ما هي شجرة فيركل وكيف تختلف عن شجرة ميركل؟

تعتمد قيمة وصلاحية blockchain على ثبات البيانات ونقلها بشكل آمن في شبكة المعلومات. ما يميز blockchain عن العديد من شبكات البيانات الأخرى هو إمكانية تحويل المعلومات إلى أكواد تشفير تصنف البيانات وتأمينها في شكل سلسلة كتل خطية ومتصلة وغير قابلة للتغيير ؛ ولكن مع تزايد اعتماد blockchain والحاجة إلى مزيد من قابلية التوسع ، يبحث مهندسو التشفير أيضًا باستمرار عن أفضل الحلول لضغط البيانات ؛ بحيث لا تتأثر سلامة البيانات. Verkle Tree هو أحد هذه الحلول.

يتم تحويل البيانات الموجودة في blockchain إلى سلاسل من البتات ذات حجم وطول ثابتين عن طريق وظائف التجزئة بحيث يمكن التعرف عليها ونقلها بسهولة. يمكن أن تضمن هذه السلاسل ، التي تسمى “علامات التجزئة” ، الميزات المهمة لـ blockchain ، وهي الثبات ، وسلامة البيانات ، والخصوصية وشفافية المعلومات. تستخدم سلاسل الكتل المختلفة هياكل بيانات مختلفة لتصنيف رموز التجزئة هذه وتنظيمها ، وبعضها أكثر كفاءة. شجرة Verkle هي إحدى هياكل البيانات التي يمكن أن تلعب دورًا بارزًا في تحديثات Ethereum وزيادة قابلية توسيع هذه الشبكة من خلال تحسين دقة وسرعة معالجة البيانات.

اقرأ المزيد: ما هي شجرة ميركل؟

بالنظر إلى أهمية ودور شجرة Verkle في تعزيز شبكة Ethereum ، نحاول في هذه المقالة تحليل هذا الهيكل وكيف يعمل. أيضًا ، بالنظر إلى أوجه التشابه بين شجرة Verkle وشجرة Merkel ، نشير أولاً إلى أهمية هاتين الهيكلين المعلوماتيين ثم نسلط الضوء على الاختلافات المهمة بينهما. لاحظ أن هياكل البيانات هذه تحتوي على العديد من التفاصيل الفنية والمعقدة. في هذه المقالة ، من خلال تبسيط المفاهيم المتخصصة ، اقتصرنا على مقدمة موجزة لتعريفك بالطبيعة والدور الأساسيين. شجرة فيركل دعنا نتعرف أكثر.

شجرة فيركل (فيركلي) ما هو؟

شجرة vercle هي بنية بيانات تساعد في تلخيص كميات كبيرة من البيانات وتنظيمها. تنشئ هذه البنية “شاهدًا” مختصرًا لكل بيانات أو مجموعة بيانات حتى يتمكن أي شخص لديه حق الوصول إلى جذر الشجرة من التحقق من صحة البيانات وتأكيدها.

بعبارات أبسط ، يمكنك تغذية كمية كبيرة من المعلومات لشجرة Verkle وينتهي بك الأمر بإثبات قصير فقط. في هذه الحالة ، يمكن لأي شخص لديه حق الوصول إلى جذر الشجرة التحقق من صحة كل جزء من البيانات والتحقق منه على حدة.

في عام 2018 ، قدم John Kuszmaul مفهوم شجرة Verkle. بنية بيانات التشفير هذه ، والتي لا تزال غير معروفة جيدًا مثل نظيراتها الأخرى ، لها وظيفة مشابهة لشجرة Merkle Patricia المستخدمة حاليًا في Ethereum blockchain. لفهم شجرة Verkle بشكل أفضل ، من الأفضل إلقاء نظرة سريعة على شجرة Merkel وشجرة Patricia Merkel.

شجرة ميركل

تتضمن Merkle Tree كمية كبيرة من المعلومات في مساحة اقتصادية وصغيرة وتساعد في التشفير والتحقق من الصحة بشكل أسرع وأكثر كفاءة. يتلقى هذا الهيكل ، الذي يستخدم في العديد من سلاسل الكتل ، بما في ذلك Bitcoin ، البيانات المنفصلة للمعاملات المختلفة ويحولها إلى رموز تجزئة تحت خوارزميات التشفير والتجزئة.

اقرأ المزيد: ما هي وظيفة التجزئة والتجزئة؟

تتم إعادة كل زوج من التجزئة تحت وظيفة التجزئة لإنشاء تجزئة جديدة. وبالتالي ، يتم تقليل عدد العقد في كل طبقة جديدة بمقدار النصف ويصبح هيكل شجرة ميركل أضيق. لتخيل ما يحدث بشكل أفضل ، ما عليك سوى التفكير في شجرة مقلوبة تشبه الصورة أدناه.

في الصورة المبسطة أعلاه ، من هيكل شجرة Merkel ، تُعرف العقد 0-0 و 0-1 و 1-0 و 1-1 باسم العقد الورقية ، وهي قيم التجزئة لمعاملات L1 و L2 و L3 و L4 ، على التوالى. يتم وضع رموز التجزئة الخاصة بهذه العقد في بنية ثنائية وزوجية تحت وظيفة التجزئة ليتم تحويلها إلى قيم تجزئة جديدة.

يتم تخزين قيم التجزئة الجديدة في العقدتين 0 و 1 ، والتي تُعرف باسم العقد غير الورقية أو العقد الأصلية. أيضًا ، نظرًا لأن هذه العقد موجودة في منتصف بنية البيانات ، فإنها تسمى أيضًا العقد الوسيطة. وتجدر الإشارة إلى أن العقدتين 0-1 و1-1 هي عُقد فرعية للعقدة 1 والعقد 0-0 و 0-1 هي عُقد فرعية للعقدة 0. لاحظ أن هياكل البيانات أوسع بكثير من الرسم التوضيحي المبسط أعلاه.

ما هي المدة التي تستغرقها عملية التجزئة؟

تستمر عملية التجزئة حتى نصل أخيرًا إلى عقدتين غير ورقيتين تقومان بإنشاء التجزئة النهائية أو “التجزئة العليا”. التجزئة النهائية هي جذر شجرة ميركل ويتم تسجيلها في رأس الكتلة. هذا التجزئة هو معرف الكتلة ويمكن استخدامه للتحقق من صحة العقد الطرفية. بمعنى آخر ، جذر ميركل هو ضمان لصحة بيانات الكتلة بأكملها.

اقرأ المزيد: ما هي الكتلة في Bitcoin blockchain وما بداخلها؟

يستخدم Ethereum فكرة هيكل شجرة Merkel لـ Bitcoin ؛ لكن في هذه الشبكة ، بدلاً من شجرة Merkel واحدة ، نواجه ثلاث أشجار Merkel ، تُستخدم لثلاثة مكونات من المعاملات وإيصالات المعاملات وحالة الشبكة. تقوم بنية البيانات هذه ، المعروفة باسم شجرة باتريشيا ميركل ، بتخزين البيانات وتحديث حالة الشبكة للمساعدة في المصادقة والحماية من الإجراءات الضارة والتلاعب بالبيانات. الآن ، Ethereum مع مقدمة يحاول هيكل جديد يسمى شجرة العمل زيادة كفاءة معالجة البيانات.

ما هي خصائص شجرة فيركلي؟

في شجرة فيركل ، نواجه هيكلًا مشابهًا لباتريشيا ميركل. بمعنى آخر ، كل عقدة في هذا الهيكل لها ثلاث خصائص رئيسية:

• إنه فارغ.
• إنها تسعون صفحة بمفتاح واحد وقيمة واحدة. للحصول على شرح أفضل ، يمكنك استخدام المفتاح عنوان حساب ومبلغ جرد اعتبره.
• عقدة وسيطة مع عدد معين من العقد الفرعية التي تحدد عرض الشجرة. بعبارات أبسط ، فإنه يحدد عدد العقد الملائمة في كل طبقة من طبقات الشجرة.

الميزة الأكثر أهمية لشجرة Verkle هي تقليل حجم بيانات الإثبات. من المثير للاهتمام معرفة أن شجرة ميركل تتطلب مساحة كيلوبايت واحدة لإنشاء دليل على شجرة بمليار نقطة بيانات ؛ بينما تقتصر المساحة نفسها لشجرة Verkle على 150 بايت. في الواقع ، تستخدم شجرة Verkle نظام إثبات يسمى “التزامات متعددة الحدود” الذي يعتمد على وظائف كثيرة الحدود لوصف البيانات.

للتلخيص ، “عملية متعددة الحدود” هي نظام إثبات يسمح ، من خلال خصائص تشفير معينة ، لـ “شاهد” صغير فقط بإثبات كميات كبيرة من البيانات. تُستخدم هذه العملية لمعالجة البيانات ونقلها بشكل أسرع. بالطبع ، يتطلب إنشاء هذا الدليل الصغير عمليات تشفير أكثر تعقيدًا مقارنة بشجرة ميركل.

ما أسباب أهمية شجرة ميركل وشجرة ووركل؟

تُستخدم هياكل البيانات مثل Merkel Tree و Patricia Merkel Tree و Verkle Tree في Bitcoin و Ethereum blockchains وشبكات العملات الرقمية الأخرى لتخزين البيانات وتشفيرها بشكل أكثر فعالية وأمانًا دون الحاجة إلى مساحة تخزين كبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، تعد الخصوصية وتخزين البيانات المنفصل جنبًا إلى جنب مع الشفافية وإمكانية التحقق بعض الإنجازات الأخرى لهذه الهياكل لشبكات blockchain. وبالتالي ، بالإضافة إلى تقليل حجم البيانات ، يتم توفير سلامتها وثباتها أيضًا من خلال هذه الهياكل.

أيضًا ، تدعم الهياكل مثل شجرة Merkel عقد Lite و Simple Payment Verification (SPV). بمعنى آخر ، تتيح هذه الميزة للمستخدم التحقق من صحة المعاملات دون الحاجة إلى تنزيل blockchain أو حتى كتلة كاملة. وبالتالي ، من الممكن استخدام محفظة رقمية أو عقدة عميل خفيفة لإرسال واستقبال المعاملات.

وفي الوقت نفسه ، ترتبط أهمية أشجار Verkle بقدرتها على تقليل حجم الإثبات ، مما قد يقلل في النهاية من الحاجة إلى عرض النطاق الترددي. في شبكات مثل Ethereum ، وهي منصة للعقود الذكية وتتطلب تغييرًا مستمرًا للحالة ، يساعد هذا في زيادة قابلية التوسع وإجماع أكثر كفاءة وتحديثات أسرع.

تجدر الإشارة إلى أن حجم الإثبات في أشجار Verkle أصغر من ستة إلى ثمانية أضعاف مقارنة بأشجار ميركل وأصغر بعشرين إلى ثلاثين مرة مقارنة بأشجار باتريشيا ميركل في شبكة إيثريوم ، والتي يمكن أن تلعب دورًا فعالاً للغاية في بيانات أسرع وأكثر قابلية للتوسع. قابلية النقل في سلاسل الكتل مثل Ethereum.

ما الفرق بين شجرة فيركل وشجرة ميركل؟

كما لاحظت على الأرجح الآن ، فإن هياكل بيانات Merkle و Verkle ، على الرغم من التشابه في الهيكل ، لها أيضًا اختلافات من حيث الميزات والأداء. يرتبط أحد الاختلافات المهمة بين هذين الهيكلين بإثبات ميركل وبرهان ويركل.

“شاهد” وإثبات في شجرة ميركل تتضمن مجموعة من “العقد الشقيقة”. العقد الشقيقة هي العقد التي يتم وضعها في نفس طبقة التسلسل الهرمي للعقدة. في هذه الحالة ، يجب تضمين جميع عقد الشجرة في الإثبات. بمعنى آخر ، يجب أن يكون للعقدة التي يتم فحصها عقدة واحدة على الأقل مشتركة مع العقدة الأم ؛ ولكن في شجرة Verkle ، من الممكن التحقق من صحة البيانات دون الحاجة إلى عقد شقيقة.

بشكل عام ، تتمتع شجرة ميركل ببنية أبسط تسهل التقييم والتحديث في أجزاء أصغر. وبالتالي ، يمكن للأشخاص في جميع أنحاء العالم الذين يستخدمون محافظهم الرقمية وأجهزتهم الإلكترونية مثل الهواتف الذكية أو أجهزة الكمبيوتر الوصول إلى جذر ميركل وفحص البيانات ومعالجتها.

من ناحية أخرى ، يتطلب برهان Verkle ، على الرغم من أدائه الأفضل ، أكوادًا أكثر تعقيدًا وعمليات متعددة الحدود. هذا يمكن أن يجعل عملية حساب جميع الأدلة في شجرة Verkle مرة واحدة أكثر صعوبة. ومع ذلك ، فإن هذا التعقيد للهيكل سيؤدي إلى تحسين عمليات نقل البيانات وتحديثات الشبكة المستمرة ، خاصة عند تشغيل عدد كبير من العقود الذكية والتطبيقات اللامركزية في نفس الوقت.

المجموعالتصنيف

في هذه المقالة ، تعرفنا على بنية بيانات شجرة Verkle والدور المهم الذي تلعبه في سلاسل الكتل مثل Ethereum. أيضًا ، راجعنا هياكل مماثلة مثل شجرة ميركل وشجرة باتريشيا ميركل وأبرزنا بعض الاختلافات في نماذج المعلومات هذه. بعد ذلك ، شرحنا بإيجاز كيفية عمل شجرة Verkle وأشارنا إلى تأثيرها القوي على تحديثات Ethereum وزيادة قابلية توسيع هذه الشبكة.

باختصار ، يمكننا القول أن الميزة الأكثر بروزًا لشجرة Verkle هي تقليل حجم الدليل ، والذي يلعب دورًا مهمًا في تحسين إنتاجية الشبكة. في الواقع ، فإن شجرة Merkel مفيدة في تشكيل مفهوم blockchain و Bitcoin ، وتستخدم لتشفير البيانات الآمنة والتحقق من صحتها. يمكن أيضًا اعتبار شجرة Verkle كمحفز قوي لزيادة قابلية التوسع وسرعة معالجة البيانات في Ethereum blockchain.