الغوص العميق في مفاهيم Bitcoin Layer 2

المصدر: Biteye

عند الحديث عن الطبقة الثانية، سيفكر معظم الناس في العديد من مشاريع الطبقة الثانية في Ethereum، مثل Arbitrum، وZksync، وOptimism، وStarkWare، إلخ. يفكر بعض الأشخاص أيضًا في الطبقة الثانية. ويمكن القول أن مفهوم الطبقة الثانية نشأ من شبكة Bitcoin Lightning Network، وتم تطبيقه لاحقًا على Ethereum بواسطة Vtalik وازدهر. هذه كلها حقائق، فقط من منظور مختلف.

لا يقتصر مفهوم الطبقة الثانية على Bitcoin أو Ethereum، ولكنه اتجاه عام لتكنولوجيا التوسع في تكنولوجيا blockchain.

تشير الطبقة الثانية إلى مجموعة من الحلول خارج السلسلة المبنية على الشبكة الرئيسية، بهدف عدم التضحية باللامركزية أو الأمان (الطرق على السبورة!!) لتحسين المعاملات الإنتاجية.

مع استمرار سرد توسع BTC، ظهرت مجموعة متنوعة من مشاريع BTC Layer 2. لقد تحولت الطبقة الثانية تدريجيًا من طريق توسيع blockchain الموجه نحو التكنولوجيا إلى علامة تسويقية غامضة.

ستوفر هذه المقالة نظرة عامة فنية بسيطة على هذا المشروع المسمى BTC Layer 2. تجدر الإشارة إلى أنه في هذا السوق الذي يهيمن عليه الحماس، غالبًا ما يكون تأثير التكنولوجيا على السوق ثانويًا. وفي الوقت نفسه، ونظرًا للقيود التي يفرضها المؤلف، قد تختلف بعض وجهات النظر الفنية عن آراء العالم الخارجي. الجميع مدعوون للانضمام إلى مناقشة المجموعة.

لا يشكل النص الكامل أي نصيحة استثمارية.

01 التفاف الموضوع القديم الذي لم تتم مناقشته هو الفرق بين الطبقة الثانية والسلسلة الجانبية؟

كما ذكرنا أعلاه، فإن الغرض من تقنية الطبقة الثانية هو توسيع قدرة الشبكة الرئيسية دون التضحية باللامركزية أو الأمان، لذلك فهي ليست مفهومًا تقنيًا واحدًا بالمعنى الضيق. ولكنه يتضمن مجموعة متنوعة من الحلول والتطبيقات المختلفة.

في الوقت الحالي، يوجد نوعان من تقنيات الطبقة الثانية الأكثر شيوعًا: قناة الحالة والمجموعات المجمعة.

تشير قناة الحالة إلى إنشاء قناة بين طرفين أو أكثر على الشبكة الرئيسية، ثم إجراء معاملات متعددة في القناة. فقط عندما تكون القناة مفتوحة أو مغلقة، يجب أن تكون المعاملة البث على الشبكة الرئيسية.

تم اعتماد هذا المخطط رسميًا من قبل شبكة Lightning Network الخاصة بـ BTC. وبعبارات عامة، يمكن فهم قناة Lightning Network على أنها عنوان متعدد التوقيعات. يقوم Bob وAlice على التوالي بإرسال الأموال إلى هذه القناة (العنوان) على الشبكة الرئيسية.) بعد إيداع BTC، يقوم الطرفان بإجراء المعاملات اليومية من خلال الشبكة المسرّعة.

هذه المعاملات اليومية لا تتم على الشبكة الرئيسية، وبالتالي توفير الغاز باهظ الثمن. عندما يعتقد الطرفان في أحد الأيام أنه لن تكون هناك معاملات بعد الآن، يمكن لكلا الطرفين بدء أمر السحب إلى الشبكة الرئيسية، و يمكن لتوقيع هذا الأمر أن يثبت لشبكة BTC الرئيسية صحة سلسلة من دفاتر المعاملات بين الطرفين خارج الشبكة الرئيسية.

في هذه اللحظة، سيتدخل الإجماع الأمني ​​للشبكة الرئيسية لتسوية وإقراض الأموال لبوب وأليس، وبالتالي فإن المعاملات التي تتم على الشبكة المسرّعة سيكون لها مستوى أمان شبكة BTC الرئيسية. حاليًا، لا توجد سابقة لتنفيذ العقود الذكية في هذا الحل.

قد يكون التجميع مألوفًا بالنسبة لك أكثر. تعد عمليات التجميع المتفائلة ومجموعات المعرفة الصفرية على Ethereum من حلول تمديد الطبقة الثانية لـ Ethereum، وتهدف إلى نقل عمليات التنفيذ والتخزين المعقدة إلى الطبقة الثانية لتحسين الإنتاجية.

بمصطلحات الشخص العادي، ستقوم الشبكة الرئيسية بالتحقق من قيام الطبقة الثانية بإرسال الدليل بانتظام إلى الشبكة الرئيسية لضمان صحة دفتر أستاذ الطبقة الثانية(تتم عملية التحقق هذه بشكل خاص مهم)< /قوي>.

وبهذه الطريقة، يمكن للشبكة الرئيسية التحكم في دفتر الأستاذ L2 في "الوقت الفعلي". وعندما يتم تحويل أموال L2 مرة أخرى إلى الشبكة الرئيسية، سيتدخل الإجماع الأمني ​​لشبكة ETH الرئيسية، ويتم يمكن نقل عقد إقراض الطبقة الثانية للشبكة الرئيسية دون الاعتماد على مصادر معلومات الطرف الثالث، وسيتم استخدام البيانات الناتجة عن إجماع الشبكة الرئيسية فقط للتحقق مما إذا كان من الممكن إصدار القرض.

بعد قراءة هذا، أعتقد أن العديد من القراء سيدركون أن جوهر الطبقة الثانية التقليدية هو جسر عبر السلسلة يتمتع بنفس الأمان الذي تتمتع به الشبكة الرئيسية. وبهذا الوعي، يمكننا التعرف على السلاسل الجانبية.

تشير السلسلة الجانبية إلى إنشاء شبكة blockchain مستقلة (مثل BSC) خارج الشبكة الرئيسية. ولا يمكن لإجماع الشبكة الرئيسية تحديد مدى شرعية السلوك عبر السلسلة.

يقوم الجسر المتقاطع المؤدي إلى السلسلة الجانبية بتأمين الأصول الموجودة على الشبكة الرئيسية وتعيينها إلى السلسلة الجانبية، ثم يمكن للأصول المعينة على السلسلة الجانبية تحقيق وظائف مثل نقل المعاملات والعودة إلى الشبكة الرئيسية على السلسلة الجانبية، في هذا الوقت، سيتحقق عقد الجسر عبر السلسلة للشبكة الرئيسية فقط من صحة رسالة القرض نفسها المرسلة من السلسلة الجانبية، لكنه لن يتحقق من دفتر الأستاذ للسلسلة الجانبية.

بمعنى آخر، إذا قام طرف مشروع الجسر عبر السلسلة بعمل شرير، أو قام بالتوقيع بشكل ضار، أو قام بشكل مباشر بإنشاء دفاتر مزيفة في السلسلة الجانبية، فسيتم فقدان الأموال الموجودة على الشبكة الرئيسية.

ليس من الصعب أن ترى أنه إذا اتبعت تعريف L2 التقليدي، فإن مراقبة ما إذا كانت الشبكة الرئيسية يمكنها التحقق من دفتر الأستاذ خارج الشبكة الرئيسية يمكن أن تحدد ما إذا كانت السلسلة هي المفتاح أم لا إلى الطبقة 2.

مع هذا المفهوم، ليس من الصعب شرح سبب إطلاق ETH في وقت متأخر عن BTC، لكنها تمكنت من تجاوزها وإنشاء الطبقة الثانية بشكل غير متزامن أولاً.

02 صعوبات تقنية الطبقة الثانية من BTC - التحقق

لفهم الصعوبات الفنية للطبقة الثانية من BTC، يجب عليك أولاً فهم ترقية BTC Taproot التي تخلق إمكانيات للطبقة الثانية من BTC.

تم اقتراح Taproot لأول مرة في عام 2018 بواسطة غريغوري ماكسويل، أحد المساهمين في Bitcoin Core. Taproot هو تحسين لبروتوكول Bitcoin، والذي كان يهدف في الأصل إلى تحسين خصوصية وكفاءة معاملات Bitcoin.

الفكرة الأساسية لـ Taproot هي جعل المعاملات في ظل ظروف متعددة تبدو وكأنها معاملات عادية ذات توقيع واحد، وبالتالي تقليل إشغال البيانات وتسربها على السلسلة، وإجراء معاملات معقدة (متعدد التوقيع، قفل الوقت) تبدو وكأنها معاملات ذات توقيع واحد. ويتم تنفيذ معاملات البيتكوين بهذه الطريقة.

يمكن لـ Taproot أن تقدم ترقية Taproot تقنيتين مهمتين لإنشاء إمكانيات لطبقة BTC 2 في المستقبل.

1) MAST (شجرة بناء الجملة المجردة Merklized شجرة بناء الجملة المجردة Merkel)؛

2) توقيع شنور؛

MAST عبارة عن برنامج نصي معقد يتحلل إلى نصوص فرعية متعددة و قم بتنظيمها في بنية شجرة Merkle، فقط عند استيفاء شروط رمز منخفض معين، يجب الكشف عن قيمة التجزئة ومحتوى الرمز المنخفض. وهذا يوفر المساحة، ويزيد من المرونة، ويزيد من الخصوصية.

توقيع شنور هو خوارزمية توقيع رقمية يمكنها دمج عدة موقعين في موقع واحد وإنشاء توقيع واحد. يؤدي ذلك إلى تبسيط المعاملات متعددة التوقيع، وتقليل الرسوم، وتحسين الأمان، وزيادة الخصوصية.

MAST (شجرة بناء الجملة المجردة لـ Merkle)

معنى MAST هو، قبل ترقية Taproot، لم نتمكن إلا من تنفيذ شروط البرنامج النصي المعقدة باستخدام عناوين P2SH، وكان لا بد من إنشاء برنامج نصي للاسترداد بنفس قيمة التجزئة وإدراجه في المعاملة.

مع الظروف المعقدة لـ P2SH، سيصبح حجم المعاملات كبيرًا للغاية. BTC في عنوان P2SH، يجب عليك إنشاء برنامج نصي للاسترداد بنفس التجزئة وإدراجه في المعاملة. إذا كان هناك عدد كبير جدًا من شروط الإنفاق المحددة في البرنامج النصي، فسيصبح حجم المعاملة كبيرًا للغاية.

يمكن لـ MAST حل المشكلات المذكورة أعلاه بشكل جيد جدًا، ولهذا السبب أصبح تطوير طبقة BTC 2 ممكنًا.

MAST هي آلية تجمع بين أشجار Merkle وأشجار بناء الجملة المجردة. إنه مشابه لـ P2SH، الذي يدفع لبرنامج نصي يحدد التجزئة، باستثناء أن MAST يدفع التجزئة التي تحدد جذر Merkle.

تقوم MAST بتجميع مجموعة كبيرة من الشروط في شجرة تجزئة، تُعرف أيضًا باسم شجرة Merkle. في هذه الشجرة، كل عقدة عبارة عن تجزئة محسوبة من أبنائها.

جذر الشجرة هو قيمة التجزئة التي تمثل مجموعة جميع الشروط. بهذه الطريقة، يجب تضمين تجزئة الجذر فقط في المعاملة، بدلاً من إدراج جميع الشروط، مما قد يؤدي إلى تقليل حجم المعاملة.

قم أولاً بإجراء حسابات التجزئة على جميع البرامج النصية (الشروط) على التوالي، ثم قم بدمج قيم التجزئة المحسوبة مع قيم التجزئة المجاورة لحساب التجزئة لإنشاء مجموعة جديدة من قيم التجزئة. يتم تكرار عملية حساب التجزئة الزوجية هذه حتى يتم حساب قيمة التجزئة الأخيرة.

قيمة التجزئة هذه هي جذر Merkle.

يمكن لـ MAST ربط معاملات Bitcoin بشجرة Merkle، كل عقدة ورقية في هذه الشجرة يمثل شرطًا لفتح البيتكوين.

لإنفاق عملات البيتكوين المقفلة هذه، تحتاج إلى إنشاء برنامج نصي لإلغاء القفل يلبي الشروط المقابلة لمسار معين على شجرة Merkle.

تحتاج الشبكة فقط إلى التحقق مما إذا كان الشرط المقابل لهذا البرنامج النصي ينتمي إلى مجموعة الشروط الأصلية لشجرة ميركل، أي للتحقق مما إذا كان هذا الشرط موجودًا في شجرة ميركل.

بمجرد أن تؤكد الشبكة أن البرنامج النصي (والشروط المقابلة) ينتمي إلى جذر Merkle، فإنها تعلم أن البرنامج النصي يلبي متطلبات قفل Bitcoin، ثم تتابع التحقق من البرنامج النصي لإلغاء القفل. بهذه الطريقة لا نحتاج إلى تضمين النص الكامل في المعاملة، وبالتالي تقليل حجم معاملات البيتكوين.

ما يجب قوله هو أنه على الرغم من أن MAST يقلل بشكل كبير من المساحة التي تشغلها البرامج النصية للمعاملات ويوفر أيضًا إمكانية إجراء عمليات معقدة على السلسلة، فإن المنطق الذي يمكن تحقيقه من خلال بنية شجرة بناء الجملة نسبيًا لا يزال محدودًا جدًا،لذا فإن بعض الادعاءات بأن "MAST يمكنها تنفيذ وظائف تشبه العقود الذكية على Bitcoin." غير دقيقة.

في الوقت الحالي، لا تدعم شبكة BTC الرئيسية تنفيذ وظائف التحقق من دفتر الأستاذ مثل Ethereum Layer 2، مما يعني أن طبقة BTC 2 لا يمكنها نسخ البنية الفنية لطبقة ETH 2 بالكامل. لضمان سلامة الجسور المتقاطعة،يلزم إيجاد نهج آخر.

إذا تم الجمع بين توقيع Schnorr وMAST، فيمكن أن يوفر ذلك فكرة جديدة للجسر عبر السلسلة من شبكة BTC الرئيسية إلى الطبقة الثانية. ويتم استخدام هذه التقنية أيضًا في مشاريع BTC Layer 2 حاليا في السوق.الحلول التقنية السائدة.

توقيع شنور

توقيع شنور هو توقيع رقمي مقترح من قبل كلاوس شنور المخطط معروف ببساطته وكفاءته. وتتمثل ميزته في أنه يمكنه تجميع توقيعات متعددة في توقيع واحد، وبالتالي تحسين عملية التحقق والمصادقة في سيناريوهات التوقيع المتعدد.

على سبيل المثال، في معاملة متعددة التوقيعات التي تتطلب 12 توقيعًا، قد يتطلب كل توقيع 20 بايت من مساحة التخزين، لذلك يلزم إجمالي 240 بايت لتخزين هذه التوقيعات الـ 12.

يمكن لتوقيع شنور دمج هذه التوقيعات الـ 12 في توقيع شنور موحد، الأمر الذي يتطلب حوالي 60 بايت فقط من المساحة. وهذا يوفر مساحة تخزين كبيرة، والتي يمكن استخدامها لاستيعاب المزيد من معلومات البرنامج النصي للمعاملة.

توفر توقيعات Schnorr حماية الخصوصية لجميع العقود متعددة التوقيعات. من بينها، التطبيق الأكثر شيوعًا هو قناة الدفع لشبكة Lightning Network، لأنها في الأساس عبارة عن عقد متعدد التوقيعات من 2 إلى 2.

بالنسبة للعقد متعدد التوقيع العام m-n (m<n)، يمكن توسيعه ليشمل الموقف n-n. يمكننا استخدام MAST لطي جميع شروط إلغاء القفل الممكنة في بنية فرعية.

خذ 2-3 توقيعات متعددة كمثال، وهو ما يعادل ثلاث حالات: فتح القفل A وB أو فتح القفل B وC أو فتح القفل A وC. يمكن عرض ذلك على أنه نص متعدد الشروط، حيث يكون كل شرط عبارة عن 2-2 multisig، لذلك يمكن تعريفه أيضًا باستخدام مفاتيح عامة مجمعة بدلاً من multisigs الصريحة.

هذا هو أساس تقنية السلسلة المتقاطعة التي تستخدمها حاليًا STX وBEVM وغيرها من المشاريع: يتم تحقيق السلسلة المتقاطعة عن طريق إنشاء عناوين BTC يتم التحكم فيها بواسطة مئات من عقد الطبقة الثانية.

03 الملخص: مسار التطوير المجدي للطبقة الثانية من BTC

استنادًا إلى المقارنة السابقة، من الواضح أن حل الطبقة الثانية من BTC لا يمكنه ببساطة نسخ تصميم الطبقة الثانية من Ethereum نظرًا لوجود اختلافات متأصلة بين الاثنان. .

لرسم المسار الصحيح للأمام، يجب أن تركز حلول الطبقة الثانية من البيتكوين على الجوهر الأساسي للأمان مع مراعاة خصائص البيتكوين الفريدة.

تستخدم الطبقة الأساسية للبيتكوين نموذج UTXO بسيطًا ومساحة كتلة محدودة.

كما ذكرنا أعلاه، حتى مع وجود MAST، لا تزال شبكة BTC الرئيسية غير قادرة على تنفيذ منطق التحقق المعقد للغاية OP/ZKP.

هذا محكوم عليه بالفشل. تختلف عملة البيتكوين عن مجموعة الإيثريوم. لا يمكن لحل الطبقة الثانية من البيتكوين إرسال سجلات المسؤولية على السلسلة بانتظام للتحقق منها. إن تخزين البيانات على blockchain Bitcoin يعمل فقط كنقطة تحقق للتوفر، وليس التحقق الفعلي.

يثير هذا قلق السوق حاليًا. بالنسبة للمؤمنين بـ BTC، بدون التحقق من مشاركة إجماع BTC، سيتم فقدان سرد الطبقة الثانية من BTC، أما بالنسبة لمستخدمي ETH القدامى، فإن الأمان ضعيف. الحل الفني لـ ETH التراكمية ليست جذابة للغاية.

مشكلات القدرة اللامركزية عبر السلسلة.

هذا هو تعريف الطبقة الثانية. من الصعب جدًا تحقيق جسر عبر السلسلة يكون آمنًا مثل إجماع الشبكة الرئيسية على شبكة BTC الرئيسية. لا يمكن لتقنيات البيتكوين التقليدية الحالية عبر السلاسل، مثل أقفال التجزئة/الوقت، والخطافات، والمقايضات، والتوقيعات المتعددة، أن توفر ضمانات ثقة كافية.

إن الجمع بين عقود MAST وتوقيعات Schnorr التي تم تقديمها في ترقية Taproot لعام 2021 من Bitcoin يجلب الأمل في سلسلة Bitcoin اللامركزية وهو نقطة الاختراق الرئيسية لتنفيذ BTC Layer 2.

مقارنةً بالتحقق من عمليات التجميع على السلسلة، فإن الاتجاه الرئيسي الذي يحتاج فريق BTC Layer 2 قيد التطوير حاليًا إلى العمل عليه هو تحسين أمان توقيعات الجسر عبر السلسلة قدر الإمكان.

أما بالنسبة لتحقيق الطبقة الثانية المثالية، فقط إذا تمكنت Bitcoin من ترقية طبقة BIP، وقام عمال المناجم بتحديث الكود الأساسي، ودعم التحقق من OP/ZKP وتنفيذ العمليات الحسابية لعمال تعدين Bitcoin، يمكن حل الطبقة الثانية المشابه لـ ETH أن تتحقق التراكمية. ما تحتاج إلى معرفته هو أن هذا سيستغرق وقتًا طويلاً جدًا، أو قد لا يعتمده القائمون بالتعدين أبدًا.