ما هي فوائد تقنية عينات توافر البيانات؟ ولماذا نحتاج إليها؟

الصورة من قبل @testalizeme?utm_source=medium&utm_medium=referral">Testalize.me on Unsplash

المعرفة الأساسية:

• لدي فهم أساسي لعملية التوافق في Ethereum
• اعرف الفرق بين Full Node و Light Node
• تعرف على مشاكل Rollup ونشر البيانات (توافر البيانات)

سيتم نشر البيانات التالية للاتصال بتوفر البعض من الكلمات المتعلقة بتوفر البيانات، مثل DAS و DAC، سيتم الاحتفاظ بالكلمات الأصلية لمنع القراء من عدم القدرة على الاتصال بالنص الإنجليزي الأصلي. للحصول على مقدمة حول اسم نشر البيانات، يرجى الرجوع إلى:

تمت إعادة تسمية توافر البيانات: يحل محل نشر البيانات توافر البيانات

مؤخرًا، اقترح بعض الأشخاص استخدام "نشر البيانات" لاستبدال "توفر البيانات" لتجنب الارتباك الناتج عن مصطلح DA. سيقدم هذا المقال تقديمًا للارتباك الناتج عن كلمة DA والأسباب التي يجب استخدام "نشر البيانات" بدلاً من البيانات...

medium.com

هذه السلسلة من المقالات ستقدم آلية التشغيل لـDAS من خلال Danksharding، بالإضافة إلى الشبه والاختلافات بين Celestia وEigenDA وAvailDA. سيتم في المقالة الأولى تقديم سبب الحاجة إلي DAS والفوائد التي يجلبها DAS.

ملخص: لماذا يتم مناقشة قضية إصدار البيانات؟

حاليًا، أكثر الحالات شيوعًا التي يُناقش فيها إصدار البيانات في نظام الإيثيريوم هي عند مناقشة تصميم L2: L2 نفسه أيضًا سلسلة، لذلك ستكون لها كتلها وبيانات معاملاتها الخاصة، فأين يجب وضع هذه البيانات؟ لأن المستخدمين بحاجة إلى هذه المعلومات لضمان الأمان.

• إذا كانت مجموعة التحديثات ، فستقوم بتحميل بيانات المعاملات الخاصة بها إلى L1 مثل Ethereum ، باستخدام Ethereum كمكان لتخزين البيانات.
• إذا لم يكن Rollup، سيتم وضع البيانات في مكان آخر، مثل من قبل مجموعة من الأعضاء الموثوق بهم. يُطلق على مثل هذا الوصي اسم لجنة توافر البيانات (DAC).

لمزيد من المعلومات حول العلاقة بين Rollup وإصدار البيانات، يرجى الرجوع إلى:

Rollup وتوافر البيانات

سيقدم هذا المقال عرضًا للعلاقة بين توافر البيانات وال Rollup، وكيف يمكن لل Rollup أن يقدم بعض التضحيات في توافر البيانات مقابل تكاليف المعاملات المنخفضة.

medium.com

ولكن في الواقع ، ليس فقط L2 ، ستحتاج سلسلة Ethereum نفسها أيضا إلى مواجهة مشكلة إصدار البيانات ، لأن العقد الخفيفة لن تقوم بتنزيل بيانات الكتلة الكاملة مثل العقد الكاملة ، لذلك تحتاج العقد الخفيفة إلى الاعتقاد بأنه "عندما تظهر كتلة جديدة في ذلك الوقت ، تم إصدار البيانات الكاملة للكتلة بالفعل ". عندما يتم خداع عقدة خفيفة للاعتقاد بكتلة "غير مكتملة" ، يكون التأثير هو نفسه عندما يتم خداعها للاعتقاد بكتلة "غير قانونية" - فهي متصلة برابط لا يستخدمه الآخرون. سلاسل متشعبة معترف بها.

سيتم رفض العقد الكاملة للكتل غير الكاملة، ولكن العقد الخفيفة ستقبلها

فمن الذي يثق فيه العقد الخفي الحالي للإيثيريوم لضمان أن بيانات كتلة جديدة تم الكشف عنها بالكامل؟ الجواب هو 'المحققون'. عندما يتلقى العقد الخفي كتلة جديدة، فإنه لن يقوم بتحميل بيانات الكتلة بالكامل، إلا أنه سيرى كم عدد المحققين الذين صوتوا لصالح الكتلة. عندما يصوت عدد كافٍ من المحققين لصالح هذه الكتلة، سيعتقد أن المعلومات الكاملة لهذه الكتلة قد تم نشرها فعليًا. هذا هو افتراض ينتمي إلى الأغلبية الصادقة، وهي الاعتقاد بأن معظم المحققين هم أشخاص طيبون.

عندما يوقع ما يكفي من المحققين على الكتلة، سيرى العقد الخفيف أن الكتلة قد تم إطلاقها بالكامل.

ملاحظة: في الوقت الحالي، لا تقوم العُقدة الخفيفة للإيثيريوم بجمع أصوات مئات الآلاف من المحققين في الواقع للحساب، لأن العدد كبير جدًا والحساب مُستهلك للموارد. بدلاً من ذلك، يتم تعيين دفعة أخرى من لجنة المزامنة بعدد أصغر بكثير، تتألف من توقيع المحقق داخل العُقدة الخفيفة كضمان لها. يُعتبر هذا الأمر نهجًا انتقاليًا، في انتظار تصميم أكثر اكتمالًا ونضجًا لاستبداله في المستقبل.

أخذ عينات من توافر البيانات

"الاعتقاد بأن معظم المحققين أشخاص طيبون" يبدو خيارًا معقولًا وجيدًا، ولكن ماذا لو استطعنا أن نفعل أفضل؟ ماذا لو حدث ذلك يومًا ما حقًا، حيث يرغب معظم المحققين في التحالف لخداعنا، قائلين إن لديهم بيانات كاملة عن الكتلة ولكن في الواقع ليس لديهم، ولكن طالما وجد عدد قليل من الأشخاص الطيبين في شبكة الند للند، يمكننا تجنب الوقوع في الخداع؟

مثل هذه القدرة الرائعة بالتأكيد لن تظهر من العدم. للحصول على هذه القدرة، تحتاج إلى بناء شبكة ند لند مستقرة بما فيه الكفاية، وامتلاك عدد كافٍ من المستخدمين، وحتى إضافة وظائف الخصوصية إلى طبقة الشبكة. هذه القدرة هي تركيز سلسلة المقالات هذه - عينات توافر البيانات (DAS).

في سلسلة كتل مع DAS، لن تستقبل العقد الخفيفة ببساطة بيانات كتلة جديدة بشكل سلبي، بل ستشارك بشكل مشترك في عملية DAS: يجب على كل عقد خفيف الانتقال إلى شبكة p2p لكل كتلة. على الطريق، يبحث عن عدة قطع من البيانات على الكتلة ويحفظ البيانات، ثم يشاركها مع العقد الأخرى عندما يطلبون البيانات. تمامًا مثل بروتوكول مشاركة الملفات اللامركزي BitTorrent، تحفظ العقد في الشبكة وتشارك البيانات التي تهتم بها معًا بدلاً من الاعتماد على خادم مركزي.

يعمل العقد الخفيفة معًا لاسترداد ومشاركة بيانات شظية للكتلة من خلال شبكة الند للند

ملاحظة: في سيناريو مثالي، سيقوم مستخدمو البلوكشين جميعًا بتشغيل العُقَد الخفيفة، والمشاركة في عملية الـ DAS معًا، وضمان الأمان معًا، بدلاً من الثقة الكاملة في العُقَد الأخرى كما هو الحال الآن.

لا يمكن لكل عقدة ضوئية أن تصدق أن بيانات الكتلة قد تم إصدارها بالكامل حتى تحصل بنجاح على كل جزء من البيانات التي تطلبها. ومع ذلك ، بمجرد الحصول على كل جزء من البيانات التي يطلبها ، يمكنه أن يعتقد بأمان أن بيانات الكتلة قد تم إصدارها. تم نشر المعلومات بالكامل. ولكن لماذا يمكن للعقد الخفيفة أن تعتقد بأمان أن بيانات الكتلة الكاملة قد تم إصدارها على الرغم من أنها تحتوي على بيانات مجزأة فقط؟ وذلك لأن العقد الخفيفة الأخرى في الشبكة ستقوم أيضا بتخزين بيانات الأجزاء بشكل منفصل ، لذلك عند الضرورة ، سيتمكن الجميع من العمل معا لتجميع البيانات الكاملة معا من بيانات الأجزاء الخاصة ببعضهم البعض ، والقدرة السحرية الأخرى ل DAS هي: لا تحتاج البيانات المحفوظة بواسطة العقد الضوئية إلى تغطية بيانات الكتلة الكاملة. يمكن للعقد الخفيفة استعادة 100٪ من البيانات طالما أنها تحصل على 50٪ من البيانات.

طالما أن العقد الخفيفة تحتوي على أكثر من 50٪ من بيانات الشظايا، يمكنها استعادة بيانات الكتلة الكاملة.

ملاحظة: قد لا تكون 50% بالضرورة، قد تكون أعلى، اعتمادًا على إعداد الDAS، ولكنها بالتأكيد ستكون أقل من 100%.

لذلك، في DAS، حتى لو صوت معظم المحققين لصالح كتلة معينة، لن تصدق العقدة الخفيفة بسهولة الكتلة. ستقوم العقدة الخفيفة بأداء عملية أخذ عينات (أخذ عينات)، أي طلب بيانات الشظايا للكتلة. عند الحصول على جميع الشظايا المطلوبة، سيُعتقد أن بيانات الكتلة قد تم نشرها بالكامل.

الأغلبية الصادقة -> الأقلية الصادقة

بالمقارنة مع إثيريوم، الذي لا يمتلك حاليًا DAS، يجب على العقد الخفيف الاعتماد على 'معظم المحققين هم أشخاص جيدين'، وهو افتراض الأغلبية الصادقة؛ بعد أن ينضم إثيريوم إلى DAS، يعتمد العقد الخفيف على 'عدد قليل من العقد الذين (سيقومون بأخذ عينات و'شخص جيد يحتفظ بالمعلومات' هو افتراض الأقلية الصادقة.

ملاحظة: تُشير "قليل" إلى حقيقة أن عدد العقد الخفيفة التي يجب أخذ عينات منها وتخزينها لاستعادة البيانات الكاملة صغير نسبيا مقارنة بجميع العقد الخفيفة (الكثير جدًا) في الشبكة.

الأمان الاحتمالي

كما ذكر سابقًا، عندما يتلقى العقد الخفيف جميع بيانات الشظية التي طلبها، سيعتقد أن بيانات الكتلة قد تم إصدارها بالكامل، ويمكن للعقد الخفيف في الشبكة العمل معًا لاقتراضها عند الحاجة. يمكن استعادة البيانات الكاملة من البيانات المجزأة، ولكن... ماذا لو كان الشخص الذي أنتج الكتلة خبيثًا، ولم يقم بإصدار بيانات الكتلة الكافية في البداية؟ ماذا لو استهدف عقدًا خفيفًا معينًا ولم يقدم أي بيانات بعد تقديم بيانات الشظية المطلوبة من ذلك العقد الخفيف؟

نجحت أليس في الحصول على المعلومات المطلوبة ، لذلك تعتقد أن معلومات الكتلة قد تم إصدارها بالكامل ، وستلتقط في النهاية الكتلة التي تم تجاهلها بواسطة العقد الأخرى.

ثم سيتعين على هذا العقد الخفي أن يتم خداعه، وهذا هو أيضًا القيد والتضحية في DAS: فإن الضمانة التي يقدمها DAS لـ "الإفراج الكامل عن البيانات" هي ضمان احتمالات، وليس ضمانًا 100% وقاطعًا، ولكن هذا لا يزال أفضل من أن يتعين عليك الثقة تمامًا في غالبية المحققين. إذا شعرت بأن ضمان الاحتمالات ليس آمنًا بما فيه الكفاية وترغب في التأكد 100% مما إذا تم إطلاق البيانات الكاملة للكتلة، فعذرًا، يمكنك فقط تشغيل عقد كامل بنفسك لتحميل البيانات الكاملة للكتلة.

ملاحظة: لا يمكن للبرنامج الذي يعمل على العقد الخفيف أن يعرف أنه تم خداعه. بالنسبة للبرنامج، طالما يتلقى جميع البيانات المطلوبة، سيعتقد أن الكتلة قد تم نشرها بالكامل. يمكن للمستخدمين فقط معرفة من خلال قنواتهم الاجتماعية الخاصة أن كتلة معينة لم تتم نشرها بالكامل فعليًا، وتوجيه عقداتهم الخفيفة بسرعة لوضع علامة على الكتلة كبيانات غير كاملة.

أهمية الخصوصية عبر الإنترنت

إذا كان الشخص الذي أنتج الكتلة يكون خبيثًا ويرغب في خداع بعض العقد الخفيفة، فإذاً، سيكون قادرًا على خداع تلك العقد الخفيفة. ومع ذلك، سيكون هناك حد أقصى لعدد الخادعين. بعد كل شيء، لا يمكن للمهاجم إصدار الكثير من الكتل بحيث يمكن للعقد الخفيفة أن تعمل حقًا معًا لاستعادة البيانات الكاملة.

في هذا الوقت، قد تكون قلقًا، هل يمكن أن تكون أمانتك معتمدة فقط على 'عدم وجود عداوة مع الشخص الذي أنتج الكتلة' أو 'لا يعرف المهاجم من أنا، لذلك لن يستهدفني؟' نعم، ولكن هذا هو السبب في ذكر سابقًا أن DAS يحتاج إلى وظيفة الخصوصية في طبقة الشبكة، لأنه إذا كان بإمكان المهاجم معرفة 'من' يطلب بيانات الشظية، أو يعرف أن الشظية A و B و C 'نفس 'الفرد' يطلب، فإنه يمكنه بطبيعة الحال استهداف الضحية المستهدفة بسهولة وتقديم المعلومات للطرف الآخر. إذا كانت طبقة الشبكة اليوم تحتوي على وظيفة الخصوصية، فإن المهاجم لن يكون لديه طريقة لمعرفة من يطلب هذه القطعة من المعلومات. بالطبيعة، لن يكون هناك طريقة لخداع الهدف، وستتم تقليل كفاءة هجوم المهاجم بشكل كبير: ليس لديه طريقة لتحديد ما إذا تم خداع الضحية، أو حتى أي عقدة خفيفة.

إذا لم يعرف المهاجم من يطلب المعلومات، سيكون من الصعب جدًا خداع العقد الخفيفة.

قاعدة الأمان لـ DAS

لضمان أمان DAS، يتطلب ذلك:

1. زيادة بيانات الكتل تزيد من موثوقية البيانات من خلال ترميز المحو. على سبيل المثال، يمكن للعقد استعادة 100% من البيانات الأصلية فقط عن طريق تمرير أي 50% من البيانات.
2. تعمل العقد الخفيفة معًا لأخذ عينات وتخزين كمية كافية من البيانات المجزأة لضمان أن يمكن استعادة البيانات الكاملة، و
3. شبكة ند لند قوية تسمح للعقد بمشاركة شظايا من البيانات.

زيادة موثوقية بيانات الكتلة من خلال ترميز المحو

ما سيكون المشكلة إذا لم يتم ترميز الكتل من خلال ترميز المحو، ولكن دع العقد الخفيفة تأخذ عينات مباشرة من محتوى الكتلة الأصلي؟ الجواب هو: يجب أن يصل بيانات الجزء التي تم أخذ عينات منها بواسطة العقد الخفيفة إلى تغطية 100٪ لضمان سلامة البيانات. حتى إذا عملت العقد الخفيفة معًا لأخذ عينات من 99٪ من بيانات الكتلة، فإن هذه الكتلة لا تزال غير كاملة وغير معترف بها.

بدون ترميز المحو، طالما أن قليلاً من الكتلة مفقود، فهذا يعني أن الكتلة لم تتم إطلاقها بالكامل.

إذا تم ترميز الكتلة بواسطة ترميز المحو، فإن 100٪ من البيانات يمكن استعادتها مع أي 50٪ من البيانات على سبيل المثال. وهذا يعني أن العقد الخفيفة يمكن أن تضمن أنها يمكنها استعادة البيانات طالما أن بيانات الشظايا المأخوذة معًا تصل إلى 50٪ من التغطية. معلومات الكتلة الكاملة. بالمقارنة مع 100٪ من التغطية، فإن المتطلبات لـ 50٪ من التغطية أبسط بكثير. سيكون من الأصعب بكثير بالنسبة لمنتجي الكتل الخبيثة إخفاء بعض المعلومات لخداع العقد الخفيفة.

ملاحظة: 50% هو مجرد مثال. ستحتاج الاحتياجات المختلفة إلى نسب مختلفة مطلوبة للاستعادة.

2. توفر العقد الخفيف كافية من البيانات المجزأة

إذا لم يقم العقد الخفيف بحفظ كافة بيانات الشظية بما يكفي، حتى إذا كانت بيانات الكتلة مُشفرة من خلال ترميز المحو، لا يمكن استعادة 100% من البيانات. على سبيل المثال، إذا كانت العقد الخفيفة تخزن فقط 40% من بيانات الشظية بشكل إجمالي، ولا يمكنها استعادة 100% من البيانات معًا، فإن هذه العقد ستتم خداعها جميعًا وتعتقد أن بيانات الكتلة قد تم الإفراج عنها بالكامل.

كيفية ضمان أن تحفظ العقد الخفيف كمية كافية من البيانات؟ نحتاج إلى وجود عدد كافٍ من العقد الخفيفة أو عدد كافٍ من العينات لكل عقد خفيف. إذا كانت هناك عدد كافٍ من العقد الخفيفة، فإن عدد مرات العينة لكل عقد خفيف لا يحتاج إلى أن يكون عاليًا؛ ولكن إذا لم يكن هناك عدد كافٍ من العقد الخفيفة، فعلى عدد مرات العينة لكل عقد خفيف أن يكون كافيًا بما يكفل أن تعمل العقد الخفيفة معًا لحفظ كمية كافية من البيانات.

ملاحظة: إذا استمر عدد العقد الخفيفة في الزيادة، فإن حجم البيانات التي يمكنها تخزينها معًا قد يزيد في الواقع إذا ظل عدد العينات ثابتًا. على سبيل المثال، Celestia، التي ستُقدم في هذه السلسلة من المقالات، يمكنها دعم أحجام كتل مرنة. بلوكتشين: يمكن ضبط حجم كتلة Celestia وفقًا لعدد العقد الخفيفة في الشبكة.

3. شبكة الند للند الصوتية

تحتاج العقد الخفيفة إلى مشاركة البيانات المجزأة من خلال شبكة p2p بحيث يمكن استعادة بيانات الكتلة الكاملة عند الضرورة. إذا كانت شبكة p2p غير مستقرة ولا يمكنها التعامل مع عدد كبير من طلبات البيانات، فقد لا تتمكن العقد من الحصول على بعض أجزاء البيانات. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري أيضًا منع جميع أجزاء البيانات من التداول في نفس شبكة p2p، مما يؤدي إلى زيادة حمولة عرض النطاق الترددي في الشبكة. في الأفضل، يجب على العقد الخفيفة أن تكون قادرة على تلقي فقط البيانات التي تطلبها، بدلاً من جميع البيانات الغير ذات الصلة الأخرى. تدفق من خلال يديها من خلال شبكات p2p.

بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تحتوي طبقة الشبكة أيضًا على وظائف الخصوصية، وإلا سيتم تحديد العقد الخفي. لن يقوم العقد الخفي بنشر أكثر من 50٪ من البيانات، ولكنه سيوفر البيانات المُجزأة المطلوبة من قبل العقد الخفي المقفل. لضلالة العقد الخفي ليعتقد أن بيانات الكتلة قد تم نشرها بالكامل.

سيتم تقديم تفاصيل هذه الأجزاء الثلاث بمزيد من التفصيل في هذه السلسلة من المقالات.

تلخيص

• مشكلة نشر بيانات L2 يمكن حلها بواسطة L1 أو DAC، ولكن L1 ذاته سيواجه مشاكل في نشر البيانات أيضًا - لأن العقد الخفيفة لا تقوم بتنزيل الكتل الكاملة
• مثلاً، بمجرد أن يقوم غالبية المحققين بتوقيع كتلة، سيعتقد العُقَد الخفيفة أن المعلومات في هذه الكتلة قد نُشِرت بشكل كامل. في التصميم الحالي، في الواقع، بمجرد أن يكون لدى غالبية أعضاء لجنة المزامنة توقيعات، ستعتقد العُقَد الخفيفة ذلك.
• يتم خداع العقد الخفيفة للثقة في كتلة تحتوي على معلومات غير مكتملة نشرها، وهذا يعادل الثقة في كتلة غير قانونية، أي الثقة في سلسلة متفرعة لا يتم التعرف عليها من قبل الآخرين.
• إذا كانت العقد الخفيفة متأكدة من الأمان دون الاعتماد على افتراض أن "معظم المحققين أشخاص طيبون"، سيكون هناك حاجة إلى DAS
• في DAS، تعمل العُقَد الخفيفة معًا لحفظ البيانات المُجزأة للكتل، وبمساعدة الترميز القائم على الاستحداث، طالما حفظت العُقَد الخفيفة نسبة معينة (مثل 50%) من البيانات أو أكثر، يُمكن استعادة 100% من البيانات الكاملة
• ومع ذلك، يرجى ملاحظة أن الأمان الذي يوفره DAS هو أمان احتمالي. يمكن للمهاجم ما زال أن يخدع بعض العقد الخفيفة في الاعتقاد بأن البيانات قد تم الكشف عنها بالكامل. إذا كان المستخدم يرغب في التأكد بنسبة 100٪ من أن الكتلة قد تم الإفراج عنها بالكامل، فيمكنه فقط تحميل بيانات الكتلة الكاملة بنفسه
• وظيفة خصوصية الشبكة هي أيضًا واحدة من الأدوات التي تقلل بشكل كبير من كفاءة هجوم المهاجم. إذا لم يتمكن المهاجم من تحديد من يطلب هذا الجزء من البيانات، فسيكون من الأصعب بالنسبة له أن يقفل نقطة ضوء محددة، أو قد لا يكون ذلك ممكنًا حتى.

مواد الإشارة والقراءة الموصى بها

• https://arxiv.org/pdf/1809.09044.pdf
• https://dankradfeist.de/ethereum/2019/12/20/data-availability-checks.html
• https://www.paradigm.xyz/2022/08/das
• https://a16zcrypto.com/content/article/an-overview-of-danksharding-and-a-proposal-for-improvement-of-das/
• https://twitter.com/sreeramkannan/status/1563615609925304320

إخلاء المسؤولية:

1. تم نقل هذه المقالة من [Gateمتوسط]. جميع حقوق النشر تنتمي إلى الكاتب الأصلي [NIC Linإذا كانت هناك اعتراضات على هذا النشر، يرجى التواصل مع البوابة تعلمالفريق، وسيتولون بالأمر على الفور.
2. إخلاء المسؤولية: الآراء ووجهات النظر الواردة في هذه المقالة هي آراء المؤلف فقط ولا تشكل أي نصيحة استثمارية.
3. تتم ترجمة المقالة إلى لغات أخرى من قبل فريق Gate Learn. ما لم يذكر غير ذلك، يُمنع نسخ أو توزيع أو نسخ المقالات المترجمة.