طبقة التنفيذ

ما طبقة التنفيذ في العملات المشفرة؟

طبقة التنفيذ هي الجزء من نظام البلوكشين الذي يعالج المعاملات وينفذ تعليمات العقود الذكية ويحسب الرسوم ويحدّث الحالة الراهنة للشبكة.

وهي تحدد ما يحدث بعد أن يوقع المستخدم معاملة عملات مشفرة ويرسلها.

على سبيل المثال، قد تنقل طبقة التنفيذ العملات المشفرة بين الحسابات، أو تبدل التوكنات عبر عقد ذكي، أو تنشئ أصلًا رقميًا، أو تحدّث مركز إقراض، أو ترفض معاملة غير صالحة.

في Ethereum، توصف طبقة التنفيذ رسميًا بأنها شبكة عملاء التنفيذ التي تعالج المعاملات وتدير حالة Ethereum، كما يوضح مسرد Ethereum.

تتبع طبقة التنفيذ قواعد بروتوكول ثابتة، بحيث تحسب كل عقدة سليمة النتيجة نفسها انطلاقًا من مجموعة المعاملات نفسها.

هذا الاتساق ضروري، إذ لا يمكن للبلوكشين العمل إذا أنتجت العقد المختلفة أرصدة حسابات أو نتائج عقود ذكية مختلفة.

ترتبط طبقة التنفيذ ارتباطًا وثيقًا بطبقة الإجماع، لكن لكل منهما وظيفة مختلفة.

تحدد طبقة التنفيذ ما إذا كانت المعاملات وتغييرات الحالة صالحة، بينما تساعد طبقة الإجماع الشبكة على الاتفاق بشأن الكتلة الصالحة التي ينبغي إدراجها في السجل الرسمي للبلوكشين.

ما وظيفة طبقة التنفيذ؟

تُجري طبقة التنفيذ الحسابات اللازمة لتحويل المعاملات إلى تغييرات حالة موثقة على البلوكشين.

وتتحقق من توافق كل معاملة مع قواعد البروتوكول قبل تطبيقها.

تشمل هذه العملية التحقق من توقيع المعاملة ورصيد المرسل والتأكد من رقم التسلسل للحساب وحساب استهلاك الغاز وتنفيذ أي تعليمات للعقود الذكية.

كما تحسب طبقة التنفيذ الأرصدة الجديدة وقيم تخزين العقود وسجلات الأحداث وإيصالات المعاملات التي تنشئها المعاملة.

إذا كانت المعاملة غير صالحة، ترفضها طبقة التنفيذ.

وإذا فشل تنفيذ العقد الذكي، فعادةً ما تُعكس تغييرات الحالة المطلوبة، مع احتمال استمرار مطالبة المرسل بدفع تكلفة العمليات الحسابية التي نُفذت بالفعل.

تعالج طبقة التنفيذ المعاملات بترتيب محدد، لأن معاملة واحدة قد تغير نتيجة المعاملة التالية.

على سبيل المثال، يجب تحديث رصيد المرسل بعد تحويل توكنات قبل أن تتمكن معاملة أخرى من إنفاق التوكنات نفسها.

بعد معالجة جميع معاملات الكتلة، تحسب طبقة التنفيذ الحالة النهائية الناتجة عن تلك الكتلة.

يمكن للعقد الأخرى تكرار الحسابات نفسها للتأكد من أن منتج الكتلة اتبع قواعد البروتوكول.

طبقة التنفيذ وحالة البلوكشين

حالة البلوكشين هي السجل الحالي للحسابات والأرصدة والعقود الذكية وبيانات العقود المخزنة.

تقع على عاتق طبقة التنفيذ مسؤولية نقل البلوكشين من حالة صالحة إلى الحالة الصالحة التالية.

تُسمى هذه العملية عادةً انتقال الحالة.

يبدأ انتقال الحالة من حالة البلوكشين السابقة ومعاملة صالحة.

ثم تُطبق قواعد التنفيذ لإنتاج حالة جديدة.

في تحويل بسيط للعملات المشفرة، تخصم طبقة التنفيذ المبلغ من رصيد المرسل وتضيفه إلى رصيد المستلم.

وفي معاملة عقد ذكي، قد تحدّث طبقة التنفيذ قيم تخزين كثيرة وتتفاعل مع عدة عقود أخرى.

تتضمن حالة Ethereum حسابات مملوكة خارجيًا تتحكم بها المفاتيح الخاصة وحسابات العقود التي تتحكم بها الشيفرة.

وقد تشمل معلومات الحساب المهمة الأرصدة وأرقام التسلسل وشيفرة العقد وتخزينه.

تنظم Ethereum معلومات مهمة في طبقة التنفيذ باستخدام هياكل بيانات موثقة، ومنها جذور الحالة والمعاملات والإيصالات الموضحة في الدليل الرسمي حول أشجار Merkle Patricia.

تتيح هذه الجذور التشفيرية للعقد اكتشاف أي تغيير في نتائج التنفيذ أو سجلات المعاملات.

طبقة التنفيذ وآلة Ethereum الافتراضية

آلة Ethereum الافتراضية هي بيئة الحوسبة التي تنفذ تعليمات العقود الذكية على Ethereum.

ويُشار إليها عادةً اختصارًا بـ EVM.

تُعد EVM مكونًا رئيسيًا في طبقة تنفيذ Ethereum، لكن EVM وطبقة التنفيذ ليستا الشيء نفسه تمامًا.

تنفذ EVM شيفرة العقود، بينما تدير طبقة التنفيذ الأوسع المعاملات وحالة الحسابات والرسوم والإيصالات والكتل والاتصال بمكونات العقد الأخرى.

تتبع كل عقدة Ethereum تستخدم عميل تنفيذ قواعد EVM نفسها.

ويعني هذا التصميم الحتمي أن المعاملة الصالحة نفسها يفترض أن تنتج النتيجة نفسها على كل عقدة سليمة.

تصف وثائق آلة Ethereum الافتراضية الرسمية آلة EVM بأنها بيئة افتراضية لامركزية تنفذ الشيفرة باتساق عبر عقد Ethereum.

تُحوّل شيفرة العقد الذكي إلى تعليمات منخفضة المستوى تُسمى رموز التشغيل (opcodes) قبل أن تنفذها EVM.

ينفذ كل رمز تشغيل عملية محددة، مثل جمع الأرقام أو قراءة التخزين أو كتابته أو التحقق من عنوان أو استدعاء عقد آخر.

تتطلب العمليات المختلفة مقادير متفاوتة من الجهد الحاسوبي.

تقيس طبقة التنفيذ هذا الجهد بوحدات الغاز.

طبقة التنفيذ والغاز

الغاز هو الوحدة المستخدمة لقياس العمل الحاسوبي اللازم لتنفيذ معاملة Ethereum.

لكل عملية تنفيذ تكلفة غاز.

يستهلك تحويل بسيط للعملات المشفرة عادةً غازًا أقل من التفاعل المعقد مع عقد ذكي.

على سبيل المثال، تتطلب المعاملة التي تستخدم عدة عقود وتحدّث التخزين وتجري حسابات كثيرة غازًا أكثر عادةً من تحويل أساسي.

يحمي الغاز طبقة التنفيذ من المعاملات التي تتطلب قدرة حاسوبية غير محدودة.

من دون حد للموارد، قد تتسبب الشيفرة الخبيثة أو المكتوبة على نحو سيئ في استمرار العقد بتنفيذ العمل إلى ما لا نهاية.

يحدد المرسل حد الغاز، وهو أقصى مقدار من الغاز يمكن أن تستهلكه المعاملة.

إذا تطلب التنفيذ غازًا أكثر من الحد المتاح، ينفد الغاز وتُعكس تغييرات الحالة المقصودة للمعاملة.

وقد يظل المرسل مطالبًا بدفع تكلفة العمل المنجز قبل الفشل.

تشرح وثائق Ethereum الرسمية حول الغاز والرسوم كيفية قياس الغاز للجهد الحاسوبي والمساعدة في توزيع موارد الشبكة المحدودة.

قد ترتفع رسوم الغاز عندما يتنافس عدد كبير من المستخدمين على مساحة الكتل في طبقة التنفيذ.

قد تزيد الرسوم الأعلى من احتمال إدراج المعاملة، لكنها لا تغير قواعد العقد الذكي الأساسية.

كيف تصل المعاملة إلى طبقة التنفيذ؟

تبدأ معاملة العملات المشفرة عادةً داخل محفظة أو تطبيق لامركزي.

يختار المستخدم إجراءً ويراجع تفاصيله ويوقع المعاملة باستخدام مفتاح خاص.

يثبت التوقيع أن المعاملة أُجيزت من الجهة المتحكمة بالحساب.

تُرسل المعاملة الموقعة إلى عقدة بلوكشين عبر واجهة برمجة التطبيقات أو اتصال نظير إلى نظير.

توفر عملاء التنفيذ عادةً طرق JSON-RPC التي تستخدمها المحافظ والتطبيقات والمطورون وخدمات البنية التحتية للتواصل مع الشبكة.

تصف مواصفات Ethereum Execution API واجهة JSON-RPC بأنها الواجهة القياسية بين عملاء التنفيذ والأدوات المتصلة بهم.

قد تدخل المعاملة المعلقة الصالحة إلى مجمع معاملات عميل التنفيذ، المعروف عادةً باسم mempool.

يختار منتج الكتلة المعاملات من المجمع المتاح ويضعها في حمولة تنفيذ.

تُنفذ المعاملات وفق ترتيب إدراجها.

تنتج طبقة التنفيذ معلومات الحالة المحدّثة وحسابات الغاز والسجلات والإيصالات ونتائج أخرى.

تنفذ العقد الأخرى المعاملات بصورة مستقلة للتحقق من النتيجة المقترحة.

يصعب التراجع عن المعاملة تدريجيًا بعد تلقي كتلتها تأكيدات إضافية من طبقة الإجماع ووصولها إلى النهائية.

أنواع المعاملات التي تعالجها طبقة التنفيذ

تستطيع طبقة التنفيذ معالجة أنواع متعددة من معاملات البلوكشين.

ينقل تحويل القيمة العملة المشفرة الأصلية للشبكة من حساب إلى آخر.

تنشئ معاملة نشر العقد عقدًا ذكيًا جديدًا وتخزن شيفرته في عنوان على البلوكشين.

أما معاملة التفاعل مع العقد، فتستدعي دالة في عقد ذكي قائم.

عادةً ما يستدعي تحويل التوكنات دالة في عقد التوكن بدلًا من نقل الأصل الأصلي للبلوكشين مباشرةً.

قد تتضمن معاملة التمويل اللامركزي تداول التوكنات أو تقديم ضمان أو اقتراض أصول أو سداد دين أو سحب سيولة.

وقد تُدلي معاملة الحوكمة بصوت أو تقدم اقتراحًا عبر عقد ذكي.

وقد تمنح معاملة تفويض حسابًا مملوكًا خارجيًا مؤقتًا إمكانات إضافية لحساب ذكي، وفق قواعد البروتوكول المدعومة.

تصف وثائق Ethereum الحالية حول المعاملات صيغًا متعددة للمعاملات، منها معاملات سوق الرسوم ومعاملات blob ومعاملات قوائم التفويض الأحدث.

مع أن صيغ المعاملات قد تتطور، يجب أن تجتاز كل معاملة مقبولة قواعد التحقق وانتقال الحالة في طبقة التنفيذ.

طبقة التنفيذ والعقود الذكية

العقد الذكي برنامج مخزن في عنوان على البلوكشين ويُنفذ وفق قواعد البلوكشين.

تجعل العقود الذكية طبقة التنفيذ قابلة للبرمجة.

فبدلًا من دعم التحويلات الأساسية للعملات المشفرة وحدها، يمكن لطبقة تنفيذ قابلة للبرمجة دعم التوكنات وبروتوكولات الإقراض والتداول اللامركزي والمقتنيات الرقمية وألعاب البلوكشين وأنظمة التأمين وأدوات الحوكمة.

يتفاعل المستخدم مع العقد الذكي بإرسال معاملة تتضمن البيانات المطلوبة.

تقرأ طبقة التنفيذ المعاملة وتشغل وظيفة العقد المطلوبة.

قد يقرأ العقد البيانات الموجودة ويجري حسابات ويحدّث التخزين وينقل الأصول وينشئ سجلات أحداث أو يستدعي عقدًا آخر.

يوضح المدخل الرسمي إلى العقود الذكية على Ethereum أن نشر شيفرة العقود والتفاعل معها يتطلبان معاملات وغازًا.

يمكن أن تتفاعل العقود الذكية بعضها مع بعض خلال معاملة واحدة، وتُسمى هذه الخاصية غالبًا قابلية التركيب.

تتيح قابلية التركيب للمطورين دمج وظائف قائمة على السلسلة لإنشاء تطبيقات عملات مشفرة أكثر تعقيدًا.

لكنها قد تزيد أيضًا مخاطر التنفيذ، لأن مشكلة في عقد واحد قد تؤثر في عقد آخر مرتبط به.

طبقة التنفيذ مقابل طبقة الإجماع

طبقة التنفيذ وطبقة الإجماع جزءان منفصلان لكنهما مترابطان في Ethereum.

تعالج طبقة التنفيذ المعاملات وتحسب تغييرات الحالة.

وتنسق طبقة الإجماع المدققين ومقترحات الكتل والتصديقات واختيار التفرع والنهائية.

يمكن فهم الفرق ببساطة على أن التنفيذ يحدد صلاحية نتيجة المعاملة، بينما يحدد الإجماع تاريخ البلوكشين الصالح الذي ينبغي للشبكة اعتماده.

بعد انتقال Ethereum إلى إثبات الحصة، بدأت العقدة الكاملة تستخدم عميل تنفيذ وعميل إجماع.

توضح الصفحة الرسمية حول تشغيل عقدة Ethereum ضرورة استخدام كلا نوعي العملاء بعد The Merge.

يتواصل العميلاّن لضمان ترابط نتائج التنفيذ وقرارات إجماع إثبات الحصة.

يتلقى عميل الإجماع معلومات الإجماع ويتحقق منها.

ويتحقق عميل التنفيذ من المعاملات وينفذ العقود الذكية ويحافظ على حالة التنفيذ.

يصف الشرح الرسمي لـ The Merge سلسلة Ethereum السابقة القائمة على إثبات العمل بأنها طبقة التنفيذ، وسلسلة Beacon القائمة على إثبات الحصة بأنها طبقة الإجماع.

يتيح فصل هذه المسؤوليات للمطورين تحسين مكونات التنفيذ والإجماع دون التعامل معها على أنها وظيفة واحدة متطابقة.

كيف يعمل التنفيذ والإجماع معًا؟

تتطلب الكتلة الصحيحة على البلوكشين تنفيذًا صحيحًا وقبولًا وفق قواعد الإجماع.

عند اقتراح كتلة جديدة، يجب أن تنتج معاملاتها نتيجة تنفيذ صالحة.

يتحقق عميل التنفيذ من تواقيع المعاملات والأرصدة وأرقام التسلسل وحدود الغاز وسلوك العقود الذكية والحالة الناتجة.

ويتحقق عميل الإجماع من المعلومات المتعلقة بمقترح الكتلة والتصديقات وقواعد إثبات الحصة والسجل المعتمد للسلسلة.

لا يثق المدققون ببساطة بنتيجة التنفيذ التي يقدمها منتج الكتلة.

بل يُعاد تنفيذ المعاملات كي تتمكن العقد المشاركة من التحقق بصورة مستقلة من تغييرات الحالة المقترحة.

يوضح الدليل الرسمي حول إثبات الحصة في Ethereum أن معاملات الكتلة المقترحة يُعاد تنفيذها للتحقق من صحة تغييرات الحالة.

إذا كانت نتيجة التنفيذ غير صالحة، ترفض العقد السليمة الكتلة حتى لو اقترحها مدقق نشط.

وإذا كان التنفيذ صالحًا لكن قواعد الإجماع لم تختر الكتلة، فقد لا تصبح جزءًا من السلسلة المعتمدة.

لذلك، تُعد الطبقتان ضروريتين لبلوكشين آمن وقابل للاستخدام.

عميل التنفيذ مقابل طبقة التنفيذ

عميل التنفيذ برنامج يطبق قواعد تنفيذ البلوكشين.

أما طبقة التنفيذ فهي الشبكة والنظام الأوسع اللذان تشكلهما جميع عملاء التنفيذ المشاركين.

يثبت مشغل العقدة عميل تنفيذ لمعالجة المعاملات والحفاظ على الحالة والتواصل مع النظراء وتوفير واجهات للتطبيقات.

يمكن لتطبيقات عملاء مختلفة اتباع مواصفات البروتوكول نفسها مع استخدام لغات برمجة وتصميمات داخلية مختلفة.

قد يعزز تنوع العملاء مرونة الشبكة لأنه يقلل اعتمادها الكامل على تطبيق برمجي واحد.

ومع ذلك، يجب أن تتفق جميع عملاء التنفيذ المتوافقة على نتيجة المعاملات الصالحة.

قد يؤدي الاختلاف في سلوك انتقال الحالة إلى حساب العقد حالات مختلفة للبلوكشين.

توفر مواصفات طبقة تنفيذ Ethereum مرجعًا واضحًا لسلوك عملاء التنفيذ وترقيات الشبكة.

يستخدم مطورو عملاء التنفيذ المواصفات والاختبارات المكثفة للحد من مخاطر النتائج غير المتسقة.

لا يحتاج المستخدمون العاديون إلى تشغيل عميل تنفيذ لإرسال المعاملات، لكن تشغيل عقدة قد يوفر تحققًا مستقلًا أقوى وتحكمًا أكبر في الوصول إلى البلوكشين.

طبقة التنفيذ مقابل طبقة التطبيقات

تضم طبقة التطبيقات المحافظ والواجهات والتطبيقات اللامركزية التي يتفاعل معها المستخدمون.

أما طبقة التنفيذ فهي نظام البلوكشين الأساسي الذي يعالج المعاملات التي تنشئها تلك التطبيقات.

يمكن للمحفظة إنشاء معاملة وتوقيعها، لكنها لا تحدد بصورة مستقلة الحالة النهائية للبلوكشين.

وقد يعرض تطبيق لامركزي واجهة لتبديل التوكنات، لكن طبقة التنفيذ تشغل العقد الذكي الذي ينفذ المبادلة.

تسهّل طبقة التطبيقات استخدام أنشطة البلوكشين، بينما تفرض طبقة التنفيذ قواعد البروتوكول.

لا يعني حدوث مشكلة في واجهة التطبيق دائمًا أن طبقة التنفيذ قد تعطلت.

على سبيل المثال، قد يعرض موقع معلومات غير صحيحة بينما يظل العقد الذكي الأساسي وحالة البلوكشين صحيحين.

وقد يحدث العكس أيضًا، إذ تعمل الواجهة بصورة طبيعية بينما يحتوي العقد الذكي على منطق غير آمن.

لذلك، ينبغي للمستخدمين التمييز بين مخاطر الواجهة ومخاطر العقود الذكية ومخاطر تنفيذ البلوكشين عند تقييم تطبيق للعملات المشفرة.

طبقة التنفيذ مقابل طبقة التسوية

تنفذ طبقة التنفيذ المعاملات وتحسب نتائجها.

أما طبقة التسوية فتوفّر أساسًا موثوقًا لتحديد الملكية النهائية وحل النزاعات.

في بلوكشين Layer 1، قد يحدث التنفيذ والتسوية ضمن الشبكة العامة نفسها، مع بقائهما مفهومين منفصلين.

وفي تصميم البلوكشين المعياري، قد يحدث التنفيذ على شبكة بينما توفر شبكة أخرى التسوية أو الأمان.

على سبيل المثال، يمكن لحل Rollup تنفيذ المعاملات خارج بيئة التنفيذ الرئيسية لـ Ethereum، ثم نشر المعلومات أو الإثباتات على Ethereum.

وتعمل Ethereum عندئذٍ كقاعدة تسوية لحل Rollup، وفق تصميمه.

قد يزيد هذا الفصل القدرة على معالجة المعاملات، لأن كل إجراء للمستخدم لا يحتاج إلى التنفيذ مباشرةً في بيئة Layer 1.

لكن على المستخدمين فهم كيفية نشر نظام التنفيذ الثانوي للبيانات وإثبات النتائج ومعالجة عمليات السحب والاستجابة للأعطال.

يوضح التنفيذ ما الذي تغير في النظام، بينما تحدد التسوية متى يمكن اعتبار هذه التغييرات نهائية وفق نموذج أمان النظام.

طبقة التنفيذ مقابل طبقة توافر البيانات

يشير توافر البيانات إلى إمكانية وصول المشاركين في الشبكة إلى المعلومات اللازمة للتحقق من نشاط البلوكشين.

يعالج التنفيذ وتوافر البيانات مشكلتين مختلفتين.

تطبق طبقة التنفيذ قواعد المعاملات وتحسب تغييرات الحالة.

أما طبقة توافر البيانات فتضمن إمكان الحصول على بيانات المعاملات أو الكتل اللازمة للتحقق.

لا يمكن التحقق من النظام بصورة مستقلة إذا كانت بيانات المعاملات الأساسية مخفية، حتى لو ادعى أحدهم صحة التنفيذ.

تفصل بعض تصميمات البلوكشين المعيارية التنفيذ والإجماع والتسوية وتوافر البيانات إلى مكونات مختلفة.

تدعم Ethereum معاملات blob متخصصة تتيح لحلول Rollup نشر بيانات مؤقتة بكفاءة أكبر.

قدمت مواصفات EIP-4844 معاملات تحمل blobs لدعم توافر بيانات حلول Rollup القابلة للتوسع.

لا تستخدم EVM بيانات blob بالطريقة نفسها التي تستخدم بها بيانات المعاملات العادية المرسلة إلى العقود الذكية.

بل توفر هذه البيانات لحلول Rollup طريقة أقل تكلفة لإتاحة البيانات، بينما يجري التنفيذ في بيئة Rollup.

طبقات التنفيذ في شبكات Layer 2

يمكن لشبكة Layer 2 توفير بيئة تنفيذ منفصلة مع الاعتماد على بلوكشين Layer 1 في بعض جوانب الأمان أو التسوية.

يتيح ذلك معالجة معاملات كثيرة بعيدًا عن بيئة التنفيذ الرئيسية لـ Layer 1.

ثم ينشر نظام Layer 2 بيانات المعاملات أو التزامات الحالة أو إثباتات الصلاحية وفق تصميمه.

تتيح حلول Rollup المتفائلة عمومًا فترة تحدٍّ يمكن خلالها الاعتراض على ادعاءات الحالة غير الصالحة.

وتستخدم حلول Zero-Knowledge Rollup إثباتات صلاحية تشفيرية لإظهار أن مجموعة من المعاملات اتبعت القواعد المطلوبة.

توضح نظرة Ethereum العامة على Layer 2 كيف يمكن للشبكات الثانوية زيادة القدرة مع استخدام Ethereum طبقةً للتسوية.

قد يقلل التنفيذ على Layer 2 تكاليف المعاملات ويزيد الإنتاجية.

لكن قد تختلف قواعد Sequencer وإجراءات السحب ومخاطر العقود الذكية وأنظمة الإثبات وضوابط الترقية بين أنظمة Layer 2.

ينبغي للمستخدمين ألا يفترضوا أن جميع طبقات التنفيذ توفر ضمانات الأمان نفسها.

موقع التنفيذ هو جانب واحد فقط من نموذج الثقة الكامل للنظام.

هل طبقة التنفيذ هي نفسها Layer 1؟

طبقة التنفيذ ليست تلقائيًا الشيء نفسه الذي يمثله بلوكشين Layer 1.

يشير Layer 1 إلى شبكة بلوكشين أساسية لها بروتوكولها ونظامها الأمني الخاصان.

أما طبقة التنفيذ فتشير إلى الوظيفة المسؤولة عن معالجة المعاملات وحساب تغييرات الحالة.

قد يضم بلوكشين Layer 1 طبقة تنفيذ وآلية إجماع وقواعد شبكية وتخزين بيانات ووظائف تسوية.

وقد تمتلك شبكة Layer 2 طبقة تنفيذ خاصة بها، مع اعتمادها على شبكة Layer 1 للتسوية أو توافر البيانات.

يجيب المصطلحان عن سؤالين مختلفين.

يصف Layer 1 وLayer 2 موقع النظام ضمن بنية البلوكشين.

أما طبقة التنفيذ فتصف الجزء من النظام الذي يجري العمليات الحسابية وينفذ انتقالات الحالة.

طبقة التنفيذ وإنتاج الكتل

يجمع إنتاج الكتل بين اختيار المعاملات ومسؤوليات التنفيذ والإجماع.

يختار منتج الكتلة أو منشئها المرتبط به المعاملات المعلقة ويضعها في حمولة تنفيذ مرتبة.

للترتيب أهمية لأن نتائج العقود الذكية قد تعتمد على المعاملة التي تُنفذ أولًا.

يتحقق عميل التنفيذ من توافق المعاملات المختارة مع حدود موارد الكتلة.

ثم يحسب الحالة الناتجة واستهلاك الغاز والإيصالات ومعلومات تنفيذ أخرى.

ينسق نظام الإجماع كيفية توزيع الكتلة المقترحة والتحقق منها والتصويت عليها وإضافتها إلى السلسلة المعتمدة.

تعيد العقد الأخرى تنفيذ المعاملات بدلًا من الوثوق بحسابات المنتج.

يُعد هذا التحقق المستقل أحد الفروق الرئيسية بين طبقة تنفيذ البلوكشين وقاعدة البيانات المركزية التقليدية.

في قاعدة البيانات المركزية، قد يتحكم مشغل واحد مباشرةً في الحالة الرسمية.

أما في البلوكشين، فيمكن لعقد عديدة التحقق من مدى التزام انتقال الحالة المقترح بالقواعد المشتركة.

طبقة التنفيذ وترتيب المعاملات

يحدد ترتيب المعاملات تسلسل تنفيذها داخل الكتلة.

وقد يؤثر هذا التسلسل في أسعار التوكنات ونتائج التصفية ونتائج المزادات وحالة العقود الذكية.

على سبيل المثال، قد يحاول مستخدمان التداول مقابل مجمع السيولة نفسه في وقت متقارب جدًا.

تغير المعاملة التي تُنفذ أولًا رصيد المجمع، وتؤثر في السعر الذي تحصل عليه المعاملة الثانية.

تُسمى القيمة الاقتصادية الناتجة عن اختيار المعاملات أو إدراجها أو استبعادها أو ترتيبها عادةً القيمة القصوى القابلة للاستخراج.

تشرح وثائق Ethereum حول القيمة القصوى القابلة للاستخراج كيف يمكن لإنشاء الكتل وترتيب المعاملات تحقيق قيمة تتجاوز مكافآت الكتل والرسوم المعتادة.

قد تحسن بعض أشكال ترتيب المعاملات كفاءة السوق، بينما قد تؤدي أشكال أخرى إلى نتائج أسوأ للمستخدمين.

فعلى سبيل المثال، تحاول هجمة الساندويتش إجراء تداول قبل مبادلة المستخدم اللامركزية وبعدها للاستفادة من تأثيرها في السعر.

يمكن للمستخدمين الحد من بعض مخاطر التنفيذ بمراجعة حدود الانزلاق السعري وتجنب السيولة الضحلة والتحقق من الناتج المتوقع للمعاملة.

قابلية التوسع في طبقة التنفيذ

تشير قابلية التوسع في طبقة التنفيذ إلى قدرة النظام على معالجة مزيد من المعاملات من دون جعل التحقق غير آمن أو غير عملي.

يمكن للبلوكشين زيادة قدرة التنفيذ بتحسين كفاءة البرامج أو تغيير حدود الموارد أو معالجة المعاملات بالتوازي أو نقل النشاط إلى أنظمة Layer 2.

تنطوي كل طريقة للتوسع على مفاضلات.

قد تعالج الكتل الأكبر نشاطًا أكثر، لكنها تتطلب من العقد استخدام نطاق ترددي ومساحة تخزين وقدرة حوسبة أكبر.

وقد يزيد التنفيذ الأكثر تعقيدًا صعوبة تشغيل عقدة تحقق.

قد يقلل التنفيذ على Layer 2 الطلب المباشر على Layer 1، لكنه يضيف جسورًا وSequencers وأنظمة إثبات وعقودًا ذكية أخرى.

قد يحسن التنفيذ المتوازي الأداء عندما لا تعتمد المعاملات على الحالة نفسها، لكن المعاملات المتعارضة تظل بحاجة إلى ترتيب دقيق.

يجب أن توازن طبقة التنفيذ المستدامة بين الإنتاجية واللامركزية والأمان وإمكانية التحقق المتوقعة ومتطلبات الأجهزة المعقولة.

أمان طبقة التنفيذ

يعتمد أمان طبقة التنفيذ على صحة قواعد البروتوكول وموثوقية برامج العملاء والحساب الحتمي والتحقق المستقل.

قد يؤدي خلل خطير في عميل التنفيذ إلى اختلاف العقد بشأن تغييرات الحالة الصالحة.

يُحد من هذا الخطر عبر تعدد تطبيقات العملاء والاختبارات وعمليات التدقيق والمواصفات الرسمية وترقيات الشبكة المنسقة.

لا يجعل أمان طبقة التنفيذ كل عقد ذكي آمنًا تلقائيًا.

قد يلتزم العقد الذكي بقواعد التنفيذ الصالحة، لكنه يظل محتويًا على خطأ برمجي أو إذن غير آمن أو نموذج اقتصادي معيب أو تصميم قابل للاستغلال.

ستنفذ طبقة التنفيذ شيفرة العقد الصالحة بدقة حتى عندما تؤدي إلى نتيجة غير مرغوبة.

لذلك، على المستخدمين تقييم أمان بيئة التنفيذ الأساسية والتطبيق الفردي معًا.

تشمل المخاطر الأخرى محاولات حجب الخدمة وتضخم الحالة وارتفاع الرسوم وترتيب المعاملات الضار والتلاعب بالأوراكل وثغرات الجسور وترقيات العقود غير الآمنة.

تقلل الطبقة الأساسية الآمنة مخاطر البنية التحتية، لكنها لا تستطيع إزالة جميع مخاطر التطبيقات أو أخطاء المستخدمين.

ماذا يحدث عند فشل التنفيذ؟

قد يفشل التنفيذ عندما لا تستوفي المعاملة متطلبات البروتوكول أو العقد الذكي.

قد تفشل المعاملة بسبب رقم تسلسل غير صحيح أو أموال غير كافية أو توقيع غير صالح أو شرط منتهي الصلاحية أو غاز غير كافٍ أو إلغاء استدعاء العقد.

قد تُرفض المعاملة غير الصالحة قبل إدراجها في كتلة.

وقد تُدرج المعاملة في كتلة ثم يُلغى تنفيذها، مع بقاء تكلفة الغاز مستحقة.

يلغي الإلغاء عادةً تغييرات الحالة التي نتجت عن الاستدعاء الفاشل.

يسجل إيصال البلوكشين ما إذا كان التنفيذ قد نجح أو فشل.

لا يعني فشل معاملة واحدة أن طبقة التنفيذ بأكملها توقفت عن العمل.

بل يعني عادةً أن المعاملة المحددة لم تتمكن من الإتمام وفق الحالة الراهنة وقواعد العقد.

غالبًا ما تحاكي المحافظ والتطبيقات المعاملات قبل إرسالها لتقدير استهلاك الغاز والكشف عن حالات الفشل المحتملة.

قد تحد المحاكاة من الأخطاء، لكنها لا تضمن النجاح لأن حالة البلوكشين قد تتغير قبل تنفيذ المعاملة.

لماذا قد تتغير نتائج التنفيذ قبل التأكيد؟

قد تعرض المحفظة نتيجة معاملة تقديرية قبل إدراج المعاملة في كتلة.

ويستند هذا التقدير إلى حالة البلوكشين المتاحة وقت المحاكاة.

قد تغير معاملات أخرى الأسعار أو الأرصدة أو السيولة أو تخزين العقود أو شروط الاقتراض قبل تنفيذ معاملة المستخدم.

وهذا مهم بوجه خاص للمبادلات اللامركزية والتصفيات والمزادات وعمليات بيع التوكنات المحدودة.

لذلك، قد تحصل المعاملة على نتيجة مختلفة أو يُلغى تنفيذها أو تتجاوز حد الانزلاق السعري الذي حدده المستخدم.

تعالج طبقة التنفيذ المعاملة وفق الحالة الفعلية عند موقعها في الكتلة، لا وفق الحالة السابقة التي عرضتها الواجهة.

ينبغي للمستخدمين مراجعة الحدود الدنيا للمبالغ المستلمة والمواعيد النهائية وإعدادات الغاز وأذونات العقود قبل التوقيع.

لا يكون عرض السعر نهائيًا حتى التنفيذ وتأكيد المعاملة.

لماذا تهم طبقة التنفيذ مستخدمي العملات المشفرة؟

تؤثر طبقة التنفيذ في كل إجراء تقريبًا ينفذه مستخدمو العملات المشفرة على السلسلة.

فهي تحدد نجاح التحويل ومقدار الغاز المستهلك وما يغيره العقد الذكي وأي نتيجة للمعاملة تصبح جزءًا من حالة البلوكشين.

كما تؤثر في سرعة التطبيقات وتكلفة المعاملات وقدرة الشبكة وأنواع البرامج التي يمكن للمطورين إنشاؤها.

قد تؤدي ازدحامات طبقة التنفيذ إلى رسوم أعلى وفترات انتظار أطول.

ويمكن لطبقة تنفيذ كفؤة دعم نشاط أكبر بتكلفة أقل.

تتيح طبقة التنفيذ القابلة للبرمجة إنشاء التطبيقات اللامركزية.

وتتيح طبقة التنفيذ الآمنة للعقد التحقق من تحديث الأرصدة وحالات العقود على نحو صحيح.

قد يساعد فهم التنفيذ المستخدمين على معرفة سبب فشل معاملة أو حدوث انزلاق سعري في مبادلة أو تغير رسوم الغاز أو استخدام التطبيق لشبكة Layer 2.

لماذا تهم طبقة التنفيذ متداولي العملات المشفرة؟

يتفاعل متداولو العملات المشفرة مع طبقات التنفيذ كلما نقلوا الأصول أو استخدموا الأسواق على السلسلة.

قد تؤثر ظروف التنفيذ في التكلفة النهائية لصفقة لامركزية.

قد تجعل رسوم الغاز المرتفعة الصفقات الصغيرة غير مجدية اقتصاديًا.

وقد تؤدي السيولة المنخفضة إلى تأثير كبير في السعر أثناء تنفيذ العقد.

وقد يكشف ترتيب المعاملات المبادلات لاستراتيجيات القيمة القصوى القابلة للاستخراج.

وقد يؤخر ازدحام الشبكة الإيداعات أو السحوبات أو تحويلات الجسور أو تعديلات الضمان.

قد تستهلك المعاملة الفاشلة الرسوم أيضًا وتتسبب في تفويت المتداول فرصة في السوق.

ينبغي للمتداولين مراعاة تكاليف طبقة التنفيذ قبل نقل الأموال بين الشبكات أو التفاعل مع بروتوكولات لامركزية.

كما ينبغي لهم تأكيد شبكة الوجهة وعقد التوكن وأصل دفع الغاز وعملية الجسر ووقت التأكيد المتوقع.

قد يؤدي تجاهل تكاليف التنفيذ ومخاطره التقنية إلى نتيجة سيئة حتى لو كان توقع السوق صحيحًا.

كيفية تقييم طبقة التنفيذ

العامل الأول الذي ينبغي مراجعته هو الأمان.

ينبغي أن تستند طبقة التنفيذ الموثوقة إلى قواعد بروتوكول واضحة وتطوير نشط وتحقق مستقل وسجل قوي في معالجة انتقالات الحالة على نحو صحيح.

العامل الثاني هو اللامركزية.

ينبغي للمستخدمين مراعاة عدد الأطراف المستقلة القادرة على تشغيل العقد والتحقق من المعاملات والمشاركة في إنتاج الكتل.

العامل الثالث هو الأداء.

تشمل المقاييس المهمة الإنتاجية ووقت التأكيد ووقت النهائية والأداء أثناء ارتفاع الطلب.

العامل الرابع هو التكلفة.

ينبغي للمستخدمين مراجعة الرسوم المعتادة وتقلبها وتكاليف المعاملات الفاشلة والأصل الأصلي المطلوب لدفع تكلفة التنفيذ.

العامل الخامس هو قابلية البرمجة.

قد يراعي المطورون لغات البرمجة المدعومة وتصميم الآلة الافتراضية والأدوات وتصحيح الأخطاء وتوافق العقود.

العامل السادس هو قابلية التشغيل البيني.

ينبغي للمستخدمين دراسة كيفية انتقال الأصول والرسائل بين طبقة التنفيذ والشبكات الأخرى.

العامل السابع هو مخاطر الترقية.

قد تؤثر ضوابط الحوكمة وصلاحيات الطوارئ وترقيات البرامج وأذونات ترقية العقود في افتراضات الثقة بالنظام.

مفاهيم خاطئة شائعة عن طبقات التنفيذ

من المفاهيم الخاطئة الاعتقاد بأن طبقة التنفيذ وطبقة الإجماع تؤديان الوظيفة نفسها.

تتحقق طبقة التنفيذ من انتقالات الحالة، بينما ينظم الإجماع الاتفاق على سجل البلوكشين المعتمد.

ومن المفاهيم الخاطئة أيضًا أن EVM تمثل طبقة التنفيذ بأكملها.

EVM هي محرك الحوسبة، لكن عملاء التنفيذ يديرون أيضًا المعاملات والحالة والإيصالات والشبكات وواجهات التطبيقات.

والاعتقاد الخاطئ الثالث هو أن كل طبقة تنفيذ تمثل بلوكشين Layer 1.

يمكن لأنظمة Layer 2 توفير التنفيذ أيضًا مع الاعتماد على بلوكشين آخر للتسوية أو توافر البيانات.

والاعتقاد الخاطئ الرابع هو أن نجاح تنفيذ المعاملة على البلوكشين يعني أنها آمنة ماليًا.

يمكن لطبقة التنفيذ معالجة موافقة ضارة على توكن أو صفقة سيئة أو تفاعل مع عقد خبيث على نحو صحيح.

والاعتقاد الخاطئ الخامس هو أن إرسال المعاملة يضمن تنفيذها بالنتيجة المعروضة.

قد تغير تغيرات الحالة والازدحام وترتيب المعاملات وحدود الغاز وقواعد الانزلاق السعري التنفيذ أو تمنعه.

والاعتقاد الخاطئ السادس هو أن سرعة التنفيذ وحدها تثبت أمان البلوكشين أو لامركزيته.

الأداء جانب واحد فقط من تصميم البلوكشين، وينبغي تقييمه إلى جانب متطلبات التحقق وافتراضات الثقة.

مثال على معاملة في طبقة التنفيذ

لنفترض أن مستخدمًا يريد مبادلة توكن مشفر بآخر عبر مجمع سيولة لامركزي.

تنشئ المحفظة معاملة تتضمن عنوان العقد وتعليمات المبادلة ومقدار التوكن والموعد النهائي وحد الانزلاق السعري وإعدادات الغاز.

يوقع المستخدم المعاملة باستخدام مفتاح خاص.

يتلقى عميل التنفيذ المعاملة الموقعة ويتحقق من صلاحيتها الأساسية.

ثم يدرجها منتج كتلة في حمولة تنفيذ.

عندما يصل دور المعاملة في الكتلة، تشغل EVM شيفرة العقد الذكي لمجمع السيولة.

يتحقق العقد من موافقة المستخدم على التوكنات، ويحسب سعر المجمع الحالي، ويطبق رسوم التداول، ويتحقق من الحد الأدنى للناتج.

إذا استوفيت جميع الشروط، ينقل العقد التوكن المدخل ويرسل التوكن الناتج ويحدّث أرصدة المجمع وينشئ سجلات الأحداث.

إذا كان الناتج المتاح أقل من الحد الأدنى الذي حدده المستخدم، يلغي التنفيذ المبادلة.

تعيد العقد الأخرى تنفيذ المعاملة للتحقق من صحة النتيجة المقترحة.

يوضح هذا المثال كيف تربط طبقة التنفيذ بين تعليمات المحفظة وشيفرة العقد الذكي والغاز وتحديثات الحالة والتحقق من البلوكشين.

الأسئلة الشائعة

ما معنى طبقة التنفيذ في العملات المشفرة؟

طبقة التنفيذ هي مكون البلوكشين الذي يعالج المعاملات وينفذ العقود الذكية ويحسب الرسوم ويحدّث حالة الحسابات والعقود.

ما طبقة التنفيذ في Ethereum؟

طبقة التنفيذ في Ethereum هي شبكة عملاء التنفيذ المسؤولة عن معالجة المعاملات وتشغيل EVM وبث معلومات المعاملات وإدارة حالة Ethereum.

هل EVM هي طبقة التنفيذ؟

لا، EVM هي الآلة الافتراضية التي تشغل شيفرة العقود الذكية، بينما تشمل طبقة التنفيذ أيضًا التحقق من المعاملات وإدارة الحالة وحساب الغاز والإيصالات والكتل وخدمات عملاء التنفيذ.

ما الفرق بين طبقة التنفيذ وطبقة الإجماع؟

تتحقق طبقة التنفيذ من المعاملات وتطبقها، بينما تساعد طبقة الإجماع المدققين على الاتفاق على ترتيب الكتل الصالحة ونهائيتها.

هل تنشئ طبقة التنفيذ الكتل؟

تساعد طبقة التنفيذ في تجميع حمولات التنفيذ والتحقق منها، بينما ينسق نظام الإجماع مقترحات الكتل والتصديقات واختيار التفرع والنهائية.

هل تُدفع رسوم الغاز مقابل التنفيذ؟

نعم، تغطي رسوم الغاز العمل الحاسوبي وموارد الكتلة المحدودة المستخدمة عند معالجة طبقة التنفيذ للمعاملة.

هل يمكن لشبكة Layer 2 أن تضم طبقة تنفيذ؟

نعم، تنفذ شبكات Layer 2 كثيرة المعاملات في بيئتها الخاصة، مع اعتمادها على بلوكشين Layer 1 للتسوية أو توافر البيانات أو الأمان.

ماذا يحدث عندما تفشل معاملة أثناء التنفيذ؟

تُعكس تغييرات الحالة المقصودة عادةً، لكن قد يظل المرسل مطالبًا بدفع الغاز مقابل العمل الحاسوبي المنجز بالفعل.

هل يمكن لطبقة التنفيذ إيقاف عقد ذكي خبيث؟

ترفض طبقة التنفيذ الشيفرة التي تخالف قواعد البروتوكول، لكنها قد تنفذ منطق عقد ضار أو سيئ التصميم إذا كان صالحًا من الناحية التقنية.

لماذا تستهلك المعاملات المختلفة مقادير مختلفة من الغاز؟

تختلف كمية الغاز التي تستهلكها المعاملات لأن عمليات العقود الذكية تتطلب مستويات مختلفة من الحوسبة والوصول إلى التخزين وتغييرات الحالة.

هل تحتوي جميع شبكات البلوكشين على طبقة تنفيذ؟

لا بد أن تملك كل شبكة بلوكشين وسيلة للتحقق من المعاملات وتحديث الحالة، وإن اختلفت البروتوكولات في أسماء هذه الوظيفة وبنيتها.

لماذا يكون التنفيذ حتميًا؟

يكون التنفيذ حتميًا كي تحسب العقد السليمة التي تعالج المعاملات نفسها انطلاقًا من الحالة الابتدائية نفسها النتيجة النهائية ذاتها.

الخاتمة

طبقة التنفيذ هي الجزء من البلوكشين الذي يحول المعاملات الموقعة إلى تغييرات حالة موثقة.

فهي تتحقق من تفاصيل المعاملات وتشغل شيفرة العقود الذكية وتحسب الغاز وتحدّث الأرصدة وتنشئ الإيصالات وترفض الإجراءات غير الصالحة.

تتكون طبقة التنفيذ في Ethereum من عملاء تنفيذ يشغلون EVM ويحافظون على حالة التنفيذ في الشبكة.

وتعمل هذه الطبقة مع طبقة الإجماع التي تنسق المدققين وتحدد الكتل الصالحة التي تصبح جزءًا من سجل البلوكشين المعتمد.

كما تختلف طبقة التنفيذ عن طبقات التطبيقات والتسوية وتوافر البيانات، رغم التفاعل الوثيق بين هذه المكونات.

قد توفر شبكات Layer 2 بيئات تنفيذ منفصلة، مع استخدام بلوكشين Layer 1 للتسوية أو توافر البيانات.

يؤثر تصميم طبقة التنفيذ في رسوم المعاملات وقابلية التوسع وإمكانات العقود الذكية والأمان وتجربة المستخدم في التطبيقات على السلسلة.

يساعد فهم طبقة التنفيذ مستخدمي العملات المشفرة على استيعاب رسوم الغاز والمعاملات الفاشلة وسلوك العقود الذكية وأنظمة Layer 2 وتغييرات حالة البلوكشين.

وتوفر طبقة التنفيذ للمطورين ومشغلي العقد القواعد والبرامج اللازمة لحساب نشاط البلوكشين باتساق عبر أجهزة مستقلة.

تُعد طبقة التنفيذ الآمنة والمتوقعة ضرورية، إذ يعتمد كل تحويل للتوكنات وكل تداول لامركزي واستدعاء للعقود وتطبيق على السلسلة على التنفيذ الصحيح.