مشكلة الثلاثية في البلوكشين: لماذا بناء بلوكشينات أفضل أصعب مما يبدو

عندما ظهرت العملات الرقمية لأول مرة كنظام دفع عالمي محتمل، تصوّر المتحمسون مستقبلاً يمكن فيه للشبكات اللامركزية أن تحل محل البنية التحتية المصرفية التقليدية. ومع ذلك، بعد ما يقرب من عقدين من الزمن، لا تزال مشكلة أساسية قائمة: فمعظم سلاسل الكتل تكافح لتحقيق التوازن بين الأمان، واللامركزية، والسرعة في آنٍ واحد. أصبحت هذه التحديات الهيكلية معروفة باسم معضلة سلسلة الكتل، وفهمها ضروري لأي شخص يحاول استيعاب سبب محدودية اعتماد تقنية البلوكشين على الرغم من التقدم التكنولوجي.

في جوهرها، تصف معضلة سلسلة الكتل وضعًا شبه متناقض. فتحسين خاصية واحدة في شبكة البلوكشين — سواء كانت الأمان، أو اللامركزية، أو القابلية للتوسع — يتطلب عادة تقديم تنازلات في واحدة أو أكثر من الخصائص الأخرى. هذه ليست قيودًا مؤقتة يمكن حلها بتحسينات هندسية فحسب؛ فهي متجذرة في كيفية عمل الأنظمة اللامركزية بشكل أساسي. فكلما أعطيت أولوية لاتفاق اللامركزية، أصبحت المعاملات أبطأ. وكلما زادت سرعة المعاملات، أصبح من الصعب الحفاظ على اللامركزية الحقيقية. وغالبًا ما يؤدي تحسين قابلية التوسع إلى إضعاف الضمانات الأمنية التشفيرية التي تجعل سلاسل الكتل موثوقة في المقام الأول.

الركائز الثلاث وتوتراتها

لفهم سبب وجود معضلة سلسلة الكتل، من المفيد فحص كل مكون على حدة وكيفية تفاعلها مع بعضها البعض.

فهم اللامركزية وتكلفتها في الأداء

تم تصميم شبكات البلوكشين للعمل بدون سلطات مركزية. بدلاً من أن تتحكم شركة واحدة في قاعدة بيانات، يتم توزيع سلطة اتخاذ القرار عبر آلاف المشاركين المستقلين المسمّين العقد. كل عقدة تحتفظ بنسختها الخاصة من السجل، وأي تغيير في السجل التاريخي يجب أن يتم التحقق منه عبر توافق الآراء على مستوى الشبكة.

يوفر هذا التصميم مزايا عميقة. لا يوجد نقطة فشل واحدة. لا يمكن لسلطة مركزية أن تجمد الحسابات أو تلغي المعاملات بشكل تعسفي. يحتفظ المستخدمون بسيطرتهم الحقيقية على أصولهم وهويتهم. ألهمت هذه الرؤية للشبكات النظير إلى النظير مفهوم الويب 3، حيث يحكم المستخدمون بياناتهم بدلاً من الشركات.

ومع ذلك، تأتي اللامركزية مع عقوبة أداء لا مفر منها. عندما يعالج شبكة بيتكوين معاملة، يجب أن يتم التحقق من تلك المعاملة من قبل مئات أو آلاف العقد المستقلة المنتشرة حول العالم. يجب على كل عقدة أن تؤكد بشكل تشفيري أن المعاملة صحيحة قبل إضافتها إلى السلسلة. عملية التوافق هذه، رغم أنها تضمن الموثوقية، بطيئة بطبيعتها. يعالج طبقة بيتكوين الأساسية حوالي 5 معاملات في الثانية. أما إيثيريوم، على الرغم من الترقيات الكبيرة، فيدير حوالي 18 معاملة في الثانية. بالمقارنة مع فيزا، وهي معالج دفع مركزي يتعامل مع آلاف المعاملات في الثانية — يتضح على الفور التوازن بين اللامركزية والسرعة.

الأمان من خلال آليات التوافق

يجب أن تكون سلسلة الكتل مقاومة للهجمات. بدون أمان كافٍ، يمكن للمهاجمين الخبيثين التلاعب بتاريخ المعاملات، أو سرقة الأموال، أو شل الشبكة. السؤال هو كيف نحقق هذا الأمان في بيئة لامركزية حقيقية حيث لا توجد سلطة مركزية لفرض القواعد.

حل بيتكوين هذه المشكلة من خلال إثبات العمل (PoW)، وهو آلية توافق تتطلب من المشاركين في الشبكة المسمّين المعدنين حل ألغاز رياضية معقدة. هذه العمليات الحسابية مكلفة، مما يجعل الهجمات باهظة الثمن بشكل استثنائي. بالإضافة إلى ذلك، يتم ربط كل كتلة من البيانات بشكل تشفيري بالكتلة السابقة عبر توقيع رقمي فريد يُسمى هاش. أي تلاعب في البيانات السابقة يُكتشف على الفور لأن السلسلة الرياضية تتكسر.

كلما زاد عدد المعدنين المشاركين في شبكة بيتكوين، زادت أمانها. يحتاج المهاجم إلى السيطرة على أكثر من نصف القدرة الحاسوبية للشبكة — ما يُعرف بهجوم 51% — لإعادة كتابة التاريخ. إن التكاليف والموارد الحسابية المطلوبة تجعل هذا شبه مستحيل.

لكن هذا الأمان يأتي بثمن: فتصميم إثبات العمل يتطلب موارد كثيرة، مما يجعله بطيئًا. العمل الحسابي المطلوب للتحقق من كل كتلة يحد بشكل جوهري من قدرة المعاملات على المعالجة. غالبًا ما تضحي الشبكات التي تركز على أمان إثبات العمل بقابلية التوسع في العملية.

القابلية للتوسع: القطعة المفقودة

تشير قابلية التوسع إلى عدد المعاملات التي يمكن أن تعالجها سلسلة الكتل في الثانية (تقاس بوحدة TPS، أو المعاملات في الثانية). لكي تدعم سلاسل الكتل الاعتماد الجماهيري وربما تخدم مليارات الناس، يجب أن تعالج المعاملات بسرعة وبتكلفة منخفضة وبشكل موثوق.

التحدي عميق: تحقيق قابلية توسع عالية مع الحفاظ على اللامركزية والأمان أثبت أنه صعب للغاية. الأنظمة المركزية تحقق معدل نقل مرتفع من خلال إلغاء شرط التوافق. معالج دفع خاص لا يحتاج إلى إذن من آلاف العقد؛ يمكنه معالجة المعاملات على خوادمه الخاصة تقريبًا بشكل فوري. لكن هذا المركزية يسبب المشاكل التي كانت تقنية البلوكشين مصممة لحلها: الاعتماد على الوسطاء، ونقاط الفشل الأحادية، والحاجة إلى الثقة في سلطة مركزية.

على النقيض من ذلك، يجب على سلاسل الكتل العامة التوصل إلى توافق عبر المدققين الموزعين. يضمن هذا التحقق الموزع الأمان واللامركزية، لكنه يخلق عنق زجاجة أساسيًا في سرعة معالجة المعاملات.

لماذا يهم هذا: المشكلة الأساسية

ليست معضلة سلسلة الكتل صدفة أو قيدًا مؤقتًا — فهي تعكس القيود الرياضية والفيزيائية للأنظمة الموزعة. تحسين خاصية واحدة من خصائص سلسلة الكتل يتطلب دائمًا التنازل عن أخرى. الحل الأكثر بساطة هو تقليل عدد المدققين المطلوبين للوصول إلى التوافق، مما يسمح بمعالجة أسرع للمعاملات. لكن هذا يؤدي حتمًا إلى زيادة المركزية، مع تركيز السلطة في أيدي أقل. كما أنه عادةً يقلل من الأمان، حيث أن قلة المدققين تعني فحوصات مستقلة أقل على صحة المعاملات.

هذه هي التوترات الأساسية في تصميم سلسلة الكتل: الخصائص التي تجعلها موثوقة (اللامركزية والأمان من خلال الإثبات التشفيري) هي ذاتها التي تجعلها بطيئة.

الحلول الناشئة: الأساليب التقنية لمواجهة المعضلة

على الرغم من أن أي سلسلة كتل لم تحل تمامًا معضلة سلسلة الكتل، إلا أن المطورين والباحثين سعوا إلى تبني عدة أساليب تقنية لتحسين التوازن. تهدف هذه الابتكارات إلى الحفاظ على الأمان واللامركزية مع زيادة كبيرة في قدرة المعالجة.

التجزئة (Sharding): تقسيم العمل

تمثل التجزئة أحد الحلول لمعالجة معضلة سلسلة الكتل من خلال تقسيم قدرة المعالجة في الشبكة. بدلاً من أن يتعين على كل مدقق معالجة كل معاملة، يقسم التجزئة سلسلة الكتل إلى أجزاء أصغر تسمى الشظايا. تعمل كل شظية كبلوكشين صغيرة خاصة بها مع سجلها الخاص ومدققيها، وتقوم بمعالجة المعاملات بشكل مستقل. ينسق السلسلة الرئيسية التفاعلات بين الشظايا ويشرف على أمان الشبكة بشكل عام.

يقلل هذا النهج المعماري بشكل كبير الحمل على أي سلسلة واحدة. من خلال توازي معالجة المعاملات عبر عدة شظايا، يمكن للبلوكشين أن يعالج المعاملات على مسارات متعددة في آنٍ واحد، مما يحسن بشكل كبير من القدرة على المعالجة.

يُظهر بروتوكول NEAR هذا النهج عمليًا مع نموذج التجزئة Nightshade 2.0. حتى أغسطس 2025، تعمل الشبكة على ثمانية شظايا نشطة مع تحقيق نهائية للمعاملات في حوالي 600 ميلي ثانية. يمثل هذا تحسينًا كبيرًا على الهياكل التقليدية ذات السلسلة الواحدة، ويُظهر كيف يمكن للتجزئة تحسين قابلية التوسع مع محاولة الحفاظ على اللامركزية.

آليات التوافق البديلة: ما بعد إثبات العمل

مسار آخر لحل معضلة سلسلة الكتل يتطلب إعادة النظر في كيفية تحقيق الشبكات للتوافق. اعتمدت بيتكوين وسلاسل الكتل المبكرة على إثبات العمل تحديدًا بسبب خصائصه الأمنية، لكن كثافته الحسابية تقييدية بطبيعتها.

يقدم إثبات الحصة (PoS) نهجًا مختلفًا. بدلاً من أن يحل المعدنون الألغاز باستخدام أجهزة متخصصة، يجب على المدققين في شبكات PoS أن يراهنوا (يقفلوا) رموزهم الخاصة كضمان. يكسب هؤلاء المدققون مكافآت على التحقق الصادق من المعاملات ويواجهون عقوبات مالية في حال سوء السلوك. تستبدل بنية الحوافز العمل الحسابي بالحوافز الاقتصادية. يقلل هذا النهج بشكل كبير من استهلاك الطاقة والمتطلبات المادية، مما يسهل تشغيل المدققين والمشاركة في إدارة الشبكة.

تتبنى بدائل التوافق الأخرى توازنات مختلفة. يضمن إثبات السلطة (PoA) أمان الشبكة باستخدام هوية المدقق بدلاً من الرموز المرهونة. يحقق عدد محدود من المشاركين الموثوق بهم مسبقًا التحقق من المعاملات وإنشاء الكتل. يمكن لهذا النهج أن يحقق قابلية توسع عالية — حيث يتم الوصول إلى النهائية بسرعة — لكنه يأتي على حساب تقليل اللامركزية، إذ يقتصر التحقق على مجموعة صغيرة من العقد الموثوقة.

تستخدم العديد من الشبكات نهجًا هجينًا. تستخدم شبكة BNB الذكية إثبات الحصة بالسلطة (PoSA)، حيث يراهن المدققون على رموز BNB للمشاركة في إنتاج الكتل. يحقق هذا الآلية أوقات كتل تقارب الثلاث ثوانٍ مع الحفاظ على مستوى معقول من اللامركزية من خلال متطلب الرهان. تتبع شبكة Conflux نهجًا هجينًا مختلفًا، حيث تجمع بين عناصر من إثبات العمل وهيكل الرسم البياني الموجه غير الدائري (DAG). يسمح ذلك للشبكة بتحسين قدرة المعالجة مع الاحتفاظ بخصائص الأمان المرتبطة بإثبات العمل، مما يخلق توازنًا بين النهجين.

الطبقة الثانية: البناء فوق الأساس بدلاً من إعادة البناء

نهج مختلف جوهريًا لمعالجة معضلة سلسلة الكتل هو الحفاظ على الطبقة الأساسية الآمنة وبناء حلول قابلية التوسع فوقها. شبكات الطبقة الثانية هي بروتوكولات مبنية على سلاسل الكتل الموجودة تعالج المعاملات خارج السلسلة الرئيسية، ثم تسوي النتائج بشكل دوري على الطبقة الأساسية للتحقق النهائي والأمان.

تقلل حلول الطبقة الثانية بشكل كبير من الازدحام على الطبقة الأساسية وتخفض رسوم المستخدمين مع الحفاظ على ضمانات الأمان الخاصة بالسلسلة الأساسية. تظل الطبقة الأساسية آمنة ولامركزية؛ بينما تضيف الطبقة الثانية قدرة معالجة دون المساس بهذه الخصائص الأساسية.

تمثل التجميعات (Rollups) النهج الأكثر بروزًا في الطبقة الثانية. تقوم هذه الحلول بتجميع عدة معاملات معًا خارج السلسلة وتقدم دليلًا مضغوطًا واحدًا إلى السلسلة الرئيسية للتحقق. تفترض التجميعات المتفائلة (مثل Arbitrum) أن المعاملات صحيحة إلا إذا تحداها أحد بأدلة على الاحتيال. يركز هذا النهج على السرعة وسهولة التنفيذ. أما التجميعات بمعرفة صفرية (ZK) مثل Scroll، فتولّد أدلة تشفيرية تؤكد صحة المعاملات دون الكشف عن تفاصيلها، مما يوفر ضمانات أمان أقوى للمستخدمين.

تبنت إيثيريوم بشكل متزايد رؤية تركز على التجميعات، حيث تنتقل معظم أنشطة التمويل اللامركزي (DeFi)، والألعاب، وNFT إلى حلول الطبقة الثانية. يحسن هذا الاستراتيجية من القدرة الإجمالية على المعالجة مع الحفاظ على أمان ولامركزية الطبقة الأساسية لإيثيريوم.

قنوات الحالة (State channels) تقدم نموذجًا آخر للطبقة الثانية. يمكن للمشاركين إجراء معاملات خارج السلسلة، مع تسجيل حالات الفتح والإغلاق فقط على السلسلة. يُعد شبكة Lightning الخاصة ببيتكوين مثالًا على هذا النهج، حيث تستخدم قنوات الحالة لتمكين معاملات سريعة ومنخفضة التكلفة مع إبقاء معظم النشاط خارج السلسلة مع الاعتماد على الطبقة الأساسية لبيتكوين للتسوية النهائية والأمان.

الطريق إلى الأمام

لا تزال معضلة سلسلة الكتل واحدة من التحديات الرئيسية لتقنية البلوكشين. ومع ذلك، فإن الابتكار المستمر في آليات التوافق، وهياكل التجزئة، وبروتوكولات الطبقة الثانية يشير إلى مسارات محتملة للمستقبل. يُظهر خارطة طريق إيثيريوم المعتمدة على التجميعات وظهور سلاسل الكتل عالية الأداء المعيارية أن الصناعة تحقق تقدمًا حقيقيًا نحو موازنة الخصائص الثلاثة.

هذه الابتكارات تحرك الصناعة تدريجيًا نحو مستقبل يمكن فيه لسلاسل الكتل دعم تطبيقات على مستوى العالم دون أن يضطر المطورون للتضحية بالأمان أو اللامركزية مقابل السرعة. وعلى الرغم من أن المعضلة قد لا تُحل بشكل كامل، إلا أن الحلول العملية تتواصل في الظهور، وتقدم تنازلات أكثر ملاءمة، وتقرب اعتماد سلاسل الكتل على نطاق واسع من الواقع.