العملاء الخفيفون
يعد تشغيل عقدة كاملة الطريقة الأكثر نزعاً للثقة، وخصوصية، ولامركزية، ومقاومة للرقابة للتفاعل مع إيثيريوم. باستخدام عقدة كاملة، فإنك تحتفظ بنسختك الخاصة من سلسلة الكتل التي يمكنك الاستعلام عنها على الفور وتحصل على وصول مباشر إلى شبكة إيثيريوم من نظير إلى نظير. ومع ذلك، يتطلب تشغيل عقدة كاملة قدراً كبيراً من الذاكرة، ومساحة التخزين، ووحدة المعالجة المركزية (CPU). وهذا يعني أنه ليس من المجدي للجميع تشغيل عقدتهم الخاصة. هناك العديد من الحلول لذلك في خارطة طريق إيثيريوم، بما في ذلك انعدام الحالة، ولكنها لا تزال على بعد عدة سنوات من التنفيذ. الإجابة على المدى القريب هي التنازل عن بعض فوائد تشغيل عقدة كاملة مقابل تحسينات كبيرة في الأداء تسمح للعقد بالعمل بمتطلبات أجهزة منخفضة جداً. تُعرف العقد التي تقوم بهذه المقايضة باسم العقد الخفيفة.
ما هو العميل الخفيف
العقدة الخفيفة هي عقدة تقوم بتشغيل برنامج عميل خفيف. بدلاً من الاحتفاظ بنسخ محلية من بيانات سلسلة الكتل والتحقق بشكل مستقل من جميع التغييرات، فإنها تطلب البيانات اللازمة من مزود ما بدلاً من ذلك. قد يكون المزود اتصالاً مباشراً بعقدة كاملة أو عبر خادم RPC مركزي. يتم بعد ذلك التحقق من البيانات بواسطة العقدة الخفيفة، مما يسمح لها بمواكبة رأس السلسلة. تعالج العقدة الخفيفة رؤوس الكتل فقط، ولا تقوم بتنزيل محتويات الكتلة الفعلية إلا في بعض الأحيان. يمكن أن تختلف العقد في مدى خفتها، اعتماداً على مجموعات برامج العميل الخفيف والكامل التي تقوم بتشغيلها. على سبيل المثال، سيكون التكوين الأخف هو تشغيل عميل تنفيذ خفيف وعميل إجماع خفيف. من المحتمل أيضاً أن تختار العديد من العقد تشغيل عملاء إجماع خفيفين مع عملاء تنفيذ كاملين، أو العكس.
كيف يعمل العملاء الخفيفون؟
عندما بدأت إيثيريوم في استخدام آلية الإجماع القائمة على إثبات الحصة (PoS)، تم تقديم بنية تحتية جديدة خصيصاً لدعم العملاء الخفيفين. طريقة عملها هي عن طريق اختيار مجموعة فرعية عشوائية مكونة من 512 مدققاً كل 1.1 يوم للعمل كـ لجنة المزامنة. تقوم لجنة المزامنة بتوقيع رأس الكتل الأخيرة. يحتوي كل رأس كتلة على التوقيع المجمع للمدققين في لجنة المزامنة و"حقل بت" (bitfield) يوضح المدققين الذين وقعوا والذين لم يوقعوا. يتضمن كل رأس أيضاً قائمة بالمدققين المتوقع مشاركتهم في توقيع الكتلة التالية. هذا يعني أن العميل الخفيف يمكنه أن يرى بسرعة أن لجنة المزامنة قد وافقت على البيانات التي يتلقاها، ويمكنه أيضاً التحقق من أن لجنة المزامنة هي اللجنة الأصلية من خلال مقارنة اللجنة التي يتلقاها بتلك التي قيل له أن يتوقعها في الكتلة السابقة. بهذه الطريقة، يمكن للعميل الخفيف الاستمرار في تحديث معرفته بأحدث كتلة إيثيريوم دون تنزيل الكتلة نفسها فعلياً، بل فقط الرأس الذي يحتوي على معلومات موجزة.
في طبقة التنفيذ، لا توجد مواصفات واحدة لعميل التنفيذ الخفيف. يمكن أن يختلف نطاق عميل التنفيذ الخفيف من "الوضع الخفيف" لعميل تنفيذ كامل يحتوي على جميع وظائف آلة إيثيريوم الافتراضية (EVM) والشبكات الخاصة بعقدة كاملة ولكنه يتحقق فقط من رؤوس الكتل، دون تنزيل البيانات المرتبطة بها، أو يمكن أن يكون عميلاً أكثر تجريداً يعتمد بشكل كبير على إعادة توجيه الطلبات إلى مزود RPC للتفاعل مع إيثيريوم.
لماذا يعتبر العملاء الخفيفون مهمين؟
يهم العملاء الخفيفون لأنهم يسمحون للمستخدمين بالتحقق من البيانات الواردة بدلاً من الثقة العمياء في أن مزود البيانات الخاص بهم صحيح وصادق، مع استخدام جزء ضئيل فقط من الموارد الحسابية لعقدة كاملة. يمكن التحقق من البيانات التي يتلقاها العملاء الخفيفون مقابل رؤوس الكتل التي يعرفون أنها قد تم توقيعها بواسطة ما لا يقل عن 2/3 من مجموعة عشوائية مكونة من 512 مدقق إيثيريوم. هذا دليل قوي جداً على صحة البيانات.
يستخدم العميل الخفيف قدراً ضئيلاً فقط من قوة الحوسبة والذاكرة ومساحة التخزين بحيث يمكن تشغيله على هاتف محمول، أو تضمينه في تطبيق، أو كجزء من متصفح. العملاء الخفيفون هم وسيلة لجعل الوصول مقلل الثقة إلى إيثيريوم سلساً تماماً مثل الثقة في مزود خارجي.
لنأخذ مثالاً بسيطاً. تخيل أنك تريد التحقق من رصيد حسابك. للقيام بذلك، يجب عليك تقديم طلب إلى عقدة إيثيريوم. ستتحقق تلك العقدة من نسختها المحلية من حالة إيثيريوم بحثاً عن رصيدك وتعيده إليك. إذا لم يكن لديك وصول مباشر إلى عقدة، فهناك مشغلون مركزيون يقدمون هذه البيانات كخدمة. يمكنك إرسال طلب إليهم، فيتحققون من عقدتهم، ويرسلون النتيجة إليك. تكمن المشكلة في هذا في أنه يتعين عليك بعد ذلك الوثوق في المزود ليعطيك المعلومات الصحيحة. لا يمكنك أبداً معرفة ما إذا كانت المعلومات صحيحة حقاً إذا لم تتمكن من التحقق منها بنفسك.
يعالج العميل الخفيف هذه المشكلة. لا تزال تطلب البيانات من مزود خارجي، ولكن عندما تتلقى البيانات مرة أخرى، فإنها تأتي مع إثبات يمكن لعقدتك الخفيفة التحقق منه مقابل المعلومات التي تلقتها في رأس الكتلة. هذا يعني أن إيثيريوم تتحقق من صحة بياناتك بدلاً من مشغل موثوق به.
ما هي الابتكارات التي يتيحها العملاء الخفيفون؟
الفائدة الأساسية للعملاء الخفيفين هي تمكين المزيد من الأشخاص من الوصول إلى إيثيريوم بشكل مستقل بمتطلبات أجهزة لا تذكر واعتماد ضئيل على أطراف خارجية. هذا مفيد للمستخدمين لأنهم يستطيعون التحقق من بياناتهم الخاصة وهو مفيد للشبكة لأنه يزيد من عدد وتنوع العقد التي تتحقق من السلسلة.
تعد القدرة على تشغيل عقد إيثيريوم على أجهزة ذات مساحة تخزين وذاكرة وقوة معالجة صغيرة جداً أحد مجالات الابتكار الرئيسية التي أتاحها العملاء الخفيفون. في حين تتطلب عقد إيثيريوم اليوم الكثير من موارد الحوسبة، يمكن تضمين العملاء الخفيفين في المتصفحات، وتشغيلهم على الهواتف المحمولة، وربما حتى الأجهزة الأصغر مثل الساعات الذكية. هذا يعني أن محافظ إيثيريوم ذات العملاء المضمنين يمكن أن تعمل على هاتف محمول. هذا يعني أن محافظ الهاتف المحمول يمكن أن تكون أكثر لامركزية بكثير لأنها لن تضطر إلى الوثوق بمزودي البيانات المركزيين للحصول على بياناتها.
امتداد لذلك هو تمكين أجهزة إنترنت الأشياء (IoT). يمكن استخدام عميل خفيف لإثبات ملكية رصيد رمز مميز أو رمز غير قابل للاستبدال (NFT) بسرعة، مع جميع الضمانات الأمنية التي توفرها لجان المزامنة، مما يؤدي إلى تشغيل إجراء ما على شبكة إنترنت الأشياء. تخيل خدمة تأجير دراجات (opens in a new tab) تستخدم تطبيقاً مزوداً بعميل خفيف مضمن للتحقق بسرعة من أنك تمتلك الرمز غير القابل للاستبدال (NFT) الخاص بخدمة التأجير، وإذا كان الأمر كذلك، تفتح لك دراجة لتركبها وتنطلق!
ستستفيد تجميعات إيثيريوم أيضاً من العملاء الخفيفين. كانت إحدى المشكلات الكبيرة للتجميعات هي الاختراقات التي تستهدف الجسور التي تسمح بنقل الأموال من شبكة إيثيريوم الرئيسية إلى تجميع. إحدى نقاط الضعف هي الأوراكل التي تستخدمها التجميعات لاكتشاف أن المستخدم قد قام بإيداع في الجسر. إذا قام أوراكل بتغذية بيانات سيئة، فيمكنه خداع التجميع للاعتقاد بوجود إيداع في الجسر والإفراج عن الأموال بشكل غير صحيح. يمكن استخدام عميل خفيف مضمن في التجميع للحماية من الأوراكل الفاسدة لأن الإيداع في الجسر يمكن أن يأتي مع إثبات يمكن التحقق منه بواسطة التجميع قبل الإفراج عن أي رموز مميزة. يمكن أيضاً تطبيق نفس المفهوم على الجسور الأخرى بين السلاسل.
يمكن أيضاً استخدام العملاء الخفيفين لترقية محافظ إيثيريوم. بدلاً من الوثوق بالبيانات المقدمة من مزود RPC، يمكن لمحفظتك التحقق مباشرة من البيانات المقدمة إليك باستخدام عميل خفيف مضمن. سيضيف هذا أماناً إلى محفظتك. إذا كان مزود RPC الخاص بك غير صادق وقدم لك بيانات غير صحيحة، فيمكن للعميل الخفيف المضمن إخبارك بذلك!
ما هي الحالة الحالية لتطوير العملاء الخفيفين؟
هناك العديد من العملاء الخفيفين قيد التطوير، بما في ذلك عملاء التنفيذ، والإجماع، والعملاء الخفيفون المدمجون للتنفيذ/الإجماع. هذه هي تطبيقات العملاء الخفيفين التي نعرفها وقت كتابة هذه الصفحة:
- لودستار (opens in a new tab): عميل إجماع خفيف بلغة TypeScript
- Helios (opens in a new tab): عميل خفيف مدمج للتنفيذ والإجماع بلغة Rust
- جو إيثريوم (geth) (opens in a new tab): وضع خفيف لعميل التنفيذ (قيد التطوير) بلغة Go
- نيمبوس (opens in a new tab): عميل إجماع خفيف بلغة Nim
على حد علمنا، لا يعتبر أي من هذه التطبيقات جاهزاً للإنتاج بعد.
هناك أيضاً الكثير من العمل الذي يتم إنجازه لتحسين الطرق التي يمكن للعملاء الخفيفين من خلالها الوصول إلى بيانات إيثيريوم. حالياً، يعتمد العملاء الخفيفون على طلبات RPC إلى العقد الكاملة باستخدام نموذج العميل/الخادم، ولكن في المستقبل يمكن طلب البيانات بطريقة أكثر لامركزية باستخدام شبكة مخصصة مثل بورتال نيتوورك (opens in a new tab) التي يمكنها تقديم البيانات للعملاء الخفيفين باستخدام بروتوكول النميمة من نظير إلى نظير.
ستؤدي عناصر خارطة الطريق الأخرى مثل أشجار فيركل وانعدام الحالة في النهاية إلى جعل الضمانات الأمنية للعملاء الخفيفين مساوية لتلك الخاصة بالعملاء الكاملين.