديلة للعقد الخفيفة للحصول على بياناتها والتي لا تتطلب الثقة أو الإضافة بشكل كبير إلى العمل الذي يجب أن تقوم به العقد الكاملة. الطريقة التي سيتم بها ذلك هي تقديم طريقة جديدة لعقد إيثريوم لمشاركة البيانات عبر الشبكة.

كيف تعمل شبكة البوابة؟

تحتوي عقد الإيثريوم على بروتوكولات صارمة تحدد كيفية تواصلها مع بعضها البعض. يتواصل عملاء التنفيذ باستخدام مجموعة من البروتوكولات الفرعية المعروفة باسم DevP2P، بينما يستخدم عملاء الإجماع مكدسًا مختلفًا من البروتوكولات الفرعية يسمى libP2P. وهي تحدد أنواع البيانات التي يمكن تمريرها بين العقد.

يمكن للعُقد أيضًا تقديم بيانات محددة من خلال واجهة برمجة التطبيقات JSON-RPC، وهي الطريقة التي تتبادل بها التطبيقات والمحافظ المعلومات مع عُقد إيثريوم. ومع ذلك، لا يوجد أي من هذه البروتوكولات مثالي لتقديم البيانات للعملاء الخفيفين.

لا يمكن للعملاء الخفيفين حاليًا طلب قطع محددة من بيانات السلسلة عبر بروتوكول P2P أو مكتبه P2P لأن هذه البروتوكولات مصممة فقط لتمكين مزامنة السلسلة وتبادل الكتل والمعاملات. لا يرغب العملاء الخفيفون في تنزيل هذه المعلومات لأن ذلك من شأنه أن يمنعهم من أن يكونوا "خفيفين".

لا يعد واجهة برمجة التطبيقات JSON-RPC خيارًا مثاليًا لطلبات بيانات العميل الخفيفة أيضًا، لأنها تعتمد على الاتصال بعقدة كاملة محددة أو موفر RPC مركزي يمكنه تقديم البيانات. يعني هذا أن العميل الخفيف يجب أن يثق في تلك العقدة/المزود المحدد ليكون صادقًا، كما قد يتعين على العقدة الكاملة التعامل مع الكثير من الطلبات من العديد من العملاء الخفيفين، مما يزيد من متطلبات النطاق الترددي لديهم.

الهدف من شبكة البوابة هو إعادة التفكير في التصميم بأكمله، والبناء خصيصًا للخفة، خارج قيود التصميم لعملاء إيثريوم الحاليين.

الفكرة الأساسية لشبكة البوابة هي أخذ أفضل أجزاء مكدس الشبكات الحالي عن طريق تمكين المعلومات التي يحتاجها العملاء الخفيفون، مثل البيانات التاريخية وهوية الرأس الحالي للسلسلة، ليتم تقديمها من خلال شبكة لامركزية خفيفة الوزن من نظير إلى نظير بنمط DevP2P باستخدام جدول التجزئة الموزع (DHT) (opens in a new tab) (على غرار Bittorrent).

. بعد ذلك، يتم تقديم الطلبات من خلال البحث عن العقد الذي تخزن البيانات المحددة التي تم طلبها واسترجاعها منها.

يؤدي هذا إلى عكس النموذج العادي للعقد الخفيفة التي تبحث عن عقدة واحدة وتطلب منها تصفية وتقديم كميات كبيرة من البيانات؛ بدلاً من ذلك، سرعة بتصفية شبكة كبيرة من العقد الذي تتعامل كل منها مع كميات صغيرة من البيانات.

الهدف هو السماح لشبكة لامركزية من عملاء البوابة خفيفة الوزن بما يلي:

• تتبع رأس السلسلة
• مزامنة بيانات السلسلة الحديثة والتاريخية
• استرجاع بيانات الحالة
• معاملات البث
• تنفيذ المعاملات باستخدام آلة إيثريوم الافتراضية

فوائد تصميم هذه الشبكة هي:

• تقليل الاعتماد على مقدمي الخدمات المركزيين
• تقليل استخدام النطاق الترددي للإنترنت
• تقليل المزامنة أو عدم وجودها
• يمكن الوصول إليها من الأجهزة محدودة الموارد (<1 غيغابايت ذاكرة وصول عشوائي، <100 ميغابايت مساحة على القرص، 1 وحدة معالجة مركزية)

يوضح الجدول أدناه وظائف العملاء الحاليين التي يمكن تقديمها بواسطة شبكة البوابة، مما يمكّن المستخدمين من الوصول إلى هذه الوظائف على الأجهزة ذات الموارد المحدودة للغاية.

شبكات البوابة

تنوع العملاء بشكل افتراضي

كما اتخذ مطورو شبكة البوابة خيار التصميم لبناء أربعة عملاء منفصلين لشبكة البوابة منذ اليوم الأول.

عملاء شبكة البوابة هم:

• Trin (opens in a new tab): مكتوب بلغة راست
• Fluffy (opens in a new tab): مكتوب بلغة نيم
• Ultralight (opens in a new tab): مكتوب بلغة Typescript
• Shisui (opens in a new tab): مكتوب بلغة Go

يؤدي وجود العديد من تنفيذات العملاء المستقلة إلى تعزيز مرونة ولامركزية شبكة إيثريوم.

إذا واجه أحد العملاء مشكلات أو ثغرات أمنية، فيمكن للعملاء الآخرين الاستمرار في العمل بسلاسة، مما يمنع حدوث نقطة فشل واحدة. إضافة إلى ذلك، تعمل تنفيذات العملاء المتنوعة على تعزيز الابتكار والمنافسة، مما يؤدي إلى تحقيق التحسينات والحد من مخاطر زراعة المحصول الواحد داخل النظام البيئي.

قراءة إضافية

• شبكة البوابة (بايبر ميريام في ديفكون بوجوتا) (opens in a new tab).
• خادم ديسكورد الخاص بشبكة البوابة (opens in a new tab)
• موقع شبكة البوابة (opens in a new tab)