إلى الأمام العنوان الأصلي 'TeleportDAO: لعبة التحقق من البيانات الآمنة والكفاءة - أحدث ممارسات تصميم العقد الخفيفة'
نشرت TeleportDAO و Eigen Labs مؤخرا ورقة بحثية تركز على تحديات الأمان والكفاءة التي تواجهها العقد الخفيفة عند الوصول إلى البيانات على السلسلة والتحقق منها في سلاسل إثبات الحصة (PoS). تقترح هذه الورقة حلا جديدا لضمان أمن وكفاءة العقد الخفيفة في بلوكشين PoS من خلال سلسلة من التدابير مثل الحوافز الاقتصادية وآليات ما قبل الأمن المؤمن عليها ، بالإضافة إلى "الأمان القابل للبرمجة" المخصص والفعالية من حيث التكلفة. إنه تطلعي للغاية ويستحق الدراسة المتعمقة.
ملاحظة: تعتبر شركة Eigen Labs المطور الرئيسي وراء بروتوكولات إعادة الرهان EigenLayer و EigenDA. حالياً، قد جمعت شركة Eigen Labs أكثر من 150 مليون دولار أمريكي من مؤسسات رأس المال الاستثماري المعروفة مثل a16z و Polychain و Blockchain Capital.
يقع TeleportDAO في فانكوفر، كندا. إنه مشروع بنية تحتية للاتصال عبر السلاسل الصلبة يركز على سلاسل البيتكوين والـ EVM. نجح البروتوكول في جمع 9 ملايين دولار في جولة من المبيعات العامة والتمويل من خلال Coinlist. شارك في هذه الجولة من التمويل عدة مستثمرين بما في ذلك Appworks، OIG Capital، DefinanceX، Oak Grove Ventures، Candaq Ventures، TON، Across و bitSmiley.
حالياً، في سلاسل الكتل PoS، يشارك المدققون في شبكة التوافق عن طريق قفل مبلغ معين من الرهان (مثل 32 إيثر في إيثريوم) لضمان أمان الشبكة. لذلك، يتم حماية جوهر أمان سلاسل الكتل PoS بواسطة الاقتصاد، أي كلما زاد المجموع الكلي للرهان، زادت التكلفة أو الخسارة المطلوبة لشن هجوم على شبكة التوافق. يعتمد تنفيذ هذا الآلية القاطعة على ميزة تسمى "سلامة المساءلة"، أي إذا قام المدقق بتوقيع حالة متعارضة، يمكن خفض الرهان.
تلعب العقد الكاملة دورا حيويا في الحفاظ على سلامة PoS blockchain. يقومون بتخزين جميع معلومات معاملات الحظر ، والتحقق من توقيعات الإجماع ، وتكرار نسخة كاملة من سجل المعاملات ، وإجراء تحديثات الحالة. تتطلب هذه العمليات الكثير من موارد الحوسبة والأجهزة المعقدة. على سبيل المثال ، يتطلب تشغيل عقدة Ethereum كاملة ما لا يقل عن 2 تيرابايت من تخزين SSD. في المقابل ، تقلل العقد الخفيفة من متطلبات موارد الحوسبة وتخزن رؤوس الكتل فقط ، لذا فهي مناسبة فقط للسيناريوهات التي يتم فيها التحقق من معاملات / حالات محددة ، مثل محافظ الهاتف المحمول والجسور عبر السلسلة. بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد العقد الخفيفة على العقد الكاملة لتوفير معلومات الكتلة عند التحقق من المعاملات ، ولكن حصة السوق الحالية لمقدمي خدمات العقد تتركز نسبيا ، لذلك لا يمكن ضمان الأمان والاستقلالية والفورية بشكل كامل. لذلك ، تستكشف هذه الورقة المفاضلة بين تكلفة الحصول على البيانات وزمن الوصول للعقد الخفيفة لتحقيق الأمان الأمثل.
قدمت Bitcoin التحقق البسيط من الدفع (SPV) كبروتوكول العقدة الخفيفة الخاص بها. تمكن SPV العقد الخفيفة من استخدام Merkle Proof ورؤوس الكتلة للتحقق مما إذا كانت المعاملة مضمنة في كتلة معينة. لذلك ، تحتاج العقد الخفيفة فقط إلى تنزيل رأس كتلة blockchain للتحقق من نهائية المعاملة عن طريق التحقق من عمق الكتلة. في هذه الحالة ، تكون التكلفة الحسابية للتحقق من الإجماع بواسطة العقد الخفيفة في Bitcoin منخفضة نسبيا. ومع ذلك ، في سلاسل بلوكشين PoS مثل Ethereum ، يكون تصميم التحقق من الإجماع أكثر تعقيدا بطبيعته. يتضمن الحفاظ على مجموعة كاملة من المدققين ، وتتبع تغييرات حصتهم ، وإجراء العديد من عمليات التحقق من التوقيع لشبكة الإجماع. من ناحية أخرى ، يعتمد أمان العقد الخفيفة PoW على افتراض أن معظم العقد الكاملة صادقة. لمعالجة قيود SPV ، يثبت FlyClient وإثبات العمل غير التفاعلي (NiPoPoW) هذه الكتل للعملاء بتكلفة دون الخطية. ومع ذلك ، فإن قابليتها للتطبيق على نموذج إجماع PoS ضعيفة.
في المقابل ، تكتسب سلاسل PoS الأمان من خلال آليات القطع. يعتمد النظام على أن يكون المشاركون بالإجماع عقلانيين ولا يهاجمون الشبكة إذا تجاوزت تكلفة الهجوم أي ربح محتمل. لتقليل تكاليف التحقق ، يعتمد بروتوكول العقدة الخفيفة الحالي ل Ethereum على لجنة مزامنة تتكون من 512 مدققا من Ethereum تم اختيارهم عشوائيا ، كل منهم يخزن 32 Ethereum ، ولكن لن يتم تغريم عملية التوقيع. يحتوي هذا التصميم غير القابل للقطع على عيب أمني كبير ، ويمكن للتوقيعات غير النزيهة في لجنة المزامنة أن تضلل العقد الخفيفة لقبول بيانات غير صالحة دون معاقبتها. حتى مع إدخال آليات القطع ، لا تزال الحصة الإجمالية للجنة المزامنة صغيرة مقارنة بمجموعة مدققي Ethereum الضخمة (اعتبارا من مارس 2024 ، تجاوز عدد مدققي Ethereum 1 مليون). لذلك ، لا يمكن أن يوفر هذا النهج للعقد الخفيفة أمانا مكافئا لمجموعة مدقق Ethereum. يمثل هذا النموذج نوعا خاصا من الحسابات متعددة الأطراف في بيئة عقلانية ، لكنه يفشل في توفير ضمانات اقتصادية أو معالجة التهديدات التي يشكلها مقدمو البيانات الخبيثون وغير العقلانيين.
لمعالجة التحديات الأمنية والكفاءة في عملية بدء تشغيل PoS، يقدم PoPoS لعبة تقسيم لتحدي بشكل فعال شجرة Merkle العدائية لتوقيت PoS. بينما يحققون أدنى بصمة ويتجنبون الحاجة للعملاء بأن يكونوا على الإنترنت ويكونوا مرهونين دائمًا، تبقى مشكلة تمكين العملاء من الخروج عن الاتصال دون تكبد تكاليف كبيرة لإعادة الانضمام إلى الشبكة غير محلولة.
نهج بحث آخر يركز على استخدام أدلة الصفر المعرفة لإنشاء أدلة موجزة. على سبيل المثال، تسهل Mina و Plumo بشكل فعال التحقق الخفيف من التوافق باستخدام تكوين SNARK التكراري وأدلة تحول الحالة القائمة على SNARK. ومع ذلك، تفرض هذه النهجات عبء حوسبي كبير على منتجي الكتل لإنشاء الأدلة، ولم يتم التعامل مع مسألة تعويض العقد الخفيفة عن الخسائر المحتملة. في سياق بروتوكولات PoS الأخرى، مثل بروتوكول Tendermint المستخدم في Cosmos، يتم استكشاف دور العقد الخفيفة في بروتوكول التواصل بين البلوكشينات الداخلي (IBC) الخاص بهم. ومع ذلك، هذه التنفيذات محددة للبيئات الخاصة بها وليست قابلة مباشرة للتطبيق على إيثيريوم أو مختلف بلوكشينات PoS الأخرى.
بشكل عام، تقدم الحل الجديد وحدة أمان اقتصادي لتحقيق "الأمان القابل للبرمجة"، ويمكن للعقد الخفيفة أن تقرر تصاميم الحل المختلفة استنادًا إلى احتياجات أمانها الخاصة. يفترض الأمان أساسًا 1/N + 1/M، أي بمعنى آخر، طالما توجد عقدة نزيهة وصالحة في العقدة الكاملة وشبكة المدعي العام، يمكن ضمان التشغيل الطبيعي للشبكة.
الخيار 1 يحقق بشكل رئيسي مصداقية البيانات من خلال إدخال فترة تحدي وشبكة مدعي العقدة. ببساطة، بعد أن تتلقى العقدة الخفيفة البيانات الموقعة من قبل الجهة المزودة، ترسل هذا الجزء من البيانات إلى شبكة المدعي للمراجعة. خلال فترة معينة، إذا كان هناك تزوير في البيانات، سيذكر المدعي العقدة الخفيفة بأن البيانات غير موثوقة، وسيعاقب وحدة العقدة الذكية الجهة المزودة بالعملات المشتركة المرهونة. وعلى العكس من ذلك، يمكن للعقدة الخفيفة الثقة في مصداقية هذه البيانات.
العملية المحددة للعقدة الخفيفة في طلب البيانات:
نقاط أخرى:
تقييم:
الحل 2 يحقق تأكيد البيانات السريع من خلال اقتراح آلية تأمينية مستندة إلى الحل 1. ببساطة، بعد أن تحدد العقدة الخفيفة التأمين وفقًا لمبلغ السياسة والمدة، يمكن رد جزء/كل التعهد من مقدم البيانات لخسائر العقدة الخفيفة الناتجة عن الخبث في البيانات. لذا، بعد أن تتلقى العقدة الخفيفة وتحقق توقيع البيانات الذي قدمه مقدم البيانات، يمكنها تحديد الإيمانية الأولية للبيانات.
العملية المحددة لطلب بيانات العقدة الخفيفة:
نقاط أخرى:
تقييم:
أولاً، من حيث كفاءة حوسبة العقدة الخفيفة، تظهر كل من حلول العقدة الخفيفة كفاءة التحقق على مستوى الجزء من الثانية (حيث أن العقد الخفيف يحتاج فقط إلى التحقق من البيانات مرة واحدة).
ثانيًا، فيما يتعلق بتأخر العقدة الخفيفة، في سيناريوهات مختلفة من تكوين التجربة (انظر الشكل أدناه)، يكون التأخر على مستوى الجزء من الثانية. يجدر بالذكر أن التأخر يزيد بشكل خطي مع عدد مقدمي البيانات، لكن التأخر دائمًا على مستوى الجزء من الثانية. بالإضافة إلى ذلك، في الحل 1، نظرًا لأن العقدة الخفيفة تحتاج إلى انتظار نتائج فترة التحدي، فإن التأخر 5 ساعات. إذا كانت شبكة المفتشين موثوقة وكفءة بما يكفي، يمكن أيضًا تقليص هذا التأخر لمدة 5 ساعات بشكل كبير.
ثالثاً، من حيث تكاليف العقدة الخفيفة، في الواقع، هناك تكلفتان للعقد الخفيف: رسوم الغاز والأقساط التأمينية، وكلاهما سيزيد كما يزيد مبلغ السياسة التأمينية. بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة للمفتشين، سيتم استرداد الغاز المشارك في إرسال البيانات بمبلغ الغرامة لضمان الحوافز الكافية للمشاركة.
الحل الخفيف للعقدة المقترح في هذه المقالة يوفر 'الأمان القابل للبرمجة' لتلبية متطلبات الأمان في مواقف مختلفة. الخيار 1 يتبادل التأخير الأعلى من أجل الأمان العالي، بينما يوفر الخيار 2 خدمات 'التأكيد الفوري' للعقد الخفيفة من خلال إدخال آلية تأمين. يمكن استخدام هذه الحلول في السيناريوهات التي تحتاج فيها نهوية المعاملات إلى تأكيد، مثل المعاملات الذرية وعبر السلسلة.
إلى الأمام العنوان الأصلي 'TeleportDAO: لعبة التحقق من البيانات الآمنة والكفاءة - أحدث ممارسات تصميم العقد الخفيفة'
نشرت TeleportDAO و Eigen Labs مؤخرا ورقة بحثية تركز على تحديات الأمان والكفاءة التي تواجهها العقد الخفيفة عند الوصول إلى البيانات على السلسلة والتحقق منها في سلاسل إثبات الحصة (PoS). تقترح هذه الورقة حلا جديدا لضمان أمن وكفاءة العقد الخفيفة في بلوكشين PoS من خلال سلسلة من التدابير مثل الحوافز الاقتصادية وآليات ما قبل الأمن المؤمن عليها ، بالإضافة إلى "الأمان القابل للبرمجة" المخصص والفعالية من حيث التكلفة. إنه تطلعي للغاية ويستحق الدراسة المتعمقة.
ملاحظة: تعتبر شركة Eigen Labs المطور الرئيسي وراء بروتوكولات إعادة الرهان EigenLayer و EigenDA. حالياً، قد جمعت شركة Eigen Labs أكثر من 150 مليون دولار أمريكي من مؤسسات رأس المال الاستثماري المعروفة مثل a16z و Polychain و Blockchain Capital.
يقع TeleportDAO في فانكوفر، كندا. إنه مشروع بنية تحتية للاتصال عبر السلاسل الصلبة يركز على سلاسل البيتكوين والـ EVM. نجح البروتوكول في جمع 9 ملايين دولار في جولة من المبيعات العامة والتمويل من خلال Coinlist. شارك في هذه الجولة من التمويل عدة مستثمرين بما في ذلك Appworks، OIG Capital، DefinanceX، Oak Grove Ventures، Candaq Ventures، TON، Across و bitSmiley.
حالياً، في سلاسل الكتل PoS، يشارك المدققون في شبكة التوافق عن طريق قفل مبلغ معين من الرهان (مثل 32 إيثر في إيثريوم) لضمان أمان الشبكة. لذلك، يتم حماية جوهر أمان سلاسل الكتل PoS بواسطة الاقتصاد، أي كلما زاد المجموع الكلي للرهان، زادت التكلفة أو الخسارة المطلوبة لشن هجوم على شبكة التوافق. يعتمد تنفيذ هذا الآلية القاطعة على ميزة تسمى "سلامة المساءلة"، أي إذا قام المدقق بتوقيع حالة متعارضة، يمكن خفض الرهان.
تلعب العقد الكاملة دورا حيويا في الحفاظ على سلامة PoS blockchain. يقومون بتخزين جميع معلومات معاملات الحظر ، والتحقق من توقيعات الإجماع ، وتكرار نسخة كاملة من سجل المعاملات ، وإجراء تحديثات الحالة. تتطلب هذه العمليات الكثير من موارد الحوسبة والأجهزة المعقدة. على سبيل المثال ، يتطلب تشغيل عقدة Ethereum كاملة ما لا يقل عن 2 تيرابايت من تخزين SSD. في المقابل ، تقلل العقد الخفيفة من متطلبات موارد الحوسبة وتخزن رؤوس الكتل فقط ، لذا فهي مناسبة فقط للسيناريوهات التي يتم فيها التحقق من معاملات / حالات محددة ، مثل محافظ الهاتف المحمول والجسور عبر السلسلة. بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد العقد الخفيفة على العقد الكاملة لتوفير معلومات الكتلة عند التحقق من المعاملات ، ولكن حصة السوق الحالية لمقدمي خدمات العقد تتركز نسبيا ، لذلك لا يمكن ضمان الأمان والاستقلالية والفورية بشكل كامل. لذلك ، تستكشف هذه الورقة المفاضلة بين تكلفة الحصول على البيانات وزمن الوصول للعقد الخفيفة لتحقيق الأمان الأمثل.
قدمت Bitcoin التحقق البسيط من الدفع (SPV) كبروتوكول العقدة الخفيفة الخاص بها. تمكن SPV العقد الخفيفة من استخدام Merkle Proof ورؤوس الكتلة للتحقق مما إذا كانت المعاملة مضمنة في كتلة معينة. لذلك ، تحتاج العقد الخفيفة فقط إلى تنزيل رأس كتلة blockchain للتحقق من نهائية المعاملة عن طريق التحقق من عمق الكتلة. في هذه الحالة ، تكون التكلفة الحسابية للتحقق من الإجماع بواسطة العقد الخفيفة في Bitcoin منخفضة نسبيا. ومع ذلك ، في سلاسل بلوكشين PoS مثل Ethereum ، يكون تصميم التحقق من الإجماع أكثر تعقيدا بطبيعته. يتضمن الحفاظ على مجموعة كاملة من المدققين ، وتتبع تغييرات حصتهم ، وإجراء العديد من عمليات التحقق من التوقيع لشبكة الإجماع. من ناحية أخرى ، يعتمد أمان العقد الخفيفة PoW على افتراض أن معظم العقد الكاملة صادقة. لمعالجة قيود SPV ، يثبت FlyClient وإثبات العمل غير التفاعلي (NiPoPoW) هذه الكتل للعملاء بتكلفة دون الخطية. ومع ذلك ، فإن قابليتها للتطبيق على نموذج إجماع PoS ضعيفة.
في المقابل ، تكتسب سلاسل PoS الأمان من خلال آليات القطع. يعتمد النظام على أن يكون المشاركون بالإجماع عقلانيين ولا يهاجمون الشبكة إذا تجاوزت تكلفة الهجوم أي ربح محتمل. لتقليل تكاليف التحقق ، يعتمد بروتوكول العقدة الخفيفة الحالي ل Ethereum على لجنة مزامنة تتكون من 512 مدققا من Ethereum تم اختيارهم عشوائيا ، كل منهم يخزن 32 Ethereum ، ولكن لن يتم تغريم عملية التوقيع. يحتوي هذا التصميم غير القابل للقطع على عيب أمني كبير ، ويمكن للتوقيعات غير النزيهة في لجنة المزامنة أن تضلل العقد الخفيفة لقبول بيانات غير صالحة دون معاقبتها. حتى مع إدخال آليات القطع ، لا تزال الحصة الإجمالية للجنة المزامنة صغيرة مقارنة بمجموعة مدققي Ethereum الضخمة (اعتبارا من مارس 2024 ، تجاوز عدد مدققي Ethereum 1 مليون). لذلك ، لا يمكن أن يوفر هذا النهج للعقد الخفيفة أمانا مكافئا لمجموعة مدقق Ethereum. يمثل هذا النموذج نوعا خاصا من الحسابات متعددة الأطراف في بيئة عقلانية ، لكنه يفشل في توفير ضمانات اقتصادية أو معالجة التهديدات التي يشكلها مقدمو البيانات الخبيثون وغير العقلانيين.
لمعالجة التحديات الأمنية والكفاءة في عملية بدء تشغيل PoS، يقدم PoPoS لعبة تقسيم لتحدي بشكل فعال شجرة Merkle العدائية لتوقيت PoS. بينما يحققون أدنى بصمة ويتجنبون الحاجة للعملاء بأن يكونوا على الإنترنت ويكونوا مرهونين دائمًا، تبقى مشكلة تمكين العملاء من الخروج عن الاتصال دون تكبد تكاليف كبيرة لإعادة الانضمام إلى الشبكة غير محلولة.
نهج بحث آخر يركز على استخدام أدلة الصفر المعرفة لإنشاء أدلة موجزة. على سبيل المثال، تسهل Mina و Plumo بشكل فعال التحقق الخفيف من التوافق باستخدام تكوين SNARK التكراري وأدلة تحول الحالة القائمة على SNARK. ومع ذلك، تفرض هذه النهجات عبء حوسبي كبير على منتجي الكتل لإنشاء الأدلة، ولم يتم التعامل مع مسألة تعويض العقد الخفيفة عن الخسائر المحتملة. في سياق بروتوكولات PoS الأخرى، مثل بروتوكول Tendermint المستخدم في Cosmos، يتم استكشاف دور العقد الخفيفة في بروتوكول التواصل بين البلوكشينات الداخلي (IBC) الخاص بهم. ومع ذلك، هذه التنفيذات محددة للبيئات الخاصة بها وليست قابلة مباشرة للتطبيق على إيثيريوم أو مختلف بلوكشينات PoS الأخرى.
بشكل عام، تقدم الحل الجديد وحدة أمان اقتصادي لتحقيق "الأمان القابل للبرمجة"، ويمكن للعقد الخفيفة أن تقرر تصاميم الحل المختلفة استنادًا إلى احتياجات أمانها الخاصة. يفترض الأمان أساسًا 1/N + 1/M، أي بمعنى آخر، طالما توجد عقدة نزيهة وصالحة في العقدة الكاملة وشبكة المدعي العام، يمكن ضمان التشغيل الطبيعي للشبكة.
الخيار 1 يحقق بشكل رئيسي مصداقية البيانات من خلال إدخال فترة تحدي وشبكة مدعي العقدة. ببساطة، بعد أن تتلقى العقدة الخفيفة البيانات الموقعة من قبل الجهة المزودة، ترسل هذا الجزء من البيانات إلى شبكة المدعي للمراجعة. خلال فترة معينة، إذا كان هناك تزوير في البيانات، سيذكر المدعي العقدة الخفيفة بأن البيانات غير موثوقة، وسيعاقب وحدة العقدة الذكية الجهة المزودة بالعملات المشتركة المرهونة. وعلى العكس من ذلك، يمكن للعقدة الخفيفة الثقة في مصداقية هذه البيانات.
العملية المحددة للعقدة الخفيفة في طلب البيانات:
نقاط أخرى:
تقييم:
الحل 2 يحقق تأكيد البيانات السريع من خلال اقتراح آلية تأمينية مستندة إلى الحل 1. ببساطة، بعد أن تحدد العقدة الخفيفة التأمين وفقًا لمبلغ السياسة والمدة، يمكن رد جزء/كل التعهد من مقدم البيانات لخسائر العقدة الخفيفة الناتجة عن الخبث في البيانات. لذا، بعد أن تتلقى العقدة الخفيفة وتحقق توقيع البيانات الذي قدمه مقدم البيانات، يمكنها تحديد الإيمانية الأولية للبيانات.
العملية المحددة لطلب بيانات العقدة الخفيفة:
نقاط أخرى:
تقييم:
أولاً، من حيث كفاءة حوسبة العقدة الخفيفة، تظهر كل من حلول العقدة الخفيفة كفاءة التحقق على مستوى الجزء من الثانية (حيث أن العقد الخفيف يحتاج فقط إلى التحقق من البيانات مرة واحدة).
ثانيًا، فيما يتعلق بتأخر العقدة الخفيفة، في سيناريوهات مختلفة من تكوين التجربة (انظر الشكل أدناه)، يكون التأخر على مستوى الجزء من الثانية. يجدر بالذكر أن التأخر يزيد بشكل خطي مع عدد مقدمي البيانات، لكن التأخر دائمًا على مستوى الجزء من الثانية. بالإضافة إلى ذلك، في الحل 1، نظرًا لأن العقدة الخفيفة تحتاج إلى انتظار نتائج فترة التحدي، فإن التأخر 5 ساعات. إذا كانت شبكة المفتشين موثوقة وكفءة بما يكفي، يمكن أيضًا تقليص هذا التأخر لمدة 5 ساعات بشكل كبير.
ثالثاً، من حيث تكاليف العقدة الخفيفة، في الواقع، هناك تكلفتان للعقد الخفيف: رسوم الغاز والأقساط التأمينية، وكلاهما سيزيد كما يزيد مبلغ السياسة التأمينية. بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة للمفتشين، سيتم استرداد الغاز المشارك في إرسال البيانات بمبلغ الغرامة لضمان الحوافز الكافية للمشاركة.
الحل الخفيف للعقدة المقترح في هذه المقالة يوفر 'الأمان القابل للبرمجة' لتلبية متطلبات الأمان في مواقف مختلفة. الخيار 1 يتبادل التأخير الأعلى من أجل الأمان العالي، بينما يوفر الخيار 2 خدمات 'التأكيد الفوري' للعقد الخفيفة من خلال إدخال آلية تأمين. يمكن استخدام هذه الحلول في السيناريوهات التي تحتاج فيها نهوية المعاملات إلى تأكيد، مثل المعاملات الذرية وعبر السلسلة.