أساسيات بلوكتشين في فايلكوين

إن Filecoin blockchain عبارة عن قاعدة بيانات موزعة معقدة مشتركة بين شبكة من العقد الحاسوبية. وتحتفظ كل عقدة بنسخة من بلوكتشين، مما يضمن تسجيل كل معاملة والتزام تعاقدي في الشبكة وعدم قابليتها للتغيير. يوفر هذا دفتر الأستاذ الموثوق والآمن لجميع الأنشطة داخل نظام Filecoin البيئي.

الممثلون: القوى العاملة في بلوكتشين من Filecoin

يعمل الفاعلون على بلوكتشين الخاص بـ Filecoin كمكافئ للعقود الذكية في آلة إيثريوم الافتراضية. يقوم كل ممثل بتغليف مجموعة من متغيرات الحالة والأساليب للتفاعل مع شبكة Filecoin. فهم في الأساس الوكلاء الذين يقومون بالإجراءات على بلوكتشين، مثل إدارة صفقات التخزين أو تسهيل المعاملات.

ممثلو النظام المدمجون

يتم تشغيل شبكة Filecoin من قبل العديد من الجهات الفاعلة المضمنة في النظام التي تتعامل مع الوظائف الأساسية:

• ممثل النظام: ينفذ عمليات الشبكة العامة.
• عامل البداية: مسؤول عن تهيئة الجهات الفاعلة الجديدة وإدارة اصطلاحات تسمية الشبكة.
• Cron Actor: يعمل كمجدول للشبكة، ويقوم بتشغيل الوظائف الأساسية في كل حقبة.
• ممثل الحساب: يدير حسابات المستخدمين خارج نطاق نمط singleton.
• Storage Miner Actor: ينسق عمليات تعدين التخزين ويتحقق من صحة أدلة التخزين.
• ممثل سوق التخزين: يدير صفقات التخزين داخل سوق الشبكة.
• عامل تعدد العلامات: يتعامل مع العمليات التي تتضمن محفظة Filecoin متعددة التوقيعات.
• ممثل قناة الدفع: يدير إنشاء وتسوية قنوات الدفع.
• عامل Datacap: يشرف على تخصيص وإدارة رموز datacap.
• ممثل التسجيل الذي تم التحقق منه: يدير العملاء الذين تم التحقق منهم داخل الشبكة.
• ممثل حساب EVM: يمثل هويات إيثريوم الخارجية، مما يسهل قابلية التشغيل البيني مع الأنظمة القائمة على إيثريوم.

الجهات الفاعلة القابلة للبرمجة من قبل المستخدم

مع نضوج Filecoin Virtual Machine (FVM)، تتاح للمطورين الفرصة لكتابة ونشر الممثلين الخاصين بهم، على غرار العقود الذكية على سلاسل الكتل الأخرى. يمكن لهذه الجهات الفاعلة القابلة للبرمجة من قبل المستخدم التفاعل مع الجهات الفاعلة المضمنة من خلال واجهات برمجة التطبيقات المصدرة، مما يتيح إنشاء مجموعة واسعة من التطبيقات والخدمات فوق شبكة Filecoin.

العشوائية الموزعة في Filecoin

تستخدم Filecoin بروتوكول العشوائية الموزع والذي يمكن التحقق منه علنًا والمعروف باسم Drand كمصدر العشوائية لانتخاب القائد أثناء إنتاج الكتلة. هذه العشوائية ضرورية لضمان أن تكون العملية غير متوقعة وغير متحيزة ويمكن التحقق منها، مع الحفاظ على عدالة وأمن عملية التعدين.

العقد وأدوارها

يتم تصنيف العقد على شبكة Filecoin بشكل أساسي من خلال الخدمات التي تقدمها:

• عُقد التحقق من السلسلة: التحقق من صحة بلوكتشين وفرض قواعد الإجماع.
• عُقد العميل: التفاعل مع الشبكة لتخزين البيانات واستردادها.
• عُقد موفر التخزين: توفر سعة تخزين للشبكة وتثبت استمرار التخزين.
• عُقد موفر الاسترجاع: تقدم البيانات المخزنة بسرعة وبشكل موثوق عند الطلب.
• تتعايش التطبيقات المتعددة لبروتوكول Filecoin لتعزيز أمان الشبكة ومرونتها، مما يضمن عدم وجود نقطة فشل واحدة وتعزيز اللامركزية الصحية.

العناوين: تحديد الجهات الفاعلة في Filecoin

العناوين في Filecoin عبارة عن سلاسل أبجدية رقمية تحدد بشكل فريد الجهات الفاعلة أو المستخدمين على الشبكة، مما يسهل التفاعلات مثل المعاملات وتنفيذ العقود الذكية. تأتي هذه العناوين في عدة أشكال تعكس الأنواع المختلفة من الجهات الفاعلة التي تمثلها:

• عناوين الهوية (f0): معرفات رقمية للجهات الفاعلة، توفر طريقة يمكن قراءتها من قبل الإنسان للإشارة إلى المشاركين في الشبكة.
• عناوين Secp256k1 (f1): مشتقة من المفاتيح العامة باستخدام معيار التشفير secp256k1، والذي يشيع استخدامه للمحافظ.
• عناوين الممثلين (f2): يتم تعيينها للعقود الذكية وتظل قوية عبر شوكات الشبكة.
• عناوين BLS (f3): تم إنشاؤها من مفاتيح BLS العامة وتستخدم للمحافظ مع تشفير BLS.
• عناوين الممثلين المحددة من قبل المستخدم (f4): العناوين المرنة التي يمكن تعيينها من قبل الجهات الفاعلة في إدارة العناوين التي يمكن تحديدها من قبل المستخدم، مما يسمح بأنظمة العناوين المخصصة والقابلة للتوسعة.
• يخدم كل نوع عنوان غرضًا محددًا داخل النظام البيئي لـ Filecoin، من تسهيل المعاملات إلى إدارة العقود الذكية وتفاعلات المستخدم.

مجموعات النصائح والمكعبات

ينحرف بلوكتشين الخاص بـ Filecoin عن معيار التسلسل الخطي للكتل. هنا، يتم تجميع الكتل في «مجموعات النصائح»، والتي يمكن اعتبارها لقطات لحالة الشبكة في كل حقبة، أو فترة زمنية ثابتة في لغة بلوكتشين. يسمح هذا النموذج بسلسلة بلوكشين أكثر مرونة وكفاءة من خلال تمكين إنتاج كتل صالحة متعددة في نفس الوقت.

تشريح كتلة Filecoin

كل كتلة في Filecoin عبارة عن حزمة تحتوي على رأس وسلسلة من الرسائل التي تمثل الإجراءات التي اتخذتها الجهات الفاعلة، مثل المعاملات أو الاتفاقيات التعاقدية. يتضمن رأس الكتلة بيانات وصفية مثل عنوان المُعدِّن والتذكرة (إثبات العمل) ومعرّفات CID الخاصة بالكتل الأصلية. الرسائل هي جوهر الكتلة، حيث تسجل تغييرات الحالة مثل التحويلات الرمزية ومكالمات العقود. ترتبط الكتل بكتلة رئيسية واحدة على الأقل، وتشكل سلسلة مستمرة تعود إلى كتلة التكوين.

Blocktime: مزامنة نبض الشبكة

يتم تعيين وقت البلوكشين في Filecoin بمتوسط 30 ثانية. تم اختيار هذه الفترة بشكل استراتيجي لتحقيق التوازن بين استجابة الشبكة والجوانب العملية لتشغيلها. يمكن أن يؤدي وقت البلوكشين الأقصر إلى زيادة سرعة الشبكة، ولكنه سيؤدي أيضًا إلى زيادة متطلبات الأجهزة ويمكن أن يؤدي إلى المزيد من حالات فشل البلوكشين المتكررة. وتتيح فترة البلوكشين التي تبلغ 30 ثانية لمزودي التخزين وقتًا كافيًا لتنفيذ العمليات الضرورية، مثل إغلاق القطاعات وتوليد البراهين، دون إرهاق أجهزتهم.

مجموعات النصائح: تعظيم الكفاءة والمكافأة

في حقبة معينة، يمكن لموفري التخزين المتعددين تعدين الكتل بنجاح. تستوعب بنية مجموعة نصائح Filecoin هذا من خلال تجميع جميع الكتل الصالحة بنفس الارتفاع والأصل في مجموعة واحدة. وهذا يعني أن جميع الأعمال الصالحة تساهم في حالة الشبكة ويتم مكافأتها، وهي ميزة مهمة تشجع المشاركة والتعاون بين عمال المناجم. كما أنه يضمن قدرة الشبكة على التعامل مع الشوكات بكفاءة، والتوصل بسرعة إلى توافق في الآراء بشأن السلسلة الأساسية.

يوفر نظام tipset العديد من المزايا مقارنة بسلاسل البلوكشين التقليدية:

• زيادة إنتاجية الشبكة: باستخدام جميع الكتل الصالحة لتحديد حالة الشبكة، يمكن لـ Filecoin معالجة المزيد من البيانات والمعاملات في كل حقبة.
• مكافأة العمل الصالح: يحصل كل مزود تخزين ينتج كتلة صالحة على مكافأة، مما يحفز عمال المناجم على المساهمة في الشبكة ويثبط المركزية.
• التعاون بدلاً من المنافسة: يتم تشجيع منتجي الكتل المحتملين على التعاون، حيث تعمل بنية مجموعة النصائح على تثبيط حجب الكتل التي يمكن أن تكون مفيدة لنمو الشبكة.
• المرونة في التعامل مع العملات: بفضل بنية tipset، تحقق Filecoin تقاربًا أسرع أثناء عمليات الانقسام، مما يضمن استقرار الشبكة.
• الإيثيريوم JSON-RPC وفايلكوين

من الجدير بالذكر أنه مع دمج وقت تشغيل Filecoin EVM واعتماد معايير Ethereum JSON-RPC، تصبح فكرة «tipset» أكثر سهولة في الاستخدام. في هذا السياق، عندما نتحدث عن «تجزئة الكتلة» في Ethereum JSON-RPC، فإننا نشير في الواقع إلى تجزئة مجموعة النصائح، والتي تشمل تغييرات الحالة المجمعة من جميع الكتل داخل مجموعة النصائح هذه.

بينما نواصل استكشاف بلوكشين Filecoin، سنرى كيف تتفاعل هذه المكونات لإنشاء شبكة تخزين لامركزية قوية وفعالة ومستعدة للنمو المستقبلي.

إجماع فايلكوين

تمثل آلية إجماع Filecoin، والمعروفة باسم الإجماع المتوقع (EC)، حجر الزاوية في شبكة التخزين اللامركزية الخاصة بها. يهدف هذا الفصل إلى تقديم مقدمة إلى EC، والتعمق في مبادئها التشغيلية والمواصفات الفنية والدور الذي تلعبه في الحفاظ على سلامة وموثوقية شبكة Filecoin.

تعمل Filecoin على آلية إجماع فريدة تسمى الإجماع المتوقع (EC). على عكس بروتوكولات بلوكتشين التقليدية التي تعتمد غالبًا على إثبات العمل (PoW) أو إثبات الحصة (PoS)، تمزج EC عناصر العشوائية وقوة التخزين والتسامح البيزنطي الاحتمالي للخطأ. في جوهرها، تم تصميم EC لمواءمة الحوافز مع الهدف الأساسي لـ Filecoin: تخزين البيانات بكفاءة وموثوقية.

جوهر المفوضية الأوروبية

• اللامركزية والموثوقية: الهدف الأساسي للمفوضية الأوروبية هو تعزيز بيئة لامركزية حيث يكون تخزين البيانات واسترجاعها موثوقين ويمكن التحقق منهما.
• النهج المرتكز على التخزين: على عكس سلاسل الكتل التقليدية التي تركز على القوة الحسابية أو مقتنيات العملات، تعطي المفوضية الأوروبية التابعة لشركة Filecoin الأولوية لقوة التخزين - القدرة على تخزين البيانات.

الآليات الأساسية للتوافق المتوقع

يدور الإطار التشغيلي لـ EC حول العديد من المكونات الرئيسية، يلعب كل منها دورًا حيويًا في وظائف الشبكة.

1. التسامح الاحتمالي للأخطاء البيزنطية:

• تدمج EC آليات تحمل الأخطاء البيزنطية، مما يجعلها مرنة لمجموعة من الظروف العدائية، بما في ذلك العقد التي تتصرف بشكل ضار أو تتوقف عن العمل.

1. انتخاب القادة والإنتاج الجماعي:

• في قلب المفوضية الأوروبية توجد عملية انتخاب القادة. وعلى عكس العمليات الحتمية التي تظهر في سلاسل بلوكتشين الأخرى، تستخدم EC طريقة احتمالية لاختيار القادة أو عمال المناجم المسؤولين عن إنشاء الكتل.

1. إخفاء الهوية حتى يتم إثبات انتخابه:

• يظل عمال المناجم داخل المفوضية الأوروبية مجهولين حتى يتمكنوا من إثبات وضعهم الانتخابي من خلال «ElectionProof». هذا الدليل محوري لضمان العدالة وعدم القدرة على التنبؤ في إنتاج الكتل.

1. إثبات التخزين:

• يُطلب من عمال المناجم تقديم «WinningPost» (إثبات الزمكان) للتحقق من مساهمتهم في سعة تخزين الشبكة.

المواصفات الفنية لـ EC

الأسس التقنية لـ EC هي المكان الذي تتألق فيه طبيعتها المبتكرة حقًا. هنا، نستكشف بعض المواصفات الرئيسية التي تحدد آلية الإجماع هذه:

العشوائية عبر DRAND:

• تستخدم المفوضية الأوروبية DRAND، وهي منارة عشوائية خارجية غير متحيزة، لتسهيل مختلف جوانب البروتوكول، بما في ذلك انتخاب الزعيم.

وظيفة عشوائية يمكن التحقق منها (VRF):

• يستخدم عمال المناجم VRF، جنبًا إلى جنب مع العشوائية التي تم الحصول عليها من DRAND، لإنشاء ElectionProof الخاص بهم.

سلسلة مقاومة للانتخابات وسلسلة VRF:

• يعد ElectionProof أمرًا بالغ الأهمية لعمال المناجم لإثبات أنهم قد تم انتخابهم بشكل صحيح لإنتاج كتلة.
• يتم الحفاظ على سلسلة VRF المستمرة، وتمتد مع كل كتلة جديدة يتم إنتاجها.

طاقة التخزين وWinCount:

• تتناسب قوة المُعدِّن في الشبكة مع سعة التخزين الخاصة به.
• يحدد WinCount عدد الكتل التي يمكن أن ينتجها المُعدِّن، استنادًا إلى قوة التخزين ونتائج VRF الخاصة به.
• الإجماع والأمن والإنصاف

يعتبر الأمن والإنصاف أمرًا بالغ الأهمية في المفوضية الأوروبية، مع وجود العديد من الآليات لحماية هذه المبادئ:

أخطاء الإجماع والعقوبات:

تحدد EC أنواعًا معينة من أخطاء الإجماع (على سبيل المثال، التعدين بالشوكة المزدوجة وتعدين الأوفست الزمني) وتفرض عقوبات لردع السلوك الضار.

مصدر الصور: وثائق Filecoin هنا: https://spec.filecoin.io/algorithms/expected_consensus/

وزن السلسلة والاختيار:

• يستخدم البروتوكول نظامًا فريدًا لترجيح السلسلة، حيث يتم تفضيل السلسلة «الأثقل»، التي تدل على قوة التخزين الأكثر تراكمًا.

اللمسة النهائية الناعمة:

• تستخدم EC شكلاً من أشكال النهاية الناعمة، حيث ترفض الكتل التي تنحرف بشكل كبير عن السلسلة، وبالتالي تعزز استقرار الشبكة.

العلامة التجارية: العشوائية الموزعة في Filecoin

يعد Drand (العشوائية الموزعة) مكونًا مهمًا في آلية إجماع Filecoin، حيث يوفر مصدرًا غير متحيز للإنتروبيا الضرورية لعملية انتخاب القائد السري للشبكة. إنه بروتوكول منارة عشوائي يمكن التحقق منه علنًا مصمم لتوليد سلسلة من القيم العشوائية الحتمية والتي يمكن التحقق منها.

كيف تعمل العلامة التجارية

• الحسابات متعددة الأطراف (MPCs): يقوم Drand بتشغيل سلسلة من MPCs لإنتاج قيم عشوائية. بعد مرحلة الإعداد الموثوق بها، تقوم مجموعة من العقد الرئيسية المعروفة بتوقيع رسالة معينة باستخدام تواقيع BLS الحدية في جولات متتالية تحدث على فترات منتظمة.
• تواقيع عتبة BLS: تتطلب العملية الحد الأدنى لعدد العقد (t-of-n) لتوقيع رسالة. يمكن لأي عقدة تحتوي على t من التوقيعات إعادة بناء توقيع BLS الكامل. ينتج هذا التوقيع، عند تجزئته، قيمة عشوائية جماعية يمكن التحقق منها مقابل المفتاح العام من مرحلة الإعداد.
• افتراضات الأمان: يفترض Drand أن t على الأقل من العقد n صادقة ومتصلة بالإنترنت. إذا تم كسر هذه العتبة، يمكن للخصم إيقاف الإنتاج العشوائي ولكن لا يمكنه تحيز العشوائية.

مخرجات عشوائية كبيرة

تنسيق قيمة العلامة التجارية: تحصل عُقد Filecoin على قيم rand بتنسيق معين. تشمل المكونات الرئيسية ما يلي:

• التوقيع: توقيع BLS على قيمة التوقيع السابقة ورقم الجولة الحالية.
• التوقيع السابق: توقيع BLS من جولة Drand السابقة.
• الجولة: مؤشر العشوائية في التسلسل الذي تنتجه شبكة Drand.

استخدام Drand في فايلكوين

• انتخاب القائد: يتم استخدام Drand لانتخاب القائد في Filecoin، مما يوفر قيمة عشوائية في كل حقبة. تعد هذه العشوائية أمرًا بالغ الأهمية لخوارزمية الإجماع المتوقع (EC)، مما يضمن الاختيار العادل وغير المتوقع للقادة.
• جلب قيم Drand: تسترد عُقد Filecoin أحدث قيمة عشوائية من Drand باستخدام نقاط نهاية محددة. يتم بعد ذلك دمج هذه المعلومات مع البيانات الموجودة على السلسلة لدعم آلية إجماع Filecoin.

البراهين: ضمان النزاهة والثقة

تعمل البراهين في Filecoin على التحقق من أن موفري التخزين يقومون بتخزين البيانات بشكل صحيح وفقًا لمعايير الشبكة. هذه البراهين ضرورية للحفاظ على سلامة وموثوقية نظام التخزين اللامركزي.

أنواع البراهين في Filecoin

• إثبات النسخ المتماثل (PoRep): يتم استخدامه في وقت التخزين الأولي للبيانات، ويتحقق PoRep من قيام موفر التخزين بإنشاء نسخة فريدة من البيانات وتخزينها.
• إثبات الزمكان (PoST): يتحقق باستمرار من أن مزود التخزين يحتفظ بالبيانات المخزنة بمرور الوقت. تنقسم POST أيضًا إلى WinningPost و WindowPost، وتخدم أغراض التحقق المختلفة في الشبكة.

دور PoREP و PoST

• PoRep: يتحقق من النسخ الأولي للبيانات من قبل موفر التخزين، مما يضمن تشفير البيانات وختمها بشكل فريد.
• POST: يتم استخدام WinningPost في عملية إجماع الكتلة، بينما يقوم WindowPost بتدقيق موفري التخزين باستمرار، مما يضمن الامتثال المستمر لاتفاقيات التخزين.

تشكل آلية الإجماع في Filecoin، بمزيجها الفريد من EC و Drand وبراهين التشفير، العمود الفقري لشبكة تخزين لامركزية قوية وموثوقة. تعمل هذه العناصر بشكل متناسق لضمان بقاء الشبكة آمنة وفعالة وعادلة، مما يعزز بيئة يكون فيها تكامل البيانات أمرًا بالغ الأهمية. بينما نتعمق أكثر في الفروق الدقيقة في بلوكتشين الخاصة بـ Filecoin، أصبحت براعة وتطور نموذج الإجماع الخاص بها واضحًا بشكل متزايد، مما يؤكد قدرة الشبكة على إحداث ثورة في مشهد التخزين الرقمي.