الإجماع أولاً: إعادة التفكير في الطبقة الأساسية في عصر ZK

المؤلف: كراني، لامبي (أسولا)، سيلف، لانسلوت (هايل) المصدر: بحث بيدلام الترجمة: شان أوبا، جولدن فاينانس

مقدمة

على مدار الأسبوع الماضي، شهدنا مقترحات متعددة لخارطة طريق طبقة إجماع الإيثريوم. وعلى وجه الخصوص، وضع جاستن دريك رؤيته لعصر ZK للإيثريوم في خطابه في Devcon 2024. تُعرف باسم سلسلة الحزمة أو شوكة الحزمة، وقد نفذت العديد من الترقيات الرئيسية للإيثريوم على دفعات، بما في ذلك تقصير أوقات الفتحة، وتسريع النهاية، و"snarkification" لإجماع الإيثريوم. كانت ردود الفعل على طموح الاقتراح والجدول الزمني للتغييرات مختلطة. ومع ذلك، نظرًا للحجم الاقتصادي للإيثريوم، يجب علينا أيضًا أن نعترف بمدى أهمية التعامل مع الإيثريوم بحذر. مع الاعتراف بذلك، من المفيد التفكير في الشكل الذي يبدو عليه المستقبل الأكثر طموحًا للطبقة الأساسية للنظام البيئي المرتكز على التجميع. انطلاقًا من روح "عدم إثقال كاهل الماضي، بل الالتزام بالمستقبل فقط"، تقدم هذه المقالة مستقبلًا يعزز التقدم في أبحاث ZK والإجماع.

سنقوم أولاً بدراسة الطبقة الأساسية من منظور المبادئ الأساسية، ثم نستكشف المفاهيم الأساسية في البحث التوافقي. أخيرًا، سنتعمق في كيفية تطبيق هذا البحث على تصميمات الطبقة الأساسية من الجيل التالي، خاصة في ظل آلية ZK.

الطبقة الأساسية

اليوم، تستخدم معظم المجموعات المجمعة أدوات فرز مركزية لفرز المعاملات لفرزها وتنفيذها . بعد أن يقوم جهاز التسلسل بإنشاء الكتلة، يكون أيضًا مسؤولاً عن إنشاء أدلة التنفيذ ليتمكن الآخرون من التحقق منها. لجعل التنفيذ قابلاً للتحقق منه، يحتاج الطرف الثالث إلى بيانات حالة المجموعة بالإضافة إلى إثبات التنفيذ. يتم عادةً نشر بيانات الحالة والأدلة إلى طبقة توفر البيانات (DA)، ويتم التحقق من انتقالات الحالة بواسطةطبقة التحقق (غالبًا ما تسمى عن طريق الخطأ طبقة التسوية).

في الأيام الأولى، طورت Ethereum خريطة طريق تتمحور حول القيمة المجمعة وأصبحت الطبقة الأساسية الأولية، التي تؤدي كلاً من DA والتحقق. إن الوضع الفريد لـ Ethereum (أي العدد الكبير من الأصول القيمة الصادرة على Ethereum) يجعلها طبقة تحقق طبيعية أو طبقة تسوية لعمليات التجميع. وباستخدام الإيثريوم كقاعدة له، لا يرث التراكم أمانه فحسب، بل يرث أيضًا سيولته. وبغض النظر عن ذلك، لم تكن هناك تسوية مخصصة أو خيارات DA في السوق في ذلك الوقت.

حتى في عالم اليوم مع وجود العديد من الطبقات المتخصصة، فإن Ethereum كطبقة DA مع أكبر مجموعة من أدوات التحقق من PoS ودعم Blob يعد خيارًا آمنًا للغاية. بالإضافة إلى ذلك، استمر عدد وقيمة السوق لعائلات الأصول على إيثريوم في النمو. نظرًا لأن "التسوية" خاصة بالأصل، لكي يسمح التجميع بالخروج القسري، يجب التحقق منه على السلسلة التي أصدرت الأصل. إذا أرادت المجموعة السماح بالخروج القسري للأصول الصادرة عن إيثريوم، فيجب التحقق من ذلك باستخدام إيثريوم.

يبدو Ethereum اليوم على النحو التالي:

ومع ذلك، فإن طبقات DA المخصصة وطبقات التسوية تتنافس أيضًا بشكل مباشر مع Ethereum لتنفيذ هذه العمليات. على سبيل المثال، تقدم Celestia وEigenDA بالفعل إنتاجية DA أعلى بكثير (وإن كان ذلك مع نماذج أمان مختلفة). وبالمثل، تتوسع Initia في مفهوم مراكز التحقق من الصحة أو التسوية لتوفير تجربة أكثر سلاسة للمستخدمين داخل النظام البيئي من خلال توفير أوراكل، وتجربة محفظة موحدة، وقابلية التشغيل البيني المضمنة (كان هذا أيضًا مسار Ethereum على مدار الأعوام القليلة الماضية). أشهر نقطة مهمة على الرسم البياني).

تتبع جميع هذه الأنظمة نفس نموذج Ethereum، حيث يتم تقسيم الطبقة الأساسية إلى توفر البيانات والتحقق منها، حيث تعمل كل طبقة كمركز متخصص لعناصرها. العمليات المعنية:

الرؤية الرئيسية للتصميم الجديد هي الفصل الأمثل الضروري بين طبقة DA وطبقة التحقق. كان الدور الأصلي لـ blockchain هو تحقيق اللامركزية في الأطراف الثالثة الموثوقة بين طرفين متقابلين لا يثق كل منهما بالآخر. في النظام المتمحور حول القيمة المجمعة، يتمثل دور الطبقة الأساسية في العمل كطرف ثالث موثوق به لامركزي بين عمليات التجميع لتمكين إمكانية التشغيل البيني فيما بينها. بمجرد أن تتحقق الطبقة الأساسية من حالة القيمة المحتسبة، يمكن لجميع العناصر المحتسبة الأخرى أن تثق ضمنيًا في الطبقة الأساسية. خاصية أساسية أخرى للتصميم المرتكز على التجميع هي أنه يسمح للتطبيقات بتزويد المستخدمين بوصول سريع ورخيص إلى تأكيدات المعاملات في الحالة المتوسطة (عبر أمر مركزي إلى حد ما) دون الحاجة إلى ذلك في أسوأ الحالات (عن طريق الخروج القسري من الطبقة الأساسية ) الإضرار بمقاومة الرقابة في نهاية المطاف.

بالنظر إلى فهمنا للفصل بين توفر البيانات والتحقق من صحتها، ودور الطبقة الأساسية في توفير مقاومة الرقابة النهائية، وقابلية التشغيل البيني بين الجوانب المجمعة وإصدار الأصول 'الوظيفة الأساسية، يمكننا استنتاج كيفية بناء طبقة أساسية أفضل. حاليًا، ينشر التراكمي بيانات الحالة إلى الطبقة الأساسية كل بضع ساعات، مما يعني أن الإقرار المسبق المقدم من مُسلسِل التراكمي يكتمل فقط على الطبقة الأساسية خلال هذا الإطار الزمني. تسمح الطبقة الأساسية ذات معدل نقل بيانات أعلى من Ethereum L1 لـ Rollup بنشر البيانات بشكل متكرر، مما يقلل الوقت من التأكيد المسبق للتراكم إلى تأكيد الطبقة الأساسية، وبالتالي تحسين أمان التراكمي. وبالمثل، فإن التحقق من الصحة بسرعات أعلى يتيح إمكانية التشغيل البيني بشكل أسرع بين المجموعات المجمعة، مما يلغي الحاجة إلى جسور السيولة وصناع السوق. يمكننا الاستفادة من رؤى محددة حول شكل أحمال العمل التي يجب على الطبقة الأساسية التعامل معها لبناء طبقة أساسية ذات إنتاجية أعلى واتصال أسرع بين المجموعات.

تحتوي سلاسل الكتل المتكاملة على مناطق "حالة ساخنة"، مثل تجمعات DEX التي غالبًا ما تتعرض للهجوم. وهذا يجعل الترتيب النسبي لمعاملات جميع المشاركين في غاية الأهمية. من ناحية أخرى، تعمل عمليات التجميع عادةً على مساحات حالة مستقلة إلى حد كبير، حيث تؤثر معظم المعاملات فقط على الحالة داخل المجموعة الخاصة بها. على الرغم من حدوث تفاعلات مجمعة (على سبيل المثال، عندما يقوم المستخدمون بنقل الأصول بين المجموعات المجمعة أو عندما يتم دمج المجموعات المجمعة مع بعضها البعض)، فإن هذه التفاعلات واضحة ومحددة جيدًا ومعروفة مسبقًا. نظرًا لأن الغالبية العظمى من المعاملات في كل مجموعة تجميعية تعمل في حالة مفككة، ويتم التعامل مع المعاملات المتقاطعة من خلال آليات محددة لقابلية التشغيل البيني، فهناك حاجة إلى ترتيب كامل صارم لجميع بيانات التجميع في الطبقة الأساسية الأصغر. بدلاً من ذلك، لا يمكن إجراء الفرز إلا بشكل انتقائي من خلال التفاعل الصريح مع القيمة المجمعة:

ينشر مجموعتان قائمة فرق الحالة وإثبات ZK لانتقال حالتها إلى الطبقة الأساسية

ملاحظة: نفترض أن مجموعة التحديثات تنشر قائمة باختلافات الحالة هنا بالإضافة إلى إثبات ZK لانتقال حالة مجموعة التحديثات الخاصة بها.

تدور الرؤى الأساسية هنا حول العلاقات السببية بين المعاملات وتدعم مجموعة كبيرة من العمل حول نماذج الإجماع للرسم البياني غير الدوري الموجه (DAG). بشكل عام، تحاول خوارزميات DAG جعل التبعيات واضحة بحيث يمكن إجراء الحساب/المعالجة بالتوازي. وبالاعتماد على هذه الأفكار، نتوقع ظهور طبقات أساسية مجمعة حيث يتم تخفيف الإجماع إلى حد كبير لدعم إنتاجية أعلى وزمن وصول أقل.

يشير التقسيم الطبيعي لحالة القيمة المحتسبة إلى أن إجبار جميع معاملات القيمة المحتسبة على اتباع الترتيب الإجمالي قد يكون بمثابة نفقات غير ضرورية. تستفيد أنظمة مثل delta وHylé من هذه الرؤية، مما يسمح بمتابعة عمليات التجميع بشكل مستقل، الأمر الذي يتطلب فقط تنسيق عمليات نقل الأصول عبر النطاقات. ومع ذلك، هذا ليس إلغاءً تامًا للإجماع، بل هو تحسين حيث يكون الإجماع مطلوبًا بالفعل. ويتمثل الابتكار في إدراك أن هذا الطلب يمكن أن يقتصر على المكان الذي تكون هناك حاجة إليه بالفعل، بدلاً من فرضه عالميًا عبر جميع المعاملات.

أكبر تأثير لهذا النوع من التقسيم هو إنشاء حل تراكمي أنيق لزيادة إنتاجية بيئات التنفيذ المتخصصة دون التضحية بالتكامل مع القوائم المجمعة الأخرى؛ القابلية للتركيب.

الترتيب السببي والترتيب الإجمالي

قبل إجراء المزيد من المناقشة، دعونا نراجع الترتيب. بشكل عام، الإجماع هو الاتفاق بين جميع العقد في الشبكة على ترتيب المعاملات الصحيحة:

• يجب أن توافق blockchain الخطية على الترتيب الكامل للمعاملات، أي التسلسل الخطي الكامل للأحداث كما تراه جميع العقد المشاركة. المعاملات التي لا علاقة لها ببعضها البعض لا تزال موضوعة بدقة في النظام العالمي.

• من ناحية أخرى، فإن الترتيب السببي يأمر المعاملات ببساطة، أي أن المعاملات التي تحدث أولاً يتم ترتيبها قبل المعاملات التي تعتمد على مخرجاتها. المعاملات التي لا ترتبط ارتباطا سببيا لا تحتاج إلى أن يتم ترتيبها ضد بعضها البعض. وهذا ما يسمى أيضًا بالترتيب الجزئي. DAG هي مجرد بنية بيانات تنفذ ترتيبًا جزئيًا ضمن مجموعة من المعاملات. يفتح الطلب الجزئي أيضًا الباب أمام تنفيذ المعاملات الموازية بين الأجزاء المنفصلة من DAG. هنا، لا يوجد ترتيب عالمي واحد للمعاملات تتفق عليه جميع العقد.

يمكن إنشاء الترتيب الإجمالي على DAG. ويتطلب الأمر آليات إجماع إضافية للاتفاق على ترتيب الأحداث المتزامنة. ومن الأمثلة على ذلك التطورات الأحدث في بروتوكول Narwhal And Tusk أو Sui's Mysticeti.

p>

DAG يمكن تأكيد المعاملات الداخلية بشكل مستقل عن المعاملات الأخرى غير ذات الصلة. بمجرد الموافقة على المعاملة من قبل أغلبية المدققين، تعتبر صالحة. يمكن أن يؤدي السماح بتأكيد المعاملات بشكل فردي بدلاً من داخل الكتل إلى تحسين إنتاجية المعاملات بشكل كبير، حيث يمكن اقتراح العديد من المعاملات وتأكيدها بالتوازي. يمكن اعتبار ذلك بمثابة تعميم لإجماع القائد الواحد، حيث يمكن لأي مدقق أن يقترح معاملة جديدة (ملاحظة: يمكن أيضًا اعتبار هذا بمثابة اقتراح كتلة تحتوي على معاملة واحدة).

تلخيص مبدأ عمل التحقق من المعاملات في DAG:

• يقوم المستخدمون ببث المعاملات إلى مجموعة فرعية من عقد التحقق.

• عندما تتلقى العقدة معاملة، فإنها تتحقق أولاً مما إذا كانت المعاملة تتعارض مع أي معاملات تعرف عنها حاليًا مقابل العرض المحلي الخاص بها الرسم البياني .

• إذا كان هناك تعارض، مثل محاولة إنفاق نفس الأموال، فسيتم رفض المعاملة.

• إذا لم يكن هناك تعارض، فسوف تتفاعل العقدة المستقبلة مع العقد الأخرى في الشبكة للتوصل إلى شكل من أشكال الاتفاق بشأن صحة الصفقة متسقة. أحد هذه الأساليب هو أخذ العينات الفرعية، حيث تبدأ العقد عدة جولات من الاستعلامات عن طريق أخذ عينات من مجموعة فرعية من العقد الأخرى وسؤالهم عما إذا كانوا يعتقدون أن المعاملة صالحة بناءً على طريقة عرضهم المحلية. إذا كانت عتبة عقدة أخذ العينات هي استجابة إيجابية، فإن جولة الاستعلام تعتبر ناجحة وتشير إلى أنه تم الوصول إلى النصاب القانوني. يتم تكرار عملية أخذ العينات هذه حتى تصبح العقدة واثقة من صحة المعاملة. تسمح هذه العملية للعقد بالتوصل بسرعة إلى إجماع احتمالي حول صلاحية المعاملة دون الحاجة إلى إجماع عالمي. يساعد تكرار أخذ العينات على ضمان الإجماع عبر الشبكة، مما يجعل من غير المرجح أن يتم قبول المعاملات المتضاربة في نفس الوقت.

التحقق من المعاملات الفرعية

للتكرار، يمكن لأي عقدة تشغيل هذا في أي وقت محدد. عملية تفاعلية لتحقيق النصاب القانوني، السماح بمسارات متعددة للتوصل إلى توافق في الآراء. بمعنى ما، يقوم كل مدقق أو نسخة طبق الأصل بتشغيل blockchain خاص به ويتزامن مع العقد الأخرى بشكل دوري. تم أيضًا استكشاف فكرة تطوير العديد من سلاسل الكتل المختلفة قبل مواءمتها في تصميمات غير تابعة لـ DAG مثل Autobahn (التي لا تزال تعتمد على فصل نشر البيانات وترتيبها). في Autobahn، يحتفظ كل مدقق بقناة المعاملات الخاصة به، والتي يتم تنسيقها بعد ذلك أثناء المزامنة. على الرغم من عدم تسميتها بشكل صريح بسلاسل الكتل في هذه المقالة، إلا أننا نعتبر القنوات قريبة جدًا من سلاسل الكتل، وعملية المزامنة تشبه دمج سلاسل كتل متعددة.

السببية في الطبقة الأساسية

الآن، بما أننا نفهم مفهوم السببية، فإننا يمكنك محاولة تجميع كيفية ارتباط هذا المفهوم بالطبقة الأساسية. كما ذكرنا من قبل، يقوم التجميع عادةً بنشر بيانات الحالة أو قوائم اختلافات الحالة التي تتوافق مع تحديثات الحالة على حالة القسم الثابتة الخاصة به. لن تتنافس البيانات المنشورة بواسطة مجموعتين من البيانات المجمعة على بعض "الحالات الساخنة" لأن البيانات منفصلة تمامًا عن بعضها البعض. وهذا يخفف من حاجة الطبقة الأساسية إلى النظام العالمي. بالإضافة إلى ذلك، للتحقق من حالة القيمة المحتسبة الجديدة، يجب التحقق من حالة القيمة المحتسبة المنشورة مسبقًا فقط. ولذلك، فإن الطبقة الأساسية حرة في طلب هذه المعاملات المجمعة حتى تتمكن من المتابعة بشكل مستقل عن بعضها البعض دون الحاجة إلى انتظار الطلب العالمي:

على نطاق أوسع، يجب أن تكون المجموعات المجمعة قادرة على نشر البيانات والبراهين بحرية على الطبقة الأساسية دون القلق بشأن الرسوم. أثناء انتشار البيانات عبر الشبكة، يتحقق المدققون في الطبقة الأساسية من البراهين الصادرة عن جهاز التسلسل المجمع. إذا قام عدد معين من المدققين بالتحقق من الدليل، فمن المفترض أن يتم تأكيد المعاملة. سيسمح مثل هذا النظام لعمليات التجميع بتحقيق التأكيدات بنفس سرعة انتشار البيانات عبر الطبقة الأساسية. من الناحية النظرية، يجب أن يؤدي هذا أيضًا إلى تقليل الوقت بين التأكيد المسبق لجهاز التسلسل وتأكيد الطبقة الأساسية.

p>

يعتمد النظام المذكور أعلاه على يتم تقسيم تنفيذ ZK، بدلاً من تكراره، باعتباره مستقبل التطبيقات التي يمكن التحقق منها.

تتطلب المعاملات المتقاطعة التي تنقل البيانات بين مجموعتين تجميعيتين الترتيب، ولكن هذا جزئي أيضًا. على سبيل المثال، يتطلب نقل الأصل X من المجموعة A إلى المجموعة B نصابًا من معاملات السحب للمجموعة A قبل أن تحتوي المجموعة B على معاملات الإيداع. سيوفر التأكيد السريع من الطبقة الأساسية ضمانات موثوقة لقابلية التشغيل البيني بين المجموعات المجمعة في نفس النظام البيئي، وبالتالي إنشاء تأثيرات الشبكة للطبقة الأساسية. قد تكون إمكانية التشغيل التفاعلي السريع المقترنة بعدد كبير من الأصول القيمة كافية لجعل الطبقة الأساسية جذابة لعمليات التجميع المحتملة. بشكل عام، سيسمح هذا التصميم المتخصص بما يلي:

• أوقات تأكيد سريعة للمعاملات المجمعة.

• إمكانية التشغيل التفاعلي السريع بين مجموعات التحديثات (لا يلزم وجود جسر سيولة أو صانع سوق).

• معدل نقل البيانات المخصص لمجموعة البيانات المجمعة.

• أداة تحقق متخصصة للتراكمي (نظام إثبات أكثر).

وصف مختصر: تراكم قيمة الأصول الأساسية

توفر المناقشة أعلاه طبقة أساسية رخيصة وسريعة وآمنة للتجميع. ومع ذلك، فإن الكثير من المناقشات الحالية حول خرائط الطريق المرتكزة على القيمة المجمعة تدور حول تراكم قيمة ETH وEthereum في ظل وجود القيمة المجمعة. يمكن لـ L2s الذين لديهم علاقات مستخدمين (مثل Base) فرض علاوة على مساحة الكتلة الخاصة بهم ويحتاجون فقط إلى إعادة نسبة صغيرة من إيراداتهم إلى Ethereum في شكل رسوم DA.

من خلال السماح للمجموعات بنشر بيانات الحالة بشكل متكرر لتحقيق قابلية التشغيل البيني السريع، يمكن للطبقة الأساسية الحصول على بعض الفوائد التي قد تضيع لصناع السوق والسيولة. دخل الجسور. على الرغم من أن القيمة التي يجلبها نظام التشغيل البيني الأفضل إلى الطبقة الأساسية تعتمد كليًا على عدد المجموعات المجمعة التي تحتاج إلى التواصل مع بعضها البعض. في الإعدادات التي لا تلبي فيها القيمة المحتسبة احتياجات التطبيقات المتعددة، يصبح تراكم القيمة للطبقة الأساسية أكثر وضوحًا. تحتاج التطبيقات فقط إلى استخدام الطبقة الأساسية للتفاعل لتحقيق قابلية التركيب. يمكن للتطبيقات الحصول على إنتاجية عالية والتحكم في المساحة الخاصة بها دون التضحية بالقابلية للتركيب.

هناك أيضًا وسائط لتحسين تراكم قيمة الرموز الأصلية من خلال تحسين تنفيذ الطبقة الأساسية. يسمح هذا بشكل فعال للطبقة الأساسية بالتنافس مع القيمة المحتسبة، مما ينتهك مبادئ التصميم المتمركزة حول القيمة المحتسبة. هناك طريقة أخرى لتضمين التنفيذ (وربما النهج المفضل لدينا) وهي إنشاء مجموعة مضمنة، حيث يتم تأمين أصول الطبقة الأساسية من خلال إعادة تخزين أمر القيمة المحتسبة. يمكن لمجموعة أدوات التحقق من الطبقة الأساسية أن تعمل أيضًا كمجموعة ترتيب تراكمية إذا رغبت في ذلك (على الرغم من أن مجموعات أدوات التحقق من الصحة لا يجب أن تكون هي نفسها). في الواقع، بدأ موضوع مجموعة البيانات المجمعة الأصلية أو الأصلية في التزايد بعد حديث مارتن كوبلمان في Devcon 2024. بالنسبة لنظام بيئي مثل إيثريوم، فإنه سيسمح لـ ETH باستعادة بعض قيمتها المفقودة مع السماح أيضًا للمطورين بتجربة عمليات التراكم بحرية أكبر، حيث من المحتمل أن تكون حصص التراكم أقل بكثير من Ethereum Layer-1.

الاستنتاج

بشكل عام، نعتقد أن عصر ZK يمثل Ethereum وBlockchain بأكمله لديه مستقبل مثير حقًا ويتطلع إلى المستقبل. في هذا المنشور، نوضح كيف يمثل الجمع بين ZK والإجماع المتطور اتجاهًا جديدًا محتملاً للطبقات الأساسية في الأنظمة التي تركز على التجميع. من خلال الجمع بين أدلة المعرفة الصفرية والأفكار المستعارة من آليات الإجماع المستندة إلى DAG، يمكننا إعادة تصور الطبقة الأساسية التي تم تحسينها حقًا لعمليات التجميع. يجب استخدام الإجماع فقط عندما تكون الحالة مشتركة بالفعل، وليس كشرط موحد لجميع العمليات. مع استمرار النظام البيئي في التطور نحو التصاميم المعيارية، نتوقع أن يصبح هذا النهج الأكثر دقة لتوافق الطبقة الأساسية هو المعيار لسلاسل الكتل المعيارية.

بشكل عام، نعتقد أنه نظرًا لدخول العديد من تقنيات التمكين الجديدة مرحلة الإنتاج، يجب على الطبقة الأساسية أن تتبنى هذه التكنولوجيا لتظل قادرة على المنافسة.

لا يمكننا أن نخاف من الحلم الأكبر.