مقدمة

أدت إدخال إيثيريوم في عام 2015 إلى تحقيق إنجاز كبير في تطور تكنولوجيا البلوكشين، مقدمة منصة للابتكار والحلول اللامركزية. ومع ذلك، مع ارتفاع شعبية إيثيريوم، ظهرت القدرة على التوسع ورسوم الغاز العالية كتحديات قوية. على الرغم من هذه العقبات، يظل إيثيريوم حازمًا في سعيه وراء قدرات التوسع الشديدة دون المساس باللامركزية أو الأمان.

للغوص في حلول توسيع إيثريوم والتوازن المعقد بين التوسع القابل للتطبيق والأمان واللامركزية، من الضروري فهم مثلث البلوكتشين - مفهوم أساسي في تكنولوجيا البلوكتشين. يستكشف هذا المقال المناظر الطبيعية المتنوعة لحلول التوسيع، بما في ذلك النهج داخل السلسلة وخارجها، مع التركيز على حلول Roll-up. من خلال مقارنة Roll-ups التفاؤلية والمعرفية الصفرية، يهدف هذا المقال إلى توضيح تنازلات كل نهج وفوائده بشكل دقيق، مسلطًا الضوء على آثارها على مستقبل إيثريوم والنظام البلوكتشين الأوسع.

معضلة البلوكشين

السمات الأساسية الثلاث للبلوكشين هي التوسعة والأمان واللامركزية.

الأمان

هذا يعني الحفاظ على سلامة الشبكة من الهجمات وضمان أن جميع المعاملات آمنة ومقاومة للتلاعب.

اللامركزية

هذا يشير إلى نشر تحكم الشبكة بحيث لا تمتلك كيان واحد كثيرًا من السلطة. إنها عن تشغيل شبكة من قبل العديد من العقد، بدلاً من سلطة مركزية واحدة فقط.

قابلية التوسع

هذه هي قدرة الشبكة على التعامل مع عدد كبير من المعاملات بسرعة وكفاءة أثناء نموها.

المصدر: إيثيريوم

عجز البلوكشين عن تحقيق كل هذه الأهداف في نفس الوقت يعرف باسم "معضلة البلوكشين". تحسين واحدة منها في كثير من الأحيان يعني التضحية بالأخرى، ويعتقد أن هذه المعضلة تقيد اعتماد التكنولوجيا وإمكانياتها بشكل كبير. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي درجة أعلى من اللامركزية (مزيد من الأشخاص في السيطرة) إلى شبكات أقل قابلية للتطوير مع معاملات أبطأ حيث يجب على المزيد من العقد الموافقة على المعاملات. ومع ذلك، مع زيادة القابلية للتطوير (تحدث المعاملات بشكل أسرع)، قد يصبح من الضروري تقليل "اللامركزية" (قليل من العقد في السيطرة)، مما قد يؤثر على الأمان. يمكن أن تسبب التنظيمات الصارمة والعقد الأقل سرعة المعاملات والمركزية أكثر، وهو ما قد يقتصر على قابلية الشبكة ولامركزيتها إذا تم إعطاء الأمان أولوية أولى.

حلول التوسيع: على السلسلة وبعيدًا عن السلسلة

عملية توسيع السلسلة تتضمن إجراء تعديلات على بروتوكول الشبكة الرئيسي للطبقة 1 في إيثيريوم، الذي كان من المقرر في الأصل أن يكون قابلاً للتوسيع من خلال تجزئة - تقسيم البلوكشين إلى مناطق صغيرة، يمكن التحقق منها. من خلال استخدام مرفقات بيانات أقل تكلفة للبلوكات في إيثيريوم، ظهرت التدويرات للطبقة 2 كتقنية رئيسية للتوسيع.

بالنسبة إلى الحلول البديلة للتوسيع خارج السلسلة، فإنها لا تعتمد على الطبقة 1 من إيثريوم ولا تحتاج إلى أي تغييرات في البروتوكول. تحصل على قابلية التوسيع من خلال معالجة المعاملات خارج شبكة إيثريوم الرئيسية، وتستمد الأمان إما مباشرة من توافق إيثريوم أو من خلال سلاسل مستقلة. السلاسل الجانبية، القنوات الحالية، بلازما، فاليديوم، وتجميع البيانات هي بعض من حلول الطبقة 2 هذه.

حلول تكبير الرول

المصدر: دابرادار

تزيد اللفائف المؤمنة بواسطة Ethereum من قابلية توسيع Ethereum عن طريق معالجة والتحقق من المعاملات خارج السلسلة ثم إرسال ملخص مكثف للمعاملات إلى الشبكة الرئيسية. نتيجة لذلك، تتعامل شبكة Ethereum L1 الرئيسية مع كمية أقل من البيانات والعمليات، مما يسرع الشبكة ويخفض تكاليف المعاملات.

الدخول والخروج

الخروج والدخول هما عمليتان لتحريك الأموال بين إيثيريوم وحلاً لتوسيع الطبقة 2 (L2).

• الدخول: لاستخدام حل L2 ، يحتاج المستخدمون إلى إيداع أموالهم في عقد ذكي على الإيثريوم ، الذي يقفلها حتى يتم سحبها.
• الخروج: لاستعادة أموالهم، يحتاج المستخدمون إلى تقديم دليل على رصيدهم على حل L2 إلى العقد الذكي، الذي يفرج عنهم إلى عنوانهم في الإيثريوم. تختلف حلول L2 المختلفة في طرق إثبات وتحقق المعاملات، مثل البراهين بدون معرفة أو براهين الاحتيال. تؤثر هذه الطرق على سرعة الخروج والدخول والتكلفة والأمان.

فهم الصفر المعرفي (ZK) والتحفظات المتفائلة

المعرفة الصفرية (ZK) والتراكمي المتفائل هما فئتان من حلول توسيع إيثريوم.

صفقات الدفع الجماعي بدون معرفة

تفترض تقنية الـ Zero-knowledge Roll-ups، المعروفة شعبيًا باسم ZK roll-ups، أن جميع العمليات المالية غير صحيحة حتى يتم إثبات صحتها من خلال البراهين الصفرية المعرفية (ZKPs)، وهو عكس حاد لنظرائها المتفائلين. هنا، يثبت المحققون أن العملية موثوقة دون الكشف عن أي تفاصيل مالية. يتم ذلك من خلال نشر براهين الصلاحية على شبكة الإثيريوم، مما يقضي على الحاجة إلى بيانات العمليات على السلسلة. أمثلة على تقنية الـ Zero-Knowledge roll-ups تشمل Starknet و zkSync و Loopring.

المصدر: نيرفوس

الميزات الرئيسية للصفقات المجهولة الرول

دليل الصفر المعرفة

هذه هي طريقة تسمح لـ 'المثبت' بإظهار صدق بيان لـ 'التحقق' دون الكشف عن أي معلومات تتجاوز حقيقة أن البيان صحيح. إنه يضمن الخصوصية والأمان في التحقق من المطالبات دون تعريض البيانات الأساسية.

ZK-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge)

يتيح البروتوكول التحقق من سلامة بيان دون معرفة أي شيء آخر عنه. إنه موجز وغير تفاعلي، مما يعني أن الأدلة صغيرة والتحقق سريع، متطلبًا فقط تفاعل واحد.

ZK-STARKs (Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge)

مماثلة ل ZK-SNARKs ولكنها مصممة لتكون قابلة للتوسيع وشفافة، مما يجعلها أسرع لمجموعات بيانات أكبر وخالية من الحاجة لإعداد موثوق به، على الرغم من أنها تنتج أدلة أكبر.

كيف تعمل اللفائف الصفرية المعرفة

1. تقديم معاملة المستخدم: يبدأ المستخدمون المعاملات عن طريق توقيعها بمفاتيحهم الخاصة. يتم تقديم هذه المعاملات إلى مشغلي ZK-rollup.

2. معالج العمليات: يتلقى المشغلون، سواء كانوا متسلسلين أو محققين، معاملات المستخدم. يقوم المتسلسلون بتنفيذ المعاملات خارج السلسلة، ويجمعونها في دفعات، ويقدمون هذه الدفعات بانتظام إلى سلسلة كتل Ethereum. يعالج المحققون المعاملات في إعداد دليل المشاركة ويقترحون دفعات جديدة بناءً على حجم الرهان.

3. الضغط والإرسال الجماعي: قبل تقديمها إلى إيثريوم، يضغط المشغل البيانات المتعلقة بالمعاملات للحد منها بيانات الاتصاليتم ضغط هذه البيانات ثم تضمينها في معاملة Ethereum وإرسالها إلى عقد ذكي ZK-rollup.

4. التزام سلسلة الكتل: يستقبل العقد الذكي لإيثيريوم البيانات الدُفعية ويتحقق من سلامتها. يُحدث شجرة حالة ال rollup بالمعاملات الجديدة ويخزن الجذر ميركل لهذه الحالة المُحدثة.

5. إنشاء دليل الأدلة الصفرية: يقوم مشغل ZK-roll-up بإنشاء دليل الأدلة الصفرية لكل دفعة. تثبت هذه الأدلة بشكل تشفيري صحة انتقالات الحالة دون الكشف عن معلومات حساسة.

6. تقديم الدليل: يقوم المشغل بتقديم الأدلة بدون معرفة إلى عقد التحقق من Ethereum. يتحقق هذا العقد من الأدلة ويضمن أن عمليات الانتقال الحالية المقترحة صالحة.

7. تحديث جذر الحالة: بعد التحقق الناجح من الأدلة بدون علم، تقوم العقود الذكية في إيثيريوم بتحديث جذر الحالة على البكرات بالجذر الجديد للشجرة الميركل المحسوبة من أحدث دفعة من المعاملات.

8. تفاعل المستخدم: يمكن للمستخدمين التفاعل مع ZK-rollup عن طريق إيداع الأصول على إيثريوم، وبدء المعاملات، وسحب الأموال. يتم إجراء الودائع عن طريق إرسال الأصول إلى عقد ال rollup، بينما تنطوي عمليات السحب على تقديم طلبات تحتوي على الأدلة الضرورية إلى العقد.

9. التحقق والتنفيذ: يقوم عقد ال Roll-Up بالتحقق من طلبات السحب، مضمنًا تأكيد صحتها ووجود الأدلة اللازمة. بعد التحقق، يقوم العقد بتنفيذ عمليات السحب، ونقل الأصول إلى عناوين المستخدمين المحددة على شبكة إيثريوم الرئيسية.

مزايا اللفخار المعرفي الصفري

• دليل الصلاحية: تستخدم ZK roll-ups دلائل الصلاحية للتحقق من صحة المعاملات خارج السلسلة، مما يمنع المشغلين من تنفيذ انتقالات حالة غير صالحة ويوفر النهوض بسرعة.
• ضغط البيانات: تستخدم ZK roll-ups تقنيات الضغط لتقليل كمية البيانات المنشورة على السلسلة، مما يمكن أن يقلل من الرسوم المطلوبة للمستخدمين ويزيد من قابلية توسعة ال roll-up.
• السحب الفوري: تتيح لك ZK rollups سحب الأموال من L2 إلى L1 دون تأخير، حيث يتم تنفيذ معاملات الخروج مرة واحدة يتم التحقق من صحة البرهان على L1.

العيوب في Zero-knowledge Roll-ups

• إنشاء البرهان والتحقق: تتطلب ZK rollups عمليات تشفير معقدة وهندسية لإنتاج والتحقق من صحة البراهين، مما قد يزيد من التكاليف والتحديات التي تواجهها المشغلون والمستخدمون لـ rollup.
• توافق EVM: لا تتوافق ZK rollups بسهولة مع EVM، مما يجعل من الصعب دعم العقود الذكية متعددة الأغراض والتطبيقات اللامركزية الحالية على الـ rollup.
• مخاطر التمركز: قد تشجع ZK rollups التحكم المركزي بالتجميع من قبل عدد قليل من الأطراف، حيث يتطلب إنتاج أدلة الصحة الخاصة تجهيزات متخصصة وخبرة.

حالات استخدام لفائدة عدم معرفة التراكم

يعتبر اللفات القائمة على الدليل الصفري (ZK) ملاءمة ممتازة لمختلف حالات الاستخدام، خاصة تلك التي تتطلب توازنًا بين الخصوصية والقابلية للتوسع والأمان. فيما يلي بعض حالات استخدام اللفات القائمة على الدليل الصفري.

التحقق من الهوية اللامركزي

يمكن لـ ZK-roll-ups التحقق من هوية الفرد دون الكشف عن معلومات شخصية حساسة. هذه الميزة الحافظة على الخصوصية قيمة للمصادقة الآمنة وإدارة المستخدمين.

المعاملات الحفاظ على الخصوصية

يمكن لعقد البلوكشين التحقق من المعاملات دون الوصول إلى بيانات المعاملة مباشرة. تمكين ZK-rollups للتحويلات سرية وفعالة بينما يتم الحفاظ على الأمان.

أنظمة التصويت

يجب على أنظمة الاقتراع ضمان السرية والنزاهة في الانتخابات مع السماح بالتحقق العام من النتائج.

لفات متفائلة

تقوم البكرات المتفائلة بتوسيع Ethereum عن طريق نقل المعاملات خارج السلسلة ونشر البيانات فقط على السلسلة. إنهم يفترضون ويثقون بأن المعاملات خارج السلسلة صالحة دون التحقق منها. ومع ذلك، تستخدم البكرات المتفائلة إثباتات الاحتيال لاكتشاف الأخطاء أو الاحتيال في المعاملات خارج السلسلة. البكرات المتفائلة الأكثر شهرة هي Arbitrum و Optimism.

فترة التحدي هي الوقت الذي يأتي بعد تقديم دفعة تجميع إلى شبكة Ethereum. يمكن لأي شخص أن يعارض صحة معاملة التجميع خلال هذا الوقت. بعد انتهاء فترة التحدي، تعتبر الدفعة المجمعة صالحة على شبكة Ethereum إذا لم يتم تعارضها. على النقيض، يقوم البروتوكول بإعادة تنفيذ المعاملات ويعاقب المتسلسل في حال نجاح دليل الاحتيال.

المصدر:Nervos.org

كيف تعمل تقنية Optimistic Roll-Ups

1. تقديم المعاملات التي بادر بها المستخدم: على شبكة النقل السريع التفاؤلي، يبدأ المستخدمون المعاملات. يتلقى المسلسل، أو المشغل، هذه المعاملة.

2. تجميع المعاملات وتقديمها على السلسلة: يقوم المشغل بتجميع جميع هذه المعاملات الفردية في كتلة وتقليل حجم البيانات من خلال ضغطها، مما ينشئ دفعة من المعاملات التي تم تحضيرها للمعالجة. بعد ذلك، يقوم المشغل بتقديم دفعة المعاملات إلى شبكة Ethereum. يتم تعبئة بيانات المعاملة في هذه العملية ونشرها على Ethereum كبيانات الاستدعاء.

3. توافر البيانات على إيثيريوم: إيثيريوم يسجل بيانات المعاملات المنشورة / المقدمة ضمن بيانات الاتصال على سلسلة الكتل الخاصة به. وهذا يضمن توافر بيانات المعاملات للرجوع إليها في المستقبل.

4. انتقال الحالة والتزامات: المحققون على شبكة الإطالة المتفائلة، المعروفة أيضًا باسمالمتتابعاتفي بعض الحالات، يُنفذون المعاملات باستخدام الحالة الحالية للسلسلة الفرعية المخزنة خارج السلسلة. يتحققون من صحة المعاملات ويحدثون حالة السلسلة الفرعية وفقًا لذلك. بعد معالجة المعاملات، يلتزم المشغل بالحالة الجديدة للسلسلة الفرعية من خلال إنشاء جذر حالة جديد. يتم تجزئة هذا الجذر وتخزينه على السلسلة كمرجع لآخر حالة للسلسلة الفرعية.

5. اكتشاف الاحتيال ودلائل الاحتيال: يحافظ المحققون على إطلاق النار على أي اختلافات بين الحالة التي تم تنفيذها بنفسهم والحالة المقترحة من قبل المشغل عن طريق مراقبة سلسلة الحسم. يمكن للمحقق إطلاق تحدي للطعن في صحة كتلة الحسم إذا وجدوا تباينًا. في حالة التحدي، يمكن للمحققين تقديم دليل على الاحتيال إلى إثريوم، مظهرين أي تناقضات في كتلة الحسم. تعتبر هذه الأدلة دليلاً على النشاط الاحتيالي وتشغيل العقوبات على المشغل غير الأمين.

6. التحكيم والقرار: إثريوم هو حكم في عملية حل النزاعات. يقوم بتقييم البراهين على الاحتيال المقدمة من المتحدين ويفرض عقوبات على المشغل إذا تم تأكيد السلوك الاحتيالي.

7. النهوية والتسوية: بمجرد قبول كتلة التراكم على إيثريوم، تحقق النهوية، مما يعني أن المعاملات التي تحتويها تعتبر تم تسويتها ولا يمكن عكسها. توفر هذه السوية للمستخدمين الثقة في نزاهة معاملاتهم على شبكة التراكم التفاؤلي.

مزايا اللفات التفاؤلية

• التوافق مع EVM: يمكن للتحسينات الإيجابية أن تدعم أي عقد ذكي أو معاملة يمكن تشغيلها على إيثريوم، مما يجعلها سهلة التكامل مع تطبيقات اللامركزية الحالية والأدوات.
• انخفاض التأخير: تقدم اللفائف التفاؤلية أوقات تأكيد معاملات سريعة، حيث لا يحتاج المستخدمون إلى الانتظار للتحقق من أدلة الصحة على L1.
• الإنتاجية العالية: يمكن للأسطر المتفائلة أن تعالج آلاف المعاملات في الثانية عن طريق نقل الحسابات خارج السلسلة ونشر بيانات المعاملات فقط على السلسلة

العيوب في التراكم التفاؤلي

• دلائل الاحتيال: تعتمد التجمعات التفاؤلية على دلائل الاحتيال لضمان صحة المعاملات خارج السلسلة، والتي تتطلب فترة تحدي صعبة وتكاليف إضافية للغاز للتنفيذ على L1.
• توافر البيانات: تعتمد اللفات التفاؤلية على توافر بيانات المعاملات على L1، والتي يمكن أن تتأثر بالازدحام في الشبكة أو الجهات الخبيثة.
• تأخيرات السحب: تفرض التجمعات المتفائلة فترة انتظار على المستخدمين لسحب الأموال من L2 إلى L1، والتي يمكن أن تتراوح بين عدة ساعات إلى أيام اعتمادًا على تصميم التجمع المتفائل.

حالات استخدام لفائدة اللفائف التفاؤلية

تعالج لفات التشغيل المتفائلة تحديات التوسع في تطبيقات Ethereum مع الحفاظ على الثقة والأمان، مما يجعلها حلا مثاليا لمختلف حالات الاستخدام في مختلف الصناعات. تشمل هذه؛

التمويل اللامركزي (DeFi)

يمكن للأسطوانات الدوارة المتفائلة تحسين إلى حد كبير إنتاجية المعاملات لمنصات الديفي، مما يتيح تفاعلات أسرع وأرخص مع بروتوكولات مثل الإقراض والتداول وزراعة العائد.

الألعاب

في تطبيقات الألعاب، حيث تكون التفاعلات في الوقت الحقيقي والتأكيد السريع على الإجراءات داخل اللعبة أموراً حاسمة، تقدم التكديس الإيجابي طريقة لمعالجة المعاملات خارج السلسلة بينما يتم الحفاظ على الأمان من خلال نشر البيانات على السلسلة.

إدارة سلسلة التوريد

يمكن للتحفظات المتفائلة تبسيط عمليات سلسلة التوريد من خلال التعامل مع المعاملات الكبيرة خارج السلسلة، مما يقلل من الازدحام على شبكة إيثريوم الرئيسية. وهذا مفيد بشكل خاص لتتبع البضائع والتحقق من الأصالة وإدارة المخزون.

التحقق من الهوية

يمكن أن يستفيد التحقق من الهويات وإدارة ملفات المستخدمين من الاندفاع التفاؤلي. من خلال تفريغ الحسابات وتخزين الحالة، يمكن لهذه البروتوكولات تعزيز كفاءة المعاملات ذات الصلة بالهوية.

مقارنة بين الأدلة الصفرية (ZK) والتراكم الإيجابي

الختام

تؤكد المقارنة بين التجميعات المتفائلة والتجميعات الخالية من المعرفة على النهج المعقد للتوسيع والأمان ضمن نظام الأثيريوم. بينما تُولي التجميعات المتفائلة أولوية لسرعة المعاملات والتوافق مع البنية التحتية الحالية لنظام الأثيريوم، تتفوق التجميعات الخالية من المعرفة في الحفاظ على الخصوصية والنزاهة التشفيرية. تمثل كلتا الحلتين تطورات هامة في تكنولوجيا البلوكتشين، تقدم فوائد فريدة وتضحيات تتناسب مع حالات الاستخدام المتنوعة.

مع استمرار تطور إيثيريوم، ستلعب اعتماد وتنقيح هذه الحلول اللفّية دورًا حاسمًا في تشكيل مستقبل التمويل اللامركزي، والرموز غير القابلة للتبادل، وتطبيقات البلوكتشين الأخرى. يؤكد اعتناق هذا التنوع من حلول التوسيع التزام إيثيريوم بالابتكار والصمود في التغلب على تحديات التوسع بينما يحتفظ بالمبادئ الأساسية للأمان واللامركزية.