تعد إيثريوم واحدة من أكثر سلاسل بلوكتشين شيوعًا وقد عانت منذ فترة طويلة من مشاكل قابلية التوسع. تعد رسوم الغاز المرتفعة وسرعات المعاملات البطيئة من المخاوف الرئيسية التي أدت إلى ازدحام الشبكة. ولمعالجة هذه القضايا، ظهرت العديد من حلول التوسع. في هذا الدرس، سنقدم بعضًا من حلول التوسع الخاصة بإيثيريوم ونتعمق في مجموعتين شائعتين: المجموعات المتفائلة ومجموعات ZK-rollups.
المجموعات المتفائلة هي بروتوكولات الطبقة الثانية لـ Ethereum المصممة لتوسيع نطاق إنتاجية الطبقة الأساسية. ومن خلال معالجة المعاملات خارج السلسلة، تعمل عمليات التجميع المتفائلة على تقليل الحساب على شبكة إيثريوم الرئيسية، مما يؤدي إلى تحسين سرعات المعالجة بشكل كبير. وعلى عكس حلول التوسع الأخرى، مثل السلاسل الجانبية، تقوم المجموعات المتفائلة بتجميع نتائج المعاملات ونشرها على إيثريوم، مما يرث أمان الشبكة الرئيسية. وهي تتحقق من المعاملات على إيثريوم باستخدام أدلة الاحتيال ولكنها تخزن بيانات المعاملات في مكان آخر.
يمكن أن تقدم المجموعات المتفائلة أكثر من 10 أضعاف التحسينات في قابلية التوسع من خلال تجنب المعالجة المباشرة لكل معاملة على شبكة إيثريوم البطيئة والمكلفة. بدلاً من ذلك، تقوم بكتابة المعاملات إلى إيثريوم كبيانات اتصال، والتي تعمل بمثابة تخزين مؤقت دون استهلاك مساحة كبيرة على بلوكتشين لإيثريوم، وبالتالي تقليل تكاليف الغاز للمستخدمين.
مجموعات المعرفة الصفرية (ZK-rollups) هي أيضًا حلول توسيع الطبقة الثانية التي تزيد من الإنتاجية على شبكة Ethereum Mainnet عن طريق نقل الحساب وتخزين الحالة خارج السلسلة. يمكن لـ ZK-Rollups معالجة آلاف المعاملات على دفعات ثم نشر الحد الأدنى من البيانات الموجزة إلى Mainnet فقط. تحدد هذه البيانات الموجزة التغييرات التي يجب إجراؤها على حالة إيثريوم وبعض أدلة التشفير المعروفة باسم براهين المعرفة الصفرية، والتي تتحقق من صحة معالجة المعاملات المجمعة.
تُعد المجموعات المتفائلة حلاً تقنيًا لتحسين كفاءة وأمن معاملات بلوكتشين. يتضمن تجميع معاملات متعددة في «مجموعة» وإرسالها إلى السلسلة الرئيسية (Ethereum). يساعد هذا الحل على توفير الموارد على السلسلة الرئيسية، وزيادة سرعة المعاملات والإنتاجية، وخفض رسوم المعاملات.
تقوم المجموعات المتفائلة بتنفيذ المعاملات خارج السلسلة ولكنها تنشر بيانات المعاملات كبيانات اتصال على شبكة إيثريوم الرئيسية. يقوم مشغلو التجميع المتفائلون، المعروفون أيضًا باسم أجهزة التسلسل، بتجميع العديد من المعاملات خارج السلسلة معًا على دفعات كبيرة قبل إرسالها إلى إيثريوم. يعمل هذا الأسلوب على توزيع التكاليف الثابتة عبر معاملات متعددة في كل دفعة، مما يقلل التكاليف للمستخدمين النهائيين. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم المجموعات المتفائلة تقنيات ضغط لتقليل كمية البيانات المنشورة على إيثريوم.
تعتبر المجموعات المتفائلة «متفائلة» لأنها تفترض أن جميع المعاملات خارج السلسلة صالحة ولا تنشر أدلة على صحة دفعات المعاملات المنشورة على السلسلة. هذا هو الفرق الأساسي بين المجموعات المتفائلة وعمليات تجميع ZK-Rollups، حيث يجب أن توفر مجموعات ZK-rollups أدلة صلاحية للمعاملات خارج السلسلة.
تستخدم المجموعات المتفائلة أدلة الاحتيال لاكتشاف المعاملات التي لم يتم حسابها بشكل صحيح. تحتوي كل دفعة مجمعة يتم إرسالها إلى إيثريوم على نافذة زمنية تسمى «فترة التحدي»، حيث يمكن لأي شخص العمل كمدقق وحساب دليل الاحتيال للتحقق من نتائج معاملة التجميع. إذا نجحت عملية إثبات الاحتيال، فسيقوم بروتوكول التجميع بإعادة تنفيذ المعاملة وتحديث حالة المجموعة وفقًا لذلك، في حين سيتم معاقبة العقد التي تضمنت المعاملات التي تم تنفيذها بشكل غير صحيح في الكتلة.
إذا ظلت دفعة التجميع دون اعتراض بعد انتهاء فترة التحدي (بمعنى أن جميع المعاملات قد تم تنفيذها بشكل صحيح)، فسيتم اعتبار الدفعة صالحة ومقبولة على إيثريوم. يمكن لأي عقدة الاستمرار في البناء على كتل التجميع غير المؤكدة، ولكن إذا حدث تنفيذ المعاملات بناءً على دفعة تم تنفيذها بشكل غير صحيح، فسيتم إبطال نتائج المعاملات.
وبهذه الطريقة، يمكن لعمليات التجميع المتفائلة تحقيق معالجة فعالة ومنخفضة التكلفة للمعاملات مع الحفاظ على أمان بلوكتشين. إنه حل ينقل مشكلة قابلية التوسع من طبقة الإجماع إلى طبقة الحساب، وهو حاليًا تقنية تحجيم بلوكتشين معترف بها ومطبقة على نطاق واسع.
تقوم المجموعات بترتيب المعاملات الفردية خارج السلسلة وتجميعها معًا قبل نشرها على إيثريوم
تُعد مجموعات ZK-Rollups، مثل المجموعات المتفائلة، حلولًا توسعية تستفيد من معالجة المعاملات المجمعة لتحسين كفاءة معاملات بلوكتشين. ومع ذلك، فإنهم يتبنون مناهج مختلفة لتحقيق ذلك.
في ZK-Rollups، يقدم المشغلون (المعروفون أيضًا باسم أجهزة التسلسل) ملخصًا لبيانات المعاملات المجمعة إلى السلسلة الرئيسية، مما يمثل التغييرات المطلوبة لجميع المعاملات في الدفعة، بدلاً من إرسال كل معاملة بشكل فردي. يقوم المشغلون بكتابة المعاملات كبيانات مكالمات مخزنة على إيثريوم مؤقتًا، وعندما يتم نشر المعلومات الموجودة في بيانات المكالمات على بلوكتشين، يمكن لأي شخص إعادة بناء حالة المجموعة بشكل مستقل.
بالإضافة إلى ذلك، يجب على المشغلين إنشاء أدلة صلاحية لإثبات صحة بيانات التجميع الخاصة بهم. تعتمد أدلة الصلاحية هذه بشكل أساسي على ZK-profs لإثبات صحة وصحة جميع المعاملات في مجموعة التجميع.
تحتاج العقد الموجودة على Mainnet فقط إلى التحقق من صحة ZK-profs، دون فحص تفاصيل كل معاملة. في المقابل، تستخدم المجموعات المتفائلة أدلة الاحتيال لاكتشاف الأخطاء الحسابية في المعاملات. هذا يعني أن مجموعات ZK-Rollups تحتاج فقط إلى تقديم أدلة الصلاحية لإكمال المعاملات على Ethereum، في حين تتطلب المجموعات المتفائلة تضمين جميع بيانات المعاملات على السلسلة.
عند نقل الأموال من ZK-Rollup إلى Ethereum، لا يوجد أي تأخير حيث يتم تنفيذ معاملات الخروج فورًا بعد أن يتحقق عقد ZK-rollup من إثبات الصلاحية. من ناحية أخرى، يواجه استخراج الأموال من المجموعات المتفائلة تأخيرًا للسماح لأي شخص بالطعن في معاملات الخروج بأدلة الاحتيال.
تستخدم ZK-Rollups أيضًا تقنيات الضغط لتقليل بيانات المعاملات. على سبيل المثال، تستخدم ZK-Rollups أشجار Merkle للحفاظ على أمان وسلامة المعاملات خارج السلسلة دون تخزين جميع بيانات المعاملات على Mainnet. بالإضافة إلى ذلك، يتم تمثيل الحسابات بالفهارس بدلاً من العناوين، مما يوفر 28 بايت من البيانات. يُعد نشر البيانات على السلسلة تكلفة كبيرة لعمليات المجموعات، لذلك يمكن أن يؤدي ضغط البيانات إلى تقليل الرسوم للمستخدمين.
تأتي براهين المعرفة الصفرية في خوارزميات مختلفة. بأخذ بروتوكول Sigma كمثال، إذا أرادت أليس أن تثبت لبوب أنها تعرف بالفعل مفتاح سري «كلمة المرور»، فيمكنها القيام بذلك باستخدام الخطوات التالية:
تختار أليس عشوائيًا رقمًا r وتستخدم دالة التجزئة لحساب H (r)، ثم ترسل النتيجة إلى Bob. تقوم دالة التجزئة H بتحويل البيانات ذات الطول التعسفي إلى قيمة تجزئة ذات طول ثابت. على سبيل المثال، قد تكون كلمة H («مرحبًا») هي «2f95f89f1c2328712ef7bde608ce5404e97d5f04".
يقوم بوب بإنشاء رقم عشوائي s وإرساله إلى أليس.
تحسب أليس x = r + H («كلمة المرور») * s، حيث «كلمة المرور» هي المفتاح السري المعروف لأليس. ثم ترسل النتيجة إلى بوب.
يحسب بوب y = H (x) ويرسل y إلى أليس.
تحسب أليس z = r + H («كلمة المرور») s y وترسل z إلى بوب.
يحسب بوب w = H (z). إذا كانت w تساوي y، مما يشير إلى أن z = x، يعرف بوب أن أليس تمتلك المفتاح السري «كلمة المرور».
في الخطوة 3، تجمع أليس بين المفتاح السري المعروف «كلمة المرور» والرقم العشوائي r والقيمة الثابتة H («كلمة المرور») * s لإنشاء قيمة عشوائية على ما يبدو x، والتي تعمل بمثابة تمثيل عشوائي زائف لـ «كلمة المرور» من خلال حساب دالة التجزئة. إنها تشكل قيمة جديدة x تتكون من القيمة العشوائية الحقيقية r وكلمة المرور الثابتة «كلمة المرور».
أثناء التفاعل، يمكن للطرفين رؤية الأرقام العشوائية الخاصة بهم فقط. على سبيل المثال، أليس تعرف r ولكن ليس كذلك، في حين أن بوب يعرفنا ولكن ليس السيد. ومع ذلك، يمكن لـ Bob استخدام القيمة العشوائية s للتحقق من قيمة تجزئة Alice وتحديد ما إذا كانت تحتوي على مكون pseudorandom. تشير العشوائية الزائفة إلى أن أليس تمتلك بالفعل المفتاح السري، بينما تشير العشوائية الحقيقية إلى أن أليس تكذب.
مفتاح هذه العملية هو أن أليس تستخدم المفتاح السري لحساب x و z في الخطوتين 3 و 5، مما يثبت ملكيتها للمفتاح السري دون الكشف عن محتواه الفعلي. تساعد الأرقام العشوائية r و s، جنبًا إلى جنب مع دالة التجزئة H، على حماية خصوصية Alice.
مجموعات متفائلة
يعمل على تحسين قابلية التوسع بشكل كبير دون التضحية بالأمان أو اللامركزية.
يتم تخزين بيانات المعاملات على سلسلة الطبقة الأولى، مما يعزز الشفافية والأمان ومقاومة الرقابة واللامركزية.
يضمن النهاية غير الموثوق بها مع أدلة الاحتيال ويسمح للأقليات الصادقة بتأمين السلسلة.
يعد حساب أدلة الاحتيال أمرًا سهلاً نسبيًا ويمكن تنفيذه بواسطة أي عقد من الطبقة الثانية دون الحاجة إلى أجهزة عالية المواصفات.
متوافق للغاية مع EVM و Solidity، مما يسمح للمطورين بنقل العقود الذكية الأصلية لـ Ethereum إلى مجموعات أو إنشاء تطبيقات dApps جديدة باستخدام الأدوات الحالية.
زي كيه رولوبس
تضمن أدلة الصلاحية صحة المعاملات خارج السلسلة، مما يمنع المشغلين من تنفيذ معاملات الدولة غير الصالحة.
يوفر إنهاء المعاملات بشكل أسرع حيث تتم الموافقة على تحديثات الحالة بمجرد التحقق من أدلة الصلاحية على الطبقة
يعتمد على آليات التشفير الموثوقة للأمان، بدلاً من الاعتماد على صدق الجهات الفاعلة المحفزة كما هو الحال في المجموعات المتفائلة.
يستفيد المستخدمون من زيادة كفاءة رأس المال ويمكنهم سحب الأموال من الطبقة الثانية دون تأخير.
يمكن أن يساعد الحمل المنخفض لعقد التحقق من الطبقة الأولى وضغط البيانات بشكل أفضل في تقليل تكاليف نشر البيانات على إيثريوم، مما يقلل من رسوم التجميع للمستخدمين.
تأتي براهين المعرفة الصفرية الشائعة في شكل ZK-SNARK (حجة المعرفة الصفرية الموجزة غير التفاعلية) و ZK-Stark (حجة المعرفة الشفافة القابلة للتطوير الخالية من المعرفة). تتلخص الاختلافات بين الاثنين على النحو التالي:
مجموعات متفائلة
يمكن أن تؤدي تحديات الاحتيال المحتملة إلى تأخير في إنهاء المعاملة.
يمكن أن تؤثر أجهزة التسلسل التراكمي المركزية على ترتيب المعاملات.
في حالة عدم وجود عقد صادقة، يمكن لأجهزة التسلسل الضارة سرقة الأموال عن طريق نشر كتل غير صالحة والتزامات حكومية.
يعتمد نموذج الأمان على عقدة صادقة واحدة على الأقل تقوم بتنفيذ المعاملات التراكمية وتقديم أدلة الاحتيال لتحدي انتقالات الحالة غير الصالحة.
يجب على المستخدمين الانتظار حتى انتهاء فترة التحدي لسحب الأموال مرة أخرى إلى Mainnet.
تعد البيانات المخزنة والمنشورة على الطبقة الأولى أكثر من تلك الموجودة في ZK-Rollups، مما يجعلها تستهلك المزيد من الموارد وتزيد التكاليف.
زي كيه رولوبس
تكلفة الحوسبة والتحقق من أدلة الصلاحية مرتفعة، مما قد يؤدي إلى زيادة الرسوم لمستخدمي مجموعة التحديثات.
نظرًا لتعقيد تقنية المعرفة الصفرية، من الصعب بناء مجموعات ZK-Rollups المتوافقة مع EVM.
يتطلب إنشاء أدلة الصلاحية معدات متخصصة، مما يزيد من الحاجز أمام المشغلين وقد يؤدي إلى سيطرة عدد قليل من المشاركين على شبكة بلوكتشين.
يمكن للمشغلين المركزيين التأثير على ترتيب المعاملات.
Optimism هو حل لتوسيع الطبقة الثانية قائم على إيثريوم يستخدم مجموعات متفائلة لزيادة إنتاجية المعاملات وتقليل الرسوم والحفاظ على التوافق العالي مع إيثريوم. الهدف من Optimism هو إنشاء Superchain، وهي شبكة موحدة تدمج جميع سلاسل الطبقة الثانية استنادًا إلى Optimism Stack. إنه يتيح إمكانية التركيب عبر السلاسل وقابلية التشغيل البيني.
حقق نظام Optimism البيئي تقدمًا كبيرًا، بدءًا من الإنزال الجوي إلى المجتمع في منتصف عام 2022 لمكافأة الداعمين والمساهمين الأوائل. تم توزيع رموز OTP على مستخدمي Optimism وناخبي DAO ومجموعة مختارة من الموقعين متعددي التوقيع ومتبرعي Bitcoin.
في أوائل عام 2023، أطلقت Coinbase Base، وهي شبكة بلوكشين من الطبقة الثانية تم تطويرها باستخدام Optimism Stack مفتوح المصدر. تهدف Base إلى تزويد المطورين بمنصة سريعة وآمنة وقابلة للتخصيص من الطبقة الثانية وتخطط لدمجها مع Coinbase Wallet و Exchange لتعزيز تجربة المستخدم والأمان.
يستمر التفاؤل في تحسين بنية التكنولوجيا والحوكمة. على سبيل المثال، يقدم ميزات مثل محرك Cannon المضاد للأعطال، ويصمم بروتوكول التسلسل، وينشئ Optimism Collective. سيسهل تطبيق تشين فاكتوري بناء نظام سوبرتشين البيئي حول شبكة إيثريوم.
حاليًا، تم نشر العديد من التطبيقات اللامركزية المعروفة، مثل Uniswap و Aave و Synthetix، على Optimism، والتي تمثل مشاريع التجميع المتفائلة الرائدة.
Arbitrum هي أيضًا شبكة بلوكشين من الطبقة الثانية تستخدم مجموعات متفائلة. يستخدم تصميمًا تفاعليًا متعدد الجولات لحل النزاعات وتقليل عبء العمل على السلسلة. يوفر Arbitrum توافقًا قويًا مع EVM، مما يسمح للمطورين بنشر عقودهم الذكية بسهولة على شبكة Arbitrum. ومع ذلك، بالمقارنة مع دليل الاحتيال أحادي الجولة من Optimism، فإن Arbitrum لديها أحجام كتل أكبر.
اكتسب Arbitrum شعبية بين مشاريع DeFi المبتكرة. وتشمل أبرزها منصة تداول المشتقات GMX و Gains Network، بالإضافة إلى بروتوكول الإقراض Radiant. كما جلبت المشاريع القائمة مثل Sushiswap و Curve سيولة كبيرة إلى نظام Arbitrum البيئي. وفقًا لـ Dune Analytics، اعتبارًا من أبريل 2023، تجاوز عدد المستخدمين على Arbitrum مليون مستخدم، مع حجم تداول يتجاوز 10 مليارات دولار وأصول على السلسلة تصل إلى 2 مليار دولار.
بالإضافة إلى جذب المزيد من المشاريع والمستخدمين، تواصل Arbitrum الابتكار وتحسين التكنولوجيا والحوكمة. في فبراير 2023، أجرت إنزالًا جويًا لرمز حوكمة ARB، مما سمح للمجتمع بالمشاركة في صنع القرار فيما يتعلق بترقيات شبكة Arbitrum.
على الرغم من الخلافات والنزاعات الناشئة عن اقتراح AIP-1 وقرار المؤسسة ببيع رموز ARB، استمر سعر رموز ARB في الارتفاع، مما يشير إلى تفاؤل السوق بشأن إمكاناتها المستقبلية.
حاليًا، تعد شبكة Arbitrum واحدة من أكثر مشاريع بلوكتشين من الطبقة الثانية حيوية باستخدام المجموعة المتفائلة، مما يوفر المزيد من الاحتمالات والقيمة لنظام إيثريوم البيئي.
ZKSync هو حل لتوسيع الطبقة الثانية يعتمد على أدلة المعرفة الصفرية، ويهدف إلى تحسين سرعة المعاملات وخفض التكاليف على شبكة Ethereum مع الحفاظ على التوافق مع EVM. أطلق فريق التطوير، Matter Labs، المرحلة الثانية من شبكة ZKSync، المسماة ZKSync Era، في أوائل عام 2023. تستخدم هذه المرحلة حجة المعرفة الموجزة والشفافة (STARK) لزيادة تحسين كفاءة إثبات المعرفة الصفرية.
حظي إطلاق شبكة ZKSync الرئيسية باهتمام كبير من مجتمع التطوير. لقد حققت تقريبًا التنفيذ الكامل لـ ZkeVM، مما يسمح للمطورين ببناء تطبيقات خالية من المعرفة باستخدام لغة Solidity. وهذا يعني أنه يمكن للمطورين نقل تطبيقات إيثريوم الخاصة بهم بسهولة إلى ZKSync والاستفادة من زيادة قابلية التوسع والأمان.
يوفر ZKSync أيضًا إمكانية التشغيل البيني مع شبكات الطبقة الثانية والطبقة الأولى الأخرى من خلال خدمات Multichain و Orbiter Finance عبر السلاسل. حاليًا، أعلنت العديد من مشاريع بلوكتشين بالفعل عن دعمها لنشر ZKSync، بما في ذلك المحافظ، والجسور عبر السلاسل، وبوابات الدفع، ومستكشفي الكتل، والبورصات، وبروتوكولات DeFi، ومنصات NFT، والألعاب، وما إلى ذلك.
لا يزال نظام ZKSync البيئي في مراحله الأولى، لكننا رأينا بعض المكونات النشطة، بما في ذلك التبادل اللامركزي SyncSwap وبروتوكول الإقراض Nexon Finance. يمكن أيضًا الوصول إلى حملات التبرع بـ Gitcoin من خلال ZKSync.
يُعتبر إطلاق شبكة ZKSync الرئيسية علامة فارقة في رحلة قابلية التوسع في إيثريوم، حيث يعرض الإمكانات الهائلة لتقنية المعرفة الصفرية في مجال بلوكتشين. مع انتقال المزيد من المشاريع والمستخدمين إلى ZKSync، يمكننا أن نتوقع معاملات وتطبيقات بلوكشين أسرع وأرخص وأكثر أمانًا.
StarkNet هو مشروع توسيع الطبقة الثانية لإيثريوم طورته شركة Starkware الناشئة. تعتمد تقنيتها الأساسية على STARK (حجج المعرفة الشفافة القابلة للتطوير)، وهي إثبات عدم المعرفة، لتمكين التحقق من المعاملات بشكل أسرع وأكثر أمانًا وكفاءة في استخدام الموارد على بلوكتشين مع حماية خصوصية المستخدم.
لقد تم دمج StarkNet بالفعل مع العديد من سلاسل الكتل الشائعة. تم دمج StarkGate، وهو جسر متعدد السلاسل، لدعم التفاعلات مع حلول التجميع المختلفة. يتيح ذلك للمستخدمين نقل ETH بسلاسة عبر إيثريوم وأربيتروم والتفاؤل وبوليجون إلى StarkNet.
في أواخر عام 2022، أعلن الفريق عن التنفيذ الناجح لـ ZK-EVM باستخدام لغة برمجة القاهرة. اجتذب هذا الإنجاز مشاريع مشهورة، مثل Sorare و ImmuTablex و dYDx و ApEx، لنشر تطبيقاتها اللامركزية على StarkNet.
حاليًا، لا يزال نظام StarkNet البيئي في مراحله الأولى من التطوير. تشمل المشاريع البارزة داخل النظام البيئي التبادل اللامركزي JediSwap وبروتوكول الإقراض CurveZero وسوق NFT Aspect. مع توسع سيناريوهات تطبيق StarkNet وقاعدة المستخدمين، سيصبح أداء توافق ZK-EVM واضحًا بشكل متزايد.
في هذا الدرس، تعمقنا في اتجاهات التكنولوجيا والتطوير لمجموعات إيثريوم. تقوم المجموعات بتجميع معاملات متعددة وفصل طبقة البروتوكول عن طبقة الحساب، وبالتالي تخفيف الازدحام على شبكة إيثريوم الرئيسية وتحقيق إنتاجية أعلى للمعاملات وتكاليف أقل.
يمكن تقسيم تقنية Rollup إلى فئتين: التجميع المتفائل و ZK-Rollup. تفترض مجموعة التحديثات المتفائلة أن جميع المعاملات المعبأة صحيحة، بينما تتطلب ZK-Rollup تقديم أدلة خالية من المعرفة.
كل تقنية من تقنيات التجميع لها نقاط قوتها الخاصة. مع نضوج التكنولوجيا، تم إحراز تقدم كبير في القدرات عبر السلاسل ودمج EVM. تعمل مشاريع مثل Optimism و Arbitrum و ZKSync و StarkNet بنشاط على تطوير وتحسين بنيتها التحتية التقنية لتلبية طلب السوق المتزايد على قابلية التوسع والأمان واللامركزية.
في الدرس التالي، سنقارن العديد من شبكات بلوكتشين المتوافقة مع EVM ونستكشف كيف تتنافس في السوق المحتملة لقابلية تطوير إيثريوم.
🎥・الفيديو الرئيسي
| 📄・مقالات ذات صلة |
تعد إيثريوم واحدة من أكثر سلاسل بلوكتشين شيوعًا وقد عانت منذ فترة طويلة من مشاكل قابلية التوسع. تعد رسوم الغاز المرتفعة وسرعات المعاملات البطيئة من المخاوف الرئيسية التي أدت إلى ازدحام الشبكة. ولمعالجة هذه القضايا، ظهرت العديد من حلول التوسع. في هذا الدرس، سنقدم بعضًا من حلول التوسع الخاصة بإيثيريوم ونتعمق في مجموعتين شائعتين: المجموعات المتفائلة ومجموعات ZK-rollups.
المجموعات المتفائلة هي بروتوكولات الطبقة الثانية لـ Ethereum المصممة لتوسيع نطاق إنتاجية الطبقة الأساسية. ومن خلال معالجة المعاملات خارج السلسلة، تعمل عمليات التجميع المتفائلة على تقليل الحساب على شبكة إيثريوم الرئيسية، مما يؤدي إلى تحسين سرعات المعالجة بشكل كبير. وعلى عكس حلول التوسع الأخرى، مثل السلاسل الجانبية، تقوم المجموعات المتفائلة بتجميع نتائج المعاملات ونشرها على إيثريوم، مما يرث أمان الشبكة الرئيسية. وهي تتحقق من المعاملات على إيثريوم باستخدام أدلة الاحتيال ولكنها تخزن بيانات المعاملات في مكان آخر.
يمكن أن تقدم المجموعات المتفائلة أكثر من 10 أضعاف التحسينات في قابلية التوسع من خلال تجنب المعالجة المباشرة لكل معاملة على شبكة إيثريوم البطيئة والمكلفة. بدلاً من ذلك، تقوم بكتابة المعاملات إلى إيثريوم كبيانات اتصال، والتي تعمل بمثابة تخزين مؤقت دون استهلاك مساحة كبيرة على بلوكتشين لإيثريوم، وبالتالي تقليل تكاليف الغاز للمستخدمين.
مجموعات المعرفة الصفرية (ZK-rollups) هي أيضًا حلول توسيع الطبقة الثانية التي تزيد من الإنتاجية على شبكة Ethereum Mainnet عن طريق نقل الحساب وتخزين الحالة خارج السلسلة. يمكن لـ ZK-Rollups معالجة آلاف المعاملات على دفعات ثم نشر الحد الأدنى من البيانات الموجزة إلى Mainnet فقط. تحدد هذه البيانات الموجزة التغييرات التي يجب إجراؤها على حالة إيثريوم وبعض أدلة التشفير المعروفة باسم براهين المعرفة الصفرية، والتي تتحقق من صحة معالجة المعاملات المجمعة.
تُعد المجموعات المتفائلة حلاً تقنيًا لتحسين كفاءة وأمن معاملات بلوكتشين. يتضمن تجميع معاملات متعددة في «مجموعة» وإرسالها إلى السلسلة الرئيسية (Ethereum). يساعد هذا الحل على توفير الموارد على السلسلة الرئيسية، وزيادة سرعة المعاملات والإنتاجية، وخفض رسوم المعاملات.
تقوم المجموعات المتفائلة بتنفيذ المعاملات خارج السلسلة ولكنها تنشر بيانات المعاملات كبيانات اتصال على شبكة إيثريوم الرئيسية. يقوم مشغلو التجميع المتفائلون، المعروفون أيضًا باسم أجهزة التسلسل، بتجميع العديد من المعاملات خارج السلسلة معًا على دفعات كبيرة قبل إرسالها إلى إيثريوم. يعمل هذا الأسلوب على توزيع التكاليف الثابتة عبر معاملات متعددة في كل دفعة، مما يقلل التكاليف للمستخدمين النهائيين. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم المجموعات المتفائلة تقنيات ضغط لتقليل كمية البيانات المنشورة على إيثريوم.
تعتبر المجموعات المتفائلة «متفائلة» لأنها تفترض أن جميع المعاملات خارج السلسلة صالحة ولا تنشر أدلة على صحة دفعات المعاملات المنشورة على السلسلة. هذا هو الفرق الأساسي بين المجموعات المتفائلة وعمليات تجميع ZK-Rollups، حيث يجب أن توفر مجموعات ZK-rollups أدلة صلاحية للمعاملات خارج السلسلة.
تستخدم المجموعات المتفائلة أدلة الاحتيال لاكتشاف المعاملات التي لم يتم حسابها بشكل صحيح. تحتوي كل دفعة مجمعة يتم إرسالها إلى إيثريوم على نافذة زمنية تسمى «فترة التحدي»، حيث يمكن لأي شخص العمل كمدقق وحساب دليل الاحتيال للتحقق من نتائج معاملة التجميع. إذا نجحت عملية إثبات الاحتيال، فسيقوم بروتوكول التجميع بإعادة تنفيذ المعاملة وتحديث حالة المجموعة وفقًا لذلك، في حين سيتم معاقبة العقد التي تضمنت المعاملات التي تم تنفيذها بشكل غير صحيح في الكتلة.
إذا ظلت دفعة التجميع دون اعتراض بعد انتهاء فترة التحدي (بمعنى أن جميع المعاملات قد تم تنفيذها بشكل صحيح)، فسيتم اعتبار الدفعة صالحة ومقبولة على إيثريوم. يمكن لأي عقدة الاستمرار في البناء على كتل التجميع غير المؤكدة، ولكن إذا حدث تنفيذ المعاملات بناءً على دفعة تم تنفيذها بشكل غير صحيح، فسيتم إبطال نتائج المعاملات.
وبهذه الطريقة، يمكن لعمليات التجميع المتفائلة تحقيق معالجة فعالة ومنخفضة التكلفة للمعاملات مع الحفاظ على أمان بلوكتشين. إنه حل ينقل مشكلة قابلية التوسع من طبقة الإجماع إلى طبقة الحساب، وهو حاليًا تقنية تحجيم بلوكتشين معترف بها ومطبقة على نطاق واسع.
تقوم المجموعات بترتيب المعاملات الفردية خارج السلسلة وتجميعها معًا قبل نشرها على إيثريوم
تُعد مجموعات ZK-Rollups، مثل المجموعات المتفائلة، حلولًا توسعية تستفيد من معالجة المعاملات المجمعة لتحسين كفاءة معاملات بلوكتشين. ومع ذلك، فإنهم يتبنون مناهج مختلفة لتحقيق ذلك.
في ZK-Rollups، يقدم المشغلون (المعروفون أيضًا باسم أجهزة التسلسل) ملخصًا لبيانات المعاملات المجمعة إلى السلسلة الرئيسية، مما يمثل التغييرات المطلوبة لجميع المعاملات في الدفعة، بدلاً من إرسال كل معاملة بشكل فردي. يقوم المشغلون بكتابة المعاملات كبيانات مكالمات مخزنة على إيثريوم مؤقتًا، وعندما يتم نشر المعلومات الموجودة في بيانات المكالمات على بلوكتشين، يمكن لأي شخص إعادة بناء حالة المجموعة بشكل مستقل.
بالإضافة إلى ذلك، يجب على المشغلين إنشاء أدلة صلاحية لإثبات صحة بيانات التجميع الخاصة بهم. تعتمد أدلة الصلاحية هذه بشكل أساسي على ZK-profs لإثبات صحة وصحة جميع المعاملات في مجموعة التجميع.
تحتاج العقد الموجودة على Mainnet فقط إلى التحقق من صحة ZK-profs، دون فحص تفاصيل كل معاملة. في المقابل، تستخدم المجموعات المتفائلة أدلة الاحتيال لاكتشاف الأخطاء الحسابية في المعاملات. هذا يعني أن مجموعات ZK-Rollups تحتاج فقط إلى تقديم أدلة الصلاحية لإكمال المعاملات على Ethereum، في حين تتطلب المجموعات المتفائلة تضمين جميع بيانات المعاملات على السلسلة.
عند نقل الأموال من ZK-Rollup إلى Ethereum، لا يوجد أي تأخير حيث يتم تنفيذ معاملات الخروج فورًا بعد أن يتحقق عقد ZK-rollup من إثبات الصلاحية. من ناحية أخرى، يواجه استخراج الأموال من المجموعات المتفائلة تأخيرًا للسماح لأي شخص بالطعن في معاملات الخروج بأدلة الاحتيال.
تستخدم ZK-Rollups أيضًا تقنيات الضغط لتقليل بيانات المعاملات. على سبيل المثال، تستخدم ZK-Rollups أشجار Merkle للحفاظ على أمان وسلامة المعاملات خارج السلسلة دون تخزين جميع بيانات المعاملات على Mainnet. بالإضافة إلى ذلك، يتم تمثيل الحسابات بالفهارس بدلاً من العناوين، مما يوفر 28 بايت من البيانات. يُعد نشر البيانات على السلسلة تكلفة كبيرة لعمليات المجموعات، لذلك يمكن أن يؤدي ضغط البيانات إلى تقليل الرسوم للمستخدمين.
تأتي براهين المعرفة الصفرية في خوارزميات مختلفة. بأخذ بروتوكول Sigma كمثال، إذا أرادت أليس أن تثبت لبوب أنها تعرف بالفعل مفتاح سري «كلمة المرور»، فيمكنها القيام بذلك باستخدام الخطوات التالية:
تختار أليس عشوائيًا رقمًا r وتستخدم دالة التجزئة لحساب H (r)، ثم ترسل النتيجة إلى Bob. تقوم دالة التجزئة H بتحويل البيانات ذات الطول التعسفي إلى قيمة تجزئة ذات طول ثابت. على سبيل المثال، قد تكون كلمة H («مرحبًا») هي «2f95f89f1c2328712ef7bde608ce5404e97d5f04".
يقوم بوب بإنشاء رقم عشوائي s وإرساله إلى أليس.
تحسب أليس x = r + H («كلمة المرور») * s، حيث «كلمة المرور» هي المفتاح السري المعروف لأليس. ثم ترسل النتيجة إلى بوب.
يحسب بوب y = H (x) ويرسل y إلى أليس.
تحسب أليس z = r + H («كلمة المرور») s y وترسل z إلى بوب.
يحسب بوب w = H (z). إذا كانت w تساوي y، مما يشير إلى أن z = x، يعرف بوب أن أليس تمتلك المفتاح السري «كلمة المرور».
في الخطوة 3، تجمع أليس بين المفتاح السري المعروف «كلمة المرور» والرقم العشوائي r والقيمة الثابتة H («كلمة المرور») * s لإنشاء قيمة عشوائية على ما يبدو x، والتي تعمل بمثابة تمثيل عشوائي زائف لـ «كلمة المرور» من خلال حساب دالة التجزئة. إنها تشكل قيمة جديدة x تتكون من القيمة العشوائية الحقيقية r وكلمة المرور الثابتة «كلمة المرور».
أثناء التفاعل، يمكن للطرفين رؤية الأرقام العشوائية الخاصة بهم فقط. على سبيل المثال، أليس تعرف r ولكن ليس كذلك، في حين أن بوب يعرفنا ولكن ليس السيد. ومع ذلك، يمكن لـ Bob استخدام القيمة العشوائية s للتحقق من قيمة تجزئة Alice وتحديد ما إذا كانت تحتوي على مكون pseudorandom. تشير العشوائية الزائفة إلى أن أليس تمتلك بالفعل المفتاح السري، بينما تشير العشوائية الحقيقية إلى أن أليس تكذب.
مفتاح هذه العملية هو أن أليس تستخدم المفتاح السري لحساب x و z في الخطوتين 3 و 5، مما يثبت ملكيتها للمفتاح السري دون الكشف عن محتواه الفعلي. تساعد الأرقام العشوائية r و s، جنبًا إلى جنب مع دالة التجزئة H، على حماية خصوصية Alice.
مجموعات متفائلة
يعمل على تحسين قابلية التوسع بشكل كبير دون التضحية بالأمان أو اللامركزية.
يتم تخزين بيانات المعاملات على سلسلة الطبقة الأولى، مما يعزز الشفافية والأمان ومقاومة الرقابة واللامركزية.
يضمن النهاية غير الموثوق بها مع أدلة الاحتيال ويسمح للأقليات الصادقة بتأمين السلسلة.
يعد حساب أدلة الاحتيال أمرًا سهلاً نسبيًا ويمكن تنفيذه بواسطة أي عقد من الطبقة الثانية دون الحاجة إلى أجهزة عالية المواصفات.
متوافق للغاية مع EVM و Solidity، مما يسمح للمطورين بنقل العقود الذكية الأصلية لـ Ethereum إلى مجموعات أو إنشاء تطبيقات dApps جديدة باستخدام الأدوات الحالية.
زي كيه رولوبس
تضمن أدلة الصلاحية صحة المعاملات خارج السلسلة، مما يمنع المشغلين من تنفيذ معاملات الدولة غير الصالحة.
يوفر إنهاء المعاملات بشكل أسرع حيث تتم الموافقة على تحديثات الحالة بمجرد التحقق من أدلة الصلاحية على الطبقة
يعتمد على آليات التشفير الموثوقة للأمان، بدلاً من الاعتماد على صدق الجهات الفاعلة المحفزة كما هو الحال في المجموعات المتفائلة.
يستفيد المستخدمون من زيادة كفاءة رأس المال ويمكنهم سحب الأموال من الطبقة الثانية دون تأخير.
يمكن أن يساعد الحمل المنخفض لعقد التحقق من الطبقة الأولى وضغط البيانات بشكل أفضل في تقليل تكاليف نشر البيانات على إيثريوم، مما يقلل من رسوم التجميع للمستخدمين.
تأتي براهين المعرفة الصفرية الشائعة في شكل ZK-SNARK (حجة المعرفة الصفرية الموجزة غير التفاعلية) و ZK-Stark (حجة المعرفة الشفافة القابلة للتطوير الخالية من المعرفة). تتلخص الاختلافات بين الاثنين على النحو التالي:
مجموعات متفائلة
يمكن أن تؤدي تحديات الاحتيال المحتملة إلى تأخير في إنهاء المعاملة.
يمكن أن تؤثر أجهزة التسلسل التراكمي المركزية على ترتيب المعاملات.
في حالة عدم وجود عقد صادقة، يمكن لأجهزة التسلسل الضارة سرقة الأموال عن طريق نشر كتل غير صالحة والتزامات حكومية.
يعتمد نموذج الأمان على عقدة صادقة واحدة على الأقل تقوم بتنفيذ المعاملات التراكمية وتقديم أدلة الاحتيال لتحدي انتقالات الحالة غير الصالحة.
يجب على المستخدمين الانتظار حتى انتهاء فترة التحدي لسحب الأموال مرة أخرى إلى Mainnet.
تعد البيانات المخزنة والمنشورة على الطبقة الأولى أكثر من تلك الموجودة في ZK-Rollups، مما يجعلها تستهلك المزيد من الموارد وتزيد التكاليف.
زي كيه رولوبس
تكلفة الحوسبة والتحقق من أدلة الصلاحية مرتفعة، مما قد يؤدي إلى زيادة الرسوم لمستخدمي مجموعة التحديثات.
نظرًا لتعقيد تقنية المعرفة الصفرية، من الصعب بناء مجموعات ZK-Rollups المتوافقة مع EVM.
يتطلب إنشاء أدلة الصلاحية معدات متخصصة، مما يزيد من الحاجز أمام المشغلين وقد يؤدي إلى سيطرة عدد قليل من المشاركين على شبكة بلوكتشين.
يمكن للمشغلين المركزيين التأثير على ترتيب المعاملات.
Optimism هو حل لتوسيع الطبقة الثانية قائم على إيثريوم يستخدم مجموعات متفائلة لزيادة إنتاجية المعاملات وتقليل الرسوم والحفاظ على التوافق العالي مع إيثريوم. الهدف من Optimism هو إنشاء Superchain، وهي شبكة موحدة تدمج جميع سلاسل الطبقة الثانية استنادًا إلى Optimism Stack. إنه يتيح إمكانية التركيب عبر السلاسل وقابلية التشغيل البيني.
حقق نظام Optimism البيئي تقدمًا كبيرًا، بدءًا من الإنزال الجوي إلى المجتمع في منتصف عام 2022 لمكافأة الداعمين والمساهمين الأوائل. تم توزيع رموز OTP على مستخدمي Optimism وناخبي DAO ومجموعة مختارة من الموقعين متعددي التوقيع ومتبرعي Bitcoin.
في أوائل عام 2023، أطلقت Coinbase Base، وهي شبكة بلوكشين من الطبقة الثانية تم تطويرها باستخدام Optimism Stack مفتوح المصدر. تهدف Base إلى تزويد المطورين بمنصة سريعة وآمنة وقابلة للتخصيص من الطبقة الثانية وتخطط لدمجها مع Coinbase Wallet و Exchange لتعزيز تجربة المستخدم والأمان.
يستمر التفاؤل في تحسين بنية التكنولوجيا والحوكمة. على سبيل المثال، يقدم ميزات مثل محرك Cannon المضاد للأعطال، ويصمم بروتوكول التسلسل، وينشئ Optimism Collective. سيسهل تطبيق تشين فاكتوري بناء نظام سوبرتشين البيئي حول شبكة إيثريوم.
حاليًا، تم نشر العديد من التطبيقات اللامركزية المعروفة، مثل Uniswap و Aave و Synthetix، على Optimism، والتي تمثل مشاريع التجميع المتفائلة الرائدة.
Arbitrum هي أيضًا شبكة بلوكشين من الطبقة الثانية تستخدم مجموعات متفائلة. يستخدم تصميمًا تفاعليًا متعدد الجولات لحل النزاعات وتقليل عبء العمل على السلسلة. يوفر Arbitrum توافقًا قويًا مع EVM، مما يسمح للمطورين بنشر عقودهم الذكية بسهولة على شبكة Arbitrum. ومع ذلك، بالمقارنة مع دليل الاحتيال أحادي الجولة من Optimism، فإن Arbitrum لديها أحجام كتل أكبر.
اكتسب Arbitrum شعبية بين مشاريع DeFi المبتكرة. وتشمل أبرزها منصة تداول المشتقات GMX و Gains Network، بالإضافة إلى بروتوكول الإقراض Radiant. كما جلبت المشاريع القائمة مثل Sushiswap و Curve سيولة كبيرة إلى نظام Arbitrum البيئي. وفقًا لـ Dune Analytics، اعتبارًا من أبريل 2023، تجاوز عدد المستخدمين على Arbitrum مليون مستخدم، مع حجم تداول يتجاوز 10 مليارات دولار وأصول على السلسلة تصل إلى 2 مليار دولار.
بالإضافة إلى جذب المزيد من المشاريع والمستخدمين، تواصل Arbitrum الابتكار وتحسين التكنولوجيا والحوكمة. في فبراير 2023، أجرت إنزالًا جويًا لرمز حوكمة ARB، مما سمح للمجتمع بالمشاركة في صنع القرار فيما يتعلق بترقيات شبكة Arbitrum.
على الرغم من الخلافات والنزاعات الناشئة عن اقتراح AIP-1 وقرار المؤسسة ببيع رموز ARB، استمر سعر رموز ARB في الارتفاع، مما يشير إلى تفاؤل السوق بشأن إمكاناتها المستقبلية.
حاليًا، تعد شبكة Arbitrum واحدة من أكثر مشاريع بلوكتشين من الطبقة الثانية حيوية باستخدام المجموعة المتفائلة، مما يوفر المزيد من الاحتمالات والقيمة لنظام إيثريوم البيئي.
ZKSync هو حل لتوسيع الطبقة الثانية يعتمد على أدلة المعرفة الصفرية، ويهدف إلى تحسين سرعة المعاملات وخفض التكاليف على شبكة Ethereum مع الحفاظ على التوافق مع EVM. أطلق فريق التطوير، Matter Labs، المرحلة الثانية من شبكة ZKSync، المسماة ZKSync Era، في أوائل عام 2023. تستخدم هذه المرحلة حجة المعرفة الموجزة والشفافة (STARK) لزيادة تحسين كفاءة إثبات المعرفة الصفرية.
حظي إطلاق شبكة ZKSync الرئيسية باهتمام كبير من مجتمع التطوير. لقد حققت تقريبًا التنفيذ الكامل لـ ZkeVM، مما يسمح للمطورين ببناء تطبيقات خالية من المعرفة باستخدام لغة Solidity. وهذا يعني أنه يمكن للمطورين نقل تطبيقات إيثريوم الخاصة بهم بسهولة إلى ZKSync والاستفادة من زيادة قابلية التوسع والأمان.
يوفر ZKSync أيضًا إمكانية التشغيل البيني مع شبكات الطبقة الثانية والطبقة الأولى الأخرى من خلال خدمات Multichain و Orbiter Finance عبر السلاسل. حاليًا، أعلنت العديد من مشاريع بلوكتشين بالفعل عن دعمها لنشر ZKSync، بما في ذلك المحافظ، والجسور عبر السلاسل، وبوابات الدفع، ومستكشفي الكتل، والبورصات، وبروتوكولات DeFi، ومنصات NFT، والألعاب، وما إلى ذلك.
لا يزال نظام ZKSync البيئي في مراحله الأولى، لكننا رأينا بعض المكونات النشطة، بما في ذلك التبادل اللامركزي SyncSwap وبروتوكول الإقراض Nexon Finance. يمكن أيضًا الوصول إلى حملات التبرع بـ Gitcoin من خلال ZKSync.
يُعتبر إطلاق شبكة ZKSync الرئيسية علامة فارقة في رحلة قابلية التوسع في إيثريوم، حيث يعرض الإمكانات الهائلة لتقنية المعرفة الصفرية في مجال بلوكتشين. مع انتقال المزيد من المشاريع والمستخدمين إلى ZKSync، يمكننا أن نتوقع معاملات وتطبيقات بلوكشين أسرع وأرخص وأكثر أمانًا.
StarkNet هو مشروع توسيع الطبقة الثانية لإيثريوم طورته شركة Starkware الناشئة. تعتمد تقنيتها الأساسية على STARK (حجج المعرفة الشفافة القابلة للتطوير)، وهي إثبات عدم المعرفة، لتمكين التحقق من المعاملات بشكل أسرع وأكثر أمانًا وكفاءة في استخدام الموارد على بلوكتشين مع حماية خصوصية المستخدم.
لقد تم دمج StarkNet بالفعل مع العديد من سلاسل الكتل الشائعة. تم دمج StarkGate، وهو جسر متعدد السلاسل، لدعم التفاعلات مع حلول التجميع المختلفة. يتيح ذلك للمستخدمين نقل ETH بسلاسة عبر إيثريوم وأربيتروم والتفاؤل وبوليجون إلى StarkNet.
في أواخر عام 2022، أعلن الفريق عن التنفيذ الناجح لـ ZK-EVM باستخدام لغة برمجة القاهرة. اجتذب هذا الإنجاز مشاريع مشهورة، مثل Sorare و ImmuTablex و dYDx و ApEx، لنشر تطبيقاتها اللامركزية على StarkNet.
حاليًا، لا يزال نظام StarkNet البيئي في مراحله الأولى من التطوير. تشمل المشاريع البارزة داخل النظام البيئي التبادل اللامركزي JediSwap وبروتوكول الإقراض CurveZero وسوق NFT Aspect. مع توسع سيناريوهات تطبيق StarkNet وقاعدة المستخدمين، سيصبح أداء توافق ZK-EVM واضحًا بشكل متزايد.
في هذا الدرس، تعمقنا في اتجاهات التكنولوجيا والتطوير لمجموعات إيثريوم. تقوم المجموعات بتجميع معاملات متعددة وفصل طبقة البروتوكول عن طبقة الحساب، وبالتالي تخفيف الازدحام على شبكة إيثريوم الرئيسية وتحقيق إنتاجية أعلى للمعاملات وتكاليف أقل.
يمكن تقسيم تقنية Rollup إلى فئتين: التجميع المتفائل و ZK-Rollup. تفترض مجموعة التحديثات المتفائلة أن جميع المعاملات المعبأة صحيحة، بينما تتطلب ZK-Rollup تقديم أدلة خالية من المعرفة.
كل تقنية من تقنيات التجميع لها نقاط قوتها الخاصة. مع نضوج التكنولوجيا، تم إحراز تقدم كبير في القدرات عبر السلاسل ودمج EVM. تعمل مشاريع مثل Optimism و Arbitrum و ZKSync و StarkNet بنشاط على تطوير وتحسين بنيتها التحتية التقنية لتلبية طلب السوق المتزايد على قابلية التوسع والأمان واللامركزية.
في الدرس التالي، سنقارن العديد من شبكات بلوكتشين المتوافقة مع EVM ونستكشف كيف تتنافس في السوق المحتملة لقابلية تطوير إيثريوم.
🎥・الفيديو الرئيسي
| 📄・مقالات ذات صلة |