باعتبارها ثاني أشهر منصة بلوكتشين في العالم بعد البيتكوين (BTC)، تهدف الإيثيريوم (ETH) إلى أن تكون ثاني أكثر منصات البلوكتشين شعبية في العالم بعد البيتكوين (BTC)، تهدف الإيثيريوم (ETH) إلى أن تكون كل ما لم تكن عليه سابقتها. بعض قيود البيتكوين تُعيق الإيثريوم عن تحقيق أهدافها، مثل إصرار الأولى على خوارزمية إجماع إثبات العمل (PoW) والافتقار العام إلى قابلية التوسع. تهدف ترقية الإيثيريوم متعددة المراحل، بما في ذلك سلسلة المنارة وسلاسل الدمج وسلاسل الشارد، إلى تحسين قابلية شبكة الإيثيريوم للتوسع والأمان من خلال إجراء العديد من التعديلات على البنية التحتية. وأبرز هذه التعديلات هو التحويل من طريقة إجماع إثبات العمل (PoW) لصالح نموذج إثبات الحصة (PoS)، وكلاهما يقدم اختلافات متفاوتة في البروتوكول.
في عام 2013، اقترح فيتاليك بوتيرين، مبتكر الإيثيريوم، منصة بلوك تشين تدعم التطبيقات والمزايا الأخرى التي لا تتمحور بالضرورة حول التمويل. رأى بوتيرين عالماً يمكن فيه للمطورين تسخير قوة اللامركزية لبناء أنظمة الحوكمة، ومنصات الإقراض، وقواعد البيانات، وتمثيل الأصول المادية في الفضاء الرقمي وغير ذلك الكثير.
يفترض بوتيرين أن الإيثيريوم هي حاسوب عالمي فائق، ولكن الشبكة تكافح للتحقق من صحة بضع مئات من المعاملات في إطار زمني معقول. ويتعين على المستخدمين الذين يتعاملون بمبالغ صغيرة على الإيثيريوم أن يدفعوا، في بعض الأحيان، أكثر من 100% من الرسوم والتكاليف الإضافية. بالنسبة لمنصة تتطلع إلى إحداث ثورة في الطريقة التي يتفاعل بها العالم على الشبكة، لا شك أن الإيثيريوم مبنية على بعض التقنيات المشكوك فيها.
ولحسن الحظ، يدرك بوتيرين والعديد من مطوري الشبكة ومؤسسة الإيثيريوم قيود المشروع. كما يدرك فريق إيثيريوم أيضاً أن قيود البلوك تشين الخاصة بالإيثيريوم تمنع المستثمرين المؤسسيين والأطراف المهتمة الأخرى من تبني الإيثيريوم.
ولحل مشاكل قابلية التوسع في إيثريوم، وضع بوتيرين وطاقم إيثريوم ترقية للشبكة تسمى إيثريوم 2.0، أو Eth2. يجلب الإيثريوم 2.0 تغييرات في كيفية عمل الإيثريوم ستغير من الأساس، ولكن سيستغرق تنفيذها سنوات. فمنذ عام 2020، عمل مطورو الإيثيريوم بلا كلل على جعل ترقية الشبكة تؤتي ثمارها، آملين في جعل الإيثيريوم أسرع وأكثر أماناً وسهولة في الوصول إليها أكثر من أي وقت مضى.
تفاصيل الإيثريوم 2.0
يمثل الإيثريوم 2.0 تحولاً كبيراً في خوارزمية إجماع الشبكة. فبدلاً من تشغيل الإيثريوم لخوارزمية إثبات العمل التي تستهلك الكثير من الطاقة، فإن ترقية Eth2 تعني التحول إلى خوارزمية إثبات الحصة.
تجلب خوارزمية إثبات الحصة العديد من المزايا مقارنة بخوارزمية إثبات العمل (PoS)، حيث تعمل على تعديل جوانب مختلفة من الشبكة مثل قابلية التوسع والأمان وإمكانية الوصول.
إثبات الحصة مقابل إثبات العمل
فيما يتعلق بإجماع سلسلة الكتل، كانت طريقة إثبات العمل هي الطريقة الأصلية التي طبقتها البيتكوين (أول عملة رقمية مشفرة في العالم). في إثبات العمل (PoW)، يقوم المُعدِّنون، وهم المستخدمون الذين يعيرون قوة حواسيبهم مثل وحدات معالجة الرسومات (GPU) ووحدات المعالجة المركزية (CPU)، بحل الخوارزميات المعقدة والتحقق من صحة الكتل. تحتوي الكتل على قدر معين من المعاملات داخل شبكة سلسلة الكتل. عندما تمتلئ الكتلة، يتم التحقق من صحتها وتسجيلها على سلسلة الكتل بواسطة المُعدِّنين.
بشكل أساسي، يجب إثبات أن كل كتلة من المعاملات فريدة من نوعها لمنع الإنفاق المزدوج أو المعاملات المكررة. تحتوي كل كتلة على رمز سداسي عشري مكون من 64 رقمًا خاصًا بها لإثبات تفرّدها، ولكن يجب على المُعدِّنين العثور على هذا الرمز. تُستخدم الطاقة التي تُقرضها حواسيب المُعدِّنين لحل الرمز السداسي العشري، ومن هنا جاء لقب إثبات العمل. يستخدم الحاسوب طاقة حقيقية لوضع العمل وحل الكتلة.
لسوء الحظ، التعدين للكتل ليس صديقًا للبيئة. فهو يستهلك الكثير من الطاقة ويزيد من فواتير الكهرباء الخاصة بالمُعدِّن بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، يُعد التعدين من أجل العملات الرقمية منافسة. فالمُعدِّنون الذين لديهم بطاقة رسومات واحدة فقط يتنافسون مع عمليات تعدين بمئات إن لم يكن آلاف البطاقات. فقط المُعدِّن الأول الذي يعثر على الرمز يحصل على مكافأة تُدفع له بالبيتكوين، مما يحد من المستخدمين الذين لا يملكون الكثير من المال للاستثمار في جهاز تعدين مناسب. هناك بدائل للتعدين بمفرده، مثل الانضمام إلى مجمّع تعدين، ولكن يتم تقسيم مكافأة التعدين بين عشرات المشاركين.
ومع ذلك، فإن إثبات الحصة يحل الكثير من المشاكل الأصلية لخوارزمية إجماع إثبات الحصة. إثبات الحصة يشبه التعدين من حيث أنه يتطلب من المستخدمين التحقق من صحة المعاملات. ومع ذلك، يُطلق على المشاركين في شبكة إثبات الحصة اسم المدققين. المُصدّقون هم المستخدمون الذين يُشاركون في الشبكة أو يُثبّتون مبلغًا من العملة الرقمية في الشبكة. ولتأمين الأموال، يشير هؤلاء المستخدمون إلى الشبكة بأنهم يريدون أن يكونوا مدققين، وكلما زاد عدد الأموال التي يراهن بها المدقق، زاد ما يكسبه هؤلاء المستخدمون من مكافآت مقابل مشاركتهم.
بصفته مدقِّقًا، يكون المستخدمون مسؤولين عن التحقق من صحة المعاملات التي تتم على الشبكة التي يشاركون فيها. وبمجرد أن يتحقق المدقِّق من صحة المعاملة، يتم إرسالها إلى سلسلة الكتل، ويحصل المدقِّق على مكافأة. وبالمقارنة مع نظام PoW، فإن نظام PoS يسهل الوصول إليه، حيث يمكن لأي شخص المشاركة إذا كان لديه الأموال بدلاً من طلب أجهزة باهظة الثمن.
تؤدي إمكانية الوصول إلى الشبكة إلى قابلية أفضل للتوسع، حيث يتم توصيل المزيد من المستخدمين بالشبكة، والتحقق من صحة المعاملات. كما يؤدي المزيد من المستخدمين الذين يقومون بالتحقق من صحة الشبكة إلى تحسين الأمان واللامركزية. هناك المزيد والمزيد من نقاط الاستقرار على شبكة PoS بدلاً من نقطة مركزية واحدة يمكن للجهات الفاعلة السيئة مهاجمتها. كما أن البيئة أقل معاناة من شبكة PoS، حيث تتطلب PoS طاقة أقل من التعدين على شبكة PoW.
يساعد المزيد من اللامركزية على الشبكة أيضًا في منع ما يسمى بهجوم 51%، وهو هجوم قياسي على شبكات إثبات الحصة الذي يتضمن فاعل سيء يتحكم في 51% من العقد ويتحقق من صحة المعاملات سيئة النية. بطريقة ما، فإن إثبات الحصة يمنع هجوم 51% لأن محاولة القيام بهجوم بنسبة 51% يتطلب امتلاك 51% من جميع الرموز على الشبكة. يبدو الاحتفاظ بـ 51% من جميع التوكنات على شبكة إثبات الحصة أمرًا شبه مستحيل، لأن القيام بذلك يتطلب سرقة مئات من محافظ الإيثيريوم في وقت واحد.
عند اكتمال الترقية، ستختبر الإيثيريوم جميع مزايا إثبات الحصة. ستوفر PoS لإيثيريوم قابلية توسع وإمكانية وصول وأمان أفضل، مما يجعلها أكثر ملاءمة للبيئة. لكن انتقال الإيثيريوم إلى شبكة 2.0 ليس بالمهمة السهلة، حيث يتطلب الكثير من المدخلات من المستخدمين والكثير من الوقت حتى تدخل التغييرات حيز التنفيذ.
ينقسم انتقال الإيثيريوم إلى 2.0 إلى مراحل مختلفة.
المرحلة 0
تقدم المرحلة 0 من ترقية Ethereum 2.0 ما يسمى بسلسلة المنارة. تم إطلاق سلسلة المنارة في 1 ديسمبر 2020، وتمثل سلسلة المنارة التحول إلى PoS، مما يتيح للمستخدمين مشاركة (قفل) الإيثيريوم الخاص بهم ويصبحوا مدققين. ومع ذلك، لا تؤثر المرحلة 0 على بلوكشين الإيثيريوم الرئيسي، فسلسلة المنارة موجودة جنبًا إلى جنب مع شبكة الإيثيريوم الرئيسية. ومع ذلك، سيتم ربط كل من سلسلة بيكون والشبكة الرئيسية في نهاية المطاف. والهدف من ذلك هو "دمج" الشبكة الرئيسية في نظام إثبات الحصة الذي تتحكم فيه سلسلة المنارة وتنسقه.
وعلاوة على ذلك، لا يزال بإمكان المدققين المحتملين تسجيل اهتمامهم في سلسلة Beacon Chain من خلال المشاركة بـ 32 ETH. إن مطالبة المستخدمين بالمراهنة ب 32 إيثريوم هو أمر صعب، بالنظر إلى أن 32 إيثريوم تساوي عشرات الآلاف من الدولارات من الإيثيريوم. كما سيتم الاحتفاظ بالأموال المرهونة لمدة عامين أو أكثر ليتم إصدارها فقط عندما يكون Ethereum 2.0 جاهزًا تمامًا للإطلاق. من المتوقع أن يكون المدققون الأوائل ملتزمين للغاية بمستقبل المشروع، ومن هنا تأتي متطلبات الدخول العالية.
المرحلة 1
كان من المفترض إطلاق المرحلة 1 في منتصف عام 2021، ولكن تم تأجيلها إلى أوائل عام 2022 حيث أشار المطورون إلى العمل غير المكتمل وتدقيق الكود كأسباب كبيرة لتأخير إيثيريوم 2.0. ستعمل هذه المرحلة التالية على دمج سلسلة المنارة مع الشبكة الرئيسية، والتحول رسمياً إلى خوارزمية إجماع PoS. من المرحلة الأولى فصاعداً، ستضم Eth2 تاريخ إيثيريوم الكامل للمعاملات وستدعم العقود الذكية على شبكة PoS. سيبدأ المُعَدِّنون والمُدقِّقون في العمل رسمياً، حيث ستُخرج إيثيريوم 2.0 التعدين من الشبكة. ومن المتوقع أن يأخذ العديد من المُعدِّنين ممتلكاتهم ويشاركونها ليصبحوا مدققين.
في بدايتها، كان المطورون يقصدون في المرحلة الأولى من ترقية إيثريوم 2.0 تقديم التجزئة. التجزئة هي عملية تقسيم قاعدة البيانات، أو في هذه الحالة، البلوكشين، إلى سلاسل مختلفة أصغر تُعرف باسم الأجزاء. سيحتوي Eth2 على 64 جزءًا، أي توزيع حمل الشبكة على 64 سلسلة جديدة. تجعل الأجزاء تشغيل العقدة أسهل من خلال تقليل متطلبات الأجهزة. ستحدث هذه الترقية بعد دمج الشبكة الرئيسية وسلسلة المنارة.
مع الإيثريوم 2.0، يمكن للمُدقّقين والمستخدمين الآخرين تشغيل شظاياهم الخاصة، والتحقق من صحة المعاملات ومنع السلسلة الرئيسية من رؤية الكثير من الازدحام. طريقة إجماع إثبات الحصة مطلوبة لشبكات الأجزاء لكي تدخل شبكات الأجزاء في نظام إيثيريوم البيئي بأمان. سيتم تقديم Staking على سلسلة Beacon Chain، مما يمهد الطريق لتحديث سلسلة الشظايا التي ستأتي لاحقًا.
المرحلة 2
أخيرًا، ستشهد المرحلة 2 تقديم Ethereum WebAssembly أو eWASM. تم إنشاء WebAssembly من قبل اتحاد شبكة الويب العالمية وهو مصمم لجعل الإيثيريوم أكثر كفاءة بكثير مما هي عليه حالياً. إيثيريوم WebAssembly هي مجموعة فرعية حتمية مقترحة من WebAssembly لطبقة تنفيذ العقود الذكية للإيثيريوم.
تمتلك Ethereum حاليًا ما يسمى بـ Ethereum Virtual Machine، أو EVM. تُمكِّن الآلة الافتراضية للإيثيريوم من تشغيل الإيثيريوم كحاسوب عالمي عملاق. يمكن للمستخدمين الوصول إلى هذا الكمبيوتر في جميع أنحاء العالم، وتشغيل العقود الذكية والتفاعل مع التطبيقات اللامركزية (DApps). تقوم EVM بتخزين جميع التعليمات البرمجية اللازمة لتنفيذ الأوامر على الإيثيريوم مع تسهيل عناوين المحفظة للمعاملات وحساب رسوم المعاملات (الغاز) لكل معاملة.
يمكن أن تدعم EVM العديد من الإجراءات في آن واحد، مثل معرفة ما إذا كان العقد الذكي يحتاج إلى إنهاء (يستخدم الكثير من الغاز)، أو إذا كان تطبيق DApp حتمي (إذا كان سينفذ دائماً نفس المدخلات والمخرجات)، أو إذا كان العقد الذكي معزولاً (إذا حدث خطأ ما، فلن يؤثر خطأ هذا العقد على شبكة الإيثيريوم الأوسع). ومع ذلك، فقد أصبحت شبكة الإيثيريوم مزدحمة للغاية. ونظراً لحدوث العديد من المعاملات في وقت واحد، فإن EVM أبطأ بكثير مما كان مقصوداً في الأصل. من الصعب أيضاً ترقية EVM الخاصة بالإيثيريوم نظراً لأنها كُتبت بكود معين يصعب فهمه، وهو Solidity. وقد صُممت eWASM خصيصاً لتحل محل EVM، والتي ستشهد التنفيذ في المرحلة 2.
يقوم نظام eWASM بتجميع الأكواد البرمجية بشكل أسرع بكثير من نظام EVM، مما يسرّع العمليات داخل الشبكة. يعمل الغاز بكفاءة أكبر من خلال eWASM، كما أن eWASM متوافق مع مختلف لغات الترميز التقليدية مثل C و C++. في الأساس، تهدف eWASM إلى جعل تطوير الإيثيريوم أكثر سهولة.
