كيف تجعل تقنية البلوكشين تخزين الملفات أكثر عملية وفعالية من حيث التكلفة

يعد تخزين الملفات على البلوكشين موضوعاً حاسماً للنقاش بين عشاق البلوكشين والمطورين. على الرغم من أنه من الناحية التقنية ممكن تخزين الملفات مباشرةً على البلوكشين، إلا أنه ليس نهجاً عملياً بسبب التكاليف العالية والقيود في سعة التخزين. دعونا نستكشف الحلول البديلة لتخزين الملفات بطريقة لامركزية وفعالة من حيث التكلفة باستخدام تقنية البلوكشين.

لماذا لا يُعد تخزين الملفات مباشرةً على البلوكشين قابلاً للتنفيذ

قد يبدو تخزين الملفات مباشرةً على البلوكشين حلاً منطقياً لتخزين الملفات اللامركزي، لكنه ليس حلاً عملياً. هناك عدة أسباب تجعل تخزين الملفات مباشرةً على البلوكشين غير قابل للتنفيذ.

أولاً، يمكن أن يكون تخزين الملفات على البلوكشين مكلفاً بشكل لا يصدق. تتم معالجة معاملات البلوكشين باستخدام "الغاز" (gas)، وهو رسوم تُدفع للشبكة لتنفيذ معاملة. سيكون تكلفة تخزين ملف على البلوكشين متناسبة مع حجم الملف. على سبيل المثال، تخزين ملف بحجم 1 ميجابايت على بلوكشين إيثيريوم سيكلف حوالي 57,332.91 دولاراً في رسوم الغاز وحدها في وقت كتابة هذا المقال، وهو خيار غير مجدٍ لمعظم المستخدمين.

في إيثيريوم، لا يتم تحديد حجم الكتلة بواسطة الحد الأقصى لحجم الملف، بل بواسطة حد الغاز. حد الغاز هو الحد الأقصى لمقدار الغاز (أو وحدات الطاقة) التي يحتاجها المستخدم لإكمال المعاملة. يعني حد غاز أعلى عملاً أكثر مطلوباً لإكمال المعاملة. يختلف هذا التكلفة مع عبء العمل المعاملاتي على شبكة إيثيريوم.

على سبيل المثال، يستغرق الأمر حوالي 640,000 غاز لتخزين 1 كيلوبايت من البيانات في كتلة (بسعر غاز قياسي قدره 20,000). لدى إيثيريوم حد كتلة حالي يبلغ 15 مليون غاز، ويمكن توسيعه إلى 30 مليون بناءً على الطلب. لذلك، يمكن أن يصل حجم الكتلة في إيثيريوم إلى 46 كيلوبايت، اعتماداً على حد الغاز.

لتقديم مثال على التكلفة العالية لتخزين الملفات على البلوكشين، دعونا نأخذ بلوكشين إيثيريوم كمثال. 

تكلفة تخزين 1 كيلوبايت على إيثيريوم

تخزن إيثيريوم البيانات في فتحات (slots). كل فتحة بحجم 256 بت.

وفقاً للورقة الصفراء (yellow paper) الخاصة بإيثيريوم، يتطلب الأمر 20,000 غاز لتخزين فتحة واحدة بحجم 256 بت. 

8 بت تشكل بايتاً واحداً، لذا فإن فتحة واحدة تساوي 32 بايت (256/8= 32 بايت).

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

كمية الغاز المطلوبة لتخزين 1 كيلوبايت هي 32 فتحة * 20,000 غاز = 640,000 غاز

لتضمين الملف في حقل بيانات المعاملة، ستكلف غازاً إضافياً. 

كل بايت يكلف 16 غازاً، لذا سيكون المجموع 32 فتحة * 32 بايت * 16 غاز = 16,384 غاز

رسوم الغاز الأساسية لأي معاملة هي 21,000 غاز

إذن إجمالي الغاز المطلوب لتخزين 1 كيلوبايت = 640,000 + 16,384 + 21,000 = 677,384 غاز

1 غاز تساوي 0.00000005 إيثيريوم (ETH)

إذن لتخزين 1 كيلوبايت تكلف 677,384 غاز * 0.00000005 = 0.0338692 إيثيريوم

السعر الحالي للإيثيريوم هو 1,787.57 دولاراً، لذا فإن تكلفة تخزين 1 كيلوبايت ستكون 60.66 دولاراً  

تكلفة تخزين 1 ميجابايت على إيثيريوم

1 ميجابايت = 1,000,000 بايت

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

31,250 فتحة * 20,000 غاز = 625,000,000 غاز

31,250 فتحة * 32 بايت * 16 غاز = 16,000,000 غاز لبيانات الاستدعاء

تكلفة الغاز الأساسية هي 21,000 غاز

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

1 غاز تساوي 0.00000005 إيثيريوم (ETH)

إذن تخزين 1 ميجابايت يكلف 641,021,000 غاز * 0.00000005 إيثيريوم = 32.05105 إيثيريوم = 57,332.91 دولاراً 

من الواضح أن هذه التكلفة باهظة بالنسبة لمعظم المستخدمين والشركات، مما يجعل تخزين الملفات مباشرةً على البلوكشين خياراً غير واقعي. ومع ذلك، هناك طرق بديلة لتخزين الملفات اللامركزية التي تكون أكثر عملية وفعالية من حيث التكلفة، والتي سنستكشفها في القسم التالي.

تخزين الملفات بطريقة لامركزية

اللامركزية مفهوم أساسي في عالم البلوكشين، وينطبق الشيء نفسه على تخزين الملفات. يضمن تخزين الملفات اللامركزي ألا يتم تخزين البيانات في موقع مركزي واحد، والذي يمكن أن يكون نقطة فشل واحدة. في نظام التخزين اللامركزي، يتم توزيع البيانات عبر عقد أو أجهزة كمبيوتر متعددة، مما يجعلها أكثر أماناً وأقل عرضة للهجوم أو التلاعب. يضمن هذا البنية الموزعة أيضاً أن كياناً واحداً لا يملك سيطرة كاملة على البيانات، مما يضمن شفافية أكبر ومساءلة.

في نظام تخزين الملفات اللامركزي، يلعب الوصف الوظيفي (metadata) دوراً حاسماً. الوصف الوظيفي هو بيانات تصف بيانات أخرى وتوفر السياق، مما يسهل إدارة وتحديد مواقع الملفات المحددة. في سياق تخزين الملفات اللامركزي، يتضمن الوصف الوظيفي عادةً معلومات حول موقع الملف، وحقوق الوصول، وسمات أخرى. يتم تخزين الوصف الوظيفي على البلوكشين، مما يجعله غير قابل للتغيير وشفافاً، مما يضمن ألا يمكن التلاعب بالبيانات.

على الرغم من أن تخزين الملفات مباشرةً على البلوكشين غير قابل للتنفيذ بسبب التكاليف العالية والقيود التقنية، إلا أن تخزين تجزئة (hash) المستند على السلسلة مع الاحتفاظ بالمستند الكامل في مكان آخر هو حل عملي. يمكن تخزين المستند في قاعدة بيانات مركزية أو على نظام تخزين ملفات موزع، بينما يتم تخزين التجزئة على البلوكشين. من خلال تمرير المستند عبر خوارزمية تجزئة آمنة مثل SHA-256 وتخزين التجزئة في كتلة، تصبح قيمة التجزئة بصمة رقمية فريدة للمستند. يوفر هذا النهج كمية هائلة من المساحة والتكلفة، حيث أن قيم التجزئة أصغر بكثير من المستندات الكاملة. علاوة على ذلك، يضمن سلامة وأصالة المستند الأصلي، حيث أن أي تغيير في المدخلات سيؤدي إلى قيمة تجزئة جديدة تماماً، مختلفة عن المستند الأصلي.

شبكات التخزين اللامركزية

توفر شبكات التخزين اللامركزية طريقة لتخزين البيانات بشكل موزع وآمن. وعلى عكس خدمات التخزين المركزية التقليدية، التي تخزن البيانات على خادم واحد أو مركز بيانات، تقوم شبكات التخزين اللامركزية بتخزين البيانات على شبكة عالمية من العقد. وهذا يجعلها أقل عرضة لانتهاكات البيانات وفقدانها، حيث يتم تخزين البيانات بشكل زائد في مواقع متعددة.

تشمل أمثلة شبكات التخزين اللامركزية Arweave وFilecoin وStorj. تعمل هذه الشبكات من خلال السماح للمستخدمين باستئجار مساحات التخزين غير المستخدمة لديهم مقابل رموز أو مكافآت أخرى. عندما يريد المستخدم تخزين ملف، يتم تقسيمه إلى عدة أجزاء وتوزيعها عبر شبكة العقد. يتم تشفير البيانات وتكرارها عبر عقد متعددة، مما يضمن توفرها حتى في حال فشل أحد العقد. دعونا نستكشف Arweave وFilecoin بشكل أكثر تفصيلاً في الأقسام التالية.

Arweave

تُعرف النهج المبتكر لـ Arweave في مجال التخزين اللامركزي بـ "الويب الدائم" (permaweb)، وهو ويب دائم ولا مركزي مبني فوق بنية Arweave. يتكون الويب الدائم من مجموعة من البروتوكولات المعيارية والقابلة للتبديل. وهو يعالج العيب الحرج في الويب التقليدي، وهو نقص الذاكرة. عندما تُزال المستندات من خادم واحد في الشبكة، فإنها تفقد من قاعدة المعرفة. يسمح الويب الدائم على Arweave للمطورين والمستخدمين بمشاركة قاعدة معرفة مرنة يتم تكرارها بأعداد هائلة حول العالم بشكل دائم.

البروتوكول الأساسي للويب الدائم هو Arweave، والذي يعمل بمكونين أساسيين: بنية قابلة للتوسع تشبه البلوك تشين تستخدم نظام تعدين جديد، وتمويل مستدام لضمان توفر وثبات البيانات ذات الوسوم التعسفية. يجعل هذا النهج من الممكن تخزين كميات كبيرة من البيانات بشكل لامركزي دون التكاليف المرتفعة المرتبطة بتخزين البلوك تشين. فوق بروتوكول Arweave توجد شبكة لامركزية من خوادم البوابة التي تجعل البيانات سهلة الوصول للمتصفحات دون الحاجة إلى تعديل أو برامج متخصصة.

من خلال دمج هذه العناصر، يوفر الويب الدائم على Arweave حلاً آمناً لل تخزين اللامركزي مصمم ليصمد لقرون. وعلى عكس حلول التخزين المركزية، التي قد تكون عرضة للاختراق وانتهاكات البيانات، يوفر الويب الدائم نظام تخزين مرن وغير قابل للتغيير ومقاوم للتلاعب والرقابة. ولا عجب أن Arweave تحظى بسرعة باعتراف واسع كأحد أكثر شبكات التخزين اللامركزية الواعدة في السوق اليوم.

Filecoin

تُعد Filecoin شبكة تخزين لامركزية فريدة توفر حوافز اقتصادية مدمجة وتشفيراً لضمان تخزين الملفات بشكل موثوق مع مرور الوقت. تم بناء هذا النظام فوق بروتوكول نظام الملفات بين الكواكب (IPFS)، الذي يستخدم تحديد المحتوى للسماح بالإشارات الدائمة إلى البيانات ويتجنب الاعتماد على أجهزة أو خوادم سحابية محددة لتحديد محتوى البيانات. تمدد Filecoin قدرات IPFS من خلال إضافة طبقة حوافز، مما يحفز على تخزين المحتوى والوصول إليه بشكل موثوق.

تعمل Filecoin من خلال شبكة نظير إلى نظير حيث يدفع المستخدمون مقابل تخزين ملفاتهم على مزودي التخزين، وهم أجهزة كمبيوتر مسؤولة عن تخزين الملفات وإثبات أنهم قاموا بتخزينها بشكل صحيح مع مرور الوقت. لا تتحكم أي شركة واحدة في مساحة التخزين المتاحة وسعر هذا التخزين. بدلاً من ذلك، تتيح Filecoin أسواقاً مفتوحة لتخزين واسترجاع الملفات يمكن لأي شخص المشاركة فيها. وهذا يضمن توزيع تكاليف التخزين بالتساوي عبر الشبكة، دون وجود سلطة مركزية تتحكم في الأسعار.

تتعدد استخدامات Filecoin، بما في ذلك تخزين أصول NFT الأصلية لـ Web3 وأصول الميتافيرس/الألعاب، والتخزين الدائم المحفز، وأرشفة مجموعات بيانات Web2 كبديل أرخص للتخزين السحابي. على سبيل المثال، يستخدم NFT.Storage Filecoin لتقديم حل تخزين لامركزي بسيط لمحتويات NFT والبيانات الوصفية، بينما تستفيد مؤسسة Shoah Foundation ومكتبة Internet Archive من Filecoin لنسخ محتوياتها احتياطياً. 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 كبنية تحتية للتخزين اللامركزي لبث الموسيقى ومؤتمرات الفيديو.

أفضل ممارسات لتخزين الملفات اللامركزية

عندما يتعلق الأمر بتخزين الملفات اللامركزية، هناك عدة ممارسات مثلى يجب اتباعها لضمان موثوقية البيانات والخصوصية والأمان.

أولاً، يُنصح بتخزين البيانات الوصفية على البلوك تشين، بينما يتم تخزين الملف الفعلي في شبكة تخزين لامركزية مثل Arweave أو Filecoin. بهذه الطريقة، يمكن الوصول إلى البيانات الوصفية والتحقق منها علناً على البلوك تشين، بينما يتم تخزين الملف الفعلي بشكل آمن ولا مركزي.

ثانياً، تعد redundancy البيانات (النسخ الاحتياطي المتعدد) أمراً حاسماً لضمان توفر البيانات وموثوقيتها دائماً. من خلال تخزين نسخ متعددة من الملف في مواقع مختلفة، يتم تقليل خطر فقدان البيانات بسبب نقطة فشل واحدة بشكل كبير. غالباً ما تمتلك شبكات التخزين اللامركزية آليات redundancy مدمجة لضمان توفر البيانات دائماً.

ثالثاً، حماية خصوصية البيانات وأمانها هي في غاية الأهمية. يجب استخدام التشفير لحماية البيانات أثناء النقل وعند السكون. يجب أيضاً التحكم في الوصول إلى البيانات لضمان أن الأطراف المصرح لها فقط هي التي يمكنها الوصول إليها. غالباً ما تقدم شبكات التخزين اللامركزية آليات تشفير والتحكم في الوصول مدمجة.

تشمل أفضل الممارسات لتخزين الملفات اللامركزية تخزين البيانات الوصفية على البلوك تشين، واستخدام شبكة تخزين لامركزية للملف الفعلي، وضمان redundancy البيانات لزيادة الموثوقية، وحماية خصوصية البيانات وأمانها. من خلال اتباع هذه الممارسات المثلى، يمكن للمستخدمين ضمان تخزين بياناتهم بشكل آمن وموثوق.

الخلاصة

بينما من الممكن تخزين الملفات مباشرة على البلوك تشين، فإن التكلفة العالية والقيود في كمية البيانات التي يمكن تخزينها تجعل هذا النهج غير عملي. تقدم شبكات تخزين الملفات اللامركزية مثل Arweave وFilecoin طريقة أكثر موثوقية وفعالية من حيث التكلفة لتخزين الملفات بشكل لامركزي. من خلال استخدام مزيج من تخزين البيانات الوصفية على البلوك تشين والملف الفعلي في شبكة تخزين لامركزية، يمكن ضمان redundancy البيانات لزيادة الموثوقية. من المهم أيضاً إعطاء الأولوية لخصوصية البيانات وأمانها في عملية التخزين.

مع استمرار نمو صناعة البلوك تشين، أصبح تخزين الملفات اللامركزية أكثر انتشاراً. من المهم فهم قيود طرق تخزين الملفات التقليدية واستكشاف واستخدام شبكات التخزين اللامركزية المختلفة المتاحة لتخزين الملفات بشكل آمن وموثوق. مع النهج والأدوات الصحيحة، يمكن أن يوفر تخزين الملفات اللامركزية حلاً للتخزين أكثر قوة وأماناً للأفراد والشركات على حد سواء.