مستقبل بروتوكول إثيريوم المحتمل (6): الازدهار

تحتوي تصميم بروتوكول إثيريوم على العديد من "التفاصيل" التي تعتبر حاسمة لنجاحه. في الواقع، حوالي نصف المحتوى يتعلق بأنواع مختلفة من تحسينات EVM، بينما يتكون الجزء المتبقي من مواضيع متنوعة صغيرة، وهذا هو المعنى وراء "ازدهار".

! فيتاليك حول المستقبل المحتمل ل Ethereum (6): التفاخر

الازدهار: الهدف الرئيسي

• تحويل EVM إلى "الحالة النهائية" عالية الأداء ومستقرة
• إدخال التجريد الحسابي في البروتوكول، مما يسمح لجميع المستخدمين بالتمتع بحساب أكثر أمانًا وملاءمة
• تحسين تكاليف المعاملات الاقتصادية، وزيادة القابلية للتوسع مع تقليل المخاطر
• استكشاف علم التشفير المتقدم، مما يجعل إثيريوم يتحسن بشكل ملحوظ على المدى الطويل

تحسينات EVM

ماذا حل؟

تواجه EVM الحالية صعوبة في التحليل الثابت، مما يجعل من الصعب إنشاء تنفيذات فعالة، والتحقق الرسمي من الشفرات، وإجراء المزيد من التوسعات. بالإضافة إلى ذلك، فإن كفاءة EVM منخفضة، مما يجعل من الصعب تنفيذ العديد من أشكال التشفير المتقدمة، ما لم يتم دعمه بشكل صريح من خلال التجميع المسبق.

ما هو، وكيف يعمل؟

الخطوة الأولى في خارطة طريق تحسين EVM الحالية هي تنسيق كائن EVM (EOF)، والذي من المقرر تضمينه في التفرع الصلب التالي. EOF هو مجموعة من EIP، يحدد إصدار جديد من كود EVM، مع العديد من الميزات الفريدة، وأبرزها:

• الرمز ( قابل للتنفيذ، لكن لا يمكن قراءة ) من EVM والبيانات ( قابلة للقراءة، لكن لا يمكن تنفيذها بين ).
• ممنوع التحويل الديناميكي، يُسمح فقط بالتحويل الثابت
• لا يمكن ملاحظة المعلومات المتعلقة بالوقود في كود EVM
• أُضيفت آلية جديدة لروتين فرعي صريح

ستستمر العقود القديمة في الوجود ويمكن إنشاؤها، على الرغم من أنه قد يتم استبعاد العقود القديمة تدريجياً ( وقد يتم تحويلها قسراً إلى كود EOF ). ستستفيد العقود الجديدة من تحسين الكفاءة الناتج عن EOF - أولاً من خلال تقليص حجم الشيفرة البرمجية قليلاً بفضل ميزات الروتين الفرعي، ثم من خلال الوظائف الجديدة المحددة لـ EOF أو تقليل تكاليف الغاز.

بعد إدخال EOF، أصبحت الترقية الإضافية أسهل بكثير، حيث أن أكثر ما تم تطويره هو توسيع العمليات الحسابية لوحدة EVM ( EVM-MAX ). أنشأ EVM-MAX مجموعة من العمليات الجديدة المخصصة لعمليات المودول، ووضعها في مساحة ذاكرة جديدة لا يمكن الوصول إليها بواسطة رموز العمليات الأخرى، مما يجعل من الممكن استخدام تحسينات مثل ضرب مونتغومري.

فكرة جديدة هي دمج EVM-MAX مع خاصية SIMD التي تعتمد على تعليمات متعددة البيانات (، حيث أن SIMD كفكرة في إثيريوم موجودة منذ فترة طويلة، حيث تم اقتراحها لأول مرة من قبل Greg Colvin في EIP-616. يمكن استخدام SIMD لتسريع العديد من أشكال التشفير، بما في ذلك دوال التجزئة و STARKs ذات 32 بت والتشفير القائم على الشبكات، إن دمج EVM-MAX و SIMD يجعل من هذين التوسعين الموجهين للأداء زوجًا طبيعيًا.

تصميم تقريبي لمجموعة من EIP سيبدأ من EIP-6690، ثم:

• يسمح )i( بأي عدد فردي أو )ii( أي قوة من 2 لا تتجاوز 2768 كقيمة نموذجية
• بالنسبة لكل شفرة تشغيل EVM-MAX ) الجمع، الطرح، الضرب (، أضف إصدارًا لا يستخدم 3 قيم فورية x، y، z، بل يستخدم 7 قيمة فورية: x_start، x_skip، y_start، y_skip، z_start، z_skip، count. في كود Python، تعمل هذه الشفرات بشكل مشابه لـ:

بالنسبة لأنا في range)count(: mem[z_start + z_skip * العدد] = op) mem [x_start + x_skip * عدد] ، [y_start + y_skip * عدد] (

في التنفيذ الفعلي، سيتم معالجة ذلك بطريقة متوازية.

• قد تتم إضافة XOR و AND و OR و NOT و SHIFT) بما في ذلك الحلقات وغير الحلقات(، على الأقل بالنسبة لمودولوس القوة 2. في نفس الوقت، ستتم إضافة ISZERO) لدفع المخرجات إلى المكدس الرئيسي EVM(، مما سيكون قويًا بما يكفي لتحقيق التشفير بواسطة المنحنيات البيانية، وتشفير النطاق الصغير) مثل Poseidon و Circle STARKs(، ودوال التجزئة التقليدية) مثل SHA256 و KECCAK و BLAKE(، والتشفير القائم على الشبكات. قد يتم تنفيذ ترقيات EVM الأخرى أيضًا، ولكن حتى الآن لم تحظ باهتمام كبير.

) روابط الأبحاث الحالية

• EOF:
• EVM-MAX:
• سيمد:

العمل المتبقي والتوازن

حالياً، تخطط EOF للإدراج في الانقسام الصعب التالي. على الرغم من أن من الممكن دائماً إزالته في اللحظة الأخيرة - فقد تمت إزالة ميزات بشكل مؤقت في الانقسامات الصعبة السابقة، ولكن القيام بذلك سيواجه تحديات كبيرة. إزالة EOF تعني أن أي ترقية مستقبلية لـ EVM يجب أن تتم بدون EOF، على الرغم من أنه يمكن القيام بذلك، إلا أنه قد يكون أكثر صعوبة.

الاعتبار الرئيسي لـ EVM هو تعقيد L1 وتعقيد البنية التحتية، EOF هو كمية كبيرة من التعليمات البرمجية التي يجب إضافتها إلى تنفيذ EVM، كما أن فحص التعليمات البرمجية الثابتة معقد نسبيًا. ومع ذلك، كتعويض، يمكننا تبسيط اللغات عالية المستوى، تبسيط تنفيذ EVM والفوائد الأخرى. يمكن القول إن إعطاء الأولوية لخريطة طريق التحسين المستمر لـ إثيريوم L1 يجب أن يشمل ويبني على EOF.

تتمثل إحدى المهام المهمة التي يجب القيام بها في تحقيق وظائف مشابهة لـ EVM-MAX مع SIMD، وإجراء اختبارات مرجعية لاستهلاك الغاز للعمليات التشفيرية المختلفة.

كيف تتفاعل مع أجزاء أخرى من خارطة الطريق؟

تقوم L1 بتعديل EVM الخاص بها لجعل L2 قادرًا على إجراء التعديلات المناسبة بسهولة أكبر، وإذا لم يتم إجراء التعديلات المتزامنة بين الاثنين، فقد يؤدي ذلك إلى عدم التوافق، مما يسبب آثارًا سلبية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تقلل EVM-MAX و SIMD من تكلفة الغاز للعديد من أنظمة الإثبات، مما يجعل L2 أكثر كفاءة. كما أنه يجعل من الأسهل استبدال المزيد من التعليمات البرمجية المسبقة بالتعليمات البرمجية EVM القابلة للتنفيذ التي تقوم بنفس المهام، مما قد لا يؤثر بشكل كبير على الكفاءة.

![فيتاليك حول مستقبل إثيريوم المحتمل (6): The Splurge]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ec1638a809393a6ed42724fb08f534da.webp(

تجريد الحساب

) ماذا حل؟

حالياً، يمكن التحقق من المعاملات بطريقة واحدة فقط: توقيع ECDSA. في البداية، كان الهدف من تجريد الحسابات هو تجاوز ذلك، مما يسمح بأن تكون منطق التحقق الخاص بالحسابات لأي كود EVM. يمكن أن يمكّن ذلك مجموعة من التطبيقات:

• التحويل إلى تشفير مقاوم للكمبيوتر الكمي
• تبديل المفتاح القديم ### يُعتبر على نطاق واسع ممارسة أمان موصى بها (
• محفظة متعددة التوقيع ومحفظة استعادة اجتماعية
• استخدم مفتاحًا واحدًا لإجراء عمليات ذات قيمة منخفضة، واستخدم مفتاحًا آخر ) أو مجموعة مفاتيح ( لإجراء عمليات ذات قيمة عالية

يسمح لبروتوكول الخصوصية بالعمل دون وجود وسطاء، مما يقلل بشكل كبير من تعقيده، ويزيل نقطة اعتماد مركزية رئيسية.

منذ أن تم اقتراح تجريد الحسابات في عام 2015، توسع هدفها ليشمل العديد من "أهداف الراحة"، على سبيل المثال، يمكن لحساب لا يحتوي على ETH ولكنه يمتلك بعض ERC20 دفع الغاز باستخدام ERC20.

![فيتاليك حول إثيريوم المستقبل المحتمل (6): التباهي])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-66bd22f0b53601d0976aa3a2b701c981.webp(

MPC)الحساب متعدد الأطراف( هو تقنية لها تاريخ يمتد لأربعين عامًا، تُستخدم لتقسيم المفاتيح إلى أجزاء متعددة وتخزينها على أجهزة متعددة، مستفيدة من تقنيات التشفير لإنشاء توقيعات، دون الحاجة إلى تجميع هذه الأجزاء من المفاتيح مباشرة.

EIP-7702 هو اقتراح مخطط لإدخاله في الانقسام الصلب التالي، وEIP-7702 هو نتيجة الوعي المتزايد بتوفير سهولة تجريد الحسابات لصالح جميع المستخدمين ) بما في ذلك مستخدمي EOA (، ويهدف إلى تحسين تجربة جميع المستخدمين على المدى القصير، وتجنب الانقسام إلى نظامين بيئيين.

بدأ هذا العمل في EIP-3074 ، وانتهى أخيرًا إلى EIP-7702. يوفر EIP-7702 "وظائف الراحة" لتجريد الحساب لجميع المستخدمين ، بما في ذلك اليوم EOA) الحسابات المملوكة خارجيًا ، أي الحسابات التي يتم التحكم فيها بواسطة توقيع ECDSA (.

على الرغم من أن بعض التحديات ) وخاصة تحدي "الراحة" ( يمكن معالجتها من خلال تقنيات تدريجية مثل الحوسبة متعددة الأطراف أو EIP-7702، إلا أن الهدف الأمني الرئيسي الذي تم اقتراحه في البداية بشأن تجريد الحسابات لا يمكن تحقيقه إلا من خلال العودة إلى المشكلة الأصلية وحلها: السماح لشفرة العقد الذكي بالتحكم في التحقق من المعاملات. السبب في عدم تحقيق ذلك حتى الآن هو التنفيذ الأمني، وهو تحدٍ.

! [فيتاليك حول المستقبل المحتمل ل Ethereum (6): التفاخر])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-c0f722db75e53f4ff37ef40f5547dfc4.webp019283746574839201

( ما هو، كيف يعمل؟

الجوهر الرئيسي للاختزال الحسابي هو البساطة: السماح للعقود الذكية بإجراء المعاملات، وليس فقط EOA. تأتي كل التعقيدات من تنفيذ ذلك بطريقة صديقة لصيانة الشبكة اللامركزية، وكذلك الحماية من هجمات رفض الخدمة.

تحدي رئيسي نموذجي هو مشكلة الفشل المتعدد:

إذا كانت هناك دالة تحقق لـ 1000 حساب تعتمد على قيمة واحدة معينة S، وكانت القيمة الحالية S تجعل المعاملات في مجموعة الذاكرة جميعها صالحة، فإن وجود معاملة واحدة تعكس قيمة S قد يجعل جميع المعاملات الأخرى في مجموعة الذاكرة غير صالحة. وهذا يتيح للمهاجم إرسال معاملات غير مرغوب فيها إلى مجموعة الذاكرة بتكلفة منخفضة جداً، مما يؤدي إلى إعاقة موارد عقد الشبكة.

بعد سنوات من الجهود، التي تهدف إلى توسيع الوظائف مع الحد من مخاطر رفض الخدمة ) DoS ###، تم التوصل في النهاية إلى حل لتحقيق "التجريد المثالي للحسابات": ERC-4337.

تعمل آلية ERC-4337 على تقسيم معالجة العمليات التي يقوم بها المستخدم إلى مرحلتين: التحقق والتنفيذ. يتم معالجة جميع عمليات التحقق أولاً، ثم يتم معالجة جميع عمليات التنفيذ. في تجمع الذاكرة، يتم قبول العمليات التي تخص المستخدم فقط عندما تتعلق مرحلة التحقق بحسابه الخاص ولا تقرأ متغيرات البيئة. وهذا يمكن أن يمنع هجمات الفشل المتعدد. بالإضافة إلى ذلك، يتم تطبيق قيود صارمة على الغاز لخطوة التحقق.

تم تصميم ERC-4337 كمعيار بروتوكول إضافي (ERC)، لأنه في ذلك الوقت كان مطورو عملاء إثيريوم يركزون على الدمج (Merge)، ولم يكن لديهم طاقة إضافية للتعامل مع ميزات أخرى. لهذا السبب استخدم ERC-4337 كائنًا يسمى عمليات المستخدم، بدلاً من المعاملات العادية. ومع ذلك، أدركنا مؤخرًا الحاجة إلى كتابة بعض المحتويات على الأقل في البروتوكول.

السببين الرئيسيين هما كما يلي:

1. EntryPoint ككفاءة متأصلة في العقد: كل حزمة لديها تكلفة ثابتة تبلغ حوالي 100,000 غاز، بالإضافة إلى الآلاف من الغاز لكل عملية مستخدم.
2. ضمان ضرورة خصائص إثيريوم: مثل نقل الضمانات التي تم إنشاؤها من قبل القائمة إلى مستخدمي الحسابات المجردة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن ERC-4337 قد وسع وظيفتين:

• وكيل الدفع ( Paymasters ): يسمح لوحدة حساب بدفع الرسوم نيابة عن وحدة حساب أخرى، مما ينتهك قاعدة الوصول فقط إلى وحدة حساب المرسل نفسها في مرحلة التحقق، وبالتالي تم إدخال معالجة خاصة لضمان أمان آلية وكيل الدفع.
• المجمعات ( Aggregators ): يدعم وظيفة تجميع التوقيعات ، مثل التجميع BLS أو التجميع القائم على SNARK. هذا ضروري لتحقيق أعلى كفاءة بيانات على Rollup.

( روابط الأبحاث الحالية

• محاضرة حول تاريخ التجريد الحسابي:
• ERC-4337:
• EIP-7702:
• كود BLSWallet ) يستخدم ميزة التجميع ###:
• EIP-7562( كتابة بروتوكول حسابات مجرّدة ):
• EIP-7701( بروتوكول كتابة الحسابات المجردة المعتمد على EOF ):

( العمل المتبقي والتوازن

الشيء الرئيسي الذي يحتاج إلى حل في الوقت الحالي هو كيفية إدخال التجريد الكامل للحساب في البروتوكول، ومن بين الاقتراحات الأخيرة الشهيرة المتعلقة بتجريد الحسابات في بروتوكول الكتابة، يوجد الاقتراح EIP-7701، الذي ينفذ تجريد الحسابات فوق EOF.