كيف يساهم بروتوكول القيل والقال في قوة الأنظمة الموزعة: من البلوكتشين إلى الشبكات البيزنطية

فهم آليات انتشار بيانات الشبكة

عندما تحتاج أجهزة الكمبيوتر ضمن شبكة موزعة إلى مشاركة المعلومات بكفاءة، فإنها غالبًا ما تعتمد على آلية مستوحاة من أنماط التواصل الاجتماعي في العالم الحقيقي. هذه الطريقة، المعروفة باسم بروتوكول النميمة، تمكّن العقد من تبادل البيانات بطريقة تحاكي كيف تنتشر الشائعات عبر مجتمع ما - حيث يشارك كل مشارك ما يعرفه مع أقران مختارين عشوائيًا، مما يضمن في النهاية أن تتلقى كل عقدة الصورة الكاملة.

على عكس الهياكل المعمارية التقليدية للعميل-الخادم التي تمرر كل الاتصالات عبر نقاط مركزية، يعمل بروتوكول النميمة كنظام P2P موزع بالكامل. بدلاً من أن يدير عقدة واحدة توزيع البيانات إلى جميع العقد الأخرى بشكل تسلسلي، تصبح كل عقدة مرسلًا ومستقبلًا، مما يخلق شبكة ذاتية الانتشار حيث تنتشر المعلومات بشكل أسي بدلاً من خطي.

نهجان متميزان للتعامل مع المعلومات

وفقًا للبحث من جامعة سزيجد، تقع تطبيقات بروتوكول القيل والقال في فئتين رئيسيتين تخدم احتياجات تشغيلية مختلفة:

نشر المعلومات (بث متعدد ): يركز هذا النوع على نشر البيانات البحتة - حيث يختار عقدة عشوائية ويقوم بنقل المعلومات، والتي تستمر بعد ذلك في هذا النمط عبر الشبكة. الهدف هو السرعة والاتساق، مما يضمن أن جميع العقد تتلقى في النهاية بيانات متطابقة دون تعديل.

تجميع المعلومات: هذه الطريقة الأكثر تعقيدًا لا تنقل البيانات الخام فقط؛ بل تعالج وتلخص المعلومات قبل التوزيع. تقوم العقد بحساب قيم aggreGate محليًا وتبادل هذه النتائج المعالجة مع الأقران، مما يجعل هذا النوع ذا قيمة خاصة لتحليل البيانات على نطاق واسع وعمليات التعدين الموزعة.

تنفيذ عملي: هاشغراف وإجماع بيزنطي

بروتوكول هاشغراف، الذي أنشأه ليمن بايرد في عام 2016، يوضح كيفية عمل مبادئ بروتوكول الهمس في الممارسة العملية. بدلاً من بناء سلسلة كتل خطية، يبني هاشغراف هيكل رسم بياني موجه غير دوري (DAG) حيث يحتفظ كل عقدة بشجرة من الأحداث.

تجمع البروتوكول بين آليات بروتوكول القيل والقال مع تحمل الأخطاء البيزنطية غير المتزامنة (aBFT)، وهو خوارزمية توافق مصممة للحفاظ على نزاهة النظام حتى عندما يتصرف بعض العقد بشكل غير متوقع أو خبيث. تجمع العقد باستمرار بيانات المعاملات ومعلومات الأحداث، ثم تشارك هذه المعرفة التراكمية مع العقد المجاورة المختارة عشوائيًا. نظرًا لأن المعلومات لا يتم التخلص منها أبدًا - يتم تسجيل كل معاملة وحدث بشكل دائم - فإن النظام يحافظ على القدرة الكاملة على التدقيق.

لماذا بروتوكول الهمس مهم للأنظمة الموزعة الحديثة

تكمن أناقة بروتوكول الدردشة في مرونته وقابليته للتوسع. لأنه لا يوجد عقدة واحدة تتحكم في تدفق المعلومات، يظل الشبكة وظيفية حتى إذا تم فصل أو فشل العقد الفردية. هذه الزيادة، جنبًا إلى جنب مع معدل انتشار المعلومات الأسّي للبروتوكول، يجعلها مثالية لشبكات البلوكشين، وأنظمة مشاركة الملفات من نظير إلى نظير، وأي بنية موزعة كبيرة تتطلب التناسق النهائي عبر آلاف أو ملايين العقد.