سوء فهم حول توفر البيانات: DA = إصدار البيانات ≠ استرجاع البيانات التاريخية

مقدمة: ما هو بالضبط توفر البيانات؟ ** ربما يكون الانطباع الأول لمعظم الناس هو أنه "يمكن الحصول على البيانات التاريخية في لحظة معينة"، ولكن هذا في الواقع أكبر سوء فهم لمفهوم DA. **مؤخرًا، أوضح L2BEAT Lianchuang، مُقترح Danksharding، ومؤسس Celestia سوء الفهم هذا. وأشاروا إلى أن توافر البيانات يجب أن يشير في الواقع إلى "إصدار البيانات"، لكن معظم الناس يفهمون DA على أنه "بيانات تاريخية" يمكن استرجاعها"، وهذا الأخير يتضمن في الواقع مشكلات في تخزين البيانات.

على سبيل المثال، ذكر Dankrad منذ فترة آلية السحب القسري/الهروب للطبقة الثانية، وأشار إلى أن السحب القسري لـ Validium يحتاج إلى الحصول على أحدث حالة L2 لبناء Merkle Proof، لكن البلازما تحتاج فقط إلى أحدث حالة L2 منذ 7 أيام (هذا يختلف عن الاثنين فهو يتعلق بطريقة تحديد الجذر القانوني للمستخدم).

وبهذا، أشار دانكراد بوضوح إلى أن Validium يتطلب DA لضمان أمان أموال المستخدم، لكن Plasma لا تفعل ذلك. هنا، تشير حالة استخدام Dankrad إلى الفرق بين DA واسترجاع البيانات التاريخية، أي أن DA يميل إلى تضمين البيانات الصادرة حديثًا فقط. **

في L2BEAT، يتم تعزيز الفرق بين توفر البيانات DA وتخزين البيانات DS. أكد Bartek من L2BEAT مرارًا وتكرارًا على أن DA وتخزين البيانات/البيانات التاريخية هما شيئان مختلفان، ويمكن للمستخدمين الحصول على بيانات L2 التي يحتاجون إليها فقط لأن العقد التي توفر البيانات "جيدة بما يكفي بالنسبة لك". بالإضافة إلى ذلك، تخطط L2BEAT أيضًا لاستخدام "ما إذا كانت هناك عقد تخزين بيانات ذات أذونات مفتوحة" كمؤشر جديد لتقييم مجموعة التحديثات بالإضافة إلى DA.

تشير الملاحظات المذكورة أعلاه من قبل أعضاء مجتمع إيثريوم/مؤسسة إيثريوم إلى أنهم سيعملون على توحيد المفاهيم المتعلقة بالطبقة الثانية في المستقبل وتقديم تعريف أكثر تفصيلاً للطبقة الثانية نفسها. نظرًا لأن العديد من المصطلحات المحيطة بـ Rollup وL2 لم يتم شرحها بشكل جيد في الواقع، مثل متى تعتبر البيانات "بيانات تاريخية" - يعتقد بعض الأشخاص أنه نظرًا لأن العقود الذكية يمكنها فقط استدعاء بيانات الكتلة السابقة ضمن 256 كتلة، فإن البيانات 256 كتلة ( 50 دقيقة) مضت تعتبر "بيانات تاريخية".

بالمعنى الدقيق للكلمة، فإن "التراكمي" الذي ذكرته سيليستيا ومؤسسة إيثريوم هما شيئان مختلفان. تهدف هذه المقالة إلى توضيح الفرق بين مفهوم DA وتخزين البيانات، من مصدر DA وأخذ عينات توفر البيانات وتنفيذ DA المجمع، سنشرح لك ما هو توفر البيانات - إصدار البيانات. **

مصدر مفهوم DA

فيما يتعلق بما تشير إليه مشكلة "توفر البيانات"، أوضح مؤسس Celestia مصطفى ما يلي: **DA هو أنه عندما يقترح منشئ الكتلة كتلة جديدة، كيف يمكن التأكد من إطلاق جميع البيانات الموجودة في الكتلة إلى الشبكة؟ إذا لم يقم منشئ الكتلة بتحرير جميع البيانات الموجودة في الكتلة، فلن يتمكن من اكتشاف ما إذا كانت الكتلة تحتوي على معاملات غير صحيحة.

وأشار مصطفى أيضًا إلى أن Ethereum Rollup ينشر ببساطة بيانات كتلة L2 إلى سلسلة Ethereum ويعتمد على ETH لضمان توفر البيانات.

**على الموقع الرسمي لـ Ethereum، يوجد الملخص التالي حول DA: **يمكن تلخيص مشكلة توفر البيانات في سؤال: "كيف نتحقق من توفر بيانات الكتلة الجديدة؟"... للتوضيح العملاء بشكل عام، تشير مشكلة توفر البيانات إلى التحقق من توفر الكتلة دون تنزيل الكتلة بأكملها.

** يميز موقع Ethereum الرسمي أيضًا الفرق بين توفر البيانات واسترجاعها: ** يشير توفر البيانات إلى قدرة العقدة على تنزيل بيانات الكتلة عند اقتراح الكتلة. بمعنى آخر، يكون توفر البيانات ذا صلة عندما لا تكون الكتلة قد وصلت إلى الإجماع بعد... يشير استرجاع البيانات إلى قدرة العقدة على استرداد المعلومات التاريخية من blockchain... على الرغم من أن الأرشفة قد تتطلب بيانات تاريخية من blockchain، إلا أن العقد يمكنها التحقق من صحة الكتل ومعالجة المعاملات دون استخدام البيانات التاريخية.

** في رأي المساهم في Celestia China - شريك W3Hitchhiker، Ren Hongyi، ** تفترض Layer2 مقدمًا أن Ethereum آمن ولامركزي بما فيه الكفاية، ويمكن لجهاز التسلسل إرسال بيانات DA إلى Ethereum بأمان وجرأة، وسوف تنتشر هذه البيانات دون عوائق. لجميع العقد Ethereum الكاملة. يجب أن تقوم عقدة L2 الكاملة نفسها بتشغيل عميل Geth، وهو مجموعة فرعية من عقدة Ethereum الكاملة، حتى تتمكن من تلقي بيانات الطبقة الثانية DA.

**في نظر الدكتور تشي تشو، مؤسس EthStorage، تعريف DA هو أنه لا يمكن لأحد الاحتفاظ ببيانات المعاملات المقدمة من قبل المستخدمين إلى الشبكة. نموذج الثقة المقابل هو أننا نحتاج فقط إلى الثقة في بروتوكول L1 نفسه ولا نحتاج إلى تقديم افتراضات ثقة أخرى.

** أشار Qi Zhou إلى أن طريقة تنفيذ DA الحالية لـ Ethereum هي في الواقع بث P2P ** (بروتوكول القيل والقال)، ستقوم كل عقدة كاملة بتنزيل ونشر كتل جديدة وتخزين بيانات التجميع. بالطبع، لن تقوم عقد Ethereum الكاملة بتخزين الكتل التاريخية بشكل دائم، وقد تحذف البيانات تلقائيًا من فترة زمنية (يبدو أنها 18 يومًا) بعد اتصال 4844 بالإنترنت. ** لا يوجد العديد من عقد الأرشيف في العالم التي تخزن جميع البيانات التاريخية. ** تعتزم EthStorage سد هذه الفجوة في نظام Ethereum ومساعدة الطبقة الثانية في إعداد عقدة استمرار البيانات الحصرية الخاصة بها.

يمكن العثور على المناقشات المبكرة لمؤسسة Ethereum حول توفر البيانات في تغريدات Vitalik ومستندات github في عام 2017. في ذلك الوقت، كان يعتقد أنه إذا أردنا ضمان قابلية التوسع/الكفاءة العالية لـ blockchain، فنحن بحاجة إلى تحسين تكوين الأجهزة للعقدة الكاملة (العقدة الكاملة هي عقدة تقوم بتنزيل كتلة كاملة والتحقق من صلاحيتها، و المدقق الذي يقوم بالإجماع هو مجموعة فرعية من العقدة الكاملة). ومع ذلك، إذا تم تحسين تكوين الأجهزة للعقدة الكاملة، فستزيد تكلفة التشغيل، مما يتسبب في أن تصبح blockchain مركزية.

بخصوص هذه النقطة،** قال فيتاليك إنه يمكن تصميم حل لحل المخاطر الأمنية الناجمة عن مركزية العقد الكاملة عالية الأداء. ** يخطط لإدخال ترميز المحو وأخذ العينات العشوائية للبيانات لتصميم بروتوكول بحيث يمكن للعقد الخفيفة ذات الأجهزة المنخفضة معرفة أنه لا توجد مشكلة في الكتلة حتى لو لم تعرف الكتلة الكاملة.

كان تفكيره الأولي مرتبطًا في الواقع بالفكرة المذكورة في الورقة البيضاء الخاصة بالبيتكوين. تقول هذه الفكرة أن العقد الخفيفة لا تحتاج إلى تلقي الكتلة الكاملة، وعندما تكون هناك مشكلة في الكتلة، ستصدر العقدة الكاملة الصادقة "إنذارًا" لإخطار العقدة الضوئية. يمكن توسيع هذه الفكرة لتشمل إثباتات الاحتيال اللاحقة، ولكن ليس هناك ما يضمن أن العقد الكاملة الصادقة يمكنها دائمًا الحصول على بيانات كافية، ولا يمكن الحكم لاحقًا على ما إذا كان مقدم الكتلة قد حجب بيانات معينة ولم ينشرها.

على سبيل المثال، يمكن لعقدة معينة (أ) إصدار شهادة احتيال تدعي أنها تلقت حظرًا غير كامل من العقدة (ب). لكن في هذا الوقت، من المستحيل الحكم على ما إذا كانت هذه الكتلة غير المكتملة قد تم تزويرها بواسطة "أ" بنفسه أو تم إرسالها بواسطة "ب". أشار فيتاليك إلى أنه يمكن حل هذه المشكلة من خلال أخذ عينات من البيانات DAS (من الواضح أن توفر البيانات يتضمن بشكل أساسي مشكلات إصدار البيانات).

يقدم Vitalik مناقشة سريعة لهذه المشكلات وحلولها في "ملاحظة حول توفر البيانات وترميز المحو". ** وأشار إلى أن شهادة DA هي في الأساس "استكمال" لشهادة التزوير. **

** أخذ عينات توفر البيانات **

لكن من الواضح أن مفهوم DA ليس من السهل شرحه، لأنه تم تصحيح مستند جيثب الخاص بـ Vitalik 18 مرة. تظهر السجلات أن آخر تصحيح تم تقديمه كان في 25 سبتمبر 2018. في اليوم السابق، في 24 سبتمبر 2018، ** نشر مؤسسا شركة Celestia، مصطفى وفيتاليك، بحثًا مشتركًا من شأنه أن يصبح مشهورًا في المستقبل** ——إثباتات الاحتيال وتوافر البيانات: تعظيم أمان العميل الخفيف وتوسيع نطاق Blockchains مع أغلبية غير نزيهة

ومن المثير للاهتمام أن المؤلف الأول لهذه الورقة هو مصطفى وليس فيتاليك (المؤلف الآخر هو الآن باحث في Sui Public Chain). ذكرت المقالة مفهوم إثبات الاحتيال، وشرحت مبدأ أخذ عينات توافر البيانات DAS، وصممت بشكل تقريبي بروتوكول مزج DAS + ترميز المحو ثنائي الأبعاد + إثبات الاحتيال. ** تشير الورقة بوضوح إلى أن نظام إثبات DA هو في الأساس مكمل ضروري لإثبات الاحتيال. **

إذا بدأنا من وجهة نظر فيتاليك، فيمكن تلخيص وظيفة هذا البروتوكول على النحو التالي:

لنفترض أن السلسلة العامة لديها أجهزة التحقق من عقدة الإجماع N ذات الأجهزة المتطورة، كما أن إنتاجية البيانات الخاصة بها كبيرة وكفاءتها عالية جدًا. على الرغم من أن مثل هذا blockchain يحتوي على TPS مرتفع، إلا أن عدد العقد المتفق عليها N صغير نسبيًا، وهو مركزي نسبيًا، واحتمال تواطؤ العقد مرتفع.

ومع ذلك، ستكون واحدة على الأقل من عقد الإجماع N صادقة. **طالما أن المدققين 1/N على الأقل صادقون، **تحقق من أن الكتلة غير صالحة، وعلى استعداد لبث دليل الاحتيال عند الضرورة، يمكن للعقد الخفيفة أو المدققين الصادقين معرفة أن هناك مشكلة أمنية في الشبكة ويمكن استخدام العقد الخبيثة Slash والإجماع الاجتماعي على Forks وغيرها من الأساليب المستخدمة لإعادة الشبكة إلى وضعها الطبيعي.

ومع ذلك، كما ذكر فيتاليك من قبل، إذا تلقت عقدة كاملة صادقة كتلة ووجدت أنها تفتقر إلى أجزاء معينة، ونشرت شهادة احتيال، فمن الصعب تحديد ما إذا كان مقدم الكتلة لم ينشر هذا الجزء من البيانات، أو تم حظره في منتصف الطريق، قامت العقد الأخرى بحجبها، أو أن العقدة التي أصدرت شهادة الاحتيال تصرفت بمبادرة منها.

بالإضافة إلى ذلك، إذا تواطأت معظم العقد، فسيتم عزل المدققين الصادقين 1/N وقد لا يتمكنون من الحصول على كتل جديدة، ويعتبر هذا سيناريو هجوم حجب البيانات. تجدر الإشارة إلى أنه في هذا الوقت، لا تعرف العقدة الصادقة ما إذا كانت حالة الشبكة سيئة أم أن أشخاصًا آخرين تآمروا على حجب البيانات، كما أنها لا تعرف ما إذا كانت العقد الأخرى معزولة أيضًا، ومن الصعب الحكم على ما إذا كانت العقدة الصادقة قد تم عزلها أم لا. لقد تآمر غالبية الناس لحجب البيانات.

خلاصة القول، يجب أن تكون هناك طريقة لضمان قدرة المدقق الصادق على الحصول على البيانات المطلوبة للتحقق من الكتلة باحتمالية عالية جدًا؛ وفي الوقت نفسه، يجب أن يكون من الممكن تحديد من يشارك في هجمات حجب البيانات** - هو مقدم الكتلة الذي لم ينشر. إذا كانت هناك بيانات كافية، فلا يزال يقال أنه تم حجبها من قبل العقد الأخرى، أو أن معظم العقد متواطئة. من الواضح أن نموذج الأمان هذا يحتوي على ضمانات أكثر بكثير من "افتراض الأغلبية الصادقة" لسلاسل نقاط البيع العادية، كما أن أخذ عينات توفر البيانات DAS هو طريقة التنفيذ المحددة.

نحن نفترض الآن أن هناك العديد من العقد الخفيفة في الشبكة، ربما 10 N، وكل عقدة ضوئية متصلة بعدة مدققين** (لتسهيل التحليل، من المفترض أن كل عقدة ضوئية متصلة بجميع مدققي N). ستطلق هذه العقد الخفيفة أخذ عينات من البيانات إلى أداة التحقق عدة مرات، وتطلب بشكل عشوائي جزءًا صغيرًا من البيانات في كل مرة (بافتراض أنها تمثل 1٪ فقط من الكتلة). وبعد ذلك، سيقومون بنشر الأجزاء المستخرجة إلى جهات التحقق التي ليس لديها هذه البيانات. طالما أن هناك ما يكفي من العقد الخفيفة وعدد مرات أخذ عينات البيانات متكرر بما فيه الكفاية، حتى إذا تم رفض بعض الطلبات، وطالما تم الرد على معظمها، فيمكن ضمان أن جميع المدققين سيفعلون ذلك في النهاية الحصول على البيانات الكافية المطلوبة للتحقق من الكتلة. يمكن أن يعوض هذا تأثير البيانات التي يتم حجبها بواسطة عقد أخرى غير مقدم الكتلة. **

(مصدر الصورة: W3 Hitchhiker)

وإذا تواطأ معظم المدققين ورفضوا الاستجابة لطلبات معظم العقد الخفيفة، فسوف يدرك الناس بسهولة أن هناك مشكلة في السلسلة (لأنه حتى لو كانت سرعة شبكة بعض الأشخاص ليست جيدة، فلن تكون سيئة مثل الطلبات تم رفض معظم العقد الخفيفة). لذلك، يمكن للمخطط المذكور اكتشاف معظم السلوكيات التواطؤية باحتمالية عالية جدًا، على الرغم من أن هذه الحالة نفسها نادرًا ما تحدث بالطبع.

عند هذه النقطة، يمكننا حل الشكوك القادمة من خارج مقترحي الكتلة. **إذا انخرط مقدم الكتلة في حجب البيانات، *على سبيل المثال، لم ينشر البيانات الكافية المطلوبة للتحقق من الكتلة في الكتلة (بعد إدخال ترميز المحو ثنائي الأبعاد، تحتوي الكتلة على أجزاء 2k*2k، ويتطلب استرداد البيانات الأصلية للكتلة ما لا يقل عن أجزاء k*k، وهو ما يمثل 1/4. يريد مقدم الاقتراح ألا يتمكن الآخرون من استعادة البيانات الأصلية، وتحتاج أجزاء k+1*k+1 على الأقل سيتم حجبها)، *سيتم اكتشافها في النهاية بواسطة مدقق نزيه، والذي سيبث دليلاً على الاحتيال لتحذير الأشخاص الآخرين. **

وفقًا لفيتيك ومصطفى، فقد قاما في الواقع بدمج الأفكار التي تم اقتراحها من قبل وقاموا ببعض الابتكارات فوقها. من منظور نقطة البداية وتنفيذ المفهوم بأكمله، من الواضح أن ما يسمى بـ "توافر البيانات" يشير إلى ما إذا كانت البيانات المطلوبة للتحقق من أحدث كتلة قد تم إصدارها بواسطة مقدم الكتلة ويمكن التحقق منها بواسطة التحقق.نتلقى. ** يتعلق الأمر بـ "ما إذا كان قد تم إصدار البيانات بالكامل" بدلاً من "ما إذا كان من الممكن استرجاع البيانات التاريخية".

** كيفية تنفيذ DA الخاص بـ Ethereum Rollup **

مع الاستنتاج السابق، دعونا نلقي نظرة على تنفيذ DA لـ Ethereum Rollup. إنه في الواقع واضح نسبيًا: **مقترح الكتلة في Rollup هو المُسلسِل، الذي سيُصدر عمليات التحقق على Ethereum بين الحين والآخر. البيانات المطلوبة لنقل حالة الطبقة الثانية . **على وجه الدقة، يتمثل الهدف في بدء معاملة للعقد المحدد، وإدراج البيانات المتضمنة في DA في معلمات الإدخال المخصصة، وأخيرًا يتم تسجيلها في كتلة Ethereum. نظرًا لأن Ethereum لا مركزي بدرجة كافية، يمكنك التأكد من أن البيانات المقدمة بواسطة جهاز التسلسل سيتم استلامها بنجاح بواسطة "المدقق". ولكن ما يلعب دور "المدقق" في شبكات التجميع المختلفة يختلف.

*(ينشر جهاز التسلسل Arbitrum دفعات المعاملات إلى عقد على Ethereum. لا يتحقق العقد نفسه من هذه البيانات، ولكنه يلقي فقط حدثًا للعقدة الكاملة L2 للاستماع إليه، مما يسمح للأخيرة بمعرفة أن جهاز التسلسل قد أصدر دفعة المعاملة ) *

على وجه التحديد، يستخدم ZK Rollup عقد التحقق على Ethereum ليكون بمثابة "أداة التحقق". **يحتاج ZKR فقط إلى نشر اختلاف الحالة + إثبات الصلاحية على الأقل، **أي تغييرات الحالة + إثبات الصلاحية.سيكشف عقد التحقق عن إثبات الصلاحية لتحديد ما إذا كان يمكن أن يتطابق مع فرق الحالة. بعد اجتياز عملية التحقق، تعتبر كتلة/دفعة L2 الصادرة عن جهاز التسلسل صالحة.

(المصدر: الوثيقة البيضاء السابقة لبوليغون هيرمز)

ستصدر مجموعة التحديثات الأكثر تفاؤلاً المزيد من البيانات حول Ethereum، لأنها لا يمكنها الاعتماد إلا على عقد L2 الكاملة لتنزيل البيانات والتحقق من صحة الكتلة. **في هذه الحالة، يجب الكشف على الأقل عن التوقيع الرقمي لكل معاملة L2 (يتم استخدام التوقيعات المجمعة بشكل عام الآن)، وإذا تم استدعاء عقد، فيجب الكشف عن معلمات الإدخال، بالإضافة إلى عنوان نقل المعاملة و يجب الكشف عن قيمة Nonce لمنع هجمات إعادة التشغيل. انتظر. ولكن بالمقارنة مع بيانات المعاملات الكاملة، لا يزال هناك بعض التقليم.

**بالمقارنة مع ZK Rollup، فإن تكلفة DA لمجموعة التحديثات المتفائلة أعلى، **لأن ZK Rollup يحتاج فقط إلى الكشف عن تغييرات الحالة النهائية بعد تنفيذ مجموعة من المعاملات، ويأتي مع شهادة صلاحية، مع الاستفادة من بساطة ZK SNARK/STARK؛ لا يمكن لـ Optimistic Rollup إلا استخدام الطريقة الأكثر تعقيدًا، مما يسمح بإعادة تنفيذ جميع المعاملات على عقد L2 الكاملة الأخرى.

قدّر W3hitchhiker سابقًا أنه دون النظر إلى 4844 والنقط المستقبلية، يمكن أن يصل تأثير توسيع ZKR إلى عدة أضعاف تأثير OPR، وإذا ** أخذ في الاعتبار 4337 محفظة ذكية ذات صلة ** (استبدال توقيعات المفتاح الخاص ببيانات بصمات الأصابع وقزحية العين)، ** ZKR's ستكون المزايا أكثر وضوحًا، ** لأنها لا تحتاج إلى نشر البيانات الثنائية لبصمات الأصابع وقزحية العين إلى Ethereum، في حين أن Optimistic Rollup تفعل ذلك).

أما بالنسبة لـ Validium وPlasma/Optimium، فإنهما يستخدمان بالفعل طبقة DA أسفل سلسلة Ethereum لتنفيذ DA. على سبيل المثال، قام ImmutableX، الذي يستخدم نظام إثبات الصلاحية، ببناء مجموعة من عقد DAC (لجنة توفر البيانات) لنشر البيانات المتعلقة بـ DA؛ وتنشر Metis بيانات DA على Memlabs، ويستخدم Rooch وManta Celestia. في الوقت الحاضر، يبدو أنه نظرًا لوجود DAS ونظام مقاومة الاحتيال، تعد **Celestia واحدة من أكثر مشاريع طبقة DA مصداقية خارج Ethereum. **

مراجع

5