كيف تجعل تقنية البلوك تشين تخزين الملفات أكثر عملية وفعالية من حيث التكلفة

يُعدّ تخزين الملفات على تقنية البلوك تشين موضوعًا بالغ الأهمية بين المتحمسين لهذه التقنية والمطورين. ورغم إمكانية تخزين الملفات مباشرةً على البلوك تشين من الناحية التقنية، إلا أن هذا النهج غير عملي نظرًا لتكلفته العالية ومحدودية سعة التخزين. دعونا نستكشف حلولًا بديلة لتخزين الملفات بطريقة لامركزية وفعّالة من حيث التكلفة باستخدام تقنية البلوك تشين.

لماذا لا يُعد تخزين الملفات مباشرةً على سلسلة الكتل (البلوك تشين) أمراً ممكناً؟

قد يبدو تخزين الملفات مباشرةً على سلسلة الكتل حلاً منطقياً لتخزين الملفات اللامركزي، ولكنه ليس حلاً عملياً. وهناك عدة أسباب تجعل تخزين الملفات مباشرةً على سلسلة الكتل غير ممكن.

أولًا، قد يكون تخزين الملفات على سلسلة الكتل مكلفًا للغاية. تُعالج معاملات سلسلة الكتل باستخدام "الغاز"، وهو رسوم تُدفع للشبكة لتنفيذ المعاملة. تتناسب تكلفة تخزين ملف على سلسلة الكتل طرديًا مع حجم الملف. على سبيل المثال، تبلغ تكلفة تخزين ملف بحجم 1 ميجابايت على سلسلة كتل Ethereum حوالي 57,332.91 دولارًا أمريكيًا كرسوم غاز فقط وقت كتابة هذا المقال، وهو ما لا يُعد خيارًا عمليًا لمعظم المستخدمين.

في Ethereum، لا يتحدد حجم الكتلة بالحد الأقصى للحجم، بل بحد الغاز. حد الغاز هو الحد الأقصى لكمية الغاز (أو وحدات الطاقة) التي يحتاجها المستخدم لإتمام المعاملة. كلما ارتفع حد الغاز، زادت الحاجة إلى بذل جهد أكبر لإتمام المعاملة. وتختلف هذه التكلفة باختلاف حجم المعاملات على شبكة Ethereum .

على سبيل المثال، يتطلب تخزين كيلوبايت واحد من البيانات في كتلة حوالي 640,000 وحدة غاز (بسعر غاز قياسي يبلغ 20,000 وحدة). يبلغ الحد الأقصى الحالي لحجم الكتلة Ethereum 15 مليون وحدة غاز، ويمكن زيادته إلى 30 مليون وحدة حسب الطلب. وبالتالي، يمكن أن يصل حجم الكتلة في Ethereum إلى 46 كيلوبايت، وذلك تبعًا لحد الغاز.

ولتقديم مثال على التكلفة العالية لتخزين الملفات على سلسلة الكتل، دعونا نأخذ سلسلة كتل Ethereum كمثال. 

تكلفة تخزين 1 كيلوبايت على Ethereum

يخزن Ethereum البيانات في خانات. يبلغ حجم كل خانة 256 بت.

وفقًا للورقة الصفراء الخاصة بـ Ethereum، يتطلب الأمر 20000 وحدة غاز لتخزين خانة واحدة من 256 بت. 

8 بتات تشكل بايت واحد، لذا فإن خانة واحدة هي 32 بايت (256/8 = 32 بايت).

1 كيلوبايت يساوي 1024 بايت، لذا فهو يحتوي على 32 خانة (1024 بايت / 32 بايت = 32 خانة).

كمية الغاز اللازمة لتخزين 1 كيلوبايت هي 32 خانة × 20000 وحدة غاز = 640000 وحدة غاز

لإضافة الملف إلى حقل بيانات المعاملة، سيكلف ذلك رسوم غاز إضافية. 

يكلف كل بايت 16 وحدة غاز، لذا سيكون المجموع 32 خانة × 32 بايت × 16 وحدة غاز = 16384 وحدة غاز

تبلغ رسوم الغاز الأساسية لأي معاملة 21000 وحدة غاز

إذن، إجمالي الغاز المطلوب لتخزين 1 كيلو باوند = 640,000 + 16,384 + 21,000 = 677,384 وحدة غاز

الغاز الواحد يساوي 0.00000005 إيثيريوم

لذا، لتخزين 1 كيلوبايت، يكلف ذلك 677,384 وحدة غاز × 0.00000005 = 0.0338692 إيثيريوم

يبلغ سعر الإيثيريوم حاليًا 1787.57 دولارًا، لذا ستكون تكلفة تخزين 1 كيلوبايت 60.66 دولارًا  

تكلفة تخزين 1 ميجابايت على Ethereum

1 ميجابايت = 1,000,000 بايت

1,000,000 بايت / 32 بايت = 31,250 خانة

31,250 خانة * 20,000 وحدة غاز = 625,000,000 وحدة غاز

31,250 خانة * 32 بايت * 16 وحدة غاز = 16,000,000 وحدة غاز لبيانات المكالمات

تبلغ تكلفة الغاز الأساسية 21000 وحدة غاز

إجمالي الغاز = 625,000,000 + 16,000,000 + 21,000 = 641,021,000 غاز

الغاز الواحد يساوي 0.00000005 إيثيريوم

لذا، فإن تخزين 1 ميجابايت يكلف 641,021,000 وحدة غاز × 0.00000005 إيثيريوم = 32.05105 إيثيريوم = 57,332.91 دولارًا أمريكيًا 

من الواضح أن هذه التكلفة باهظة بالنسبة لمعظم المستخدمين والشركات، مما يجعل تخزين الملفات مباشرةً على سلسلة الكتل خيارًا غير واقعي. مع ذلك، توجد طرق بديلة لتخزين الملفات اللامركزي أكثر عملية وفعالية من حيث التكلفة، وسنتناولها في القسم التالي.

تخزين الملفات بطريقة لا مركزية

يُعدّ مبدأ اللامركزية أساسيًا في عالم تقنية البلوك تشين، وينطبق الأمر نفسه على تخزين الملفات. يضمن تخزين الملفات اللامركزي عدم تخزين البيانات في موقع مركزي واحد، مما قد يُشكّل نقطة ضعف. في نظام التخزين اللامركزي، تُوزّع البيانات على عدة عُقد أو أجهزة حاسوب، مما يجعلها أكثر أمانًا وأقل عرضةً للهجمات أو التلاعب. كما يضمن هذا التصميم الموزع عدم سيطرة أي جهة بشكل كامل على البيانات، مما يُعزز الشفافية والمساءلة.

في نظام تخزين الملفات اللامركزي، تلعب البيانات الوصفية دورًا محوريًا. فالبيانات الوصفية هي بيانات تصف البيانات الأخرى وتوفر سياقًا لها، مما يُسهّل إدارة الملفات وتحديد مواقعها. وفي سياق تخزين الملفات اللامركزي، تتضمن البيانات الوصفية عادةً معلومات حول موقع الملف، وحقوق الوصول إليه، وخصائص أخرى. تُخزَّن البيانات الوصفية على سلسلة الكتل (البلوك تشين)، مما يجعلها غير قابلة للتغيير وشفافة، ويضمن عدم إمكانية التلاعب بها.

على الرغم من أن تخزين الملفات مباشرةً على سلسلة الكتل غير عملي نظرًا للتكاليف الباهظة والقيود التقنية، إلا أن تخزين تجزئة المستند على سلسلة الكتل مع الاحتفاظ بالمستند كاملاً في مكان آخر يُعد حلاً عمليًا. يمكن تخزين المستند في قاعدة بيانات مركزية أو على نظام تخزين ملفات موزع، بينما تُخزن التجزئة على سلسلة الكتل. من خلال تطبيق خوارزمية تجزئة آمنة مثل SHA-256 على المستند وتخزين التجزئة في كتلة، تصبح قيمة التجزئة بمثابة بصمة رقمية فريدة للمستند. يوفر هذا الأسلوب مساحة وتكلفة كبيرتين، حيث أن قيم التجزئة أصغر بكثير من المستندات الكاملة. علاوة على ذلك، يضمن سلامة المستند الأصلي ومصداقيته، إذ أن أي تغيير في المدخلات سيؤدي إلى قيمة تجزئة جديدة تمامًا، تختلف عن قيمة المستند الأصلي.

شبكات التخزين اللامركزية

توفر شبكات التخزين اللامركزية طريقةً لتخزين البيانات بشكل موزع وآمن. على عكس خدمات التخزين المركزية التقليدية، التي تخزن البيانات على خادم واحد أو مركز بيانات واحد، تخزن شبكات التخزين اللامركزية البيانات على شبكة عالمية من العُقد. وهذا يجعلها أقل عرضةً لاختراقات البيانات وفقدانها، حيث يتم تخزين البيانات بشكل زائد في مواقع متعددة.

من أمثلة شبكات التخزين اللامركزية: Arweave وFilecoin وStorj. تعمل هذه الشبكات من خلال تمكين المستخدمين من تأجير مساحة التخزين غير المستخدمة لديهم مقابل رموز أو مكافآت أخرى. عندما يرغب المستخدم في تخزين ملف، يُقسّم إلى أجزاء متعددة ويُوزّع عبر شبكة العُقد. تُشفّر البيانات وتُنسخ عبر عُقد متعددة، مما يضمن بقاء البيانات متاحة حتى في حال تعطل إحدى العُقد. سنتناول Arweave وFilecoin بمزيد من التفصيل في الأقسام التالية.

أرويف

يُطلق على نهج Arweave المبتكر للتخزين اللامركزي اسم "الويب الدائم"، وهو عبارة عن شبكة دائمة ولامركزية مبنية على منصة Arweave. يتألف الويب الدائم من مجموعة من البروتوكولات المعيارية والقابلة للتبديل. وهو يعالج العيب الجوهري للويب التقليدي، ألا وهو نقص الذاكرة. فعند إزالة المستندات من خادم ما في الشبكة، تُفقد من قاعدة المعرفة. يتيح الويب الدائم على منصة Arweave للمطورين والمستخدمين مشاركة قاعدة معرفة مرنة يتم نسخها بأعداد هائلة في جميع أنحاء العالم، بشكل دائم.

يعتمد بروتوكول الشبكة الدائمة (Permaweb) على بروتوكول Arweave، الذي يرتكز على عنصرين أساسيين: بنية قابلة للتوسع تشبه تقنية البلوك تشين، تستخدم نظام تعدين مبتكر، وهيكل مستدام يضمن توافر البيانات المصنفة بشكل عشوائي واستمراريتها. يتيح هذا النهج تخزين كميات هائلة من البيانات بطريقة لامركزية دون التكاليف الباهظة المرتبطة بتخزين البلوك تشين. ويعتمد بروتوكول Arweave على شبكة لامركزية من خوادم البوابة، مما يسهل الوصول إلى البيانات عبر متصفحات الويب دون الحاجة إلى تعديل أو برامج متخصصة.

بدمج هذه العناصر، توفر شبكة التخزين الدائمة على منصة Arweave حلاً آمناً ولا مركزياً مصمماً ليدوم لقرون. على عكس حلول التخزين المركزية، التي قد تكون عرضة للاختراق وتسريب البيانات، توفر شبكة التخزين الدائمة نظاماً مرناً وغير قابل للتغيير، مقاوماً للتلاعب والرقابة. فلا عجب أن تحظى Arweave باعتراف متزايد كواحدة من أكثر شبكات التخزين اللامركزية الواعدة في السوق اليوم.

فايلكوين

فايلكوين عبارة عن شبكة تخزين لامركزية فريدة من نوعها، توفر حوافز اقتصادية مدمجة وتقنية تشفير لضمان تخزين الملفات بشكل موثوق على مر الزمن. يعتمد هذا النظام على بروتوكول نظام الملفات بين الكواكب (IPFS)، الذي يستخدم عنونة المحتوى للسماح بالرجوع الدائم إلى البيانات، ويتجنب الاعتماد على أجهزة محددة أو خوادم سحابية لعنونة المحتوى. يُوسّع فايلكوين إمكانيات IPFS بإضافة طبقة حوافز، مما يشجع على تخزين المحتوى والوصول إليه بشكل موثوق.

يعمل نظام Filecoin عبر شبكة نظير إلى نظير، حيث يدفع المستخدمون مقابل تخزين ملفاتهم لدى مزودي خدمات التخزين، وهم عبارة عن أجهزة كمبيوتر مسؤولة عن تخزين الملفات وإثبات صحة تخزينها بمرور الوقت. لا تخضع سعة التخزين المتاحة أو سعرها لسيطرة أي شركة بمفردها. بدلاً من ذلك، يُسهّل Filecoin أسواقًا مفتوحة لتخزين الملفات واسترجاعها، حيث يمكن لأي شخص المشاركة فيها. وهذا يضمن توزيع تكاليف التخزين بالتساوي عبر الشبكة، دون أي سلطة مركزية تتحكم في الأسعار.

تُستخدم منصة Filecoin في تطبيقات متعددة، منها تخزين أصول الألعاب/الرموز غير القابلة للاستبدال (NFT) الأصلية لمنصة Web3، والتخزين الدائم المُحفَّز، وأرشفة مجموعات بيانات Web2 كبديل أقل تكلفة للتخزين السحابي. على سبيل المثال، تستخدم منصة NFT.Storage منصة Filecoin لتوفير حل تخزين لامركزي بسيط لمحتويات الرموز غير القابلة للاستبدال وبياناتها الوصفية، بينما تستفيد مؤسسة Shoah Foundation وأرشيف الإنترنت من Filecoin لعمل نسخ احتياطية لمحتوياتهما. علاوة على ذلك، تدعم Filecoin مجموعة واسعة من تنسيقات البيانات، بما في ذلك ملفات الصوت والفيديو، مما يسمح لمنصات Web3 مثل Audius وHuddle01 بالاستفادة من Filecoin كخادم تخزين لامركزي لبث الموسيقى وعقد مؤتمرات الفيديو.

أفضل الممارسات لتخزين الملفات اللامركزي

عندما يتعلق الأمر بتخزين الملفات اللامركزي، هناك العديد من أفضل الممارسات التي يجب اتباعها لضمان موثوقية البيانات وخصوصيتها وأمانها.

أولاً، يُنصح بتخزين البيانات الوصفية على سلسلة الكتل، بينما يُخزَّن الملف نفسه في شبكة تخزين لامركزية مثل Arweave أو Filecoin. بهذه الطريقة، يمكن الوصول إلى البيانات الوصفية والتحقق منها علنًا على سلسلة الكتل، بينما يُخزَّن الملف نفسه بطريقة آمنة ولامركزية.

ثانيًا، يُعدّ تكرار البيانات أمرًا بالغ الأهمية لضمان توفرها وموثوقيتها دائمًا. فمن خلال تخزين نسخ متعددة من الملف في مواقع مختلفة، يقلّ خطر فقدان البيانات نتيجةً لعطل في نقطة واحدة بشكل كبير. غالبًا ما تحتوي شبكات التخزين اللامركزية على آليات تكرار مدمجة لضمان توفر البيانات باستمرار.

ثالثًا، تُعدّ حماية خصوصية البيانات وأمنها في غاية الأهمية. ينبغي استخدام التشفير لحماية البيانات أثناء نقلها وتخزينها. كما يجب التحكم في الوصول إلى البيانات لضمان وصول الأطراف المصرح لها فقط إليها. غالبًا ما توفر شبكات التخزين اللامركزية آليات تشفير وتحكم في الوصول مدمجة.

تشمل أفضل الممارسات لتخزين الملفات اللامركزي تخزين البيانات الوصفية على سلسلة الكتل (البلوك تشين)، واستخدام شبكة تخزين لامركزية للملف نفسه، وضمان تكرار البيانات لزيادة الموثوقية، وحماية خصوصية البيانات وأمنها. باتباع هذه الممارسات، يضمن المستخدمون تخزين بياناتهم بطريقة آمنة وموثوقة.

خاتمة

على الرغم من إمكانية تخزين الملفات مباشرةً على سلسلة الكتل (البلوك تشين)، إلا أن التكلفة العالية والقيود المفروضة على كمية البيانات التي يمكن تخزينها تجعل هذا النهج غير عملي. توفر شبكات تخزين الملفات اللامركزية، مثل Arweave وFilecoin، طريقةً أكثر موثوقية وفعالية من حيث التكلفة لتخزين الملفات بشكل لامركزي. من خلال الجمع بين تخزين البيانات الوصفية على سلسلة الكتل وتخزين الملف نفسه على شبكة تخزين لامركزية، يمكن ضمان تكرار البيانات لزيادة الموثوقية. كما يُعدّ إعطاء الأولوية لخصوصية البيانات وأمنها في عملية التخزين أمرًا بالغ الأهمية.

مع استمرار نمو صناعة تقنية البلوك تشين، يزداد انتشار تخزين الملفات اللامركزي. من المهم فهم قيود طرق تخزين الملفات التقليدية، واستكشاف واستخدام شبكات التخزين اللامركزية المختلفة المتاحة لتخزين الملفات بشكل آمن وموثوق. باتباع النهج الصحيح واستخدام الأدوات المناسبة، يمكن لتخزين الملفات اللامركزي أن يوفر حلاً أكثر قوة وأمانًا للأفراد والشركات على حد سواء.