---

---

---

الفصل الأول: BlockDAG الخاص بكاسبا

DAG - الرسم البياني الموجه اللا دوري

ربما سمعت أن كاسبا هي BlockDAG، ولكن ماذا يعني ذلك؟ صُمم هذا المقال ليفترض عدم وجود معرفة مسبقة، لذلك سنبدأ بنظرية الرسم البياني. سننظر أولاً إلى ما هو الرسم البياني، ثم ما هو الرسم البياني الموجه، ثم ننتقل إلى الرسم البياني الموجه اللا دوري، وأخيراً كيف ينطبق هذا على كل من بيتكوين وكاسبا.

الرسم البياني (Graph) - تركز نظرية الرسم البياني، وهي مجال في الرياضيات وعلوم الكمبيوتر، على دراسة الرسوم البيانية، وهي هياكل تمثل العلاقات بين أزواج من الكيانات. تتكون هذه الرسوم البيانية من رؤوس (تسمى أيضاً عقد أو نقاط) متصلة بحواف (تسمى أحياناً روابط أو خطوط). تُصنف الرسوم البيانية إلى رسوم بيانية غير موجهة، حيث تكون الاتصالات بين الرؤوس متبادلة، ورسوم بيانية موجهة، حيث يكون للاتصالات اتجاه محدد. كمنطقة رئيسية في الرياضيات المتقطعة، تستكشف نظرية الرسم البياني هذه الهياكل بعمق. توضح الصورة التالية رسماً بيانياً غير موجه بسيط حيث لا توجد اتجاهات للاتصالات.

الرسم البياني الموجه (Directed Graph) - الرسم البياني الموجه، الذي يُطلق عليه غالباً "الرسم البياني الموجه"، هو هيكل يُستخدم لإظهار العلاقات حيث يكون للاتصالات بين النقاط اتجاه محدد. على عكس الرسوم البيانية العادية حيث تسير الاتصالات في كلا الاتجاهين، في الرسم البياني الموجه، تشير كل حافة من رأس إلى آخر. في أبسط صوره، يتكون الرسم البياني الموجه من جزأين رئيسيين: مجموعة من الرؤوس ومجموعة من الحواف، حيث تكون كل حافة عبارة عن زوج من الرؤوس ذات اتجاه واضح (من رأس إلى آخر، ولكن ليس العكس). على سبيل المثال، إذا كان لديك حافة من الرأس X إلى الرأس Y، فإن X هو نقطة البداية و Y هي نقطة النهاية. هذه الحافة تربط X بـ Y. يمكن أن تذهب حافة مختلفة من Y إلى X، ولكن هذا سيكون اتصالاً مميزاً. في هذا التكوين الأساسي، الذي يسمى الرسم البياني الموجه البسيط، لا يمكنك أن يكون لديك حواف متعددة بنفس الاتجاه بين نفس الرأسين، ولا يمكنك أن يكون لديك حافة تبدأ وتنتهي في نفس الرأس (تسمى حلقة). توضح الصورة التالية رسماً بيانياً موجهًا حيث تكون للحواف اتجاه؛ لاحظ أن الحافة ذات المؤشرين تمثل حافتين، كل منهما باتجاه.

الرسم البياني الموجه اللا دوري (Directed Acyclic Graph - DAG) - هو رسم بياني موجه لا يحتوي على أي دورات. يتكون من رؤوس وحواف، حيث يكون لكل حافة اتجاه من رأس إلى آخر، مما يضمن أن اتباع اتجاهات الحواف لا يؤدي أبداً إلى حلقة مغلقة. يُطلق على الرسم البياني الموجه اسم DAG إذا كان يمكن ترتيب رؤوسه في تسلسل خطي يحترم اتجاه جميع الحواف، وهو ما يُعرف بالترتيب الطوبولوجي. توضح الصورة التالية رسماً بيانياً موجهًا لا دوري حيث لا يمكن العثور على أي دورة (أو حلقة).

بيتكوين وكاسبا

بيتكوين - هي DAG، على الرغم من أنها تُسمى دائماً بلوك تشين، إلا أن بيتكوين تستخدم بنية DAG. الكتل هي رؤوس، وعلاقتها هي علاقة حواف. كل كتلة متصلة في اتجاه واحد، وباتباع كل اتصال، لن تشكل دورة أبداً، وستعود دائماً إلى كتلة التكوين (Genesis).

كاسبا - هي DAG، كاسبا تستخدم بنية DAG. الكتل هي رؤوس، وعلاقتها هي علاقة حواف. كل كتلة متصلة في اتجاه واحد، وباتباع كل اتصال، لن تشكل دورة أبداً، وستعود دائماً إلى كتلة التكوين (Genesis).

إذن، ما الفرق إذا كانت كل من بيتكوين وكاسبا تستخدمان DAG؟ تسمح بيتكوين للكتل بالإشارة إلى كتلة سابقة واحدة فقط. تسمح كاسبا للكتل بالإشارة إلى كتل سابقة متعددة. هذا هو الفرق الوحيد في البنية.

---

الفصل الثاني: كاسبا - ربط الجسم بالرأس

تأمين جسم الكتلة بالرأس - جذر ميركل

ما الذي يؤمن جسم الكتلة بالرأس؟ جذر ميركل (Merkle Root) للمعاملات في الجسم.

ماذا يعني ذلك؟ صُمم هذا المقال ليفترض عدم وجود معرفة مسبقة، لذلك سنبدأ بشجرة ميركل. ما هي شجرة ميركل، وكيف يتم بناؤها، وكيف تمنع التلاعب. ثم، كيف تنطبق على كل من بيتكوين وكاسبا.

شجرة ميركل (Merkle Tree) - في علم التشفير وعلوم الكمبيوتر، شجرة ميركل، والمعروفة أيضاً باسم شجرة الهاش، هي هيكل شبيه بالشجرة حيث يحتوي كل عقدة "ورقة" على الهاش التشفيري لكتلة بيانات. تحتوي العقد غير الورقية، والتي تسمى غالباً الفروع أو العقد الداخلية، على الهاش التشفيري لعقدها الفرعية. يتيح هذا الهيكل التحقق الفعال والآمن من محتوى مجموعات البيانات الكبيرة.

كتلة البيانات (Data Block) - في شجرة ميركل، كتلة البيانات هي جزء من البيانات الخام، مثل معاملة، تشكل أساس هيكل الشجرة. يتم تجزئة كل كتلة بيانات بشكل فردي لإنتاج هاش عقدة ورقة.

الورقة (Leaf) - عقدة في شجرة ميركل تخزن الهاش التشفيري لكتلة بيانات واحدة. تعمل عقدة الورقة، من خلال تخزين هذا الهاش، كبصمة رقمية لكتلة البيانات.

العقدة الداخلية (Internal Node) - عقدة والد تجمع هاشات عقدها الفرعية. يتم ربط هذه الهاشات الفرعية وتجزئتها لإنتاج قيمة هاش واحدة تحدد العقدة الداخلية.

جذر الهاش (Hash Root) - قيمة الهاش الفريدة في العقدة العليا، التي تغلف جميع البيانات في الشجرة. تعمل كملخص مضغوط وفريد لجميع كتل البيانات الأساسية. أي تعديل لعقدة ورقة واحدة يغير جذر الهاش.

بيتكوين وكاسبا

بيتكوين - تقوم شجرة ميركل بتنظيم بيانات المعاملات داخل كل كتلة. يتم تجزئة المعاملات إلى عقد ورقية، ثم يتم تجميعها وتجزئتها إلى عقد داخلية، وتُجمع في جذر هاش واحد يُخزّن في رأس الكتلة. تتيح هذه البنية التحقق الفعال من سلامة المعاملات.

كاسبا - تقوم شجرة ميركل بتنظيم بيانات المعاملات داخل كل كتلة بنفس طريقة بيتكوين. ومع ذلك، تسمح كاسبا بتعايش الكتل المتوازية، حيث لا يمكن معرفة الترتيب بين هذه الكتل في DAG. تعتمد شجرة ميركل على الترتيب. كيف تحل كاسبا هذه المشكلة؟ بإضافة شجرة ميركل إضافية.

ما الذي يؤمن جسم الكتلة بالرأس؟ جذر ميركل للمعاملات في الجسم (hash_merkle_root).

ما الذي يؤمن معاملات مجموعة الدمج (mergeset) بالرأس؟ جذر ميركل للمعاملات في مجموعة الدمج (accepted_id_merkle_root). يسمح هذا الجذر الثاني بالتحقق من صحة المعاملات من الكتل المتوازية التي يتم دمجها، وبالتالي يحل مشكلة الترتيب في بيئة DAG.

---

الفصل الثالث: كاسبا و"مشكلة قابلية التوسع في بيتكوين"

كاسبا حلت "مشكلة قابلية التوسع في بيتكوين" - ما هي؟

ما هي مشكلة قابلية التوسع في بيتكوين وكيف حلتها كاسبا؟ من خلال الإدماج.

ماذا يعني ذلك؟ صُمم هذا المقال ليفترض عدم وجود معرفة مسبقة، لذلك سنبدأ بنموذج العميل-الخادم، ثم شبكة الند للند. ما هي شبكة الند للند، وكيف تبدو، وكيف تنتشر الرسائل داخلها. ثم، كيف تنطبق على كل من بيتكوين وكاسبا.

نموذج العميل-الخادم (Client-Server Model) - في شبكة العميل-الخادم، تقوم بنية مركزية بتنظيم الاتصال ومشاركة الموارد عبر جهاز كمبيوتر قوي واحد يسمى الخادم، والذي يتصل بأجهزة مستخدمين متعددة تسمى العملاء. تضمن هذه البنية إدارة فعالة ولكنها تعتمد بشكل كبير على الخادم، مما يجعلها عرضة للخطر.

شبكة الند للند (Peer-to-Peer - P2P) - بنية لا مركزية تسمح بالاتصال المباشر ومشاركة الموارد بين العقد المترابطة. تعمل كل ندوة كعميل وخادم، مما يساهم في مرونة الشبكة وقابليتها للتوسع دون الاعتماد على سلطة مركزية.

وقت الانتشار (Propagation Time) - في شبكة الند للند، وقت الانتشار هو المدة التي تستغرقها البيانات (مثل كتلة جديدة) للانتقال من عقدة إلى أخرى عبر الشبكة. خلال هذا الوقت، قد يكون لدى العقد المختلفة وجهات نظر مختلفة حول حالة الشبكة.

بيتكوين وكاسبا

بيتكوين - تستخدم شبكة P2P. ومع ذلك، تعتمد أمانها على أن يكون معدل إنشاء الكتل (10 دقائق) أبطأ بكثير من وقت الانتشار. إذا تم إنشاء الكتل بسرعة كبيرة، فإن العديد من الكتل تصبح "يتيمة" (مرفوضة)، مما يهدر العمل ويضر بالأمان. هذه هي "مشكلة قابلية التوسع".

كاسبا - تستخدم بروتوكولاً شاملاً (GHOSTDAG) يسمح للكتل بالإشارة إلى كتل سابقة متعددة. إذا تم إنشاء كتل متوازية خلال وقت الانتشار، يتم تضمينها جميعاً في DAG. لا توجد كتل يتيمة. وهذا يسمح لمعدل إنشاء الكتل بأن يكون أسرع من وقت الانتشار، وبالتالي يحل مشكلة قابلية التوسع مع الحفاظ على الأمان.

---

الفصل الرابع: MuHash

ما هو MuHash وكيف تستخدمه كاسبا؟

هيكل لتتبع مخرجات المعاملات غير المنفقة (UTXO) وتقليم بيانات جسم الكتلة القديمة.

ماذا يعني ذلك؟ صُمم هذا المقال ليفترض عدم وجود معرفة مسبقة، لذلك سنبدأ بـ MuHash. ما هو هيكل MuHash، وكيف يتم حسابه، وكيف يحافظ على خصائص الضرب. ثم، كيف ينطبق على كل من بيتكوين وكاسبا.

MuHash (تجزئة ضربية) - في الأنظمة التشفيرية، MuHash (تجزئة ضربية) هو خوارزمية تجزئة متخصصة مصممة لحساب قيمة تجزئة واحدة بكفاءة من مجموعة من العناصر. تسمح بالتحديثات التزايدية، مما يعني أنه يمكن إضافة العناصر أو إزالتها دون إعادة حساب التجزئة بالكامل، مما يحسن الأداء في مجموعات البيانات الديناميكية.

البسط والمقام (Numerator and Denominator) - يستخدم MuHash عدادين: بسط يضرب العناصر المضافة ومقام يضرب العناصر المزالة. يتم الحصول على الحالة النهائية عن طريق "قسمة" البسط على المقام (عبر الضرب في المعكوس المعياري). لا يهم ترتيب العمليات، وهو أمر بالغ الأهمية للمعالجة المتوازية.

قيد المودولو الأولي (Prime Modulo Constraint) - يعمل العدد الأولي المودولي كحد رياضي يحافظ على كل من البسط والمقام ضمن نطاق يمكن التحكم فيه خلال جميع العمليات الحسابية. يتم إجراء كل عملية ضرب بمودولو عدد أولي، مما يعني أنه بغض النظر عن عدد العناصر المضافة أو المزالة، فإن النتائج "تلتف" دائماً لتبقى ضمن الحقل المحدود.

المعكوس المودولي (Modular Inverse) - المعكوس المودولي هو العملية الرياضية التي تجعل القسمة ممكنة في الحقل المحدود المستخدم بواسطة MuHash. عندما تحتاج إلى "قسمة" البسط على المقام للحصول على نتيجة التجزئة النهائية، فإنك في الواقع تضرب البسط في المعكوس المودولي للمقام.

بيتكوين وكاسبا

بيتكوين - تحتفظ العقد الكاملة بجميع المعاملات، بما في ذلك المعاملات القديمة المستهلكة. يعتبر التقليم صعباً لأنه لا توجد آلية فعالة لتلخيص حالة المعاملات (مجموعة UTXO) بشكل مضغوط وقابل للتحقق دون الاحتفاظ بالبيانات التاريخية.

كاسبا - تقوم العقد الكاملة بتقليم البيانات القديمة. تتطلب هذه القدرة على تقليم البيانات القديمة طريقة لإزالة جميع بيانات المعاملات من كل كتلة وتأمينها تشفيرياً لكل رأس. تستخدم كاسبا MuHash لإزالة بيانات المعاملات من الكتل (بحيث تظل رؤوس DAG فقط بعد نقطة التقليم) وتأمينها لكل رأس. هذه خطوة أساسية للتقليم. تفصل كاسبا بيانات المعاملات (UTXO) عن بيانات الإجماع (الرؤوس)، مما يعني أن كاسبا تخزن فقط المعاملات غير المنفقة، بدلاً من جميع المعاملات التي تم إجراؤها على الإطلاق. وهذا يقلل من متطلبات التخزين مقارنة ببيتكوين.

---

الفصل الخامس: نموذج UTXO الخاص بكاسبا

ما هو UTXO وكيف تستخدمه كاسبا؟

هيكل لتتبع من يمكنه إنفاق أي كاسبا.

ماذا يعني ذلك؟ صُمم هذا المقال ليفترض عدم وجود معرفة مسبقة، لذلك سنبدأ بنموذج الحساب ونموذج UTXO، ثم ما هو UTXO، وماذا يحتوي، وكيف يتم إنفاقه. ثم، كيف ينطبق على كل من بيتكوين وكاسبا.

نموذج الحساب (Account Model) - يتصرف نموذج الحساب مثل الحساب المصرفي التقليدي من خلال الاحتفاظ برصيد وتقديم عمليات مألوفة. تماماً مثل التحقق من رصيدك المصرفي، يمكنك الاستعلام عن أرصدة الحساب الحالية، وبالمثل كيف تتعقب البنوك سجل معاملاتك، يدير الحساب حالتك المالية. يوفر النظام عمليات حسابية قياسية مثل تلقي الودائع وإجراء التحويلات، مع وجود معرف واسم فريد لكل حساب لسهولة الإدارة. تتوفر عدة أنواع من الحسابات لتلبية الاحتياجات المختلفة، تماماً كما تقدم البنوك أنواع حسابات مختلفة لأغراض مختلفة.

نموذج UTXO (Unspent Transaction Output) - يتصرف نموذج UTXO مثل النقود الورقية أو العملات المعدنية في محفظتك، حيث يكون لكل عملة قيمة محددة ولا يمكن إنفاقها إلا مرة واحدة. تماماً كما قد يكون لديك عدة فئات من الأوراق النقدية والعملات المعدنية في محفظتك المادية، تحتوي المحفظة الرقمية على UTXOs متعددة بكميات متفاوتة تمثل رصيدك القابل للإنفاق. عندما تقوم بإجراء معاملة، يتم استهلاك UTXOs محددة كمدخلات (مثل إنفاق فئات نقدية محددة)، ويتم إنشاء UTXOs جديدة كمخرجات للمستلم وأي تغيير يعود إليك، على غرار كيفية إعطاء الصراف لك التغيير عندما تدفع بورقة نقدية أكبر. يتتبع النظام هذه "العملات" الفردية عبر جميع المعاملات، ويحتفظ بسجل كامل لـ UTXOs الموجودة والتي يمكن إنفاقها، تماماً مثلما تنتقل الأموال المادية من شخص لآخر مع الاحتفاظ بهويتها الفردية.

هيكل UTXO - يتم هيكلة UTXO (مخرجات المعاملات غير المنفقة) كإيصال رقمي يحتوي على جميع المعلومات الأساسية اللازمة لإنفاقه، على غرار كيفية احتواء الشيك على المبلغ وتفاصيل المستلم ومعلومات التفويض. يحتوي كل UTXO على قيمة المبلغ الذي يحمله ويحدد شروط الإنفاق. تماماً كما أن العملة المادية تحمل فئتها ويمكن التحقق من أصالتها، يحمل كل UTXO قيمته وإثبات الملكية التشفيري، مما يجعله وحدة قيمة مستقلة يمكن التحقق منها وإنفاقها بشكل مستقل. يتعامل النظام مع كل UTXO ككائن منفصل بمعرفه الفريد، مما يسمح بتتبع دقيق لوحدات القيمة الفردية أثناء انتقالها عبر الشبكة.

إنفاق UTXO - يتصرف إنفاق UTXO مثل استخدام النقود المادية، حيث يجب عليك تقديم الفاتورة أو العملة بالضبط لإجراء عملية شراء، وبمجرد إنفاقها، لا يمكن استخدامها مرة أخرى. تبدأ العملية بتحديد UTXO المحدد الذي ترغب في إنفاقه والتحقق من وجوده في مجموعة UTXO، على غرار التحقق من أن فاتورة في محفظتك أصلية وغير منفقة. عند إنشاء معاملة، تشير إلى UTXO بمعرفه الفريد وتقدم نصاً توقيعياً يثبت أن لديك الحق في إنفاقه. يتحقق النظام من أن UTXO لم يتم إنفاقه بالفعل (مما يمنع الإنفاق المزدوج)، ويتحقق من أنك تستوفي شروط الإنفاق، ثم يزيل UTXO من المجموعة القابلة للإنفاق أثناء إنشاء UTXOs جديدة كمخرجات، مما يكمل نقل القيمة من طرف إلى آخر.

بيتكوين وكاسبا

بيتكوين - تستخدم نموذج UTXO. المعاملات هي مجموعات من UTXOs المستهلكة والمنشأة، مخزنة في جسم كل كتلة.

كاسبا - تستخدم أيضاً نموذج UTXO. يكمن الاختلاف الرئيسي في كيفية إدارة هذه UTXOs والتحقق منها في بيئة BlockDAG، مما يسمح بالمعالجة المتوازية والتأكيدات الأسرع.

---

الفصل السادس: الآباء مقابل مجموعة الدمج (Mergeset)

ما هي الآباء ومجموعة الدمج وكيف تستخدمها كاسبا؟

طريقتان مختلفتان لوصف العلاقات بين الكتل في هيكل BlockDAG الخاص بكاسبا.

آباء البلوك تشين التقليدية (Traditional Blockchain Parents) - في سلسلة كتل خطية مثل بيتكوين، لكل كتلة والد واحد فقط (باستثناء كتلة التكوين)، مما يخلق هيكلاً سلساً بسيطاً. العلاقة الأبوية واضحة ومباشرة: تشير كل كتلة جديدة إلى هاش الكتلة السابقة، مشكلة تسلسلاً غير منقطع من كتلة التكوين إلى الطرف الحالي.

تعقيد آباء DAG (DAG Parents Complexity) - يسمح BlockDAG الخاص بكاسبا بأن يكون للكتل آباء متعددون، مما يخلق شبكة أكثر تعقيداً من العلاقات. عند إنشاء كتلة، يمكنها الإشارة إلى عدة كتل موجودة كآباء، مما يسمح بإنشاء كتل متوازية وإنتاجية أعلى.

الآباء (Parents) - الآباء هم الكتل التي يشير إليها كتلة جديدة مباشرة في رأسها. هذه علاقات صريحة يعلنها منشئ الكتلة - إنها الكتل التي يبني عليها هذا الكتلة الجديدة مباشرة. عندما تشاهد مرئياً لـ DAG الخاص بكاسبا، تمثل هذه الأسهم العلاقة الأبوية.

كيف يعمل الآباء (How Parents Work) - عند إنشاء كتلة، يختار عمال التعدين الكتل الموجودة للإشارة إليها كآباء بناءً على ما يعتبرونه "أطراف" DAG الحالية. يتحقق النظام من هذه العلاقات الأبوية ويستخدمها لتحديد موقع الكتلة داخل هيكل DAG. هنا، يمكنك رؤية كتلة جديدة يتم إنشاؤها، تشير إلى "أطراف" DAG، الكتل التي تم العثور عليها دون أن يشير إليها كتلة أخرى.

مجموعة الدمج (Mergeset) - مجموعة الدمج هي مجموعة الكتل الموجودة في منطقة التداخل (anticone) للوالد المختار لكتلة ما، ولكنها لا تزال تعتبر جزءاً من سياق إجماع الكتلة. هنا، الكتلة C في منطقة التداخل لـ B، والكتلة B في منطقة التداخل لـ C.

كيف يتم حساب مجموعة الدمج (How the Mergeset is Calculated) - يتم حساب مجموعة الدمج عن طريق العثور على جميع الكتل التي ليست أسلافاً للوالد المختار ولكن لا يزال يمكن الوصول إليها عبر مجموعة آباء الكتلة. وهذا يخلق سياقاً أوسع للكتل التي يجب أخذها في الاعتبار لقرارات الإجماع. في هذا المثال، إذا كانت الكتلة B هي الوالد المختار، فإن مجموعة الدمج للكتلة التي يتم إنشاؤها ستشمل كلاً من الكتلة C والكتلة D.

مجموعة الدمج في GHOSTDAG (Mergeset in GHOSTDAG) - يعالج بروتوكول GHOSTDAG مجموعة الدمج لتحديد الكتل التي يجب تلوينها "بالأزرق" (المساهمة في الإجماع) أو "بالأحمر" (صالحة ولكن لا تساهم). عملية التلوين هذه ضرورية للحفاظ على الإجماع في بيئة الكتل المتوازية.

كيف يعمل الآباء ومجموعة الدمج معاً

اختيار الوالد المختار (Selected Parent Selection) - من بين جميع الآباء، يختار النظام واحداً كـ "الوالد المختار" - الذي يتمتع بأكبر "عمل أزرق". وهذا يخلق عموداً فقرياً للشبكة الرئيسية عبر DAG مع الاعتراف بالعلاقات الأبوية الأخرى. هنا، تم تمييز السلسلة الأبوية.

معالجة مجموعة الدمج (Mergeset Processing) - بمجرد اختيار الوالد المختار، يتم حساب ومعالجة مجموعة الدمج لتحديد بيانات GHOSTDAG النهائية. تستبعد مجموعة الدمج الوالد المختار لأنه تم احتسابه بالفعل في السلسلة الرئيسية. هنا، تتضمن مجموعة الدمج الكتلة C، لأنها في منطقة التداخل (anticone) للكتلة B (الوالد المختار) على الرغم من أنها ليست والداً للكتلة الجديدة (الآباء يشملون فقط الكتلة B والكتلة D).

اختيار الوالد الافتراضي (Virtual Parent Selection) - عند إنشاء الحالة الافتراضية، يستخدم النظام كلا المفهومين: يختار الآباء الافتراضيين من الكتل المرشحة مع ضمان أن مجموعة الدمج الناتجة لا تتجاوز حدود الحجم. وهذا يوازن بين تضمين العديد من الكتل المتوازية مع الحفاظ على تعقيد إجماع يمكن التحكم فيه.

الاختلافات العملية

التخزين والتكرار (Storage and Iteration) - يتم تخزين الآباء مباشرة في رؤوس الكتل، بينما يتم حساب بيانات مجموعة الدمج وتخزينها بشكل منفصل في هياكل بيانات GHOSTDAG. يوفر النظام مكررات مختلفة للوصول إلى كتل مجموعة الدمج بترتيبات مختلفة (ترتيب الإجماع، ترتيب "العمل الأزرق"، إلخ).

التأثير على الإجماع (Impact on Consensus) - يحدد الآباء الهيكل الأساسي لـ DAG، لكن مجموعة الدمج تحدد الكتل التي تساهم بالفعل في حسابات الإجماع مثل "النقاط الزرقاء" و"العمل الأزرق". يمكن أن تكون الكتلة أباً ولكن ينتهي بها الأمر بتلوينها باللون الأحمر في مجموعة الدمج، مما يعني أنها لا تساهم في سلسلة الإجماع الرئيسية.

بيتكوين مقابل كاسبا

بيتكوين - لديها والد واحد فقط لكل كتلة (باستثناء كتلة التكوين)، لذلك لا يوجد فرق بين الآباء ومجموعة الدمج. الوالد الوحيد هو العلاقة الهيكلية وعلاقة الإجماع في آن واحد.

كاسبا - تفصل العلاقات الهيكلية (الآباء) عن علاقات الإجماع (مجموعة الدمج). تُنشئ الآباء المتعددون هيكل DAG، لكن معالجة مجموعة الدمج تحدد الكتل التي تساهم بالفعل في حالة الإجماع.

---

الفصل السابع: التقليم من الدرجة الثانية

ما هو التقليم من الدرجة الثانية وكيف تستخدمه كاسبا؟

التقليم من الدرجة الثانية هو الخطوة المتقدمة في تحسين تخزين كاسبا التي تزيل البيانات المتعلقة بالإجماع مع الحفاظ على القدرة على التحقق من الكتل الجديدة والمشاركة في إجماع الشبكة. يتجاوز التقليم من الدرجة الأولى عن طريق إزالة بيانات هيكل DAG والعلاقات وبعض الرؤوس نفسها بشكل انتقائي.

لماذا "الدرجة الثانية"؟ - تؤكد هذه المصطلحات أنه بعد إزالة أجسام الكتل (الدرجة الأولى)، يمكن لكاسبا إزالة بيانات إجماع إضافية مع الاحتفاظ بقدرات التحقق. يسمح التقليم من الدرجة الثانية بأقصى قدر من كفاءة التخزين عن طريق إزالة معلومات الإجماع الزائدة التي ليست ضرورية للتحقق المستمر.

ماذا يعني ذلك؟ - يفترض هذا المقال معرفة بالتقليم من الدرجة الأولى، لذلك سنبدأ ببيانات الإجماع الموجودة بعد التقليم من الدرجة الأولى، ثم نشرح كيف يزيل التقليم من الدرجة الثانية هياكل الإجماع بشكل انتقائي، وما يتم الاحتفاظ به مقابل ما يتم إزالته، وكيف يستمر التحقق في العمل ببيانات إجماع مخفضة.

التقليم من الدرجة الأولى مقابل التقليم من الدرجة الثانية

أساس التقليم من الدرجة الأولى (Foundation of First Order Pruning) - بعد التقليم من الدرجة الأولى، تحتفظ العقد بجميع رؤوس الكتل، وبيانات GHOSTDAG، وعلاقات الوصول، ومعلومات هيكل DAG. وهذا يسمح بالتحقق الكامل من الإجماع ولكنه لا يزال يتطلب تخزيناً كبيراً لعلاقات DAG المعقدة التي تحتفظ بها كاسبا.

تحدي التقليم من الدرجة الثانية (Challenge of Second Order Pruning) - التحدي هو تحديد بيانات الإجماع التي يمكن إزالتها بأمان دون المساس بقدرة العقدة على التحقق من الكتل الجديدة. يجب أن يحافظ النظام على معلومات هيكلية كافية للحفاظ على الإجماع مع إزالة البيانات الزائدة.

نظام إثبات متعدد المستويات

تصنيف مستوى الإثبات (Proof Level Classification) - يصنف نظام تقليم كاسبا الكتل بناءً على أهميتها لمستويات إثبات مختلفة. تحتفظ الكتل التابعة لمستويات إثبات أعلى ببيانات إجماع أكثر من تلك المطلوبة فقط للمستويات الأدنى.

الاحتفاظ بالبيانات على أساس المستوى (Level-Based Data Retention) - يحدد النظام بيانات الإجماع التي يجب الاحتفاظ بها بناءً على مستوى الإثبات الذي تنتمي إليه كل كتلة. تحتفظ الكتل ذات المستوى الأعلى بمزيد من العلاقات ومعلومات الإجماع، بينما يمكن إزالة بيانات الإجماع للكتل ذات المستوى الأدنى بأمان.

مناطق DAG متجاورة (Contiguous DAG Zones) - يضمن التقليم أن العلاقات المتبقية لكل مستوى تمثل منطقة DAG متجاورة، مما يحافظ على السلامة الهيكلية اللازمة للتحقق من الإجماع.

ما يتم إزالته في التقليم من الدرجة الثانية

إزالة بيانات العلاقة (Removal of Relationship Data) - يزيل التقليم من الدرجة الثانية بيانات العلاقة الخاصة بالمستوى للكتل التي تنتمي فقط إلى مستويات إثبات أعلى. وهذا يحافظ على دلالات أن العلاقات تمثل مناطق DAG متجاورة مع إزالة البيانات غير الضرورية ذات المستوى الأدنى.

الإزالة الانتقائية لبيانات GHOSTDAG (Selective Removal of GHOSTDAG Data) - يزيل النظام بيانات GHOSTDAG لبعض الكتل مع الحفاظ عليها للتحقق من الإجماع الأساسي. تتم إزالة بيانات GHOSTDAG في المستوى 0 للكتل المقلمة جزئياً.

إزالة الرؤوس (Removal of Headers) - في الشكل الأكثر عدوانية للتقليم من الدرجة الثانية، يمكن إزالة بعض رؤوس الكتل نفسها مع الحفاظ على نقاط التقليم السابقة. تتم إزالة الرؤوس غير الضرورية فقط لاستعلامات نقاط التقليم.

ما يتم الاحتفاظ به في التقليم من الدرجة الثانية

هياكل الإجماع الأساسية (Essential Consensus Structures) - يتم دائماً الاحتفاظ ببيانات الإجماع الهامة مثل منطقة التداخل (anticone) لنقطة التقليم، وكتل نافذة DAA، وكتل GHOSTDAG للتحقق الأساسي. وهذا يضمن أن عمليات الإجماع يمكن أن تستمر حتى مع تخزين بيانات مخفض.

انتماءات مستوى الإثبات (Proof Level Affiliations) - تحافظ الكتل على تصنيفها بناءً على أهمية مستوى الإثبات، مما يحدد البيانات التي يتم الاحتفاظ بها. يحافظ النظام على الحد الأدنى من البيانات الضرورية للتحقق من الإجماع بناءً على هذه الانتماءات.

نقاط التقليم السابقة (Past Pruning Points) - يتم دائماً الاحتفاظ برؤوس نقاط التقليم السابقة للحفاظ على القدرة على الاستجابة لاستعلامات نقاط التقليم ودعم نظام إثبات التقليم.

كيف يستمر التحقق من الإجماع

انتقالات الحالة (Status Transitions) - تنتقل الكتل التي تخضع للتقليم من الدرجة الثانية إلى حالة "رأس فقط" عندما يكون لها حالة صالحة وتنتمي إلى مستوى إثبات. وهذا يحافظ على دلالات أن الحالة الصالحة تعني وجود بيانات إجماع أساسية.

التحقق من البيانات المخفضة (Validation of Reduced Data) - حتى مع التقليم من الدرجة الثانية، يمكن للعقد التحقق من الكتل الجديدة باستخدام هياكل بيانات الإجماع المحفوظة والعلاقات المتبقية. يحافظ النظام على معلومات كافية للتحقق من قواعد GHOSTDAG والعلاقات بين الكتل.

التحقق القائم على الإثبات (Proof-Based Validation) - تسمح بيانات مستوى الإثبات المحفوظة للعقد بالتحقق من الكتل باستخدام البراهين التشفيرية بدلاً من بيانات الإجماع التاريخية الكاملة، مما يتيح المشاركة في الإجماع مع تخزين مخفض بشكل كبير.

عقد الأرشيف مقابل عقد التقليم

سلوك عقدة الأرشيف (Archive Node Behavior) - تتجاهل العقد التي تم تكوينها كأرشيف تماماً التقليم من الدرجة الأولى والثانية، وتحافظ على جميع بيانات الإجماع. تعمل هذه العقد كسجل إجماع كامل للشبكة ولكنها تتطلب أقصى قدر من التخزين.

كفاءة عقدة التقليم (Pruning Node Efficiency) - تستخدم عقد التقليم العادية التقليم من الدرجة الثانية لتحقيق أقصى قدر من كفاءة التخزين مع الحفاظ على قدرات التحقق الكاملة من الإجماع من خلال نظام الإثبات متعدد المستويات.

ملاحظة: للحصول على شرح مفصل لكيفية بقاء عقد التقليم عقدًا كاملة ولماذا تكون عقد الأرشيف اختيارية لتشغيل الشبكة (مع الحفاظ على نموذج بيتكوين غير الموثوق به)، راجع المقال الموسع "عقدة الأرشيف مقابل العقدة الكاملة" الذي يغطي قدرات التحقق، والبراهين التشفيرية، واستدامة الشبكة.

بيتكوين مقابل كاسبا: تقليم بيانات الإجماع

بيتكوين - معلومات الإجماع ضرورية للتحقق ولا يمكن إزالتها بأمان.

كاسبا - تسمح بنية DAG المعقدة ونظام الإثبات متعدد المستويات بتقليم متطور من الدرجة الثانية حيث يمكن إزالة مستويات مختلفة من بيانات الإجماع بشكل انتقائي بناءً على أهميتها للتحقق. وهذا يسمح بتحسين التخزين بشكل أكثر قوة مع الحفاظ على قدرات الإجماع.

---

الفصل الثامن: GHOSTDAG الخاص بكاسبا مبسط

ما هو GHOSTDAG وكيف تستخدمه كاسبا؟

بروتوكول إجماع يرتب الكتل في بنية DAG مع الحفاظ على خصائص الأمان.

ماذا يعني ذلك؟ يشرح هذا المقال GHOSTDAG بدءاً بالإجماع التقليدي، ثم نهج GHOSTDAG، وكيف يصنف الكتل، وكيف يختلف بين بيتكوين وكاسبا.

الإجماع التقليدي - ترتيب السلسلة الخطية

يعمل إجماع البلوك تشين التقليدي على سلسلة خطية حيث تشكل الكتل تسلسلاً واحداً. لكل كتلة والد واحد فقط (باستثناء كتلة التكوين)، مما يخلق آلية ترتيب بسيطة. عندما تنشأ صراعات (كتل متعددة على نفس الارتفاع)، تختار الشبكة كتلة واحدة وترفض الأخرى ككتل يتيمة. يضمن هذا النهج ترتيباً واضحاً ولكنه يحد من الإنتاجية حيث لا يمكن قبول سوى كتلة واحدة في كل مستوى.

بروتوكول GHOSTDAG - إجماع DAG

يوسع GHOSTDAG الإجماع للعمل مع هياكل الرسم البياني الموجه اللا دوري (DAG) حيث يمكن أن يكون للكتل آباء متعددون. يعالج البروتوكول الكتل عن طريق اختيار والد أولاً بأعلى "العمل الأزرق"، ثم فحص جميع الكتل في مجموعة الدمج (Mergeset) لتصنيفها على أنها "زرقاء" (صادقة) أو "حمراء" (ربما متضاربة). يعتمد هذا التصنيف على قيود رياضية تتضمن معلمة الأمان K، التي تحد من حجم مناطق التداخل (Anticones) للحفاظ على خصائص الأمان.

قواعد تصنيف الكتل

يصنف GHOSTDAG الكتل باستخدام قيدين رئيسيين يتعلقان بمعلمة الأمان K. أولاً، يجب ألا يتجاوز عدد الكتل الزرقاء في منطقة التداخل (Anticone) لكتلة مرشحة K كتلة. ثانياً، لكل كتلة زرقاء موجودة، يجب ألا يتسبب إضافة المرشح في تجاوز منطقة التداخل لأي كتلة زرقاء K كتلة. يتتبع الخوارزمية حجم منطقة التداخل للتحقق بكفاءة من هذه القيود أثناء معالجة الكتل. الكتلة الرمادية هنا يتم التحقق منها حالياً بواسطة الشبكة، والكتلة C هي والدها المختار. إذا كان k=0، فإن كتلة السلسلة C هي بالفعل كتلة زرقاء واحدة، مما يتسبب في تصنيف الكتلة B على أنها حمراء. إذا كان k = 1 (أو أكثر)، يتم تصنيف الكتلة B على أنها زرقاء، لأن لديها كتلة زرقاء واحدة فقط (الكتلة C) في منطقة التداخل الخاصة بها.

تراكم العمل الأزرق

يجمع البروتوكول إثبات العمل فقط من الكتل الزرقاء، مما يخلق مقياس "العمل الأزرق". تساهم الكتل الزرقاء بعملها الحسابي في درجة الأمان التراكمية، بينما تُستبعد الكتل الحمراء من هذا الحساب. يضمن هذا التراكم الانتقائي أن الكتل الصالحة بالإجماع فقط هي التي تساهم في أمان الشبكة، مما يمنع الكتل الضارة أو المتضاربة من تقويض النظام. في هذا المثال، بافتراض أن الكتلة B حمراء (k=0)، سيتم حساب "العمل الأزرق" لكتلتنا الرمادية على أنه "العمل الأزرق" الموروث من الكتلة C، بالإضافة إلى "العمل الأزرق" للكتلة C. إذا كانت الكتلة B زرقاء، فإن "العمل الأزرق" لكتلتنا الجديدة سيرث "العمل الأزرق" لوالدها المختار (الكتلة C)، ثم يضيف "العمل الأزرق" لوالدها المختار (C) و"العمل الأزرق" للكتل الزرقاء في مجموعة الدمج الخاصة بها (الكتلة B).

اختيار وترتيب الآباء

يحدد GHOSTDAG ترتيب الكتل باختيار الوالدين بناءً على قيم "العمل الأزرق". يختار البروتوكول الوالد الذي يتمتع بأعلى "عمل أزرق" متراكم كـ "الوالد المختار"، مما يخلق سلسلة أساسية داخل هيكل DAG. يستخدم ترتيب الكتل "العمل الأزرق" كمعيار أساسي، مع توفير هاش رأس الكتلة ترتيباً حتمياً في حالة التعادل. في مثالنا، نفترض أن الكتلة C هي الوالد المختار وأن الكتلة B زرقاء. الترتيب لمعالجة المعاملات هو 1. الوالد المختار (C) 2. مجموعة الدمج المرتبة (B)

تخزين البيانات وإدارتها

يخزن البروتوكول نتائج التصنيف في بيانات منظمة تحتوي على قوائم الكتل الزرقاء والحمراء. تُضاف الكتل الزرقاء مع تتبع حجم منطقة التداخل (Anticone) لقرارات التصنيف المستقبلية، بينما تُضاف الكتل الحمراء ببساطة إلى القائمة الحمراء. يحافظ هذا التنظيم على معلومات DAG كاملة مع تمييز واضح لأدوار الإجماع.

بيتكوين وكاسبا

بيتكوين - تستخدم إجماع السلسلة الخطية التقليدية حيث تشكل الكتل تسلسلاً واحداً. الكتل المتضاربة تصبح يتيمة ولا تساهم في الأمان. تحدد السلسلة الأطول (أكثر عمل متراكم) الإجماع من خلال آلية مقارنة بسيطة.

كاسبا - تستخدم بروتوكول GHOSTDAG لإدارة هياكل DAG مع كتل متزامنة متعددة. تساهم الكتل الزرقاء في الأمان من خلال تراكم "العمل الأزرق"، بينما تبقى الكتل الحمراء في DAG ولكن تُستبعد من قرارات الإجماع. يحافظ البروتوكول على كلا النوعين من الكتل لتتبع حالة الشبكة بشكل شامل.

---

الفصل التاسع: مصطلحات DAG

الماضي، المستقبل، منطقة التداخل (Anticone)، مجموعة الدمج (Mergeset)، معامل K، ماذا يعني كل هذا؟

الماضي، المستقبل، ومنطقة التداخل (Anticone) هي مصطلحات DAG، بينما مجموعة الدمج (Mergeset) و K تُستخدمان في GHOSTDAG.

مصطلحات DAG هي مفردات متخصصة لوصف العلاقات في بنية BlockDAG. سنبدأ بالسلسلة الخطية، ثم DAG، ثم لمسة من GHOSTDAG.

مصطلحات السلسلة الخطية - البلوك تشين التقليدية

تستخدم مصطلحات السلسلة الخطية مفاهيم بسيطة حيث تشكل الكتل تسلسلاً واحداً. لكل كتلة والد وربما ابن، مما يخلق علاقات بسيطة بين الأسلاف والأحفاد. تصف مصطلحات مثل "الارتفاع" و"الكتلة السابقة" و"الكتلة التالية" التقدم الخطي. عندما تنشأ صراعات، يتم "قبول" الكتل في السلسلة الرئيسية أو "يتم تيتيمها" والتخلص منها.

مصطلحات DAG

السماح للكتل بأن يكون لها آباء متعددون يخلق علاقات جديدة داخل DAG.

علاقات الماضي والمستقبل - DAG

تحدد علاقة الماضي جميع الكتل التي يمكن الوصول إليها باتباع روابط الوالدين إلى الوراء من كتلة معينة. تكون الكتلة في ماضي كتلة أخرى إذا كان هناك مسار موجه يربطهما. تعمل علاقة المستقبل بشكل عكسي - إذا كانت الكتلة A في ماضي الكتلة B، فإن B في مستقبل A.

علاقة منطقة التداخل (Anticone) - DAG

تصف منطقة التداخل (Anticone) الكتل التي ليست أسلافاً ولا أحفاداً لبعضها البعض - فهي موجودة بشكل متزامن في DAG. تكون كتلتان في منطقة التداخل لبعضهما البعض إذا لم يتمكن أي منهما من الوصول إلى الآخر عبر مسار موجه. هذه العلاقة حاسمة بالنسبة لمعامل الأمان K في GHOSTDAG، والذي يحد من حجم مناطق التداخل للحفاظ على أمان الإجماع. هنا، الكتلة B والكتلة C في منطقة التداخل لبعضهما البعض، ولا يمكن الوصول إلى الكتلة B من الكتلة C، ولا يمكن الوصول إلى الكتلة C من الكتلة B.

مجموعة الدمج (Mergeset) والتصنيف الأزرق/الأحمر - GHOSTDAG

تشير مجموعة الدمج (Mergeset) إلى مجموعة الكتل التي يتم دمجها عند إنشاء كتلة جديدة. تحتوي مجموعة الدمج على الآباء المباشرين للكتلة، ولكن يمكن أن تحتوي أيضاً على كتل ليست آباءً مباشرين. يصنف GHOSTDAG الكتل في مجموعة الدمج على أنها "زرقاء" (صادقة) أو "حمراء" (ربما متضاربة) بناءً على قيود حجم منطقة التداخل (Anticone). يحدد هذا التصنيف الكتل التي تساهم في أمان الشبكة من خلال تراكم "العمل الأزرق". إليك مثال على الكتلة B التي تصنف مجموعة الدمج الخاصة بها على أنها زرقاء وحمراء عندما يكون قيد حجم منطقة التداخل = 0.

معامل K - GHOSTDAG

يتحكم المعامل K في الحد الأقصى المسموح به لحجم منطقة التداخل (Anticone) للكتل الزرقاء. يتم حساب هذا المعامل بناءً على زمن انتقال الشبكة، ومعدل إنتاج الكتل، وضمانات الأمان المطلوبة. في هذا المثال، بدلاً من k = 0 كما في المثال أعلاه، k = 1، لذا فإن كل كتلة زرقاء لديها كتلة زرقاء أخرى في منطقة التداخل الخاصة بها.

بيتكوين وكاسبا

بيتكوين - تستخدم مصطلحات خطية بسيطة: "الكتلة السابقة"، "الكتلة التالية"، "ارتفاع السلسلة"، و"السلسلة الأطول". العلاقات هي اتصالات بسيطة بين الأسلاف والأحفاد. الكتل المتنافسة تُصبح "يتيمة" بدون حالات وسيطة.

كاسبا - تستخدم مصطلحات إضافية، بما في ذلك علاقات الماضي/المستقبل/منطقة التداخل (Anticone) في DAG، ومجموعة الدمج (Mergeset) في GHOSTDAG، وتصنيف الأزرق/الأحمر في مجموعة الدمج. تحافظ كاسبا على كتل متزامنة متعددة، وتدير علاقاتها، وتوفر ترتيباً متسقاً.

---

الفصل العاشر: التقليم من الدرجة الأولى

ما هو التقليم من الدرجة الأولى وكيف تستخدمه كاسبا؟

التقليم من الدرجة الأولى هو الخطوة الأولى في تحسين تخزين كاسبا متعدد المراحل. يزيل بيانات المعاملات القديمة من الكتل مع الحفاظ على مجموعة UTXO عند نقطة التقليم للتحقق من الحالة - ولكن الأهم من ذلك، أنه يحافظ على جميع رؤوس الكتل للحفاظ على سلامة سلسلة الكتل.

لماذا "الدرجة الأولى"؟ - تؤكد هذه المصطلحات أن إزالة أجسام الكتل هي مجرد البداية. بينما يقلل التقليم من الدرجة الأولى بشكل كبير من متطلبات التخزين ويخفض حواجز تشغيل العقدة (مما يزيد من اللامركزية)، فإنه يتبعه خطوات تقليم إضافية يمكن أن تزيل المزيد من البيانات (التقليم من الدرجة الثانية). يركز هذا المقال تحديداً على إزالة جسم الكتلة - الأساس الذي يجعل جميع التحسينات اللاحقة ممكنة.

ماذا يعني ذلك؟ - يفترض هذا المقال عدم وجود معرفة مسبقة، لذلك سنبدأ بتحديات التخزين التقليدية في البلوك تشين، ثم نشرح كيف يعمل التقليم من الدرجة الأولى من خلال الحفاظ على مجموعات UTXO، وما يتم إزالته مقابل ما يتم الاحتفاظ به، وكيف تمكّن مجموعة UTXO لنقطة التقليم من التحقق، وكيف يخلق هذا الأساس لنموذج التخزين القابل للتوسع في كاسبا الذي يسمح بمشاركة أوسع في الشبكة.

التخزين التقليدي مقابل التقليم من الدرجة الأولى

التخزين الكامل التقليدي (Traditional Full Storage) - في تطبيقات البلوك تشين التقليدية، تخزن العقد بيانات الكتل الكاملة، بما في ذلك جميع تفاصيل المعاملات من كتلة التكوين (Genesis) إلى الطرف الحالي. وهذا يعني أن كل مدخل ومخرج وتوقيع وسكربت معاملة يتم الاحتفاظ به إلى الأبد، مما يؤدي إلى متطلبات تخزين متزايدة باستمرار يمكن أن تصبح باهظة التكلفة للعديد من المستخدمين.

تحدي التقليم من الدرجة الأولى (Challenge of First Order Pruning) - التحدي هو إزالة بيانات المعاملات القديمة مع الاستمرار في القدرة على التحقق من المعاملات الجديدة. يجب أن تشير المعاملات الجديدة إلى المخرجات السابقة (UTXOs)، لذلك يجب أن يحافظ النظام على معلومات كافية للتحقق من هذه المراجع حتى بعد تقليم أجسام الكتل القديمة.

مجموعة UTXO كأساس

تعريف مجموعة UTXO (Definition of the UTXO set) - تمثل مجموعة UTXO جميع مخرجات المعاملات غير المنفقة في نقطة محددة في سلسلة الكتل. لقطة لجميع "العملات" الموجودة والتي يمكن إنفاقها في تلك اللحظة، على غرار مخزون جميع الأموال المتداولة.

مجموعة UTXO لنقطة التقليم (Pruning Point UTXO Set) - تحتفظ كاسبا بمجموعة UTXO خاصة عند نقطة التقليم، والتي تعمل كحالة أساسية للتحقق. يتم تحديث مجموعة UTXO هذه مع تقدم نقطة التقليم، مما يضمن أنها تعكس دائماً الحالة القابلة للإنفاق الصحيحة عند نقطة التفتيش تلك.

تقدم مجموعة UTXO (Advancement of the UTXO Set) - عندما تتقدم نقطة التقليم، يطبق النظام فروق UTXO من الكتل في السلسلة لتحديث مجموعة UTXO لنقطة التقليم. تضمن هذه العملية أن تظل مجموعة UTXO دقيقة مع تقليم البيانات القديمة.

ما يتم تقليمه في التقليم من الدرجة الأولى

إزالة بيانات جسم الكتلة (Removal of Block Body Data) - يزيل التقليم من الدرجة الأولى بيانات المعاملات الفعلية من الكتل القديمة، بما في ذلك مدخلات المعاملات ومخرجاتها وتوقيعاتها وسكريبتاتها. ويشمل ذلك مجموعات UTXO المتعددة، وفروق UTXO، وبيانات القبول، ومخزن معاملات الكتلة الكاملة.

الحفاظ على الرأس (Header Preservation) - على الرغم من إزالة بيانات المعاملات، يتم الحفاظ على رؤوس الكتل للحفاظ على السلامة الهيكلية لسلسلة الكتل. تنتقل الكتل إلى حالة "رأس فقط"، مما يشير إلى وجود الرأس ولكن تم تقليم الجسم.

الاحتفاظ بالبيانات الأساسية (Retention of Essential Data) - يحافظ النظام على البيانات الهامة الضرورية للتحقق من الإجماع، بما في ذلك منطقة التداخل (anticone) لنقطة التقليم، وكتل نافذة DAA، وكتل GHOSTDAG. وهذا يضمن أن عمليات الإجماع يمكن أن تستمر حتى بعد التقليم.

كيف تمكّن مجموعة UTXO من التحقق

عملية التحقق من المعاملات (Transaction Validation Process) - يمكن التحقق من المعاملات الجديدة مقابل مجموعة UTXO لنقطة التقليم بالإضافة إلى جميع تغييرات UTXO اللاحقة. يتحقق النظام من وجود UTXOs المشار إليها وأنه لم يتم إنفاقها مرتين، حتى بدون بيانات المعاملات الأصلية.

إعادة بناء الحالة (State Reconstruction) - تسمح مجموعة UTXO في نقطة التقليم، بالإضافة إلى فروق UTXO من الكتل اللاحقة، بإعادة بناء الحالة الحالية القابلة للإنفاق. وهذا يتيح قدرات التحقق الكاملة دون الحاجة إلى بيانات معاملات تاريخية كاملة.

التحقق من الالتزام (Commitment Verification) - يمكن للنظام التحقق من سلامة مجموعة UTXO باستخدام التزامات تشفيرية في رؤوس الكتل. وهذا يضمن أن مجموعة UTXO المقلمة تتطابق مع ما تدعي رؤوس البلوك تشين أنها يجب أن تكون عليه.

عقد الأرشيف مقابل عقد التقليم

سلوك عقدة الأرشيف (Archive Node Behavior) - تتجاهل العقد التي تم تكوينها كأرشيف تماماً التقليم من الدرجة الأولى، وتحافظ على جميع بيانات المعاملات. تعمل هذه العقد كسجل تاريخي كامل للشبكة ولكنها تتطلب تخزيناً أكبر بكثير.

كفاءة عقدة التقليم (Pruning Node Efficiency) - تستخدم عقد التقليم العادية التقليم من الدرجة الأولى للحفاظ على تخزين يمكن التحكم فيه مع المشاركة الكاملة في التحقق من الإجماع. توفر مجموعة UTXO معلومات كافية للتحقق من المعاملات الجديدة دون الحاجة إلى بيانات تاريخية كاملة.

معالجة المخاوف بشأن التقليم وإثبات التكوين

أحد المخاوف المتكررة هو أن الفجوات في سجل الحسابات بسبب التقليم قد تعرض قابلية التحقق من السلسلة منذ بدايتها (كتلة التكوين)، وخاصة إثبات عدم وجود تعدين مسبق.

هذا القلق لا أساس له. وإليك السبب:

1. كتلة التكوين مدمجة في الكود: كتلة التكوين نفسها "مُبرمجة" في برنامج عقدة كاسبا. تحتوي كتلة التكوين هذه على مجموعة UTXO فارغة، مما يثبت عدم وجود تعدين مسبق. يمكن لأي مستخدم التحقق من ذلك في الكود المصدري العام.
2. إثبات التكوين: تحتفظ كل عقدة بـ "إثبات التكوين". هذه سلسلة قصيرة من البيانات تثبت تشفيرياً أن الحالة الحالية لسجل الحسابات قد تطورت بالفعل من كتلة التكوين المدمجة. سيتطلب تزوير مثل هذا الإثبات قدراً من العمل يعادل ما تم استثماره لإنشاء سجل الحسابات بالكامل. بعبارة أخرى، هذا الإثبات قوي بقدر امتلاك التاريخ الكامل.
3. سلامة التاريخ المعاد بناؤه: على الرغم من بذل الجهود لإعادة بناء التاريخ الكامل لأغراض البحث والراحة، إلا أن العملية لا مركزية. يتم جمع البيانات من العديد من المستخدمين. لا يتحكم أي طرف واحد في "الفجوات" المتبقية، مما يجعل من المستحيل "إخفاء" جزء من التاريخ بشكل انتقائي.

باختصار، تم تصميم آلية تقليم كاسبا بحيث تظل الشبكة آمنة ومحمية وشفافة، حتى بدون أي عقد أرشيفية. يتم ضمان قابلية التحقق من السلسلة منذ تكوينها من خلال براهين تشفيرية قوية، وليس من خلال الحاجة إلى تخزين تاريخ كامل وثقيل بشكل متزايد.

بيتكوين مقابل كاسبا: تمهيد العقدة الكاملة

بيتكوين - يجب على العقد الكاملة تنزيل جميع بيانات الكتل والتحقق منها من كتلة التكوين (genesis) للتمهيد، مما يتطلب بيانات تاريخية كاملة للمعاملات. بينما تدعم بيتكوين التقليم البسيط بعد المزامنة الأولية، لا تزال العقد الجديدة تحتاج إلى سجل البلوك تشين الكامل لتأسيس الحالة الأولية. يجعل هيكل السلسلة الخطية هذه العملية مباشرة ولكنها كثيفة التخزين.

كاسبا - يمكن للعقد الكاملة أن تبدأ باستخدام براهين التقليم دون تنزيل بيانات تاريخية كاملة، وذلك بفضل دمج التقليم من الدرجة الأولى مع بروتوكول الإجماع. يتحقق النظام من براهين التقليم ويطبق بيانات قابلة للتحقق تشفيرياً ("بيانات موثوقة") لتأسيس الحالة الأولية. لا تتطلب هذه "البيانات الموثوقة" أي ثقة في أي طرف - يتم التحقق منها رياضياً بواسطة براهين تشفيرية تضمن أن البيانات تتوافق مع قواعد الإجماع. يثبت عملية التحقق تشفيرياً أن إثبات نقطة التقليم يمثل حالة إجماع صالحة، بينما تخضع البيانات الموثوقة لتدقيق صارم لضمان مطابقتها للحالة المتوقعة لسلسلة الكتل. وهذا يسمح للعقد الجديدة بالمزامنة بكفاءة مع الحفاظ على قدرات التحقق الكاملة دون الثقة في طرف خارجي.

---

الفصل الحادي عشر: العقد الأرشيفية مقابل العقد الكاملة

عقد أرشيف كاسبا مقابل عقد التقليم

عقد التقليم هي عقد كاملة (Pruning Nodes Are Full Nodes) - لا تزال عقد التقليم التي تستخدم التقليم من الدرجة الأولى والتقليم من الدرجة الثانية تُعتبر عقدًا كاملة لأنها تحافظ على قدرات التحقق الكاملة. يمكنها التحقق من جميع الكتل الجديدة، والمشاركة في الإجماع، وخدمة الشبكة دون الحاجة إلى الثقة في أطراف خارجية. يضمن نظام إثبات نقطة التقليم أنه حتى مع البيانات المقلمة، تحافظ هذه العقد على التحقق التشفيري لحالة البلوك تشين الكاملة.

عقد الأرشيف اختيارية (Archive Nodes Are Optional) - عقد الأرشيف التي تحتفظ بجميع البيانات التاريخية ليست ضرورية لكي تعمل شبكة كاسبا إلى أجل غير مسمى. يمكن للشبكة أن تعمل بالكامل مع عقد التقليم لأن براهين نقطة التقليم توفر ضمانات قابلة للتحقق رياضياً حول الحالة المقلمة. وهذا على عكس بيتكوين، حيث تتطلب الشبكة عقد أرشيف (التي تخزن سجل المعاملات الكامل من كتلة التكوين) لتمهيد عقدة جديدة.

لا يوجد متطلبات ثقة إضافية (No Additional Trust Requirement) - يحافظ نظام التقليم على نموذج بيتكوين غير الموثوق به باستخدام براهين تشفيرية بدلاً من الأطراف الموثوق بها. يمكن للعقد الجديدة أن تبدأ من براهين التقليم وتتحقق من حالة البلوك تشين الكاملة دون تنزيل البيانات التاريخية بأكملها، مع الحفاظ على نفس ضمانات الأمان التي تتمتع بها العقد التي تخزن كل شيء من كتلة التكوين.

استدامة الشبكة (Network Sustainability) - يضمن هذا التصميم أن شبكة كاسبا يمكن أن تتوسع بشكل مستدام دون الحاجة إلى زيادة متطلبات التخزين من المشاركين. توفر عقد التقليم نفس أمان الإجماع الذي توفره عقد الأرشيف مع السماح بمشاركة أوسع في الشبكة من خلال متطلبات الأجهزة المخفضة.

سلوك عقدة الأرشيف (Archive Node Behavior) - تتجاهل العقد التي تم تكوينها كأرشيف تماماً التقليم من الدرجة الأولى والتقليم من الدرجة الثانية، وتحافظ على جميع بيانات الإجماع (وبيانات التطبيقات التاريخية). تعمل هذه العقد كسجل إجماع كامل للشبكة ولكنها تتطلب أقصى قدر من التخزين وهي اختيارية بحتة لتشغيل الشبكة.

كفاءة عقدة التقليم (Pruning Node Efficiency) - تستخدم عقد التقليم العادية (العقد الكاملة) التقليم لتحقيق أقصى قدر من كفاءة التخزين مع الحفاظ على قدرات التحقق الكاملة من الإجماع من خلال نظام الإثبات متعدد المستويات. هذه العقد لا يمكن تمييزها عن عقد الأرشيف من حيث الأمان وقدرات التحقق.

---

الفصل الثاني عشر: كاسبا: تطور في البنية اللامركزية الموفرة للطاقة

مقدمة: فيزياء المال والكفاءة

في عالم الشبكات اللامركزية، الكفاءة ليست مجرد رفاهية، بل هي سمة للبقاء. تعمل العملات المشفرة كأنظمة طاقة مالية، حيث يتم تحويل الطاقة في العالم الحقيقي إلى سجلات قيمة آمنة وغير قابلة للتغيير. تماماً كما تسعى الأنظمة الفيزيائية إلى تقليل الطاقة المهدرة والإنتروبيا، يجب أن تقلل شبكة التشفير المصممة جيداً من الهدر والاحتكاك. كانت بيتكوين رائدة في هذا المفهوم من خلال ربط القيمة النقدية بإنفاق الطاقة في إثبات العمل، مما أدى إلى إنشاء شكل من أشكال "الذهب الرقمي" المؤمن بتكلفة ديناميكية حرارية. لكن بنية بيتكوين، على الرغم من كونها ثورية، تحتوي على أوجه قصور هيكلية تحد من إنتاجيتها وتهدر بعض الطاقة التي يضعها عمال التعدين فيها.

ادخل كاسبا - شبكة إثبات عمل من الجيل التالي تعيد تعريف بنية الإجماع اللامركزي. تعتمد كاسبا على BlockDAG (الرسم البياني الموجه اللا دوري) بدلاً من سلسلة واحدة، مما يسمح بإنشاء ومعالجة كتل متعددة بالتوازي. يهدف هذا التصميم إلى تقليل إنتروبيا النظام وعدم الكفاءة، مما يجعل كاسبا نوعاً من "المحرك الفعال" لتخزين وتحريك القيمة الاقتصادية.

الإنتروبيا والطاقة والأنظمة النقدية

لفهم أهمية كاسبا، يجب علينا أولاً فهم كيفية ارتباط الطاقة والإنتروبيا بالأنظمة النقدية. في الفيزياء، يتطلب إنشاء نظام (إنتروبيا منخفضة) في مكان ما إنفاق طاقة وزيادة الإنتروبيا في مكان آخر - وهو مبدأ ينطبق أيضاً على المال. المال الصعب مثل الذهب استمد قيمته تاريخياً من الطاقة الهائلة والعمل المطلوب للحصول عليه. طبقت بيتكوين نفس المبدأ رقمياً، حيث تطلب من عمال التعدين إجراء حسابات مكلفة (التجزئة) لإضافة كتل، وبالتالي ضمان أن كل عملة وكتلة تحمل دليلاً على الطاقة المنفقة. ومع ذلك، إذا تم إهدار جزء كبير من العمل أو إذا تسبب تصميم النظام في احتكاك غير ضروري، فإن "المحرك النقدي" يفقد الطاقة كحرارة.

الاحتكاك في الأنظمة الاقتصادية

في الاقتصاد، يشير الاحتكاك إلى أي شيء يسبب خسارة أو عدم كفاءة في حركة القيمة. أدخلت بيتكوين بعض الاحتكاك بدافع الضرورة: تصميمها يوازن السرعة مقابل الأمان. تنتظر المعاملات حوالي 10 دقائق في المتوسط لكتلة جديدة، والاتفاق هو الانتظار 6 تأكيدات (حوالي ساعة واحدة) لضمان عالٍ ضد التراجع. يؤدي هذا التأخير وانخفاض الإنتاجية إلى احتكاك اقتصادي. علاوة على ذلك، تؤدي عملية تعدين بيتكوين أحياناً إلى عمل مهدر في شكل كتل يتيمة (عندما يجد عاملان تعدين كتلة صالحة في نفس الوقت تقريباً، يصبح كتلة واحدة فقط جزءاً من السلسلة الرئيسية ويتم التخلص من الأخرى). تمثل هذه الكتل اليتيمة طاقة حقيقية أنفقها عمال التعدين لا تساهم بشكل مستدام في دفتر الأستاذ.

عنق الزجاجة أحادي السلسلة في بيتكوين

يمكن تصور سلسلة كتل بيتكوين كطريق ذي مسار واحد للمعاملات. لا يمكن قبول سوى كتلة واحدة في كل مرة، ويجب أن تتماشى كل كتلة بشكل تسلسلي. إذا وصلت كتلتان في نفس الوقت، فسيُجبر إحداهما على التنازل وسيتم التخلص منها فعلياً ككتلة يتيمة. تم اختيار هذا التصميم عمداً للحفاظ على النظام، ولكن على حساب قيود شديدة في الأداء. إن قيود هذه البنية أحادية السلسلة معروفة جيداً: نقص قابلية التوسع، والتعرض لهجمات التعدين الأنانية إذا تم تقليل أوقات الكتل، والكتل المهدرة هي مشاكل متأصلة. والأهم من ذلك، أن إجماع بيتكوين يهدر جزءاً صغيراً ولكنه غير مهمل من عمل التعدين على الكتل التي لا تصبح أبداً جزءاً من دفتر الأستاذ. هذه الكتل اليتيمة هي إنتروبيا النظام - طاقة زادت من الفوضى وتبددت كحرارة، ولم تُخزن كمعلومات مفيدة. والنتيجة هي أن طاقة التعدين الهائلة لبيتكوين تنتج فقط قطرة من الإنتاجية.

BlockDAG الخاص بكاسبا: التوازي بدون عمل ضائع

تعاملت كاسبا مع المشكلة بسؤال: ماذا لو لم يكن على الكتل أن تصطف في ملف واحد؟ بدلاً من طريق ذي مسار واحد، تستخدم كاسبا طريقاً سريعاً متعدد المسارات للكتل، حيث يمكن إنشاء العديد من الكتل بالتوازي ودمجها في دفتر أستاذ واحد. الابتكار الأساسي هو بنية blockDAG (الرسم البياني الموجه اللا دوري) الخاصة بكاسبا جنباً إلى جنب مع بروتوكول إجماع GHOSTDAG. في blockDAG، لا تشير الكتل إلى كتلة سابقة واحدة (طرف "السلسلة الأطول") كما هو الحال في بيتكوين؛ بدلاً من ذلك، يمكن لكل كتلة أن تشير إلى عدة أسلاف، بما في ذلك "أطراف" مختلفة من الرسم البياني. الكتل التي ستعتبر متنافسة أو يتيمة في بيتكوين لا يتم التخلص منها في كاسبا - بل يتم دمجها في رسم بياني دفتر الأستاذ. تسمح بنية DAG لهذه الكتل المتزامنة بالتعايش وفي النهاية يتم ترتيبها بشكل متسق بواسطة خوارزمية GhostDAG. تساهم جميع الكتل الصالحة في سجل دفتر الأستاذ؛ لا يضيع أي عمل إثبات عمل لعمال التعدين.

تأثير هذا التصميم على الكفاءة مذهل. أولاً، لا تضيع أي قوة تعدين على الكتل اليتيمة. ثانياً، يزيد توازي كاسبا الإنتاجية بشكل كبير. تعمل كاسبا بمعدل أساسي يبلغ كتلة واحدة في الثانية على شبكتها الرئيسية (وقد تمت ترقيتها مؤخراً إلى 10 كتل في الثانية)، مقارنة بـ 0.1 كتلة في الثانية لبيتكوين. هذا زيادة بمقدار 10 أضعاف في تردد الكتل حسب التصميم، مع خطط لمزيد من الزيادات. علاوة على ذلك، نظراً لأن كل كتلة كاسبا أصغر (للحفاظ على متطلبات العقدة منخفضة) ولكنها تصل بشكل متكرر، تنتشر المعاملات عبر العديد من الكتل. النتيجة النهائية هي إنتاجية محتملة تبلغ آلاف المعاملات في الثانية. في الواقع، أظهرت خوارزمية GhostDAG أنها يمكن أن تدعم ما يقرب من 3000 معاملة في الثانية بمعدل 10 كتل/ثانية على شبكات الاختبار باستخدام أجهزة شائعة. وقد تحقق ذلك مع الحفاظ على متطلبات أجهزة متواضعة. بعبارة أخرى، لا تفرض بنية كاسبا مقايضة بين قابلية التوسع واللامركزية - فهي تعالج المزيد من المعاملات دون زيادة حاجز الدخول للعقد. لا يزال بإمكان كل مشارك التحقق من السلسلة على أجهزة الكمبيوتر العادية، وهو أمر بالغ الأهمية للامركزية. على عكس العديد من أنظمة الإنتاجية العالية التي تعتمد على عقد مركز بيانات قوية أو ت compromises الإجماع، تظل كاسبا نظام إثبات عمل خالص مع توزيع واسع للتعدين والعقد الكاملة.

كيف تحافظ كاسبا على تاريخ فريد ومتفق عليه (مصدر واحد للحقيقة) إذا وصلت الكتل بالتوازي؟ الجواب هو GhostDAG، وهي خوارزمية إجماع ترتب الكتل في DAG من خلال النظر ليس فقط في "السلسلة الأطول" (كما في بيتكوين) ولكن في "الرسم البياني الفرعي الأثقل" للكتل. تخصص GhostDAG لكل كتلة نوعاً من النقاط أو الترتيب بناءً على كمية التاريخ الذي تم التحقق منه الذي يسبقها وكيف تشير إلى كتل أخرى. تجد نمطاً يسمى k-cluster - وهو في الأساس مجموعة من الكتل الواعية ببعضها البعض - وتستخدمه لتحديد الكتل التي تعد جزءاً من البنية المنظمة الرئيسية (الملونة "بالأزرق") وتلك التي تقع خارج البنية الرئيسية ("الحمراء") ولكنها لا تزال مدرجة. الخوارزمية جشعة ولكنها تتقارب بشكل يمكن إثباته إلى تاريخ فريد مشابه لإجماع ناكاموتو، باستثناء أنها يمكن أن تفعل ذلك حتى عندما تكون العديد من الكتل قيد التقدم. الضمان الرسمي هو أنه مع تراكم الكتل، فإن احتمال تغيير ترتيب كتلة معينة (أي، عكس الشوكة) يتناقص بشكل كبير، تماماً كما هو الحال مع تأكيدات بيتكوين - ولكن يتم تحقيق هذا الضمان بمعدلات كتل أعلى بكثير. من الناحية العملية، يتم دفن معاملات كاسبا عميقاً تحت العديد من الكتل بشكل أسرع بكثير مما هو عليه في بيتكوين، مما يجعلها آمنة جداً ضد عمليات إعادة التنظيم في ثوانٍ. يلاحظ فريق كاسبا أن ترتيب GhostDAG "يصبح من الصعب عكسه بشكل كبير مع مرور الوقت"، حتى بمعدلات إنشاء كتل عالية. النهائية سريعة؛ تحقق الشبكة ما يمكن أن يسمى عدم قابلية عكس حراري للمعاملات على نطاق بشري.

بالنظر إلى أن جميع الكتل يتم الاحتفاظ بها، فليس لدى عمال تعدين كاسبا أي حافز لحجب أو تعدين أناني استراتيجي ليتيم كتل الآخرين - وهو سلوك يمكن أن يكون عقلانياً في سياقات البلوك تشين الأسرع. تعني استراتيجية كاسبا المتمثلة في الكشف الأقصى عن المعلومات (كل كتلة تشير إلى جميع الأطراف التي تعرفها) أن الشبكة يتم إبلاغها بسرعة بجميع الكتل المتوازية. وهذا يغمر الرسم البياني بالمعرفة، مما يقلل من عدم اليقين. من منظور نظرية المعلومات، تقلل كاسبا من إنتروبيا حالة الشبكة من خلال ضمان عدم استمرار الشوكات غير المرئية لفترة طويلة؛ يتم دمج كل شيء. يهدف "مبدأ الكشف الأقصى" أساساً إلى تقليل إنتروبيا النظام (عدم اليقين) عن طريق مشاركة البيانات بسرعة. وهذا يتوافق مرة أخرى مع المبادئ الفيزيائية: للحفاظ على النظام، تريد نشر المعلومات (أو الإشارات النشطة) بأكبر قدر ممكن من الكفاءة عبر النظام.

من المهم ملاحظة أن كاسبا تحقق ذلك دون المساس بالأمن أو اللامركزية. لا تزال تستخدم إثبات العمل، مما يعني أن صلاحية كل كتلة مضمونة من خلال الطاقة الحقيقية المبذولة. ونظراً لأن الكتل أصغر ومتكررة، فقد تم إدارة عرض النطاق الترددي وتخزين العقد بعناية (باستخدام تقنيات مثل التقليم وإدارة UTXO الفعالة) بحيث يمكن حتى لجهاز كمبيوتر منزلي مواكبة ذلك. والنتيجة هي شبكة توفر "أماناً ولامركزية من فئة إثبات العمل مع أداء يضاهي شبكات إثبات الحصة الرائدة". على عكس بعض المشاريع التي حلت مشكلة قابلية التوسع من خلال التخلي عن إثبات العمل أو مركزية إنتاج الكتل، تحافظ كاسبا على الأمان المادي لإثبات عمل إجماع ناكاموتو. لا يوجد اعتماد على مدققين مميزين أو نقاط تفتيش لجنة - لا يزال عمال التعدين يتنافسون بالهاشات - ولكن الآن، يجد كتلة كل عامل تعدين مكانه في التاريخ، ولم يعد إنتاجية الشبكة مقيدة بأبطأ مشارك.

ببساطة، يزيل بروتوكول GhostDAG الخاص بكاسبا عنق الزجاجة الهيكلي الذي اعتبرته بيتكوين حتمياً. لقد تم حل معضلة "الأمان مقابل السرعة مقابل اللامركزية" القديمة، وفقاً لكاسبا، بالكامل في الممارسة العملية. من خلال الابتعاد عن نموذج السلسلة الخطية، تفتح كاسبا أبواب الإنتاجية دون التضحية بأمان ناكاموتو - وهو إنجاز اعتقد العديد من الباحثين أنه مستحيل لسنوات. كل هذا يؤدي إلى نظام تصل فيه الكتل باستمرار مثل القطرات في نافورة متزامنة جيداً، بدلاً من الكتل المتقطعة والدقيقة لساعة بيتكوين. يتم تأكيد المعاملات على كاسبا في ثوانٍ ويتم الانتهاء منها (مع احتمال ضئيل لإعادة التنظيم) عادةً في بضع عشرات من الثواني. في الواقع، كان هدف تصميم كاسبا هو أوقات تأكيد محدودة فقط بزمن انتقال الشبكة - بأسرع ما يمكن للمعلومات أن تنتقل مادياً عبر الإنترنت. تقدم الشبكة بالفعل معاملات مؤكدة بالكامل في حوالي 10 ثوانٍ في المتوسط، وينخفض هذا الرقم مع زيادة معدلات الكتل. من منظور المستخدم، هذا يعني أن إرسال القيمة عبر كاسبا يشبه تقريباً الدفع ببطاقة الائتمان أو التحويل النقدي - التسوية شبه فورية، ولكن مع فائدة إضافية تتمثل في أنها غير قابلة للعكس ولا تتطلب ثقة.

تحقيق الإنتاجية بسرعة الضوء

إحدى طرق تقدير توافق كاسبا مع المبادئ الفيزيائية هي دراسة تعاملها مع زمن الانتقال، وهو التأخير من جانب واحد من العالم إلى الجانب الآخر. يبلغ متوسط زمن الرحلة ذهاباً وإياباً (RTT) عبر الإنترنت العالمي - وهو في الأساس الوقت الذي تستغرقه الإشارة للذهاب إلى الأقطاب والعودة - حوالي 200 مللي ثانية (0.2 ثانية) في أفضل الأحوال (محدود بسرعة الضوء في الألياف والقفزات الشبكية). تعمل سلاسل الكتل التقليدية مثل بيتكوين أبطأ بكثير من هذا الحد (600 ثانية لكل كتلة)، لذا فإن زمن انتقال الشبكة ليس عاملاً رئيسياً في تصميمها؛ فهي تعيش في نظام توازن مريح وبطيء. لكن كاسبا دخلت بجرأة إلى النظام الذي تكون فيه أوقات الكتل من رتبة زمن انتقال الشبكة - حالياً 100 مللي ثانية لكل كتلة في الترقية الجديدة (10 كتل في الثانية)، وهو في الواقع أسرع من الانتشار أحادي الاتجاه إلى الجانب الآخر من الأرض. هذا هو عتبة حرجة. الانتقال من وقت كتلة يبلغ ثانية واحدة إلى وقت كتلة يبلغ 0.1 ثانية ليس مجرد تحسن كمي بمقدار 10 أضعاف؛ إنه قفزة نوعية تطلبت إعادة التفكير في الإجماع.

لماذا؟ إذا حاولت تشغيل إجماع أحادي السلسلة (خطي) بكتل 100 مللي ثانية في شبكة عالمية، فستكون هناك فوضى عارمة - بالكاد سمعت عقدة واحدة عن كتلة حتى تم العثور على خمس كتل أخرى بالفعل. سيعني تأخير الانتشار أن الشبكة لا تتم مزامنتها أبداً؛ ستتكاثر الشوكات وسيتعطل الإجماع أو يتمركز (فقط الاتصالات الأسرع ستفوز دائماً). كاسبا هي أول نظام إثبات عمل يوضح الإجماع في هذا النظام الفرعي لـ RTT، ويمكنها القيام بذلك على وجه التحديد لأن GhostDAG متعدد القادة يمكنه التعامل مع العديد من الكتل المتزامنة بأناقة. كما أشار المطور الرئيسي مايكل ساتون خلال ترقية Crescendo في كاسبا (التي نقلت الشبكة الرئيسية من 1 كتلة في الثانية إلى 10 كتل في الثانية)، "زيادة معدل الكتل إلى 10 في الثانية، الذي تم تحقيقه عن طريق تقليل وقت الكتلة إلى 100 مللي ثانية (< 200 مللي ثانية ≊ RTT العالمي)، لا يمكن تأمينه إلا ببروتوكول إجماع يسمح بالتوازي بطبيعته... وبالتالي فإن تجاوز عتبة RTT هو قفزة نوعية، وليست مجرد كمية." بعبارة أخرى، يتوافق تصميم كاسبا بشكل أساسي مع الحدود الفيزيائية لنقل المعلومات - فهو منظم للعمل بأقصى سرعة تسمح بها قوانين الفيزياء (سرعة الضوء، عرض النطاق الترددي للشبكة)، بينما لا يمكن لسلسلة خطية عبور هذا الحد بأمان دون التضحية بالأمان أو افتراض نصف قطر شبكة أصغر.

تجدر الإشارة إلى مدى روعة هذا في سياق الأنظمة الموزعة. تحقق كاسبا إجماعاً عالمياً غير متزامن مع أوقات كتل أقصر من تأخيرات الاتصال العالمية. وتفعل ذلك دون تقليص الشبكة أو طلب إعداد ثقة خاص. تظل الشبكة واسعة النطاق وخالية من الأذونات - يمكن أن تكون العقد في أي مكان في العالم، متصلة عبر روابط إنترنت قياسية - ومع ذلك، تنتج كاسبا وتؤكد الكتل بشكل أسرع مما يمكن أن تتخيله أي سلسلة واحدة في هذه الظروف. يمكّن بروتوكول GhostDAG أساساً ما كان يعتقد نظرية الإجماع الكلاسيكية أنه مستحيل بموجب قاعدة السلسلة الأطول الصارمة: الحفاظ على اتفاق الجميع على الرغم من الشوكات الصغيرة المستمرة (الكتل المتوازية). الفكرة هي أنه من خلال السماح لهذه الشوكات بالوجود ثم ترتيبها بشكل احتمالي، فإنك تحتضن الفوضى وتنظمها، بدلاً من محاولة منعها بالكامل. والنتيجة هي أقصى قدر من الإنتاجية.

عند تفعيل شوكة Crescendo الصلبة، أشار مطورو كاسبا إلى أن النظام صُمم بحيث لا يلزم وجود حاسوب فائق لتشغيل عقدة حتى عند 10 BPS. تضمن تنفيذ Rust وتحسينات البروتوكول أن جهاز كمبيوتر عادي متصل بالإنترنت المنزلي يمكنه مواكبة 10 كتل في الثانية وآلاف المعاملات في الثانية. يوضح هذا أخلاقيات التصميم التي تركز على الكفاءة على جميع المستويات - ليس فقط الإنتاجية الخام، ولكن أيضاً الاستخدام الفعال لموارد الحوسبة وعرض النطاق الترددي. على سبيل المثال، تظل الكتل مدمجة، ويتم تقليم هيكل DAG وإدارته بحيث لا يصبح ضخماً. تتضمن كاسبا أيضاً تقنيات جديدة (مثل DAGKnight القادم واستراتيجيات التقليم) للتكيف مع ظروف الشبكة وتحديد حجم الحالة. تعكس جميع هذه الخيارات بساطة مادية تقريباً: القضاء على الهدر، سواء كان ذلك طاقة تجزئة مهدرة، أو وقت مهدر، أو تخزين مهدر. إذا كان تعدين بيتكوين يتعرض أحياناً للانتقاد لإنتاجه الكثير من الحرارة (الطاقة المهدرة لكل معاملة)، فإن كاسبا تقلل بشكل كبير من الطاقة لكل معاملة عن طريق زيادة الإنتاجية واستخدام خوارزمية تجزئة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة (kHeavyHash). صمم فريق كاسبا kHeavyHash صراحة ليكون متوافقاً مع التعدين البصري والموارد الخفيفة، مما يعني أنه يمكن تشغيله على أجهزة متخصصة تستخدم كهرباء أقل بكثير. جنباً إلى جنب مع سياسة DAG "بلا كتل مهدرة"، يجعل هذا كاسبا أقل كثافة في استهلاك الطاقة من شبكات إثبات العمل الأخرى لكل معاملة أو لكل قيمة محولة. ببساطة، يمكن لكاسبا أن تفعل المزيد بكل جول من الطاقة التي يضعها عمال التعدين فيها - وهو دليل على هندستها المتفوقة. حتى المراقبون المستقلون يلاحظون هذه الكفاءة: "صُممت خوارزمية KHeavyHash لتحسين استهلاك الطاقة، مما يجعل [كاسبا] أقل كثافة في استهلاك الموارد مقارنة بـ... بيتكوين." يمكننا أن نرى هذا على أنه تحسن في الكفاءة الديناميكية الحرارية للنظام: يتم تحويل جزء أكبر من الطاقة المدخلة إلى معاملات آمنة ومكتملة (عمل مفيد) بدلاً من تجزئة مهدرة أو وقت انتظار.

من خلال دفع الحدود الفيزيائية بمسؤولية، تضع كاسبا نفسها كشبكة نقدية عالية الكفاءة الحرارية. إنها توائم إيقاع إنتاج الكتل مع أسرع اتصال ممكن، وتلغي العمل الزائد، وتضمن أن كل جزء من العمل يساهم في ترتيب المعاملات. بالمثل، إذا كانت بيتكوين تشبه محركاً حرارياً قديماً ينتج الكثير من الحرارة المهدرة ويعمل بسرعة منخفضة، فإن كاسبا تشبه توربيناً حديثاً يعمل بالقرب من حد كفاءته النظري - مستخلصاً أكبر قدر ممكن من الحركة المفيدة (إنتاجية المعاملات) من كل وحدة وقود (طاقة التجزئة). تضع قوانين الفيزياء سقفاً صارماً، وكاسبا مصممة على الوصول إلى هذا السقف. يتوافق هذا التوافق مع "التدفقات الاتجاهية" للتطور التكنولوجي (مخرجات أكثر مقابل مدخلات أقل) مما يشير إلى أن كاسبا تتبع مساراً تطورياً لاحظناه في العديد من الأنظمة الأخرى - من المعالجات أحادية النواة إلى متعددة النواة والمعالجة المتوازية، ومن الاتصال الهاتفي إلى الإنترنت عريض النطاق، ومن العربات التي تجرها الخيول إلى الطرق السريعة متعددة المسارات. الأنظمة التي تستفيد من التوازي وتقلل من المقاومة الداخلية تتفوق حتماً على تلك التي تظل عالقة في عملية تسلسلية واحدة.

احتكاك أقل، احتفاظ أفضل بالقيمة

للفضائل التقنية لتصميم كاسبا آثار اقتصادية عميقة. عندما نقلل الإنتروبيا والاحتكاك في نظام نقدي، فإننا نخلق بيئة أكثر ملاءمة للقيمة للسكن والتداول. لننظر إلى الاقتصاد كنظام بيئي حي أو ربما شبكة كهربائية: إذا كان يمكن للطاقة (أو المال) أن تتدفق بحرية حيثما دعت الحاجة بأقل قدر من الخسائر، فإن النظام يزدهر وينمو. تعني شبكة كاسبا ذات زمن الانتقال المنخفض والإنتاجية العالية أن القيمة يمكن تبادلها بسرعة وبتكلفة زهيدة من قبل أي شخص، في أي مكان، دون أن يتم استنزافها من قبل الوسطاء أو تكاليف الانتظار الباهظة. تجذب هذه الخاصية الاستخدام بشكل طبيعي - سيفضل المستخدمون نظاماً يتم فيه تأكيد مدفوعاتهم في ثانية على نظام ينتظرون فيه ساعة، خاصة عندما يكون الأمان قابلاً للمقارنة. تخبرنا مبادئ الاقتصاد الأساسية أنه، بالنظر إلى خيارين، سيختار الناس الخيار الأقل تكلفة للمعاملات (مع تساوي جميع العوامل الأخرى)، وسيتدفق المال عبر القناة التي توفر أقل مقاومة للتجارة. تقدم كاسبا نفسها كقناة ذات مقاومة منخفضة: "أقل عمل مبدد، أقل مقاومة للمعاملات، أقصى وضوح نقدي"، كما وصف أحد المراقبين نقطة التقارب حيث سيتدفق رأس المال. مع كاسبا، تقل الحواجز التقليدية - تأخيرات التأكيد، وحدود الإنتاجية، والرسوم المرتفعة أثناء الازدحام - بشكل كبير، وبالتالي فإن "أنبوب" الطاقة النقدية واسع وسلس.

استخدمت خطة K، في مقابلة حول اقتصاديات كاسبا، تشبيهاً بيولوجياً لوصف كيف يوجه المال الفعال الطاقة: المال الجيد يشبه النظام الوعائي للنبات الذي يوجه المغذيات (الطاقة) إلى الأوراق التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي (العمل المنتج)، بدلاً من السماح للموارد بالامتصاص من قبل الطفيليات أو الأجزاء الخاملة. في هذا التشبيه، يمكن اعتبار كاسبا شكلاً من أشكال المال ذي الإنتروبيا المنخفضة الذي يشجع تدفق الطاقة الفعال. تضمن سرعته وقدرته أن الطاقة الاقتصادية (القيمة) تنتقل إلى استخدامات منتجة (تحويلات فعلية للسلع والخدمات) بدلاً من إهدارها في تراكمات أو تحكيم بين الطبقات. وفي الوقت نفسه، يمنع أساس إثبات العمل تحويل الطاقة الذي يحدث مع "المال السهل". على سبيل المثال، تمت مقارنة العملات الورقية بكرمة طفيلية في تشبيه خطة K - يمكن تضخيمها أو نسخها من قبل السلطات المركزية، مما يؤدي فعلياً إلى سحب الطاقة من الاقتصاد المنتج عن طريق تخفيف القيمة. كاسبا، مثل بيتكوين، تحصن نفسها ضد هذا التخفيف من خلال طلب عمل حقيقي لإنشاء عملات جديدة وتحديد نمو العرض بدقة. كما لاحظت خطة K، "الذهب وبيتكوين وكاسبا تشبه [الهرمونات] التي لا يمكن نسخها، مما يمنع أي تحويل للطاقة." بعبارات أبسط، هذه الأموال الصعبة تحبس الطاقة التي استُخدمت لإنتاجها؛ إنها توفر خزاناً آمناً للقيمة الاقتصادية دون تسرب من خلال التخفيض.

توسع كاسبا هذا المبدأ للمال الصلب إلى عالم الاستخدام اليومي. أثبتت بيتكوين أن الشبكة اللامركزية يمكنها تخزين القيمة بأمان (إنتروبيا منخفضة بمرور الوقت)، لكن كاسبا تهدف أيضاً إلى نقل القيمة بكفاءة (إنتروبيا منخفضة في المعاملات). من خلال الجمع بين التكلفة غير القابلة للتزوير في بيتكوين وطبقة المعاملات الخالية من الاحتكاك، تضع كاسبا نفسها كحل كامل للمال: مخزن للقيمة، ووسيط للتبادل، ووحدة حساب في آن واحد، دون التنازلات المعتادة. من المفيد تذكر سبب حاجة الذهب تاريخياً إلى بديل (مثل النقود الورقية أو العملة الورقية) للمعاملات اليومية - لأن الذهب كان ثقيلاً وبطيئاً في التحرك، مما أدى إلى احتكاك. بيتكوين، كونها بطيئة وذات إنتاجية محدودة، دعت بالمثل شبكات الطبقة الثانية أو العملات المنافسة لملء الفجوة للمدفوعات السريعة، متنازلة بشكل أساسي عن دور وسيط التبادل للعملات "الأكثر ليونة". كاسبا، من ناحية أخرى، سريعة وقابلة للتوسع بما يكفي لعدم الحاجة إلى شبكة نقدية ثانوية للتعامل مع الحجم. يمكن أن تكون طبقة التسوية عالية النزاهة وطبقة المعاملات عالية السرعة في آن واحد. يشير هذا إلى مستقبل لن تحتاج فيه النشاط الاقتصادي إلى التحول باستمرار بين "شبكة مخزن القيمة" و"شبكة الدفع" (مع كل احتكاك التبادل والتنازلات الأمنية التي ينطوي عليها ذلك) - بدلاً من ذلك، يمكن لشبكة واحدة أن تفعل كل شيء بكفاءة. في الواقع، يجادل المؤيدون بأنه نظراً لأن كاسبا قد حلت المعضلة الثلاثية، "لم تعد هناك فجوة في السوق النقدية لا تملأها كاسبا"، مما يلغي الحاجة إلى مخازن أساسية أبطأ مثل بيتكوين أو بدائل أسرع ولكن أضعف. سواء ظلت بيتكوين طبقة تسوية ذات قيمة عالية وكاسبا أكثر للتبادل، أو استوعبت كاسبا في النهاية كلا الدورين، فالسوق هو الذي سيقرر. ولكن شيئاً واحداً واضح: الأنظمة التي تهدر أقل وتقدم المزيد ستفوز على تلك التي لا تفعل ذلك على المدى الطويل. هذا هو الانتقاء الطبيعي المطبق على الأنظمة النقدية.

يعني الاحتكاك الأقل أيضاً أن عمال التعدين والمستخدمين متوافقون بشكل أفضل في نظام كاسبا البيئي. في بيتكوين، يشتكي المستخدمون أحياناً من دفع رسوم عالية أثناء الازدحام (والتي تذهب في النهاية إلى عمال التعدين)، ويتعامل عمال التعدين مع التباين والخسائر بسبب الكتل اليتيمة. في كاسبا، يحافظ الإنتاجية العالية على الرسوم منخفضة (لأن السعة وفيرة)، ويعني التصميم الخالي من الكتل اليتيمة أن عمال التعدين لا يفقدون المكافآت بسبب زمن انتقال الشبكة. لا يزال عمال التعدين يكسبون مكافأتهم العادلة - في الواقع، يتم توزيع مكافأة كتلة كاسبا على العديد من الكتل لكل وحدة زمنية، مما يجعل عملية التعدين أكثر دقة وعدلاً (يمكن لعدة عمال تعدين في الثانية كسب مكافآت، بدلاً من فائز واحد كل 10 دقائق). يمكن أن يقلل هذا من تباين التعدين والضغوط المركزية (لأن في بيتكوين، يفوز تجمع تعدين يجد كتلة أسرع قليلاً بمكافأة 100% خلال 10 دقائق، بينما في كاسبا، يحصل العديد من عمال التعدين على مكافأة أصغر كل ثانية - نظام "متعدد القادة" حيث يتم متوسط الميزة). يمكن لعدد أكبر من عمال التعدين تضمين الكتل في نفس الوقت تقريباً، مما قد يقلل من الميل الاحتكاري لسيطرة عامل تعدين واحد على شريحة زمنية معينة. "زيادة المنافسة داخل كل جولة زمن انتقال" لها أيضاً آثار على تقليل MEV (القيمة القابلة للاستخراج من قبل عمال التعدين) والتلاعب - لأنه عندما تكون الكتل متوازية، يكون من الأصعب بكثير على طرف واحد التحكم في ترتيب المعاملات. في الواقع، يضيف توازي كاسبا القليل من الفوضى التي تعزز العدالة: يصبح من المستحيل تطبيق بعض الاستغلالات التي تتطلب تحكماً صارماً في الترتيب، وبالتالي تقليل إنتروبيا نتائج السوق (تعكس أسعار السوق والمعاملات العرض والطلب الحقيقيين، وليس تدخل عمال التعدين). هذا مثال آخر على كيفية ميل نهج كاسبا إلى الحفاظ على القيمة داخل النظام - من خلال جعل سلوك النظام لا رجعة فيه بشكل حراري، بمعنى أنه لا يمكن لأي طرف بسهولة التراجع عن المعاملات أو إعادة ترتيبها لتحقيق أرباحه، فإن تغييرات حالة الشبكة (المعاملات المنفذة) حقيقية ودائمة. إنه يواءم التدفقات الاقتصادية مع حتمية مادية تقريباً: بمجرد حدوث شيء في كاسبا، فإنه يتم بشكل أساسي ولا يمكن التراجع عنه أو الغش فيه بسهولة.

من منظور كلي، إذا اعتبر المرء المنافسة العالمية للعملات والشبكات بمثابة مشهد تطوري، فإن نظاماً مثل كاسبا الذي يوفر مقاومة منخفضة ونزاهة عالية سيميل إلى تجميع "الكتلة النقدية". بمرور الوقت، تولد السيولة سيولة - يذهب المستخدمون حيث يوجد مستخدمون وتجار آخرون. إذا استمرت كاسبا في تقديم أمان يشبه بيتكوين مع أداء أفضل بكثير، فمن المنطقي الاعتقاد بأن المزيد من النشاط الاقتصادي سينتقل إلى كاسبا. لقد رأينا بالفعل تاريخياً أن العملات الورقية حلت محل الذهب في المعاملات بسبب احتكاكها الأقل، على الرغم من أن الذهب مخزن قيمة متفوق؛ والآن تتحدى العملات المشفرة العملة الورقية من خلال الجمع بين الصلابة والسرعة الرقمية. يمكن اعتبار كاسبا الخطوة التالية: الجمع بين الصلابة المطلقة للمال القائم على إثبات العمل والسرعة المطلقة للشبكات الحديثة. في لغة الفيزياء، يمكن أن تكون كاسبا "نقطة الجاذبية النهائية" للطاقة النقدية - جاذب ضخم يجذب رأس المال لأنه يمثل حالة من الحد الأدنى للطاقة الكامنة (أي لا يمكنك بسهولة العثور على نظام يكون فيه أموالك أكثر أماناً وأسهل في الاستخدام في نفس الوقت). عندما لا يوجد مسار أسهل (حالة طاقة أقل) لتدفق القيمة، تكون قد وصلت إلى التوازن، وتهدف كاسبا إلى أن تكون نقطة التوازن هذه للمال اللامركزي.

اللا رجعية وسهم الزمن في كاسبا مقابل بيتكوين

أحد الجوانب اللافتة للنظر في أنظمة إثبات العمل هو كيفية إنشائها لسهم الزمن. كل كتلة هي حدث لا رجعة فيه؛ بمجرد إنجاز العمل وقبول الكتلة، فإن التراجع عنها سيتطلب إنفاق كمية مكافئة (أو أكبر) من الطاقة. تمنح هذه الوظيفة أحادية الاتجاه للعمل سلاسل الكتل اتجاهاً زمنياً: تماماً مثل الإنتروبيا في الفيزياء، من السهل المضي قدماً (تعدين كتل جديدة، زيادة الإنتروبيا) ولكن من الصعب للغاية العودة إلى الوراء (التراجع عن الكتل، تقليل الإنتروبيا) دون تدخل خارجي. غالباً ما تُقارن سلسلة كتل بيتكوين، المؤمنة بالطاقة، بسهم الزمن - تسلسل من التاريخ "المتأصل" بشكل متزايد. ترث كاسبا هذه الخاصية ولكنها تسرعها. نظراً لأن الكتل تصل بسرعة كبيرة و GhostDAG يعمق سجل الحسابات بسرعة، فإن عدم قابلية عكس المعاملات تتفاقم بشكل أسرع في كاسبا مما هو عليه في بيتكوين. ينخفض احتمال عكس المعاملة في كاسبا بشكل كبير مع كل ثانية تمر، حيث تعمل كتل جديدة متعددة على ترسيخ الترتيب. في بيتكوين، تُشار عادةً إلى ست كتل (حوالي ساعة) للحصول على ثقة عالية؛ في كاسبا، يمكن تحقيق مستوى مماثل من الأمان في ربما اثني عشر كتلة، والتي كانت عند 1 كتلة/ثانية حوالي 12 ثانية (وعند 10 كتل/ثانية، تزيد قليلاً عن ثانية واحدة، على الرغم من وجود عوامل زمن انتقال أخرى).

هذا يعني أن نهائية دفتر الأستاذ في كاسبا تقترب من اللا رجعية في الوقت الفعلي. يعكس سلوك النظام عملية ديناميكية حرارية لا رجعة فيها تصل بسرعة كبيرة إلى نقطة اللا عودة. على سبيل المثال، إذا تم إصدار معاملتين متضاربتين (محاولات إنفاق مزدوج)، فإن تضمين كاسبا السريع للكتل وترتيبها سيحدد الفائز ويجمع التأكيدات عليه في غضون ثوانٍ، مما يجعل محاولة الخاسر للتراجع عقيمة بشكل متزايد. في بيتكوين، يمكن أن تستمر فترة عدم اليقين (الإنتروبيا) هذه لعدة دقائق، وحتى في ذلك الحين يمكن استغلالها من قبل مهاجم يتمتع بقوة تجزئة كافية في حالة إنتروبيا منخفضة (قبل تراكم العديد من التأكيدات). تقلل كاسبا هذه النافذة، مما يجعل تكلفة عكس التاريخ عالية للغاية على الفور تقريباً. يمكننا أن نرى هذا على أنه زيادة كاسبا للتدرج الديناميكي الحراري الذي يجب على المهاجم تسلقه - تلة أكثر انحداراً تزداد انحداراً بشكل أسرع. وهذا يرتبط مرة أخرى بالكفاءة: الشبكة لا تضيع الوقت في تحويل قوة التجزئة إلى أمان (نظام)، لذلك لا يتمتع المهاجم بـ "رفاهية" نافذة ضعف طويلة للاستغلال. يتم طرد إنتروبيا عدم اليقين بسرعة من النظام، تاركة حالة منظمة للغاية (معاملات مؤكدة) مستقرة.

منظور آخر هو مبدأ لانداور، وهو مفهوم في الفيزياء ينص على أن مسح بت واحد من المعلومات له تكلفة طاقة لا يمكن اختزالها (تبديد الحرارة). في سلاسل الكتل، "مسح" معاملة (عبر إعادة تنظيم تزيل معاملة مؤكدة من التاريخ) مكلف للغاية من حيث الطاقة - ولهذا السبب فإن عمليات إعادة التنظيم الكبيرة غير ممكنة إذا كان عمال التعدين الشرفاء يسيطرون على غالبية قوة التجزئة. تضمن كاسبا أن يتم دمج بتات بيانات المعاملات في العديد من الكتل (بتات المعلومات) على الفور تقريباً، بحيث تتجذر المعلومات وتصبح مكلفة حرارياً للمسح. في الأساس، توائم كاسبا نظرية المعلومات مع الديناميكا الحرارية: المعلومات (حالة دفتر الأستاذ) تكتسب ثباتاً مقاوماً للإنتروبيا بسرعة، متجذرة بإثبات العمل. ونظراً لأن كاسبا تستخدم طاقة الإدخال الخاصة بها بكفاءة أكبر (لا توجد كتل مهدرة، المزيد من التأكيدات لكل وحدة زمنية)، فمن الممكن القول إنها تحقق "لا رجعية لكل وحدة طاقة" أعلى من بيتكوين. يساهم كل جول من التعدين في كاسبا في نهائية العديد من المعاملات، بينما في بيتكوين، يؤمن كل جول عدداً أقل من المعاملات (وبعض الجولات تُنفق على كتل قد لا تُحتسب حتى).

استعارة سهم الزمن مناسبة: سهم بيتكوين يتحرك ببطء ولكن بثبات إلى الأمام، ويستغرق وقتاً أطول لتثبيت التاريخ بقوة، بينما سهم كاسبا يطير بسرعة عالية، ويثبت الأحداث في الوقت بسرعة. يشير كلا السهمين إلى نفس الاتجاه - الذي تفرضه قوانين الديناميكا الحرارية (استهلاك الطاقة) - لكن سهم كاسبا يغطي مسافة أكبر (عمق السجل) لكل وحدة زمنية. وهذا لا يقتصر على المزايا العملية (تجربة المستخدم، الإنتاجية)، بل يشير فلسفياً إلى أن تصميم كاسبا يتناغم مع الاتجاه "الطبيعي" للأنظمة المعقدة: نحو المزيد من النظام الذي يتم تحقيقه في وقت أقل عن طريق إنفاق الطاقة. إذا أظهرت بيتكوين أن الطاقة + الوقت = الأمان، فإن كاسبا تظهر أنه بتصميم أفضل، يمكنك تحقيق أمان مكافئ بنفس الطاقة في وقت أقل بكثير، ببساطة عن طريق القضاء على أوجه القصور الداخلية. لا تنتهك أي قوانين أساسية؛ إنها فقط لا تهدر الفرص التي تتركها بيتكوين على الطاولة.

الخاتمة: كاسبا كحد كفاءة للشبكات النقدية

من خلال فحص كاسبا من خلال عدسات الفيزياء والاقتصاد المزدوجة، نرى موضوعاً ناشئاً: تتطور الأنظمة نحو الكفاءة المثلى في معالجة الطاقة والمعلومات. في الاقتصاد، تطور المال من سلع مرهقة إلى ذهب، إلى ورق مدعوم بالذهب، إلى شبكات رقمية - كل خطوة تهدف إلى تقليل الاحتكاك مع الحفاظ على الثقة والقيمة. في الحوسبة والشبكات، انتقلنا من المعالجة التسلسلية إلى المعالجة المتوازية، ومن التأخيرات التناظرية إلى الإشارات التي تقترب من سرعة الضوء. تمثل كاسبا تقارب هذه المسارات التطورية في عالم المال اللامركزي. إنها تأخذ صلابة ونهائية إثبات العمل المدعوم بالطاقة - الجانب الذي جعل بيتكوين شكلاً من أشكال "الذهب الرقمي" - وتزيد من كفاءة النظام الذي يستخدم هذه الطاقة. والنتيجة هي شبكة يمكن وصفها بأنها محرك قيمة: تحول الطاقة الكهربائية (عمل التجزئة) إلى قيمة اقتصادية رقمية (معاملات آمنة وإصدار عملات) بأقل قدر من الهدر، وتوجه هذه القيمة بسرعة حيثما دعت الحاجة.

عند وضع كاسبا في مواجهة بيتكوين، لا يتعلق الأمر بالمنافسة بل بالتقدم في البنية اللامركزية. كانت بيتكوين النموذج الأولي الذي أثبت أن النهج الحراري للمال يعمل. كاسبا هي تطور يصقل البنية لتقليل الهدر (الإنتروبيا) وزيادة الإنتاجية (العمل المفيد) دون فقدان جوهر ما جعل بيتكوين عظيمة (اللامركزية والأمان عبر إثبات العمل). لقد قارنا كاسبا ببيتكوين فقط لأن كلاهما يشتركان في الأساس الجوهري لإثبات العمل والسياسة النقدية السليمة، ويختلفان أساساً في التصميم الهيكلي. وهذا الاختلاف - BlockDAG مقابل البلوك تشين - أحدث فرقاً كبيراً. BlockDAG الخاص بكاسبا هو حل طبيعي لاختناقات بيتكوين، وهو واضح تقريباً بأثر رجعي: إذا كان مسار واحد بطيئاً جداً، أضف المزيد من المسارات؛ إذا كان التخلص من الكتل يهدر الطاقة، ابحث عن طريقة للاحتفاظ بها جميعاً؛ إذا كان انتظار المزامنة العالمية يسبب زمن انتقال، اسمح ببعض عدم التزامن ثم حله خوارزمياً. هذه، بمعنى ما، تحسينات منطقية بمجرد أن سمحت التكنولوجيا بتطبيقها. كانت البصيرة اللامعة لـ GhostDAG هي إيجاد طريقة لجعل العديد من القادة (عمال التعدين) يعملون معاً في وقت واحد دون فوضى - مثل سيمفونية منسقة جيداً بدلاً من أداء فردي. وهذا يظهر أن النظام يمكن أن ينشأ من الفوضى الظاهرة بقواعد صحيحة، مردداً كيف تنظم الأنظمة الفيزيائية نفسها عندما يتم تطبيق القيود بحكمة.

النتيجة النهائية لخيارات تصميم كاسبا هي نظام، وفقاً للبعض، يشكل تتويجاً طبيعياً في حساب القيمة الفعال. إنه سريع بقدر ما تسمح به الفيزياء، وآمن بقدر ما يمكن أن يكون إثبات العمل، ولامركزي بقدر ما يجب أن تكون شبكة شاملة عالمياً. هل يمكننا الذهاب أسرع أو أن نكون أكثر كفاءة دون كسر الرابط الأساسي بين المال والديناميكا الحرارية؟ ربما ليس كثيراً - ليس بدون فيزياء جديدة أو المساس بالثقة. تهدف كاسبا بالفعل إلى 100 كتلة في الثانية في المستقبل، مقتربة من تدفق كتل شبه مستمر، ويقوم مطوروها بدمج ميزات تكيفية (مثل DAGKnight) التي تعدل سرعة التأكيد حسب الظروف. نحن نقترب من الحدود العملية للتوسع على السلسلة في سياق لا مركزي. من المرجح أن تتطلب أي مكاسب كبيرة أخرى مقاربات مختلفة جذرياً (أو قبول المركزية). بهذا المعنى، كاسبا هي الحدود الفعالة - لا يمكنك الحصول على إنتاجية أعلى بكثير أو زمن انتقال أقل على نطاق واسع دون تكبد المزيد من الهدر أو المخاطر مقارنة بكاسبا. لقد وجدت توازناً يستخدم الموارد على النحو الأمثل.

بالنسبة للمحترفين والباحثين في مجال العملات المشفرة، تقدم كاسبا دراسة حالة رائعة حيث تتقارب مبادئ الديناميكا الحرارية ونظرية المعلومات والاقتصاد. إنها تؤكد فكرة أن الشبكة المالية اللامركزية يمكن تحليلها بنفس طريقة النظام الفيزيائي - مع مدخلات الطاقة ومخرجات العمل وأوجه القصور كالإنتروبيا. من خلال تقليل أوجه القصور هذه، لا تعمل كاسبا بشكل أفضل فحسب؛ بل تخلق نظاماً اقتصادياً أكثر استدامة وجاذبية بشكل أساسي. نظام بأقل هدر يعني أن عمل عمال التعدين يذهب أبعد، وأن رسوم المستخدمين تبقى أقل، وأن المزيد من القيمة تتداول بدلاً من أن تحترق في التكاليف العامة. بمرور الوقت، يجذب هذا المزيد من المشاركة والمزيد من الاستثمار، ويعزز تأثيرات الشبكة. إنه مشابه لكيفية أن المحرك الفعال لا يوفر الوقود فحسب، بل يتيح قدرات جديدة - رحلات أطول، حمولات أثقل - لذا فإن البلوك تشين الفعال يتيح المزيد من النشاط الاقتصادي وحالات الاستخدام التي قد تخنق سلسلة أبطأ.

في الختام، يمكن اعتبار كاسبا تتويجاً لأكثر من عقد من البحث في توسيع اختراع ناكاموتو دون فقدان روحه. إنه يظهر أن قوانين الفيزياء والاقتصاد السليم ليست أعداء اللامركزية، بل هي مرشدون لتحسينها. نجاح كاسبا سيعني أن النظام النقدي الذي يتبع بأمانة أكبر مسار أقل مقاومة وأقل إنتاج للإنتروبيا سيسود - وهي نتيجة تتوافق بشكل كبير مع الفيزياء. من الناحية العملية، تمثل كاسبا شبكة عالية الإنتاجية، منخفضة الاحتكاك، وآمنة يمكنها حمل قيمة الدول ضمن بروتوكول واحد، يمكن الوصول إليه للجميع، ومحدود فقط بسرعة الضوء وصدق الأغلبية. إذا فتحت بيتكوين الباب لعصر مالي حراري، فإن كاسبا تتسارع فيه، مما يجعل تدفق الطاقة الاقتصادية فعالاً مثل تدفق الإلكترونات. في السرد الكبير للتكنولوجيا والمال، تبرز كاسبا كدليل مقنع وسليم تقنياً على أن الكفاءة هي القدر: بالنظر إلى نظامين، فإن الذي يقلل الهدر ويضاعف العمل المفيد بشكل أفضل سيجذب المستقبل. وتقدم كاسبا حجة مقنعة وسليمة تقنياً بأنها هذا النظام - قفزة تطورية نحو شبكة نقدية خالية من الاحتكاك، تحافظ على القيمة، وأكثر توافقاً مع البشر.

---

الفصل الثالث عشر: ترتيب كاسبا مقابل بيتكوين

اختيار وترتيب الكتل: السلسلة الأثقل مقابل العمل الأزرق

قاعدة السلسلة الأثقل في بيتكوين - الاختيار المتسلسل

تعمل آلية إجماع بيتكوين على مبدأ خطي حيث تحتفظ الشبكة بسلسلة واحدة من الكتل. عندما ينشئ عمال التعدين كتلًا جديدة في نفس الوقت، تواجه الشبكة خيارًا بين سلاسل متنافسة. تحل قاعدة السلسلة الأثقل هذا عن طريق اختيار السلسلة التي تحتوي على أكبر قدر من إثبات العمل المتراكم، وبالتالي اختيار المسار الذي يمثل أكبر استثمار حسابي. يخلق هذا النهج سيناريو "الفائز يأخذ كل شيء"، حيث تنجو سلسلة واحدة فقط بينما تصبح جميع الكتل المتنافسة يتيمة. الكتل اليتيمة، على الرغم من احتوائها على معاملات صالحة وتمثيلها لعمل حسابي حقيقي، لا تساهم بشيء في أمان الشبكة أو سعة معالجة المعاملات. يضمن هذا التصميم ترتيبًا واضحًا ولكنه يحد بطبيعته من الإنتاجية حيث لا يمكن قبول سوى كتلة واحدة في كل مستوى ارتفاع. في هذا المثال، يمكنك أن ترى كيف تتجاهل بيتكوين الكتل.

اختيار العمل الأزرق في كاسبا - التكامل المتوازي

يوسع بروتوكول GHOSTDAG الخاص بكاسبا هذا النهج من خلال العمل ضمن بنية الرسم البياني الموجه اللا دوري (DAG) حيث يمكن أن تتعايش كتل متعددة وتساهم في أمان الشبكة. بدلاً من التخلص من الكتل المتنافسة، يصنفها GHOSTDAG على أنها "زرقاء" (صادقة، تساهم في الإجماع) أو "حمراء" (ربما متضاربة ولكن لا تزال محتفظ بها). يمثل مقياس "العمل الأزرق" إثبات العمل المتراكم فقط من الكتل الزرقاء في DAG. يضمن هذا التراكم الانتقائي أن الكتل الصالحة بالإجماع فقط هي التي تساهم في حساب الأمان، مع الحفاظ على عمل ومعاملات الكتل الحمراء ضمن الهيكل العام. في هذا المثال، يمكنك أن ترى أن الكتلة التي تم التخلص منها بواسطة بيتكوين يتم تضمينها في DAG الخاص بكاسبا، حتى عندما يكون k = 0.

اختيار الوالد وتشكيل السلسلة الرئيسية

عندما تدخل كتلة جديدة إلى DAG، يجب على GHOSTDAG اختيار "والد مختار" من بين عدة مرشحين محتملين. تفحص عملية الاختيار هذه قيمة "العمل الأزرق" لكل والد محتمل وتختار الوالد الذي يتمتع بأعلى قيمة "عمل أزرق" متراكمة من الكتل الصادقة. هنا الكتلة B، تختار أفضل والد (الوالد الذي قام بأكبر قدر من العمل) من بين آبائها.

يصبح هذا الوالد المختار الأساس لإنشاء سلسلة رئيسية داخل DAG. توفر السلسلة الرئيسية آلية ترتيب حتمية مماثلة لسلسلة بيتكوين الخطية، ولكنها تعمل في بيئة DAG الأكثر تعقيداً. بعد اختيار الوالد الرئيسي، يعالج البروتوكول جميع الكتل المتبقية فيما يسمى "مجموعة الدمج" (Mergeset) - الكتل التي يتم تضمينها في DAG ولكن لم يتم اختيارها كوالد مختار. بعد اختيار والد، يمكننا تتبع الآباء المختارين عبر DAG؛ وهذا ينشئ سلسلة يمكنك رؤيتها في الصورة هنا.

الترتيب ومعالجة المعاملات

تعمل السلسلة الرئيسية التي تم إنشاؤها بواسطة اختيار "العمل الأزرق" كآلية ترتيب أساسية لمعالجة المعاملات. تتم معالجة المعاملات أولاً من الوالد المختار، ثم من كتل مجموعة الدمج بترتيب متفق عليه بالإجماع. وهذا يخلق تسلسلاً حتمياً يمكن لجميع العقد إعادة إنتاجه، مما يضمن ترتيباً متسقاً للمعاملات عبر الشبكة.

الاختلافات المعمارية الأساسية

نهج بيتكوين: ينشئ تسلسلاً خطياً واحداً حيث يكون لكل كتلة والد واحد فقط. تؤدي النزاعات إلى استبعاد دائم للكتل المتنافسة، حيث تساهم السلسلة الفائزة فقط في أمان الشبكة.

نهج كاسبا: يحافظ على بنية DAG حيث يمكن أن يكون للكتل آباء وأبناء متعددون. تُحل النزاعات عن طريق التصنيف بدلاً من الاستبعاد، مما يسمح لكتل متعددة بالمساهمة في أمان الشبكة مع الحفاظ على الإجماع عبر السلسلة الرئيسية.

الآثار المترتبة على الإنتاجية والأمن

يوفر النهج الخطي لبيتكوين ضمانات أمنية قوية ولكنه يحد من الإنتاجية إلى حوالي كتلة واحدة كل 10 دقائق. يمثل تيتيم الكتل المتنافسة إهداراً للموارد الحسابية وفقداناً لسعة المعاملات.

يسمح نظام "العمل الأزرق" في كاسبا بإنتاجية أعلى بكثير مع الحفاظ على خصائص الأمان. من خلال الحفاظ على كل من الكتل الزرقاء والحمراء في DAG، يلتقط النظام جزءاً أكبر من العمل الحسابي للشبكة وسعة معالجة المعاملات. تضمن السلسلة الرئيسية ترتيباً حتمياً على الرغم من التعقيد المتزايد، مما يسمح بإنشاء كتل متوازية دون التضحية بموثوقية الإجماع.

تراجع بيتكوين في عام 2013: درس في النهائية

في مارس 2013، شهدت شبكة بيتكوين حدثاً حاسماً يتعارض مع مبدأها الأساسي بأن "السلسلة الأطول هي السلسلة الصالحة".

1. انقسام سلسلة: أنتج عامل تعدين يستخدم إصدار Bitcoin Core 0.8 كتلة غير متوافقة مع الإصدارات الأقدم (0.7). تسبب هذا في انقسام السلسلة (شوكة).
2. التنسيق الاجتماعي تفوق على البروتوكول: على الرغم من أن سلسلة 0.8 أصبحت أطول، إلا أن المطورين الأساسيين وتجمعات التعدين الكبيرة نسقوا اجتماعياً للتخلي عن هذه السلسلة والعودة إلى سلسلة 0.7 الأقصر ولكن المتوافقة.
3. النهائية قد كسرت: 24 كتلة من سلسلة 0.8 أصبحت يتيمة. المعاملات التي تحتويها، والتي كانت تعتبر صالحة، تم محوها من تاريخ بيتكوين الكنسي.

أثبت هذا الحدث أن إجماع بيتكوين ليس حتمياً بحتاً وقد يتطلب تدخلاً بشرياً. في كاسبا، مثل هذه الانقسامات مستحيلة. يتم تضمين جميع الكتل، حتى لو تم تعدينها في نفس الوقت، في DAG، ويختار GHOSTDAG تاريخاً مرتباً بشكل متسق وخوارزمي. لا توجد حاجة للتراجعات أو التنسيق الاجتماعي؛ النهائية حتمية.

---

الفصل الرابع عشر: رؤية كاسبا للطبقة الثانية: ZK Rollups والجسور

الحاجة إلى حلول الطبقة الثانية

بينما تقدم كاسبا قابلية توسع مذهلة في طبقتها الأساسية (الطبقة 1)، يعتمد مستقبل التطبيقات اللامركزية المعقدة (التمويل اللامركزي، الألعاب، إلخ) على حلول الطبقة 2. تسمح هذه الحلول بتنفيذ حسابات معقدة خارج السلسلة الرئيسية، مع الاستفادة من أمانها. تركز كاسبا على "ZK-Rollups المبنية على"، حيث تعمل الطبقة 1 (كاسبا) كطبقة تسلسل وتوفر للبيانات وتسوية.

التحدي: الإثبات في وقت الإدراج مقابل عدم اليقين في التنفيذ

تُدخل الطبقات الأولى المتوازية مثل كاسبا "عدم يقين التنفيذ": تُدرج المعاملات في DAG قبل تحديد ترتيبها العالمي النهائي. هذه ميزة لمقاومة MEV، حيث تمنع عمال التعدين من التنبؤ بالتسلسل الدقيق.

ومع ذلك، يخلق هذا تضارباً مع ZK-Rollups، والتي تتطلب، من الناحية المثالية، "إثباتاً في وقت الإدراج". لتوليد إثبات ZK، يجب أن تكون الحالة السابقة معروفة وغير غامضة. ولكن في كاسبا، هذه الحالة غير معرفة في وقت الإدراج بسبب المعالجة المتوازية.

حل كاسبا هو اختيار إجماع متعدد القادة وعدم اليقين في تنفيذه. لذلك، يجب تأجيل براهين ZK وتقديمها إلى الطبقة الأولى فقط بعد أن يتقارب ترتيب المعاملات وتُحدد حالة واضحة. هذا يطرح تحدياً جديداً: ماذا لو لم تصل البراهين المطلوبة أبداً؟

تسوية الإثبات المحددة زمنياً

النموذج المقترح هو "تسوية الإثبات المحددة زمنياً".

1. تُنشر بيانات المعاملات أولاً على الطبقة الأولى (توفر البيانات).
2. تعتمد التسوية النهائية لتأثيراتها على الطبقة الأولى على تقديم والتحقق من إثبات ZK ضمن نافذة زمنية محددة (T).
3. إذا فشل طرف مشارك في عملية ما في تقديم إثباته خلال هذا الإطار الزمني، تفشل العملية، مع فرض عقوبات لضمان المساءلة.

يسمح هذا النموذج بتأكيدات تفاؤلية سريعة من جانب المستخدم، قبل وقت طويل من التسوية النهائية على الطبقة الأولى، حيث أن كل rollup لديه مصلحة مباشرة في تقديم إثباته للحفاظ على "حيويته" الخاصة.

KIP-15 وعقد أرشيف المعاملات المقبولة (ATANs)

مشكلة أساسية لـ L2s على كاسبا هي التقليم. كيف يمكن لـ L2 الإشارة إلى بيانات المعاملات التي تم تقليمها من L1؟ براهين ZK هي الحل طويل الأجل، ولكن هناك حاجة إلى حل مؤقت.

هذا هو الغرض من KIP-15: تقديم عقد أرشيف المعاملات المقبولة (ATANs). يقع ATAN بين عقدة كاملة مقلمة وعقدة أرشيف كاملة.

• لا يخزن بيانات المعاملات الكاملة.
• يخزن رؤوس السلسلة المختارة وتجزئات جميع المعاملات.

يبلغ حجم تجزئة المعاملة 32 بايت فقط، وهو ما يمثل ضغطاً هائلاً مقارنة بالمعاملة نفسها. يمكن لـ ATAN تخزين سنوات من سجل تجزئة المعاملات بمتطلبات تخزين معقولة (تقدر بحوالي 3-5 تيرابايت سنوياً بكامل السعة). وهذا يسمح لـ L2 بإثبات وجود وترتيب أي معاملة سابقة دون الحاجة إلى عقدة أرشيف كاملة، وبالتالي حل مشكلة توفر البيانات في بيئة مقلمة.

تصميم جسر L1<>L2 الكنسي

للسماح بتدفق الأموال (KAS) بين L1 و L2، هناك حاجة إلى "جسر كنسي".

• الداخل (L1 إلى L2): يرسل المستخدم KAS إلى عنوان تفويض ثابت على L1. يتم التحقق من هذه العملية على الفور بواسطة L1، وتصبح الأموال قابلة للاستخدام على الفور تقريباً على L2.
• الخارج (L2 إلى L1): تتطلب معاملة الصرف تفويضاً داخلياً على L2. يجب تأكيد صلاحيتها على L1 عن طريق تقديم إثبات ZK.

للقيام بذلك، تستخدم كاسبا نصوص "التفويض". بدلاً من إرسال الأموال إلى عنوان حالة التجميع (الذي هو ديناميكي)، يرسل المستخدمون إلى عناوين ثابتة تفوض صلاحية إنفاقهم إلى إثبات ZK المقدم من التجميع. وهذا يبسط تجربة المستخدم وإدارة أموال الجسر.

---

الفصل الخامس عشر: شبكة Igra: دراسة حالة لـ ZK Rollup المتوافقة مع EVM من كاسبا

نظرة عامة على Igra

تُعد شبكة Igra مثالاً عملياً ممتازاً لرؤية كاسبا للطبقة الثانية. إنها ZK rollup متوافقة مع EVM تستخدم بشكل فريد BlockDAG الخاص بكاسبا كمتسلسل لا مركزي وطبقة تسوية.

تهدف هذه البنية إلى الجمع بين الأمان الشبيه ببيتكوين وسرعة وتنوع سلاسل الكتل القابلة للبرمجة الحديثة، مما يحل القيود الحرجة لحلول الطبقة الثانية الحالية.

المكونات الرئيسية

• الطبقة الأساسية (كاسبا): تعمل كمتسلسل لا مركزي. يتم تحديد ترتيب معاملات Igra في BlockDAG الخاص بكاسبا بواسطة عقد التعدين الخاصة بها.
• عقدة Igra: تحتفظ بالحالة الكاملة للطبقة الثانية وتنفذ معاملات EVM. تستخرج المعاملات المتسلسلة من الطبقة الأولى وتنفذها.
• Igra Relay / RPC: يوفر الجسر بين المستخدمين والشبكة. يعرض واجهات RPC قياسية لـ Ethereum، مما يسمح للمستخدمين بالتفاعل مع Igra باستخدام محافظ مثل MetaMask.

آلية الجسر والنشر

تستخدم Igra نهج جسر متعدد المراحل لرمزها الأصلي، $iKAS، وهو نسخة مغلفة من KAS.

1. المرحلة 1 (جسر المجتمع): في البداية، يعتمد الجسر على محفظة متعددة التوقيعات (m-of-n) يتحكم فيها الموقعون الذين يختارهم المجتمع. هذا نموذج ثقة مشابه لذلك المستخدم لأموال المجتمع في العديد من العملات المشفرة. لسحب الأموال، يُطلب من الموقعين معالجة الطلبات، مع ضمانات لضمان الانتقال إلى نظام لا يتطلب ثقة.
2. المرحلة 2 (جسر MPC/ZK): في المستقبل، سيتم استبدال هذا الجسر بحل لا يتطلب ثقة.
   • جسر MPC (الحساب متعدد الأطراف): يستخدم تقنيات تشفير مثل FROST للسماح لمجموعة من المدققين بتوقيع المعاملات دون أن يحتفظ أي منهم بالمفتاح السري الكامل. وهذا يتيح جسراً بدون إذن.
   • جسر ZK: الحل النهائي. يمكن للمستخدم إرسال إثبات ZK إلى L1 يثبت أنه أحرق $iKAS على L2. سيتحقق نص برمجي على L1 من هذا الإثبات ويفتح المبلغ المقابل من KAS.

شبكة اختبار Caravel

يتم نشر Igra على مراحل، بدءاً بشبكة اختبار "Caravel". يتم هذا الإطلاق على عدة مراحل:

1. التفعيل: يتم تفعيل الشبكة على شبكة اختبار كاسبا.
2. مختبرو المجتمع: يتم توزيع برنامج العقدة على مجموعة محدودة من المختبرين لزيادة نشاط الشبكة تدريجياً.
3. الوصول العام: يتم إتاحة البرنامج للعامة، مما يسمح لأي شخص بتشغيل عقدة والمشاركة.

تُعد عملية النشر الدقيقة هذه ضرورية، حيث تجلب Caravel بروتوكول Ethereum الكامل إلى إجماع كاسبا، الذي يعمل بسرعات لم تُستكشف بعد في عالم EVM. يلزم إجراء اختبارات مكثفة وعدة تكرارات لضمان الاستقرار والأداء.

---

الفصل السادس عشر: إنتاجية المعاملات والتصادمات في BlockDAG الخاص بكاسبا

تحدي تصادمات المعاملات

ما يجعل DAGs سريعة بشكل لا يصدق هو القدرة على التوازي: نظراً لأن الكتل التي تم إنشاؤها بالتوازي تعتبر كلها صالحة، فإن زيادة معدل الكتل المتوازية لا يضر بالأمان. ومع ذلك، يطرح سؤال: إذا أنشأنا 10 كتل في الثانية، فهل إنتاجية معاملاتنا أعلى حقاً بـ 10 أضعاف؟

ليس تماماً. الفارق الدقيق هو أن الكتل المتوازية يمكن أن تحتوي على نفس المعاملة، وليس من العدل احتساب نفس المعاملة عدة مرات. يجب أن نهتم بـ TPS الفعال، أي عدد المعاملات الفريدة المدرجة في المتوسط.

تحليل الاختيار العشوائي

بافتراض أن عمال التعدين يختارون المعاملات لتضمينها بشكل عشوائي (وهو تقريب معقول، كما سنرى)، يمكننا تحليل TPS الفعال.

يُظهر التحليل الرياضي أنه حتى في أسوأ الحالات (حيث تتطابق سعة الكتلة تماماً مع عدد المعاملات المتاحة في مجمع الذاكرة)، تتضمن الشبكة ما لا يقل عن (1 - 1/e) ≈ 62.3% من المعاملات الفريدة. يمثل هذا حداً أدنى؛ في الممارسة العملية، عندما يكون مجمع الذاكرة أكبر من سعة الكتلة، تميل الكفاءة نحو 100%.

والنتيجة هي أن TPS الفعال يزيد بشكل شبه خطي مع معدل الكتل. زيادة معدل الكتل بمقدار 10 أضعاف تترجم إلى زيادة بمقدار 8-9 أضعاف في TPS الفعال، وهو تحسن كبير.

ماذا عن عمال التعدين غير الشرفاء؟

قد يقلق المرء من أن عمال التعدين "الجشعين" سيحاولون التلاعب باختيار المعاملات لزيادة أرباحهم، على سبيل المثال عن طريق اختيار جميع المعاملات ذات الرسوم المرتفعة نفسها، مما سيزيد من التصادمات ويقلل من TPS الفعال.

تُظهر لنا نظرية الألعاب أن هذه ليست استراتيجية مثالية. الاختيار العشوائي هو "توازن ضعيف". وهذا يعني أنه إذا انحرف عامل تعدين واحد عن هذه الاستراتيجية، فيمكنه الحصول على ميزة طفيفة. ومع ذلك، إذا انحرف العديد من عمال التعدين واختاروا جميعاً نفس المعاملات ذات الرسوم المرتفعة، فإنهم ينتهي بهم الأمر بالتنافس مباشرة على نفس الرسوم، وتنخفض أرباحهم المتوقعة. في النهاية، فإن الاستراتيجية الأكثر عقلانية لعامل التعدين (الذي لا يستطيع التنبؤ بما سيفعله الآخرون) هي تنويع خياراته، وهو ما يقارب الاختيار العشوائي.

حلول محتملة للتصادمات العالية

إذا لوحظت، من الناحية العملية، نسبة تصادم عالية، يمكن تطبيق عدة حلول:

1. تجميع المعاملات: يمكن طلب أن تتضمن الكتل فقط المعاملات التي يتطابق تجزئتها مع أرقام معينة من تجزئة الكتلة نفسها. سيؤدي ذلك إلى تقسيم المعاملات إلى "مجموعات"، وستتنافس الكتل فقط على المعاملات في نفس المجموعة.
2. آلية المزاد الاحتكاري: آلية يمكن لعمال التعدين من خلالها تضمين أي معاملات يريدونها، ولكن يتم تحديد رسوم جميع المعاملات في الكتلة عند مستوى أدنى رسوم بين المعاملات المدرجة. وهذا يحفز عمال التعدين على تضمين المزيد من المعاملات (لزيادة الحجم) بدلاً من التركيز فقط على تلك التي تدفع أكثر، مما يشجع بشكل طبيعي على التنويع.

في الختام، على الرغم من أن تصادمات المعاملات هي اعتبار في BlockDAGs، إلا أن بنية كاسبا وديناميكيات نظرية الألعاب تضمن أن الإنتاجية الفعالة تظل عالية وتتوسع بقوة مع معدل الكتل.

---

الفصل السابع عشر: سوق رسوم كاسبا: منظور نظرية الألعاب

أهمية سوق الرسوم

يُعد سوق الرسوم في العملات المشفرة بالغ الأهمية لأمانها على المدى الطويل. بمجرد أن تصبح مكافآت الكتل ضئيلة، تظل رسوم المعاملات هي الدعم الأساسي لأمان الشبكة. لذلك، من الأهمية بمكان فهم ديناميكيات سوق الرسوم التي يفرضها البروتوكول.

الشرور الثلاثة لسوق رسوم بيتكوين

يُظهر سوق رسوم بيتكوين، بسبب إجماعها القائم على "قائد واحد لكل جولة"، خصائص يمكن وصفها بأنها "الشرور الثلاثة":

1. السباق نحو القاع: عندما لا تكون الشبكة مزدحمة، يكون الطلب أقل من عرض مساحة الكتلة. ليس لدى المستخدمين حافز لدفع رسوم عالية، حيث سيتم تضمين معاملاتهم على أي حال. تميل الرسوم نحو الحد الأدنى، مما قد يجعل التعدين غير مربح ويهدد أمان الشبكة.
2. انحراف السعر: عندما تكون الشبكة مزدحمة، يمكن أن يؤدي زيادة صغيرة جداً في الرسوم إلى انتقال المعاملة من "لم يتم تضمينها أبداً" إلى "تم تضمينها في الكتلة التالية". لا يعكس السعر خدمة تدريجية.
3. التجويع: في شبكة مزدحمة، يمكن استبعاد المعاملات ذات الرسوم المنخفضة بشكل دائم، حيث لا يمكنها أبداً تجاوز المعاملات ذات الرسوم المرتفعة. وهذا يخلق حاجزاً للدخول ويثير تساؤلات حول روح المساواة في البلوك تشين.

هذه الديناميكيات هي نتيجة مباشرة لفوز عامل تعدين واحد بالوعاء بأكمله في كل جولة.

كيف يحسن BlockDAG متعدد القادة في كاسبا سوق الرسوم

في كاسبا، ينشئ العديد من عمال التعدين كتلًا بالتوازي في كل جولة (متعددة القادة). إذا أدرج العديد من عمال التعدين نفس المعاملة، فإنهم يتقاسمون المكافأة بشكل احتمالي. وهذا يغير بشكل جذري ديناميكيات اللعبة لعمال التعدين والمستخدمين.

• ضد السباق نحو القاع: نظراً لأن عمال التعدين يتنافسون، يصبح من العقلاني بالنسبة لهم تضمين المعاملات حتى لو كانت الشبكة مستخدمة جزئياً فقط، من أجل تنويع مصادر دخلهم وتجنب المنافسة المباشرة. يظهر التحليل أن سوق الرسوم ينشط بمجرد أن تصل الشبكة إلى 1/k من سعتها (حيث k هو عدد القادة في كل جولة)، بدلاً من 100% لبيتكوين. مع 10 قادة في كل جولة، ينشط السوق بمجرد استخدام 10% من السعة.
• ضد التجويع والانحراف: لدى عمال التعدين حافز لتضمين مزيج من المعاملات، بما في ذلك المعاملات ذات الرسوم المنخفضة. ليس من الأمثل دائماً القتال من أجل المعاملات القليلة ذات الأجر الأعلى، حيث تقل احتمالية الفوز بتلك الرسوم بسبب المنافسة. وهذا يخلق منحنى خدمة أكثر سلاسة: زيادة طفيفة في الرسوم تؤدي إلى زيادة طفيفة في احتمالية التضمين، بدلاً من تغيير مفاجئ. لا تزال المعاملات ذات الرسوم المنخفضة لديها فرصة (وإن كانت صغيرة) للتضمين، مما يمنع التجويع. ترجمة احتمالية منخفضة للتضمين في جولة إلى وقت انتظار متوسط معقول، بدلاً من انتظار لا نهائي.

في الختام، تخلق بنية كاسبا متعددة القادة، وهي نتيجة مباشرة لـ BlockDAG عالي التردد، سوق رسوم أكثر صحة واستقراراً وعدلاً بشكل جوهري. من خلال تخفيف ديناميكيات "الكل أو لا شيء" المتطرفة لسلاسل الكتل أحادية القائد، تبني كاسبا أساساً اقتصادياً أكثر قوة لأمنها على المدى الطويل.

---

الخاتمة

---

الملحق أ: موارد إضافية

لأولئك الذين يرغبون في تعميق فهمهم لكاسبا، إليك قائمة بالموارد الأساسية، تتراوح من المقالات التمهيدية إلى الأوراق البحثية الأساسية.

مقالات البدء

• كاسبا 101: نقطة انطلاق ممتازة لفهم كيفية عمل GHOSTDAG. اقرأ هنا
• توسيع بيتكوين باستخدام BlockDAG: يشرح لماذا BlockDAG هو حل قابل للتطبيق لقيود بيتكوين. اقرأ هنا
• مقدمة في تقليم كاسبا: مقدمة لآلية تقليم كاسبا. اقرأ هنا
• كاسبا GHOSTDAG 101 (فيديو): نظرة عامة شاملة بالفيديو للمفاهيم التقنية. شاهد هنا

أوراق بحثية (تعمق)

• PHANTOM و GHOSTDAG: الورقة الأكاديمية التي وضعت الأساس لإجماع كاسبا. اقرأ ملف PDF
• بروتوكول DAGKnight: بروتوكول إجماع الجيل التالي من كاسبا، مصمم لتحقيق النهائية السريعة ومقاومة الهجمات. اقرأ ملف PDF
• Prunality: الورقة التي تفصل النظرية الكامنة وراء آلية تقليم كاسبا. اقرأ ملف PDF
• الورقة البيضاء لبيتكوين: الورقة الأصلية لساتوشي ناكاموتو، للسياق التاريخي. اقرأ ملف PDF

الكود والتطوير

• Rusty-Kaspa (المستودع الرئيسي): الكود المصدري لعقدة كاسبا، مكتوب بلغة Rust. عرض على GitHub
• مقترحات تحسين كاسبا (KIPs): المستودع الذي يحتوي على جميع مقترحات تحسين كاسبا. عرض على GitHub

المجتمع والمناقشة

• ديسكورد: المكان الرئيسي للمناقشات الفنية والمجتمعية. القنوات الموصى بها: #research-general، #development. انضم إلى ديسكورد
• تيليجرام (بحث وتطوير): مجموعة يتعاون فيها المطورون والباحثون. انضم على تيليجرام
• منتدى البحث: للمناقشات المتعمقة حول KIPs والمفاهيم التقنية الجديدة. قم بزيارة المنتدى

---

الملحق ب: التحليل الرياضي لتصادمات المعاملات (مبسط)

يستكشف هذا الفصل مشكلة معدل المعاملات الفعال في الثانية (TPS) في BlockDAG. عندما يتم إنشاء كتل متعددة بالتوازي، يمكن أن تحتوي على نفس المعاملات، مما يقلل من الإنتاجية الفريدة. يُظهر التحليل أنه حتى مع الاختيار العشوائي للمعاملات من قبل عمال التعدين، يظل الإنتاج الفعال مرتفعاً.

الفكرة الرئيسية هي أن احتمال اختيار عاملين تعدين نفس المعاملة ينخفض مع زيادة تجمع المعاملات المعلقة (mempool). يُظهر التحليل الرياضي (باستخدام نظرية الاحتمالات ومتسلسلات تايلور) أنه حتى في سيناريو تتطابق فيه سعة الكتلة تماماً مع عدد المعاملات المتاحة، تتضمن الشبكة ما لا يقل عن (1 - 1/e) ≈ 62.3% من المعاملات الفريدة. يمثل هذا الرقم حداً أدنى؛ في الممارسة العملية، غالباً ما تكون الكفاءة أعلى بكثير.

علاوة على ذلك، تشير نظرية الألعاب إلى أن عمال التعدين ليس لديهم حافز كبير للانحراف عن هذا الاختيار شبه العشوائي. إذا حاول جميع عمال التعدين اختيار المعاملات ذات الرسوم الأعلى، فإنهم ينتهي بهم الأمر بالتنافس على نفس الرسوم، مما يقلل من أرباحهم المتوقعة. لذلك، فإن استراتيجية التنويع (الاختيار العشوائي) هي توازن مستقر ("توازن ضعيف").

باختصار، لا يضر توازي كاسبا بشكل كبير بالإنتاجية الفعالة، والتي تزداد بشكل شبه خطي مع معدل الكتل.

---

الملحق ج: التحليل الرياضي لسوق الرسوم (مبسط)

يحلل هذا الفصل ديناميكيات سوق الرسوم باستخدام نظرية الألعاب، مقارناً نموذج "القائد الواحد" في بيتكوين بنموذج "القادة المتعددين" في كاسبا.

الشرور الثلاثة لسوق رسوم بيتكوين:

1. السباق نحو القاع: عندما لا تكون الشبكة مزدحمة، ليس لدى المستخدمين حافز لدفع رسوم عالية، حيث سيتم تضمين معاملاتهم على أي حال. تميل الرسوم نحو الحد الأدنى، مما يهدد أمان الشبكة على المدى الطويل.
2. انحراف السعر: عندما تكون الشبكة مزدحمة، يمكن أن يؤدي زيادة صغيرة جداً في الرسوم إلى انتقال المعاملة من "لم يتم تضمينها أبداً" إلى "تم تضمينها في الكتلة التالية". لا يعكس السعر خدمة تدريجية.
3. التجويع: في شبكة مزدحمة، يمكن استبعاد المعاملات ذات الرسوم المنخفضة بشكل دائم، مما يخلق حاجزاً للدخول للمستخدمين الأقل حظاً.

كيف يحل BlockDAG الخاص بكاسبا هذه المشاكل:

في كاسبا، ينشئ العديد من عمال التعدين كتلًا بالتوازي (متعددة القادة). إذا أدرج العديد من عمال التعدين نفس المعاملة، فإنهم يتقاسمون المكافأة (بشكل احتمالي). وهذا يغير الديناميكية بشكل جذري:

• ضد السباق نحو القاع: نظراً لأن عمال التعدين يتنافسون، يصبح من العقلاني تضمين المعاملات حتى لو كانت الشبكة مستخدمة جزئياً فقط. يظهر التحليل أن سوق الرسوم ينشط بمجرد أن تصل الشبكة إلى 1/k من سعتها (حيث k هو عدد القادة في كل جولة)، بدلاً من 100% لبيتكوين. مع 10 قادة في كل جولة، ينشط السوق بمجرد استخدام 10% من السعة.
• ضد التجويع والانحراف: لدى عمال التعدين حافز لتضمين مزيج من المعاملات، بما في ذلك المعاملات ذات الرسوم المنخفضة. ليس من الأمثل دائماً القتال من أجل المعاملات القليلة ذات الأجر الأعلى، حيث تقل احتمالية الفوز بتلك الرسوم بسبب المنافسة. وهذا يخلق منحنى خدمة أكثر سلاسة: زيادة طفيفة في الرسوم تؤدي إلى زيادة طفيفة في احتمالية التضمين، بدلاً من تغيير مفاجئ. لا تزال المعاملات ذات الرسوم المنخفضة لديها فرصة للتضمين، مما يمنع التجويع.

في الختام، تخلق بنية كاسبا متعددة القادة سوق رسوم أكثر صحة واستقراراً وعدلاً، وهو أمر ضروري لأمان البروتوكول وقابليته للاستمرار على المدى الطويل.