Beacon Chain

ما هي Beacon Chain؟

Beacon Chain هي بلوكشين إثبات الحصة الأصلية التي أدخلت التخزين ومنطق طبقة الإجماع إلى Ethereum.

في عالم الكريبتو، يشير مصطلح Beacon Chain عادةً إلى طبقة الإجماع في Ethereum، التي تنسق المدققين والتصديقات واقتراح الكتل والمكافآت والعقوبات واختيار السلسلة والنهائية.

تذكر الوثائق الرسمية لـEthereum Beacon Chain أن Beacon Chain أُطلقت في 1 ديسمبر 2020، وأن آلية إثبات الحصة أُقرت رسميًا بوصفها آلية الإجماع في Ethereum مع The Merge في 15 سبتمبر 2022.

قبل The Merge، كانت Beacon Chain تعمل منفصلة عن Ethereum Mainnet.

وخلال تلك الفترة، لم تعالج معاملات مستخدمي Ethereum العادية أو أنشطة العقود الذكية.

بل اختبرت نظام المدققين القائم على إثبات الحصة ونسقته، بينما واصلت Ethereum Mainnet استخدام إثبات العمل.

بعد The Merge، توقفت Beacon Chain عن كونها سلسلة موازية منفصلة، وأصبحت طبقة الإجماع في Ethereum.

توضح وثائق The Merge الرسمية الخاصة بـEthereum أن طبقة التنفيذ الأصلية في Ethereum انضمت إلى Beacon Chain، وأنهما تعملان الآن ضمن شبكة Ethereum واحدة قائمة على إثبات الحصة.

اليوم، عندما يذكر الناس Beacon Chain، فإنهم يقصدون عادةً جزء الإجماع في Ethereum، الذي يدير أمن إثبات الحصة.

وهذا يجعل Beacon Chain أحد أهم التحديثات في تاريخ Ethereum.

أهمية Beacon Chain

تكتسب Beacon Chain أهميتها لأنها غيّرت طريقة تأمين Ethereum.

قبل The Merge، استخدمت Ethereum تعدين إثبات العمل.

وبعد The Merge، أصبحت Ethereum تستخدم إثبات الحصة، حيث يؤمّن المدققون الشبكة من خلال تخزين ETH وتشغيل برمجيات المدققين.

أتاحت Beacon Chain هذا الانتقال بإدخال تنسيق المدققين قبل أن تتوقف Ethereum Mainnet بالكامل عن التعدين.

تذكر وثائق The Merge أن التحديث خفض استهلاك Ethereum للطاقة بنحو 99.95%.

كان هذا التغيير مهمًا لأنه أزال التعدين كثيف الاستهلاك للطاقة من عملية إنتاج الكتل في Ethereum.

كما جعلت Beacon Chain عملية الإجماع في Ethereum أكثر وضوحًا وتنظيمًا.

فهي تتعقب سجل المدققين وأرصدةهم والتصديقات والعقوبات والخروج وعمليات السحب ونقاط التحقق النهائية.

ويكتسب سجل المدققين هذا أهمية لأن Ethereum تعرف الآن المدققين المؤهلين لاقتراح الكتل والتصديق عليها في أي وقت.

وهذا يختلف عن إثبات العمل، حيث يمكن للمعدّنين الظهور أو الاختفاء من دون أن يكونوا جزءًا من سجل مدققين.

بالنسبة إلى المستخدمين، تكون Beacon Chain غير مرئية إلى حد كبير خلال الاستخدام المعتاد للمحافظ.

أما بالنسبة إلى أمن Ethereum، فهي محورية.

Beacon Chain قبل The Merge

قبل The Merge، كانت Beacon Chain بلوكشين منفصلة قائمة على إثبات الحصة وتعمل بالتوازي مع Ethereum Mainnet.

أُنشئت لاختبار إجماع إثبات الحصة في Ethereum قبل استخدامه لتأمين معاملات Ethereum الفعلية.

وضمت Beacon Chain مدققين وخانات زمنية وعصورًا وتصديقات ومكافآت وعقوبات ومنطقًا للإجماع.

لكنها لم تنفذ العقود الذكية لـEthereum أو تعالج المعاملات العادية على Mainnet في مرحلتها الأولى.

وتصف صفحة Ethereum Beacon Chain السلسلة بأنها سلسلة من الكتل الفارغة قبل أن تبدأ بقبول بيانات المعاملات من عملاء التنفيذ.

أتاح هذا الفصل لمطوري Ethereum والمشاركين في Staking اختبار إثبات الحصة في ظروف فعلية من دون استبدال شبكة إثبات العمل القائمة فورًا.

كان بإمكان المدققين إيداع ETH وتفعيل برمجيات المدققين والمشاركة في إجماع Beacon Chain.

وفي الوقت نفسه، واصل مستخدمو Ethereum استخدام Mainnet كالمعتاد.

قلل هذا النهج المرحلي المخاطر، إذ لم تنتقل Ethereum إلى نظام إجماع جديد كامل دفعة واحدة.

لذلك كانت Beacon Chain شبكة حية وطبقة تحضيرية طويلة الأمد لـThe Merge في آن واحد.

Beacon Chain بعد The Merge

أصبحت Beacon Chain طبقة الإجماع في Ethereum بعد The Merge.

وأصبحت Ethereum Mainnet الأصلية طبقة التنفيذ.

تحدد طبقة الإجماع الكتل الصحيحة من منظور إجماع إثبات الحصة.

أما طبقة التنفيذ، فتعالج المعاملات والعقود الذكية وأرصدة الحسابات وتنفيذ آلة Ethereum الافتراضية وتغييرات الحالة.

توضح صفحة Beacon Chain أنه لم يعد هناك بلوكشين منفصلان لـEthereum بعد حدوث The Merge.

وبدلًا من ذلك، أصبحت Ethereum شبكة واحدة قائمة على إثبات الحصة، تتكون من طبقتين برمجيتين رئيسيتين.

وهذا يعني أن The Merge لم ينشئ «ETH جديدًا» أو «ETH قديمًا».

تحذر وثائق The Merge المستخدمين من أن ETH بقي ETH، وأن الادعاءات بضرورة ترقية الأموال بعد The Merge مؤشرات على الاحتيال.

تتولى Beacon Chain الآن نشر معلومات الكتل، ومنطق الإجماع، واختيار السلسلة، ومهام المدققين، والمكافآت، والعقوبات.

وتتولى طبقة التنفيذ تنفيذ المعاملات وإدارة حالة Ethereum.

وتعمل هاتان الطبقتان معًا لتشغيل Ethereum الحديثة.

طبقة الإجماع

طبقة الإجماع هي جزء Ethereum الذي ينسق الاتفاق القائم على إثبات الحصة.

وهي الدور الحديث لـBeacon Chain.

تحافظ طبقة الإجماع على توافق عقد Ethereum بشأن رأس السلسلة.

وتتبع المدققين وأرصدةهم الفعلية.

وتنظم مهام المدققين ضمن خانات زمنية وعصور.

وتعالج التصديقات التي تصوت للكتل ونقاط التحقق.

وتطبق المكافآت والعقوبات وفقًا لسلوك المدققين.

كما تدعم النهائية عبر تصميم إجماع إثبات الحصة في Ethereum.

توضح الوثائق الرسمية لبنية عقد Ethereum أن عميل الإجماع يتولى المنطق الذي يبقي العقدة متزامنة مع شبكة Ethereum القائمة على إثبات الحصة.

ويُسمى عميل الإجماع هذا غالبًا Beacon Node.

يمكن لـBeacon Node متابعة السلسلة حتى من دون مدقق، بينما يضيف عميل المدقق مهام Staking.

طبقة التنفيذ

طبقة التنفيذ هي جزء Ethereum الذي يعالج المعاملات ويحافظ على حالة Ethereum.

وتشمل أرصدة الحسابات وشيفرة العقود الذكية ونشاط التوكنات ومنطق التطبيقات وتنفيذ آلة Ethereum الافتراضية.

قبل The Merge، كان منطق التنفيذ هذا مدمجًا مع إجماع إثبات العمل داخل عملاء التنفيذ في Ethereum.

بعد The Merge، أصبح على عملاء التنفيذ العمل بالتعاون مع عملاء الإجماع.

تذكر وثائق بنية العقدة أن عقدة Ethereum تتألف من عميل تنفيذ وعميل إجماع.

يتحقق عميل التنفيذ من المعاملات وينفذها، بينما يتولى عميل الإجماع نمو سلسلة إثبات الحصة واختيار السلسلة.

عندما يُختار مدقق لاقتراح كتلة، يطلب عميل الإجماع حمولة تنفيذ من عميل التنفيذ.

ينشئ عميل التنفيذ حمولة المعاملات أو يتحقق منها.

ثم يرفق عميل الإجماع بيانات الإجماع بهذه الحمولة ويبث الكتلة إلى شبكة Ethereum.

يمثل هذا الفصل أحد أهم التغييرات المعمارية التي نتجت عن The Merge.

واجهة Engine API

واجهة Engine API هي واجهة الاتصال بين عميل الإجماع وعميل التنفيذ في Ethereum.

بعد The Merge، لا تستطيع العقدة العمل على نحو صحيح باستخدام جانب واحد فقط من مجموعة البرمجيات.

يجب على عميل الإجماع وعميل التنفيذ تبادل بيانات الكتل وبيانات الحمولات ونتائج التحقق ومعلومات رأس السلسلة.

تذكر صفحة Beacon Chain أن طبقة الإجماع وطبقة التنفيذ تتواصلان باستخدام واجهة Engine API.

تتيح هذه الواجهة لعميل الإجماع طلب حمولة تنفيذ عندما يحين وقت اقتراح كتلة.

كما تتيح لعميل التنفيذ التحقق من توافق الحمولة المقترحة مع قواعد التنفيذ في Ethereum.

تكتسب واجهة Engine API أهمية لمشغلي العقد، إذ يجب ربط العميلين والمصادقة عليهما على نحو صحيح.

تذكر وثائق The Merge أن على مشغلي العقد تشغيل عميل إجماع وعميل تنفيذ بعد The Merge.

إذا لم يُربط العميلان على نحو صحيح، فقد لا تتبع العقدة Ethereum كما ينبغي.

ولهذا تتطلب عمليات تشغيل المدققين معرفة بالبلوكشين وانضباطًا في إدارة الأنظمة.

المدققون

المدققون هم المشاركون الذين يؤمّنون Ethereum بعد The Merge.

توضح الوثائق الرسمية لإثبات الحصة في Ethereum أن المدققين يخزنون ETH ويتولون التحقق من الكتل الجديدة وإنشاء كتل جديدة أحيانًا.

لكي يصبح المستخدم مدققًا، يودع عادةً 32 ETH في عقد الإيداع الخاص بـEthereum ويشغل برمجيات المدققين.

بعد التفعيل، يتلقى المدقق مهام من Beacon Chain.

قد تشمل هذه المهام اقتراح الكتل، والتصديق عليها، والمشاركة في لجان المزامنة، والمساعدة على إقرار نقاط التحقق نهائيًا.

لا يُعد المدقق عقدة كاملة بحد ذاته.

تتابع العقدة الكاملة Ethereum وتتحقق منها، بينما يشارك المدقق بنشاط في إجماع إثبات الحصة.

تذكر وثائق بنية العقدة أن على العقدة تشغيل عميل مدقق بالإضافة إلى عميل تنفيذ وعميل إجماع إذا أرادت اقتراح كتل جديدة.

يمكن للمدققين كسب مكافآت ETH مقابل المشاركة الصحيحة.

كما يمكن أن يخسروا ETH نتيجة العقوبات أو Slashing إذا أخفقوا في أداء مهامهم أو تصرفوا بسوء نية.

Staking

Staking هو عملية قفل ETH لتفعيل مهام المدققين في نظام إثبات الحصة الخاص بـEthereum.

حل Staking محل التعدين بوصفه نموذج الأمان لإنتاج الكتل في Ethereum.

أدخلت Beacon Chain Staking إلى Ethereum قبل أن يبدأ Staking بتأمين بيانات التنفيذ على Mainnet.

يتطلب Staking عمليًا رأس مال وتشغيل البرمجيات.

يعمل ETH المخزن لدى المدقق كضمان.

إذا تصرف المدقق على نحو صحيح، فقد يحصل على مكافآت.

وإذا تصرف على نحو غير صحيح، فقد يتعرض لعقوبات.

وإذا ارتكب المدقق مخالفات تستوجب Slashing، فقد يُتلف جزء من أصوله المخزنة.

يؤدي ذلك إلى إنشاء أمن قائم على اقتصاديات الكريبتو، لأن الهجمات تصبح مكلفة.

لذلك، لا يقتصر Staking على كونه وسيلة لتحقيق عائد.

بل هو آلية الأمان التي حلت محل تعدين إثبات العمل في Ethereum.

الخانات الزمنية والعصور

تنظم Beacon Chain الوقت ضمن خانات زمنية وعصور.

تذكر وثائق إثبات الحصة أن وقت Ethereum مقسم إلى خانات مدتها 12 ثانية، وإلى عصور تضم 32 خانة.

الخانة الزمنية فترة قصيرة يُختار خلالها مدقق واحد عشوائيًا لاقتراح كتلة.

إذا كان المدقق المختار متصلًا ويعمل على نحو صحيح، فيمكنه اقتراح كتلة لتلك الخانة.

أما إذا كان غير متصل أو أخفق، فقد تُفوّت الخانة.

العصر مجموعة من 32 خانة زمنية.

تكتسب العصور أهميتها لأن تعيينات المدققين والتصديقات والتبرير والنهائية والمكافآت والعقوبات تُنظَّم وفقًا لها.

حل هذا التوقيت الثابت محل التوقيت المتغير للكتل في تعدين إثبات العمل.

وتشكل الخانات الزمنية والعصور نبض طبقة الإجماع القائمة على إثبات الحصة في Ethereum.

يساعد هذا التوقيت المستخدمين على فهم انتظام ظهور كتل Ethereum، وسبب استغراق النهائية وقتًا أطول من كتلة واحدة.

اقتراح الكتل

يحدث اقتراح الكتلة عندما ينشئ مدقق مختار كتلة Ethereum جديدة ويبثها.

توضح وثائق آليات الإجماع أن مدققًا واحدًا يُختار عشوائيًا في كل خانة زمنية ليكون مقترح الكتلة.

يطلب عميل الإجماع لدى المقترح مجموعة من المعاملات من عميل التنفيذ المرتبط به.

وتصبح مجموعة المعاملات هذه حمولة التنفيذ.

يرفق المدقق بيانات الإجماع بحمولة التنفيذ.

ثم تُرسل الكتلة إلى عقد Ethereum الأخرى.

ويتحقق منها مدققون آخرون ويرسلون التصديقات إذا وافقوا عليها.

تعوض مكافآت اقتراح الكتل المدققين عن أداء هذه المهمة على نحو صحيح.

وقد يؤدي تفويت الاقتراحات إلى خفض مكافآت المدقق.

وقد تنطوي الاقتراحات الخبيثة على خطر Slashing إذا خالفت قواعد الإجماع.

اقتراح الكتل هو العملية التي تدخل من خلالها كتل Ethereum الجديدة إلى السلسلة.

التصديقات

التصديقات هي أصوات المدققين ضمن إجماع إثبات الحصة في Ethereum.

يصدر المدقق تصديقًا عندما يتحقق من كتلة ويصوت لصالح رأس السلسلة وحالة نقطة التحقق اللذين يعتقد أنهما الصحيحان.

تذكر وثائق إثبات الحصة أن المدققين يرسلون أصواتًا تُسمى تصديقات لصالح الكتل الصحيحة.

تساعد التصديقات Ethereum على تحديد السلسلة صاحبة الوزن الأكبر.

كما تساعدها على تبرير نقاط التحقق وإقرارها نهائيًا.

تتضمن معظم مهام المدققين إصدار التصديقات بدلًا من اقتراح الكتل.

ذلك لأن مدققًا واحدًا فقط يقترح كتلة في كل خانة، بينما يصدر كثير من المدققين التصديقات خلال العصور.

ينبغي أن تكون التصديقات صحيحة وفي الوقت المحدد للحصول على المكافآت كاملة.

قد تؤدي التصديقات المتأخرة أو المفقودة أو غير الصحيحة إلى خفض المكافآت.

وقد تصبح التصديقات المتعارضة سببًا لـSlashing إذا خالفت قواعد البروتوكول.

تركز Beacon Chain بدرجة كبيرة على معالجة التصديقات لأنها نظام التصويت في إثبات الحصة لدى Ethereum.

اختيار السلسلة

اختيار السلسلة هو القاعدة التي تحدد رأس السلسلة الذي ينبغي لعقد Ethereum اتباعه عندما توجد كتل محتملة متعددة.

في أنظمة إثبات العمل، يعتمد اختيار السلسلة غالبًا على إجمالي العمل التراكمي.

أما في إثبات الحصة لدى Ethereum، فيعتمد اختيار السلسلة على أصوات المدققين الموزونة وفق ETH المخزن.

تذكر وثائق آليات الإجماع أن Ethereum تستخدم خوارزمية لاختيار السلسلة تقيس وزن تصديقات المدققين.

يُطلق عادةً على إجماع إثبات الحصة في Ethereum اسم Gasper.

يجمع Gasper بين آلية LMD-GHOST لاختيار السلسلة ومنطق النهائية Casper FFG.

تكتسب قاعدة اختيار السلسلة أهميتها لأن الشبكات قد تتلقى معلومات عن الكتل بترتيبات مختلفة مؤقتًا.

وتبرز أهميتها أيضًا عندما يفوّت مقترح الكتلة خانة زمنية أو عندما يؤدي تأخر الشبكة إلى ظهور تصورات متنافسة.

يتيح اختيار السلسلة للعقد التقارب على رأس سلسلة أساسي واحد.

ومن دون قاعدة قوية لاختيار السلسلة، قد يختلف المدققون والمستخدمون بشأن حالة Ethereum الحالية.

النهائية

تعني النهائية أن التراجع عن كتلة ما يصبح صعبًا للغاية بعد أن تعتمدها الشبكة نهائيًا.