كتلة ثنائية

في سياق البرمجيات الحرة والمفتوحة المصدر ، يُشار إلى البرمجيات الاحتكارية المتوفرة فقط كملف تنفيذي ثنائي باسم " كائن ثنائي كبير " أو "كائن ثنائي كبير" . يشير هذا المصطلح عادةً إلى وحدة تعريف جهاز مُحمّلة في نواة نظام تشغيل مفتوح المصدر ، ويُستخدم أحيانًا أيضًا للإشارة إلى التعليمات البرمجية التي تعمل خارج النواة، مثل صور البرامج الثابتة للنظام، وتحديثات التعليمات البرمجية الدقيقة ، أو برامج مساحة المستخدم . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} استُخدم مصطلح "كائن ثنائي كبير" لأول مرة في أنظمة إدارة قواعد البيانات لوصف مجموعة من البيانات الثنائية المخزنة ككيان واحد.

عندما يُقدّم مُصنّعو أجهزة الحاسوب وثائق تقنية كاملة لمنتجاتهم، يتمكن مُطوّرو أنظمة التشغيل من كتابة برامج تشغيل الأجهزة لتضمينها في نواة نظام التشغيل. مع ذلك، لا يُقدّم بعض المُصنّعين، مثل Nvidia ، وثائق كاملة لبعض منتجاتهم، ويُوفّرون بدلاً من ذلك برامج تشغيل ثنائية فقط. تُعدّ هذه الممارسة شائعةً في برامج تشغيل الرسومات المُسرّعة ، وأجهزة الشبكات اللاسلكية ، ووحدات تحكّم RAID المادية . ^{[ 7 ]} والجدير بالذكر أن برامج التشغيل مغلقة المصدر نادرة جدًا لوحدات تحكّم واجهة الشبكة غير اللاسلكية ، والتي يُمكن تهيئتها دائمًا تقريبًا عبر الأدوات القياسية (مثل ifconfig ) مباشرةً؛ يُعزو ثيو دي رادت من OpenBSD هذا إلى العمل الذي قام به مُطوّر واحد من FreeBSD . ^{[ 8 ] [ 9 ]}

تسعى بعض المشاريع المعتمدة من مؤسسة البرمجيات الحرة (FSF) إلى توفير نظام تشغيل مجاني ، وستزيل جميع الملفات الثنائية (blobs) عند عدم توفر توثيق للأجهزة أو شفرة مصدرية لبرامج تشغيل الأجهزة وجميع البرامج الثابتة ذات الصلة؛ وتشمل هذه المشاريع حزم نواة لينكس الحرة من FSFLA و Parabola و Devuan و Trisquel و LibreCMC . ^{[ 10 ]} ومع ذلك، فإن الغالبية العظمى من مشاريع المصادر المفتوحة تميز بين برامج تشغيل الأجهزة الثنائية فقط (blobs) والبرامج الثابتة الثنائية فقط (التي لا تُعتبر ملفات ثنائية ^{[ 11 ]} )، مما يسمح بتوزيع بعض البرامج الثابتة الاحتكارية بحرية كجزء من أنويتها، وعلى الرغم من معارضة بعض المساهمين الأساسيين، فإنها تدعم أيضًا استخدام برامج تشغيل الأجهزة الاحتكارية الموزعة خارجيًا، وتوفر واجهات توافق داخلية لهذه البرامج الاحتكارية ومكونات مساحة المستخدم للعمل مع نظامها. ^{[ 12 ] [ 13 ]} تشمل المشاريع التي تتبع هذه السياسة نواة لينكس نفسها، و NetBSD ، وFreeBSD ، وDragonFly BSD ، ومعظم توزيعات لينكس . ^{[ 14 ]} توفر بعض هذه المشاريع خيارات لبناء النظام بدون برامج ثابتة احتكارية، وبالتالي استبعاد استخدام التعليمات البرمجية المصغرة غير المصدرية عند الطلب. ^{[ 15 ]}

يتبنى مشروع OpenBSD سياسةً بارزةً لا تقتصر على عدم قبول أي برامج تشغيل ثنائية للأجهزة في شجرة مصادره، بل تتعداها إلى عدم دعم أي مكونات برامج تشغيل أجهزة احتكارية تابعة لجهات خارجية على منصته؛ ^{[ 16 ] : 38...} مشيرًا ليس فقط إلى احتمالية وجود ثغرات أمنية غير قابلة للكشف أو الإصلاح، بل أيضًا إلى التعدي على انفتاح وحرية برمجياته. ^{[ 17 ]} وتشن مؤسسة البرمجيات الحرة (FSF) حملةً نشطةً ضد الملفات الثنائية الكبيرة (blobs). ^{[ 18 ]} كما ترى FSF أن صياغة سياسة OpenBSD مُربكة، إذ إن مصطلح "blobs" في مجتمع BSD يشير فقط إلى ما يعتبره برامج تشغيل غير حرة، ولا ينطبق على البرامج الثابتة الاحتكارية والبرمجيات الدقيقة غير المصدرية. ^{[ 19 ] : BSD.} وقد ضمّن مشروع Debian برامج ثابتة ثنائية حرة وغير حرة من نواة Linux ، مع تمييز وفصل الحزم غير الحرة بوضوح ^{[ 20 ]} وفقًا للعقد الاجتماعي لـ Debian . ابتداءً من إصدار دبيان 6.0، تمت إزالة تلك الملفات الثنائية الكبيرة. ^{[ 19 ] : دبيان}

بالنسبة لنظام OpenBSD، يدافع قائد المشروع ثيو دي رادت عن سياسة طلب حقوق التوزيع فقط لبرامج التشغيل الدقيقة. ويقول: "بمجرد توزيعها... على الأقل سيعمل الجهاز". ويلمح إلى أن البديل هو أن يقوم أعضاء مشروعه الصغير ببرمجة برامج تشغيل مجانية بأنفسهم بلغة التجميع للعديد من الشرائح، ويناشدهم قائلاً: "لا تُحمّلونا المزيد من المهام". وعلى الرغم من ذلك، فهو يُفضّل الشرائح التي تعمل بدون برامج تشغيل، ويتحدث بإيجابية عن التصاميم الآسيوية التي يصفها بأنها أبطأ في الوصول إلى السوق ولكنها أكثر نضجًا. ^{[ 17 ]}

في مجتمع تطوير نواة لينكس ، أدلى لينوس تورفالدز بتصريحات قوية بشأن مسألة الوحدات النمطية الثنائية فقط، مؤكدًا: "أرفض حتى مجرد التفكير في تقييد نفسي بوحدة نمطية ثنائية فقط"، ومضيفًا: "أريد أن يعلم الناس أن استخدامهم للوحدات النمطية الثنائية فقط هو مشكلتهم الخاصة". ^{[ 21 ]} في عام 2008، وقّع 176 مطورًا لنواة لينكس بيانًا بشأن وحدات نواة لينكس، جاء فيه: "نحن، مطورو نواة لينكس الموقعون أدناه، نعتبر أي وحدة نمطية أو برنامج تشغيل مغلق المصدر لنواة لينكس ضارًا وغير مرغوب فيه... لقد وجدنا مرارًا وتكرارًا أنها تضر بمستخدمي لينكس والشركات ونظام لينكس البيئي ككل". ^{[ 22 ]} صرّح غريغ كروه-هارتمان ، المسؤول عن صيانة نواة لينكس ، بأن إعادة توزيع الوحدات النمطية مغلقة المصدر لنواة لينكس المرخصة بموجب رخصة جنو العمومية العامة أمر غير قانوني . ^{[ 23 ]}

مع ذلك، تحتوي نواة لينكس على برامج ثابتة مغلقة المصدر تتطلبها برامج تشغيل الأجهزة المختلفة. ^{[ 24 ] [ 19 ]} كتب ألكسندر أوليفا، القائم على صيانة لينكس ليبر ، وهي نسخة من نواة لينكس تسعى إلى إزالة جميع الملفات الثنائية، بما في ذلك الشفرة المصغرة غير المصدرية، في عام 2011: "لم يعد لينكس برنامجًا حرًا منذ عام 1996، عندما قبل السيد تورفالدز أولى أجزاء البرامج غير الحرة في توزيعات لينكس التي نشرها منذ عام 1991. على مر هذه السنوات، وبينما نمت هذه النواة بمقدار 14 ضعفًا، ازداد حجم البرامج الثابتة غير الحرة التي تتطلبها برامج تشغيل لينكس بمقدار 83 ضعفًا مثيرًا للقلق." ^{[ 25 ]}

تُشحن معظم برامج تشغيل الأجهزة المحمولة التي تعمل بنظام التشغيل أندرويد كملفات ثنائية، وترتبط بإصدار محدد من نواة لينكس. هذا يجعل ترقية إصدار النواة أمرًا بالغ الصعوبة، إذ قد يتطلب ذلك هندسة عكسية ، أو إعادة برمجة برامج تشغيل الأجهزة الاحتكارية كبرامج حرة، أو إنشاء أغلفة برمجية وتصحيح أخطائها، أو ترقيع الملفات الثنائية ، أو مزيجًا من هذه الخطوات، ما يعني أن الأجهزة القديمة لن تحصل أبدًا على أحدث إصدار من أندرويد.

هناك عدد من الأسباب التي تجعل الملفات الثنائية القابلة للتنفيذ إشكالية. ^{[ 11 ]}

أولًا، لا يمكن معرفة طريقة عملها بدقة، ولا يمكن اكتشاف الأخطاء البرمجية من خلال تدقيق شفرة المصدر؛ فغالبًا ما يتم تشخيص الأخطاء فقط من خلال تحقيق دقيق عندما يبدأ النظام بالتصرف بشكل غير متوقع. وقد تُعرّض هذه الأخطاء غير المكتشفة المستخدمين والأنظمة لمخاطر أمنية دون أن يشعروا بها. وبالتالي، لا يمكن التحقق من مدى ملاءمة برنامج التشغيل للغرض المطلوب، وحتى في حال العثور على خطأ برمجي، لا توجد طريقة سهلة لإصلاحه.

ثانيًا، نظرًا لعدم توفر شفرة المصدر ، لا يمكن تحسين برنامج التشغيل بسهولة من قبل مستخدميه، ولا يمكن نقله إلى بنى معمارية غير مدعومة في الأصل، ولا يمكن تكييفه للعمل مع اختلافات طفيفة في الأجهزة أو تحديثه ليكون قابلاً للعمل في نواة جديدة تحتوي على واجهة برمجة التطبيقات والبنية المعمارية المتغيرة.

ثالثًا، سيُجبر استخدام هذا البرنامج المستخدمين على الثقة بالبائعين أو الأطراف الثالثة بعدم وضع أبواب خلفية أو برامج تجسس أو برمجيات خبيثة في ملفات النظام. كما يمكن لمورّد الأجهزة أن يقرر عدم دعم نظام تشغيل معين، أو التخلي عن صيانة برامج التشغيل في أي وقت، أو حتى ترك برنامج التشغيل دون دعم نهائي في حال إفلاس الشركة.

أخيرًا، يمكن اعتبار الملفات الثنائية بمثابة خط فاصل بين جزء من المجتمع يؤمن بمبادئ البرمجيات الحرة ويرفض البرمجيات الاحتكارية، وجزء آخر يرى أن المصادر المفتوحة مرغوبة لأسباب تقنية بحتة، وغالبًا ما يفتقر إلى معارضة قوية للملفات الثنائية "طالما أنها تعمل". يُنظر إلى هذا التشرذم، وقبول عدد متزايد من المكونات الاحتكارية في لينكس، على أنه يُضعف قدرة المجتمع على مقاومة توجه الشركات المصنعة نحو رفض توفير وثائق لملفاتها الثنائية.

برنامج التغليف هو برنامج يسمح لنظام تشغيل باستخدام برنامج تشغيل جهاز ثنائي خاص مكتوب لنظام تشغيل آخر. من أمثلة برامج التغليف: NDISwrapper لنظام Linux ، و Project Evil لنظامي FreeBSD و NetBSD . تُمكّن هذه البرامج أنظمة التشغيل من استخدام برامج تشغيل الشبكة المكتوبة لنظام Microsoft Windows من خلال تطبيق واجهة برمجة تطبيقات NDIS الخاصة بشركة Microsoft .

مثال آخر هو توفير طبقات توافق تسمح باستخدام أدوات خارجية لصيانة الأجهزة. ومن الأمثلة على ذلك بعض برامج تشغيل وحدات تحكم RAID في FreeBSD ، حيث يتعين على مسؤول النظام تفعيل طبقة توافق Linux في FreeBSD وشراء ملفات ثنائية خاصة بنظام Linux مباشرةً من الشركة المصنعة للأجهزة لمراقبة الأجهزة وصيانتها. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 26 ]} في عام 2005 تقريبًا، دفع هذا الوضع OpenBSD إلى ابتكار مفاهيم bio(4) و bioctl ومحرك المستشعر ونشرها كحل بديل لمراقبة RAID ، ^{[ 27 ] [ 16 ]} وقد شقت هذه المفاهيم طريقها لاحقًا إلى NetBSD أيضًا.

البرامج الثابتة هي البرامج التي تحتاجها وحدات التحكم المدمجة ، والتي تُرفق ببعض المكونات المادية، ولا تُعتبر عمومًا ملفًا ثنائيًا. ^{[ 28 ] [ 19 ] : BSD [ 11 ] : ...} في العديد من الأجهزة، تُخزَّن البرامج الثابتة في ذاكرة فلاش مدمجة غير متطايرة ، ولكن لتقليل التكاليف وتسهيل إصلاح الأخطاء، تحتوي بعض الأجهزة على ذاكرة وصول عشوائي ثابتة فقط ، وتتطلب من نظام التشغيل المضيف تحميل البرامج الثابتة/البرامج الدقيقة في كل مرة يتم تشغيلها. على الرغم من وجود البرامج الثابتة في برنامج تشغيل نظام التشغيل، إلا أنها تُنسخ فقط إلى الجهاز ولا تُنفَّذ بواسطة وحدة المعالجة المركزية، مما يُزيل المخاوف بشأن الثغرات الأمنية الإضافية مقارنةً بما هو ممكن بالفعل مع هجوم الوصول المباشر إلى الذاكرة (DMA)، حتى لو كانت البرامج الثابتة مخزنة داخل الجهاز طوال الوقت. يقبل مشروع OpenBSD صور البرامج الثابتة/ البرامج الدقيقة الثنائية ، وسيعيد توزيع هذه الصور إذا سمحت الرخصة بذلك. ^{[ 28 ] [ 29 ]} إذا لم يسمح المورّد بإعادة التوزيع المجاني وغير المشروط، فقد تُوفّر تعليمات الجهاز الخاصة بجلب هذه الصور في شجرة المنافذ (مما يمنع بعض الأجهزة اللاسلكية المقيدة (مثل Intel Wireless) من التوفر أثناء التثبيت الأولي). ^{[ 30 ]} في تطبيقات Microsoft Windows، قد يكون ملف الشفرة المصغرة الثنائي مُضمّنًا مباشرةً في برنامج تشغيل الجهاز SYS / DLL / VXD، بدلاً من ملف شفرة مصغرة منفصل.

تتضمن العديد من البرامج الاحتكارية المبنية على مشاريع مفتوحة المصدر، مثل مايكروسوفت إيدج وجوجل كروم ، مكتبات تغليف احتكارية (DLL / SO) لتسريع الأجهزة . ^{[ 31 ]} لا تُعد مكتبة التغليف برامج تشغيل، بل هي مرتبطة بالتطبيقات لاستدعاء تسريع الأجهزة على أجهزة معينة ( AMD ، Intel ، NVIDIA ، Qualcomm ، إلخ).

يُعدّ نظام الإدخال والإخراج الأساسي (BIOS) ، الذي يعمل كبرنامج إقلاع ويدعم تطبيقات الوضع الحقيقي القديمة ، مكونًا أساسيًا في العديد من أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM . في أواخر التسعينيات، بدأ العمل على واجهة البرامج الثابتة القابلة للتوسيع (EFI) بهدف نقل نظام BIOS القديم إلى واجهة حديثة ذات نموذج تعريف معياري. EFI نظام مغلق المصدر، وقد اعتمدته لاحقًا العديد من الشركات الرائدة في تصنيع الأجهزة تحت اسم UEFI (واجهة البرامج الثابتة الموحدة القابلة للتوسيع). تم تطوير مجموعة أدوات تطوير EFI (EDK) لدعم مشاريع تطوير البرامج الثابتة لـ EFI. ^{[ 32 ]}

في أواخر التسعينيات، انطلق مشروع coreboot لإنشاء بديل مفتوح المصدر لنظام BIOS التقليدي من الصفر. ^{[ 32 ]} يتجمع مطورو coreboot حول ستيفان ريناور ، ويقودهم مطورو البرامج الثابتة الذين يتمتعون بصلاحيات التعديل. ^{[ 33 ]} على الرغم من أن البرامج الثابتة الثنائية مغلقة المصدر كانت أساس بنية x86، إلا أن coreboot لا يضم سوى عدد قليل من البرامج الثنائية الاحتكارية الضرورية لتوفير دعم أساسي للأجهزة للمستخدمين. ^{[ 34 ]} يُعد libreboot بديلاً مفتوح المصدر بالكامل لنظامي BIOS وUEFI ، وقد روجت له مؤسسة البرمجيات الحرة (FSF). ^{[ 35 ]}

• مكميلان، روبرت (21 يونيو/حزيران 2006). "باحثون يخترقون برنامج تشغيل الواي فاي لاختراق حاسوب محمول" . إنفوورلد. مؤرشف من الأصل في 2 يوليو/تموز 2006. تاريخ الاسترجاع: 23 يونيو /حزيران 2006 .
• مقال من KernelTrap حول برنامج تشغيل wpi(4) الخاص بـ Damien Bergamini، وهو بديل لـ ipw3945 بدون ملفات ثنائية كبيرة لنظام OpenBSD
• مقابلة أجرتها KernelTrap مع جوناثان غراي وداميان بيرغاميني حول الكتل الثنائية
• مقابلة "استغلال ثغرة بلاك هات اللاسلكية"، نصها حرفياً بقلم برايان كريبس على موقع صحيفة واشنطن بوست، مؤرشفة بتاريخ 5 مايو 2012
• مثال إبداعي على قيمة السائقين المجانيين ، LWN.net