يُعد إثبات العمل (PoW) جزءًا أساسيًا من إجماع ناكاموتو. ولها وظيفتان: إنها آلية مقاومة Sybil تُستخدم لاختيار منتجي الكتل، كما أنها توفر خط الأساس والتكلفة المتزايدة دائمًا لإعادة بلوكتشين. لهذا السبب يُقال أن PoW يؤمن بلوكشين بيتكوين.

التعدين المدمج هو تقنية لإعادة استخدام العمل الذي تم إنفاقه في تأمين بلوكشين واحد لتأمين بلوكشين آخر في نفس الوقت. فبنفس الطريقة التي يدعم بها PoW إجماع ناكاموتو، يمكن للتعدين المندمج أن يعزز إجماع سلاسل بلوكتشين المختلفة. يمكن أيضًا أن يكون بروتوكول الإجماع الخاص بالسلسلة الملغومة المدمجة هو ناكاموتو، أو قد يكون نوعًا مختلفًا منه، مثل GHOST أو DECOR . غالبًا ما يُطلق على إجراء تطبيق تقنية التعدين المدمجة اسم «دمج التعدين». الشرط الوحيد لدمج اثنين من سلاسل بلوكتشين هو أنها تستخدم نفس وظيفة تجزئة رأس الكتلة (وفحص الصعوبة) للحصول على PoW.

طريقة أعمال التعدين المدمجة بسيطة. أولًا، لنفترض أن هناك بلوكتشين أساسي (فليكن بيتكوين) وسلسلة بلوكتشين ثانوية S. دعونا نجعل h_B و h_{S رأسين} جديدين لكتلة بيتكوين وS على التوالي. دع H تكون دالة تجزئة تشفير عشوائية. لبدء التعدين، يجب على المُعدِّن المدمج إنشاء قالب لـ h_B بحيث يشير إلى H (h_S) بشكل فردي. تتغير عملية التعدين قليلاً جدًا. عند التعدين، يحاول المُعدنون العثور على النون الذي ينتج عنه إثبات العمل لـ h_B الذي يلبي الصعوبة التي حددتها شبكة بيتكوين كالمعتاد (أي SHA256D (h B)_{<الهدف B}). ومع ذلك، إذا وجد المُعدِّن رأس كتلة بيتكوين مع إثبات العمل الذي يطابق صعوبة السلسلة الملغومة بالاندماج (SHA256D (h_B) < الهدفS)، فإن h_B ، h_S ، جنبًا إلى جنب مع بعض معلومات ربط العناوين الإضافية، تصبح دليلًا صالحًا على عمل الكتلة الملغومة بالاندماج. _{ستحتوي الكتلة الكاملة الملغومة بالاندماج على PoW والبيانات الأخرى المتبقية الخاصة بالسلسلة (أي المعاملات المشار إليها بواسطة h S).} يتم إرسال الكتلة إلى شبكة blockchain الثانوية ليتم إلحاقها بـ blockchain الثانوي. باستخدام التعدين المدمج، يمكن إنشاء دليلين مختلفين للعمل بسعر واحد.

السجلّ

التعدين المدمج قديم تقريبًا مثل البيتكوين. في عام 2010، اقترح ساتوشي نفسه استخدام التعدين المدمج لتأمين سلسلة BitDNS الافتراضية التي من شأنها تخزين أسماء النطاقات اللامركزية. سرعان ما تم تنفيذ الفكرة وإطلاقها باسم Namecoin altcoin. بدأت Namecoin في دمج التعدين مع Bitcoin في عام 2011 لتحقيق مستوى أعلى من الأمان.

وخلال تلك الفترة، اتبعت سلاسل بلوكتشين الأخرى هذا الاتجاه وبدأت في دمج التعدين مع بيتكوين. لكنها لم تكن كل الورود. في عام 2012، قام LukeJR بهجوم بنسبة 51٪ على Coiledcoin، والتي كانت في ذلك الوقت تقوم بدمج التعدين مع البيتكوين. وقد أظهر هذا الحدث أن التعدين المندمج ليس الدواء الشافي لكل بلوكتشين، ويجب أن يكون هناك مواءمة تحفيزية عالية بين سلسلة التعدين المدمجة الجديدة والسلسلة السابقة حتى تكون هذه الآلية آمنة.

خلال عام 2014، حدث مهم آخر. حيث بدأ المُعدنون باستخدام نفس وظيفة التعدين في التبديل الجماعي بين البلوك تشين باستخدام نفس وظيفة التعدين. عندما كانت Dogecoin أكثر ربحية، فإنها ستتحول جميعًا إلى تعدين Dogecoin، مما يؤدي إلى تسريع إنتاج الكتل. عندما بدأ تعديل صعوبة Dogecoin وجعل من الصعب جدًا التعدين بشكل مربح، فسوف يتحولون بشكل جماعي إلى Litecoin لزيادة الربحية إلى أقصى حد، وستتكرر الدورة. وقد تسبب ذلك في عدم استقرار معدل التجزئة ومعدلات الحظر غير المنتظمة وإصدار التوكنات. بعد ذلك، أصبح معدل تجزئة Dogecoin منخفضًا جدًا بحيث لا يمكن اعتباره آمنًا. قرر مجتمع Dogecoin البدء في قبول الكتل المدمجة المستخرجة من Litecoin. حتى اليوم، لم تكن هناك محاولة من قبل أي عامل منجم في أحد المجتمعات لمهاجمة الآخر. هناك عدة أسباب لعدم ارتكاب أي هجوم: أولاً، كان التعدين المندمج مفيدًا لكلا المجتمعين لأنه مع التعدين المدمج يمكن أن تستقر صعوبة الكتلة ومعدلات الكتل مرة أخرى. ثانيًا، كان مفيدًا أيضًا لعمال المناجم، الذين يمكنهم مضاعفة إيراداتهم مؤقتًا (حتى تنتهي تعديلات صعوبة بلوكتشين التصاعدية لفترة السماح هذه). ثالثًا، بوجود معدلات تجزئة قابلة للمقارنة، لا يمكن لأي عامل منجم مهاجمة السلسلة الأخرى بسهولة. رابعًا، لم يكن هناك نزاع أيديولوجي بين مجتمعات Litecoin و Dogecoin (يمكننا أن نسأل أنفسنا عما إذا كان هناك أي شعور بالانتماء في تلك المجتمعات). سوف يقوم عمال المناجم فقط بتعدين السلسلة الأكثر ربحية.

الاستقلال

أحد أسباب تفضيل التعدين المدمج تاريخيًا هو أنه يتيح إنشاء سلاسل بلوكشين مستقلة تمامًا. نعني بالاستقلال أن تلك السلاسل الثانوية يمكن أن تستمر في العيش حتى لو توقفت السلسلة الأولية مؤقتًا بسبب مشكلة فنية أو ماتت ببساطة دون دعم من مجتمعها. لا يزال بإمكان السلسلة الثانوية الاستمرار في الحصول على العمل من عمال المناجم المندمجين بدون سلسلة أساسية. في السنوات الأولى، لم يكن حتى البيتكوين مضمونًا في المستقبل. أحد الأسباب التي جعلت سلسلة Rootstock الجانبية تختار التعدين بالدمج لبروتوكول الإجماع الخاص بها (بدلاً من الإجماع الفيدرالي مثل Liquid) هو أن Rootstock تم إنشاؤه خلال حروب Block Size، وكان هناك خطر حقيقي يتمثل في تعطيل بيتكوين من قبل المهاجمين أو تمزيقها من قبل مجتمع منقسم.

أسعار البلوك

أحد الأسباب المهمة لتفضيل التعدين المدمج على الطرق البديلة الأخرى لوراثة أمان بيتكوين هو أن التعدين المدمج يتيح للسلسلة الثانوية الحصول على معدل كتلة أعلى.

فبعد بيتكوين، تم تصميم جميع سلاسل بلوكتشين التي تم إنشاؤها لدعم معدلات الكتل الأعلى (أوقات أقل بين الكتل). يُعتقد أن هذا يؤثر سلبًا على اللامركزية حيث يمكن أن يؤدي إلى قيام عمال المناجم المنفردين بتوليد المزيد من الكتل اليتيمة، مما يجبرهم على الانضمام إلى تجمعات أكبر للبقاء في المنافسة. تتمتع معدلات الحظر المرتفعة بالعديد من الفوائد، ومن الواضح أن معاملات المستخدمين يتم تأكيدها بشكل أسرع. تتمثل إحدى الفوائد المتناقضة لمعدلات الكتلة المرتفعة في انخفاض تباين مدفوعات المكافآت: وهذا بدوره يقلل من الحوافز للانضمام إلى مجمعات التعدين الكبيرة، مما يحسن اللامركزية. يمثل معدل الكتلة مقايضة قابلية الاستخدام واللامركزية ومن الصعب العثور على المعدل المثالي.

لذلك، يجب على مصممي سلاسل بلوكتشين المدمجة التي ترغب في الاندماج مع بيتكوين أن يكونوا حذرين للغاية فيما يتعلق بأسعار البلوك. يمكن أن يؤدي متوسط الفاصل الزمني للكتلة الذي يقل عن 10 ثوانٍ دون اعتماد بروتوكولات إجماع أكثر شمولاً إلى وضع ضغط إضافي على النطاق الترددي على مجمعات التعدين المدمجة، مما يؤدي إلى زيادة التكاليف، مما قد يضعها في وضع غير مؤات مع المجمعات الملغومة غير المدمجة.

المتنافسون على التعدين المدمج

على غرار التعدين المدمج في ناكاموتو، هناك طرق أخرى لوراثة الأمان من السلاسل الأخرى. تم تنفيذ أول طريقة معروفة بواسطة بروتوكول Mastercoin/OMNI، وتبعها بروتوكول الطرف المقابل. كما اعتمدت مشاريع جديدة مثل RGB هذه الطريقة. تعتمد الطريقة على تضمين بيانات المعاملات الخاصة بدفتر الأستاذ البديل في معاملات بيتكوين. في RGB، لا يزال هذا التضمين موجودًا، ولكنه مخفي تمامًا داخل شجرة Taproot. ومع ذلك، لا يشكل سجل دفتر الأستاذ Mastercoin/الطرف النظير/RGB سلسلة بلوكشين منفصلة. إن سجل دفتر الأستاذ هو ببساطة قائمة متسلسلة للمعاملات الخاصة المضمنة في كتل بيتكوين. هناك طرق أخرى لإنشاء سلاسل بلوكتشين منفصلة ترث الأمان من سلسلة أساسية، بشكل عام من خلال محاولة مزامنة البلوك تشين كليًا أو جزئيًا. تعتمد جميعها على نشر البيانات في مخرجات OP_RETURN. بعض الأمثلة هي فيريبلوك وPOX وSyncchains. باستخدام هذه السلاسل «المتزامنة»، يؤدي انعكاس كتلة السلسلة الأساسية تلقائيًا إلى عكس كتل السلسلة الثانوية التي جاءت بعد ذلك. أحد العيوب هو أنها تجبر عقد بلوكتشين الثانوية على تشغيل عقد السلسلة الأولية أيضًا. وفي حين أن سلاسل بلوكتشين المرتبطة يمكن أن توفر أمانًا مشتركًا (وعمليات نقل سريعة عبر السلاسل)، فإن الإجماع المتزامن لا يمكن أن يوفر معدلات حظر أسرع للبلوك تشين الثانوي دون إدخال بروتوكول إجماع آخر (أي الكتل الصغيرة لبيتكوينإن جي). على العكس من ذلك، يمكن للسلسلة الملغومة المدمجة استخدام أي معدل كتلة، على الرغم من وجود حد، كما ذكرنا سابقًا، إذا تم تجاوز التعدين المدمج يصبح غير اقتصادي بسبب متطلبات النطاق الترددي العالي.

النقد والتطور

تم تحليل الاندماج الملغوم في إجماع ناكاموتو، وتم دعمه وانتقاده في الأوراق البحثية. ومع ذلك، فقد ركزت جميع الأبحاث الموجودة على الآثار العملية للتعدين المدمج على اللامركزية بينما لا يزال هناك نقص في إضفاء الطابع الرسمي على الطريقة. لم يتجاوز البحث الأكاديمي طريقة التعدين المدمجة لـ Namecoin. ولكن تم تحسين هذه الطريقة بشكل كبير. أدى إطلاق سلسلة Rootstock Bitcoin المدمجة التي تم تعدينها في عام 2018 إلى إحياء الأبحاث، مما أدى إلى اكتشاف بروتوكولات تعدين مدمجة أكثر أمانًا، مثل المتغيرات الواعية بالشوكة. تم تنفيذ بعض هذه التحسينات في Rootstock في ترقيات الشبكة المتتالية. ومع ذلك، لا يزال البحث النظري الجديد مبعثرًا في المقالات عبر الإنترنت و RSKiPS (اقتراح تحسين Rootstock) ويستحق توثيقًا أفضل. يمكن للمتغيرات الجديدة من التعدين المدمج، والتي سيتم مناقشتها في المقالة التالية، مقاومة بعض الهجمات المعروفة. على سبيل المثال، يُعتقد عمومًا أن السلسلة الجانبية الملغومة بالاندماج لا يمكن أن تكون آمنة ضد هجمات الإنفاق المزدوج عندما يكون معدل تجزئة التعدين والدمج منخفضًا (بمعنى آخر. <10٪ من معدل تجزئة السلسلة الأساسية)، بينما يمكن ذلك مع بعض متغيرات البروتوكول الجديدة (في ظل افتراضات أمان وحيوية مختلفة قليلاً).

تصميم التعدين المدمج من Namecoin

الطريقة التي تدمج بها Namecoin المناجم مع Bitcoin بسيطة. في نهاية حقل coinbase لمعاملة التوليد، يكتب المُعدِّن 4 بايتات تشير إلى أن سجل AuxPOW يتبعه. تسمى هذه البايتات الأربعة وحدات البايت السحرية وتستخدمها Namecoin للعثور على سجل AuxPOW بسهولة. بعد ذلك نجد سجل AuxPOW حيث يجب على المُعدنين تخزين ملخص التجزئة الجذري لشجرة Merkle التي تحتوي على تجزئات الكتل الخاصة بسلاسل بلوكتشين المختلفة التي يتم تعدينها. ثم يلي حقل TreeSize، الذي يحدد عدد الكتل الملغومة بالدمج من سلاسل بلوكتشين المتميزة المضمنة في الشجرة، وحقل TreeOnce الذي من المفترض أن يساعد في تجنب تصادم معرفات السلسلة، ولكن التصميم معيب وهذه القيمة غير مستخدمة. يُصور الرسم البياني التالي كتلة بيتكوين تحمل سجل AuxPOW المرتبط بأربع كتل (W وX وY وZ) من 4 سلاسل بلوكشين مختلفة تم تعدينها عن طريق الدمج:

تصميم تعدين ودمج Namecoin

لكي تتحقق عُقد Namecoin من إثبات عمل كتلة Namecoin، يجب أن تتضمن الكتلة حقول بيانات تحتوي على:

• مسار ميركل لإثبات إدراج معاملة Coinbase في شجرة معاملات كتلة Bitcoin
• معاملة coinbase نفسها، التي تحتوي على جذر شجرة AuxPOW.
• مسار Merkle للعثور على تجزئة كتلة Namecoin في شجرة AuxPow.

يحتوي إجماع Namecoin على قاعدة للتحقق من إثبات التعدين والدمج وإثبات عمل رأس Bitcoin (تجاهل جميع الحقول الأخرى).

تمييز السلسلة الابتدائية/الثانوية

نحن نميز عمومًا سلسلة بلوكتشين أساسية واحدة عن جميع سلاسل بلوكتشين الثانوية التي يتم تعدينها بالاندماج لأن كتل بلوكتشين الثانوية تحتاج إلى إثبات إضافي من Merkle للسماح بالتحقق من إثبات العمل. ولكن من منظور نظرية اللعبة، لا توجد بلوكتشين أساسية. كل منهم يساهم في ميزانية الأمن. فإذا انخفض معدل تجزئة بلوكتشين الأساسي إلى ١٠٪ من إجمالي معدل التجزئة الذي تم تعدينه عن طريق الدمج، فسوف يميل المرء إلى القول بأن بلوكتشين الثانوي أصبح الأساسي، لأنه الآن من المحتمل أن تكون بلوكتشين هي التي تدفع معظم ميزانية الأمن. ويمكن أن يكون التمييز أكثر إرباكًا لأن بلوكتشين «ثانوي» يتم استخراجه من خلال الدمج يمكنه الحصول على عمل من أكثر من سلسلة «أساسية» واحدة، كما هو الحال في روتستوك. في حين أن معظم معدل تجزئة Rootstock يأتي من عمال مناجم البيتكوين، فقد كانت هناك أوقات جاء فيها جزء صغير من معدل التجزئة من عمال مناجم Bitcoin Cash، وبالتالي ورثت Rootstock معدل التجزئة من سلسلتين أساسيتين.

حتى لو لم يرغب المرء لأسباب فلسفية في الحصول على معدل التجزئة من Bitcoin SV، على سبيل المثال، فلا يمكن منع ذلك بسهولة. من منظور إجماع Rootstock، تبدو رؤوس كتل Bitcoin و Bitcoin SV متطابقة (يمكن استخدام الكتلة الأصلية أو حقول الصعوبة لتمييزها بشكل تجريبي بناءً على صعوبة الكتلة، ولكن هذا لن يكون دقيقًا). لذلك من الممكن أن يكون لدى Rootstock معدل تجزئة أعلى من Bitcoin من خلال الجمع بين معدل التجزئة لجميع سلاسل الكتل القائمة على SHA256D، بما في ذلك Bitcoin.

لذلك، نلتزم بتعريف نحوي: السلاسل الأساسية هي تلك التي تحتوي على براهين تعدين مدمجة أقصر عادةً ما تحتوي على رأس كتلة واحد، والسلاسل الثانوية هي تلك التي تتطلب رأس كتلة إضافيًا وتجزئتها مضمنة في الأول.

حيادية البلوك تشين

خلال الفترة 2011-2013، تم نشر العديد من المقترحات في منتدى bitcointalk.org لإجراء عملية انقسام كلي لبيتكوين لاستخلاص إثبات عمل بيتكوين في سلسلة عناوين «رئيسية» منفصلة، وجعل جميع كتل بلوكتشين المستخرجة من الدمج (بما في ذلك بيتكوين) مشتقة من سلسلة العناوين الرئيسية هذه. ستكون جميع تجزئات كتل بلوكتشين جزءًا من شجرة Pow Merkle واحدة. ومع ذلك، لم تحظ هذه المقترحات بجاذبية (بشكل عام، لم يحظ أي اقتراح من مقترحات البت كوين الصعبة بأي قوة على الإطلاق).

في الواقع، لا يلزم أن يكون العنوان الرئيسي جزءًا من سلسلة على الإطلاق. يمكن أن يكون العنوان صغيرًا ويحدد ببساطة جذر شجرة Merkle لتجزئات كتلة السلسلة والاسم المطلوب لتغيير العنوان للعثور على PoW. كما سنرى في مقالة متابعة، يمكن أن يؤدي وجود حقل طابع زمني في هذا العنوان الصغير إلى تحسين أمان جميع السلاسل الملغومة بالاندماج، وقد تم تصوير هذا العنوان الصغير الخيالي في الشكل التالي حيث تشير X و Y إلى بعض سلاسل الكتل الأخرى التي تم تعدينها بالاندماج:

تصميم التعدين المدمج بدون أي بلوكشين أساسي

إذا تم اعتماد بنية البيانات هذه، فلن يكون هناك أي بلوكشين أساسي في تعدين بيتكوين المدمج.

عندما نقوم بتحليل الحوافز لعمال المناجم لتأمين أكثر من بلوكشين مع نفس إثبات العمل، يجب علينا تحليلها جميعًا كسلاسل متساوية. لتحليل حوافز الاندماج والتعدين، يجب أن نفكر في عمال مناجم SHA256D (وظيفة التجزئة الفعلية المستخدمة) بدلاً من عمال مناجم البيتكوين. يجب علينا تحليل جميع سلاسل بلوكتشين التي يتم استخراجها والحوافز التي تقدمها بلوكتشين لعمال المناجم.

سلاسل جانبية ملغومة

تزيد سلاسل Bitcoin الجانبية من فائدة Bitcoin وبالتالي فهي تساهم في قيمة Bitcoin. وباستخدام السلاسل الجانبية، يمكن لمستخدمي البيتكوين إجراء مدفوعات خاصة، وإنشاء DAOs، واستكشاف حالات الاستخدام المبتكرة دون تداول عملات البيتكوين الخاصة بهم مقابل عملات أخرى أكثر تقلبًا (تسمى أحيانًا shitcoins من قبل المتطرفين في بيتكوين). توجد حاليًا سلسلتين جانبيتين لبيتكوين: Liquid (الإجماع الفيدرالي) و Rootstock (تم تعدينها بشكل مدمج).

تقدم سلسلة Rootstock الجانبية مدفوعات أرخص وتطبيقات التمويل اللامركزي (DeFi). أحد التطبيقات اللامركزية المفيدة لعملة البيتكوين هو القروض الذاتية في العملات المستقرة المضمونة بواسطة rBTC. يسمح هذا الحل لمستخدمي البيتكوين باستخدام الرموز المقومة بالعملات الورقية وعدم إجبارهم على بيع عملات البيتكوين الخاصة بهم مقابل إنفاقهم اليومي.

يُعتقد على نطاق واسع أن DeFi على Bitcoin سينمو بشكل كبير في السنوات القادمة، وسيتم الكشف عن حالات استخدام جديدة غير متوقعة في المستقبل. هذا هو السبب في أن غالبية مستخدمي البيتكوين يدعمون Rootstock ويتوقون لرؤيتها تنمو بشكل أسرع.

تم تصميم سلسلة Rootstock الجانبية خصيصًا لتوفير حوافز لمجتمع البيتكوين. إنه يحفز مشاركة مستخدمي البيتكوين، وخاصة عمال مناجم البيتكوين باستخدام بروتوكول إجماع التعدين المدمج. يمكن دمج Bitcoin و Rootstock وتعدينها بنجاح بسبب الحوافز المشتركة والمجتمعات المشتركة.

في المقالة التالية سأقدم نموذج إجماع تعدين دمج Rootstock وسأعرض أيضًا العديد من الابتكارات التي أنشأها مجتمع Rootstock والتي تزيد بشكل كبير من أمان التعدين المدمج. سأوضح أيضًا كيف يمكن للتعدين المدمج أن يفيد بيتكوين من خلال زيادة ميزانية الأمان على المدى الطويل.

الملخص

يعد التعدين المدمج جزءًا أساسيًا من بروتوكول الإجماع القائم على PoW والذي يمكّن بلوكتشين من وراثة الأمان من سلسلة أولية دون تكرار تكاليف التعدين. يمكن أن يؤدي إجماع ناكاموتو باستخدام التعدين المدمج إلى لامركزية أعلى من بروتوكولات الإجماع القائمة على إثبات السلطة أو إثبات الحصة. ومع ذلك، لن تتم مشاركة أمان السلسلة الأساسية إلا مع السلاسل الملغومة المدمجة إذا كان الارتباط مفيدًا للطرفين. لذلك، يعد التعدين المدمج مثاليًا لسلاسل Bitcoin الجانبية التي يمكن أن تضيف قيمة هائلة إلى شبكة Bitcoin. يتم دمج Rootstock، وهي أول سلسلة جانبية كاملة لعقد بيتكوين الذكي من تورنج، ويتم تعدينها بأكثر من 50٪ من معدل تجزئة البيتكوين الحالي، وينمو معدل التجزئة الخاص بها كل عام، مما يجعلها واحدة من أكثر شبكات العقود الذكية أمانًا في الوجود. يستخدم Rootstock متغيرًا مدركًا للشوكة من البروتوكول، والذي سيتم مناقشته في المقالة التالية.

إخلاء المسؤولية:

1. هذه المقالة مستنسخة من [Bitslog]، وحقوق النشر تعود إلى المؤلف الأصلي [سيرجيو ديميان ليرنر]. إذا كانت هناك اعتراضات على الاستنساخ، فيرجى الاتصال بفريق Gate Learn، وسيقوم الفريق بمعالجتها على الفور وفقًا للإجراءات ذات الصلة.
2. تنويه: الآراء ووجهات النظر الواردة في هذه المقالة تمثل فقط وجهات النظر الشخصية للمؤلف ولا تشكل أي نصيحة استثمارية.
3. تتم ترجمة إصدارات اللغات الأخرى من المقالة بواسطة فريق Gate Learn. بدون ذكر Gate.io، لا يُسمح بنسخ أو نشر أو سرقة المقالات المترجمة.