الإجماع أولاً: إعادة التفكير في أساسيات عصر ZK

المؤلف: Krane ، Lamby (Asula) ، Sylve ، Lancelot (Hyle) المصدر: Bedlam Research Translation: Shan Oppa ، Baitchain Vision

يقدم

خلال الأسبوع الماضي ، رأينا عدة مقترحات حول خريطة طريق Ethereum Tensenus.والجدير بالذكر أن جوستين دريك شرح في رؤيته لعصر Ethereum ZK في خطابه Devcon 2024.يطلق عليه سلسلة شعاع أو شوكة الشعاع ، التي نفذت العديد من الترقيات الرئيسية على دفعات Ethereum ، بما في ذلك تقصير وقت الفتحة ، وسرعة اليقين النهائي ، و “الإرشاد” في إجماع Ethereum.استجاب الناس لطموحات الاقتراح والجدول الزمني لهذه التغييرات.ومع ذلك ، نظرًا لحجم اقتصاد Ethereum ، يجب أن نعترف أيضًا بمدى أهمية الحذر من Ethereum.على الرغم من الاعتراف بذلك ، من المفيد النظر في أعظم مستقبل طموح للطبقة التأسيسية للنظام الإيكولوجي المتمحور حول Rollup.تمشيا معلا تكون مثقلة بالماضي ، فقط للمستقبل“، يقدم هذا المقال مستقبلًا يستخدم تقدمًا في مجال البحوث ZK والإجماع.

سنقوم أولاً بدراسة الطبقة الأساسية من منظور المبادئ الأساسية ، ثم نستكشف المفاهيم الأساسية في أبحاث الإجماع.أخيرًا ، سوف نستكشف تعمقًا كيف يمكن تطبيق هذه الدراسة على الجيل التالي من تصميم الطبقة الأساسية ، وخاصة في ظل آلية ZK.

الطبقة الأساسية

اليوم ، تستخدم معظم Rollups كورتر مركزي لفرز وتنفيذ المعاملات.بعد أن يولد الفائز الكتلة ، يكون أيضًا مسؤولاً عن إنشاء دليل التنفيذ للتحقق من الآخرين.لجعل التنفيذ يمكن التحقق منه ، تحتاج أطراف ثالثة إلى بيانات الحالة الخاصة بـ Rollup بالإضافة إلى إثبات التنفيذ.عادة ما يتم نشر بيانات الحالة والإثبات إلىطبقة توافر البيانات (DA) ، تحولات الحالة منطبقة التحقق(عادة ما يشار إليها عن طريق الخطأ باسم طبقة التسوية) التحقق.

في الأيام الأولى ، طورت Ethereum خريطة طريق تتمحور حول Rollup وأصبحت طبقة الأساس الأولية ، أثناء أداء DA والتحقق.إن الحالة الفريدة من Ethereum (أي العدد الكبير من الأصول القيمة الصادرة على Ethereum) تجعلها طبقة أو تسوية طبيعية للتراجعات.باستخدام Ethereum كأساس ، يمكن أن يرث Rollup ليس فقط أمانه ، ولكن أيضًا سيولة.في أي حال ، لم تكن هناك تسوية خاصة أو خيارات DA في السوق في ذلك الوقت.

حتى في عالم اليوم الذي يحتوي على العديد من الطبقات المخصصة ، يعد Ethereum ، الذي يحتوي على أكبر مجموعة التحقق من POS ودعم Blob ، اختيارًا آمنًا للغاية مثل طبقة DA.بالإضافة إلى ذلك ، فإن عدد وقيمة أسر الأصول والقيمة السوقية على Ethereum ينمو بشكل مستمر.نظرًا لأن “التسوية” خاصة بالأصول ، يجب التحقق من المخارج القسرية في السلسلة التي يتم فيها إصدار الأصول.إذا أراد Rollup السماح بالخروج القسري من أصل صادر عن Ethereum ، فيجب التحقق منه باستخدام Ethereum.

يبدو أن Ethereum اليوم:

ومع ذلك ، فإن طبقة DA المخصصة وطبقة التسوية تتنافس أيضًا مباشرة مع Ethereum لأداء هذه العمليات.على سبيل المثال ، قدمت Celestia و Eigenda بالفعل إنتاجية DA أعلى بكثير (على الرغم من أن نموذج الأمان مختلف).وبالمثل ، يقوم Initia بتوسيع مفهوم مراكز التحقق أو التسوية لتزويد المستخدمين داخل النظام الإيكولوجي بتجربة أكثر سلاسة من خلال توفير Oracles ، وتجربة محفظة موحدة وقابلية للتشغيل البيني المدمج (الذي أصبح أيضًا طريق Ethereum في الأشهر القليلة الماضية. نقطة مهمة على الرسم البياني).

جميع هذه الأنظمة تأخذ نفس شكل Ethereum ، مع تقسيم الطبقة الأساسية إلى توفر البيانات والتحقق منها ، تكون كل طبقة بمثابة مركز مخصص لعملياتها:

رؤى المفاتيح للتصميم الجديد هي فصل التحسين الذي يجب تنفيذه بواسطة طبقة DA وطبقة التحقق.يتمثل الدور الأولي لـ blockchain في تحقيق اللامركزية للأطراف الثالثة الموثوقة بين اثنين من الأطراف المقابلة للثقة المتبادلة.في نظام يركز على Rollup ، يتمثل دور الطبقة الأساسية في العمل كطرف ثالث موثوق به لتوضيح اللامركزية بين Rollups لتحقيق قابلية التشغيل البيني بينها.بمجرد أن تتحقق الطبقة الأساسية من حالة Rollup ، يمكن لجميع عمليات الدفات الأخرى أن تثق ضمنيًا في الطبقة الأساسية.هناك خاصية أساسية أخرى للتصميم المتمحور حول Rollup وهي أنه يسمح للتطبيقات بتزويد المستخدمين بالوصول السريع لتأكيد المعاملات السريعة والرخيصة في المتوسط ​​(عبر الفارق المركزي بطريقة أو بأخرى) دون الحالات السيئة (عن طريق الخروج القسري من الطبقة الأساسية) تلف مقاومة الرقابة النهائية.

بالنظر إلى أننا نفهم الفصل بين توفر البيانات والتحقق منها ، والوظائف الأساسية للطبقة الأساسية في توفير مقاومة الرقابة النهائية ، والتشغيل البيني بين Rollups ، وإصدار الأصول ، يمكننا استنتاج كيفية بناء طبقة أساسية أفضل.في الوقت الحالي ، تنشر Rollup بيانات الحالة على الطبقة الأساسية كل بضع ساعات ، مما يعني أن التأكيد المسبق الذي يوفره رولب فورر يتم على أساس هذا الإطار الزمني.تتيح الطبقة الأساسية ذات الإنتاجية الأعلى للبيانات من Ethereum L1 نشر البيانات بشكل متكرر أكثر ، مما يقلل من الوقت من التأكيد قبل التأكيد على تأكيد الطبقة الأساسية ، وبالتالي تحسين أمان Rollup.وبالمثل ، فإن التحقق من السرعات الأعلى يتيح قابلية التشغيل البيني بشكل أسرع بين عمليات التوصيل ، مما يلغي الحاجة إلى جسور السيولة وصانعي السوق.يمكننا الاستفادة من رؤى محددة في شكل أعباء العمل التي يجب على الطبقة الأساسية التعامل معها لبناء طبقة أساسية ذات إنتاجية أعلى واتصالات أسرع بين الرول.

تحتوي المكونات المدمجة على مناطق “حالة ساخنة” ، مثل تجمعات DEX التي يتم مهاجمتها بشكل متكرر.هذا يجعل من المهم للغاية الحصول على النوع النسبي من المعاملات لجميع المشاركين.من ناحية أخرى ، تعمل Rollups عادةً على مساحات حالة مستقلة إلى حد كبير ، ومعظم المعاملات تؤثر فقط على الحالة داخل لفاتها الخاصة.على الرغم من حدوث تفاعلات Rollup المتقاطعة (على سبيل المثال ، عندما ينقل المستخدمون الأصول بين Rollups أو Rollups مع بعضها البعض) ، فإن هذه التفاعلات واضحة ومحددة جيدًا ومعروفة مسبقًا.نظرًا لأن الغالبية العظمى من المعاملات في كل مجموعة متداولة في حالة منفصلة ، ومعالجة المعاملات المتقاطعة من خلال آليات قابلية التشغيل البيني المحددة ، فمن الضروري فرز جميع بيانات Rollup بالكامل في الطبقة الأساسية أصغر.بدلاً من ذلك ، لا يمكن تنفيذ الفرز بشكل انتقائي إلا إذا تتفاعل Rollup بشكل صريح:

ينشر اثنان من Rollup قائمة باختلافات الدولة وإثبات ZK على انتقالات حالتهما إلى الطبقة الأساسية

يلاحظ: لنفترض أن Rollup تنشر قائمة باختلافات الدولة هنا وإثبات ZK على انتقال حالة Rollup.

تدور الرؤى الأساسية هنا حول العلاقة السببية بين المعاملات وتدعم الكم الهائل من العمل الذي يتم حوله نموذج الإجماع الموجه (DAG).بشكل عام ، تحاول خوارزمية DAG الإشارة صراحة إلى التبعيات بحيث يمكن إجراء الحساب/المعالجة بالتوازي.بالاعتماد على هذه الأفكار ، نتوقع ظهور طبقة قاعدة Rollup ، حيث يتم استرخاء الإجماع إلى حد كبير لدعم الإنتاجية العالية والكمون المنخفض.

يشير التقسيم الطبيعي لحالات Rollup إلى أن إجبار جميع معاملات Rollup على اتباع الترتيب الإجمالي يمكن أن يكون جزءًا لا داعي له.تستخدم أنظمة مثل Delta و Hylé هذه الرؤية ، مما يسمح بإجراء Rollup بشكل مستقل ، مما يتطلب فقط تنسيق نقل الأصول عبر المجال.ومع ذلك ، فإن هذا ليس الإلغاء التام للإجماع ؛الابتكار هو الاعتراف بأن هذا الفرز يمكن أن يقتصر على المكان الذي يلزم فيه بالفعل ، بدلاً من فرضه على مستوى العالم في جميع المعاملات.

أكبر تأثير في هذا القسم هو إنشاء حل رولب أنيق لزيادة إنتاجية بيئة تنفيذ مخصصة دون التضحية بالتكوين مع عمليات رولوب أخرى.

الفرز السببي والفرز الكامل

قبل مناقشة مزيد من المناقشة ، دعنا نراجع الفرز.بشكل عام ، الإجماع هو إجماع جميع العقد في الشبكة على ترتيب المعاملات الصالحة:

• يجب أن يتفق blockchain الخطي على الترتيب الكامل للمعاملات ، أي الترتيب الخطي الكامل للأحداث التي تحدث في أعين جميع العقد المشاركة.لا تزال المعاملات غير المرتبطة ببعضها البعض موضوعة بدقة بالترتيب العالمي.

• من ناحية أخرى ، فإن الفرز السببي هو مجرد فرز المعاملات ، أي أن المعاملات التي تحدث أولاً يتم تصنيفها قبل المعاملات التي تعتمد على ناتجها.لا تحتاج المعاملات بدون السببية إلى فرزها معًا.وهذا ما يسمى أيضا الترتيب الجزئي.DAG هي مجرد بنية بيانات مرتبة جزئيًا في مجموعة من المعاملات.يفتح الترتيب الجزئي أيضًا الباب لتنفيذ المعاملة المتوازي بين الأجزاء المنفصلة في DAG.هنا ، لا يوجد فرز معاملات عالمية واحدة تتفق عليها جميع العقد.

يمكن بناء التسلسل الكامل على DAG.إنه يتطلب آليات إجماع إضافية للاتفاق على ترتيب الأحداث المتزامنة.مثال على ذلك هو التطور الأحدث في بروتوكول Narwhal و Tusk أو Mysticeti.

يمكن تأكيد المعاملات داخل DAG بشكل مستقل عن المعاملات غير ذات الصلة الأخرى.بمجرد التعرف على المعاملة من قبل معظم المصقوقة ، فإنها تعتبر صالحة.يمكن للسماح بتأكيد المعاملات بمفرده بدلاً من داخل كتلة تحسين إنتاجية المعاملات بشكل كبير ، حيث يمكن تقديم العديد من المعاملات وتأكيدها بالتوازي.يمكن اعتبار ذلك تعميمًا على إجماع زعيم واحد ، حيث يمكن لأي مدقق اقتراح صفقة جديدة (يلاحظ: يمكن اعتبار هذا أيضًا اقتراح كتلة تحتوي على معاملة منفصلة).

لتلخيص مبدأ العمل للتحقق من المعاملات في DAG:

• يقوم المستخدم ببث المعاملة إلى مجموعة فرعية من عقدة المدقق.

• عندما تتلقى عقدة معاملة ، تتحقق أولاً مما إذا كانت المعاملة تتعارض مع أي معاملة تعرفها حاليًا بناءً على العرض المحلي للرسم البياني.

• إذا كان هناك صراع ، مثل محاولة إنفاق نفس المبلغ من المال ، سيتم رفض المعاملة.

• إذا لم يكن هناك تعارض ، فستتفاعل العقدة المستقبلة مع العقد الأخرى في الشبكة للوصول إلى شكل من أشكال الاتفاق على صحة المعاملة.إحدى هذه الطرق هي العينات الفرعية ، حيث تبدأ العقد عدة جولات من الاستعلامات عن طريق أخذ عينات من العقد الأخرى وسؤالهم عما إذا كانوا يعتقدون أن المعاملة صالحة بناءً على وجهة نظرهم المحلية.إذا كانت عتبة عقدة أخذ العينات هي استجابة إيجابية ، فإن جولة الاستعلام تعتبر ناجحة وتشير إلى أنه تم الوصول إلى النصاب.كرر عملية أخذ العينات هذه حتى تكون العقدة واثقة في صحة المعاملة.تتيح هذه العملية العقد بالوصول بسرعة إلى إجماع احتمال على صحة المعاملة دون اتساق عالمي.تساعد أخذ العينات المتكررة في ضمان الإجماع عبر الشبكة ، مما يجعل المعاملات المتضاربة من غير المرجح أن يتم قبولها في وقت واحد.

التحقق من المعاملة الفرعية

يجب تكرار أن أي عقدة يمكنها تشغيل هذه العملية التفاعلية في أي وقت معين لتحقيق النصاب ، مما يتيح مسارات متعددة للوصول إلى توافق في الآراء.بمعنى ما ، يقوم كل مصلحة أو نسخة طبق الأصل بتشغيل blockchain الخاص بها ويتم مزامنتها بانتظام مع العقد الأخرى.يتم أيضًا استكشاف فكرة التقدم المتعددة في مجموعات مجموعات مختلفة قبل التنسيق في التصميمات غير DAG ، مثل Autobahn (لا تزال تعتمد على فصل انتشار البيانات وفرزها).في Autobahn ، يحتفظ كل مصلحة بقناة المعاملات الخاصة به ثم ينسق أثناء عملية التزامن.على الرغم من أنها لم تتم الإشارة إليها بشكل صريح باسم blockchains في هذه المقالة ، إلا أننا نعتقد أن القنوات قريبة جدًا من blockchains ، وأن عملية التزامن تشبه دمج مجموعات متعددة.

العلاقة السببية في الطبقة الأساسية

الآن ، وبعد أن نفهم مفهوم السببية ، يمكننا محاولة تجميع العلاقة بين هذا المفهوم والطبقة الأساسية.كما ذكرنا سابقًا ، تنشر Rollups عادةً بيانات اختلافات الحالة أو قوائم الاختلافات التي تتوافق مع تحديثات الحالة على حالات التقسيم المستمرة الخاصة بها.لا تتنافس البيانات التي نشرتها اثنين من Rollups على بعض “الحالات الساخنة” لأن البيانات لا تتقاطع مع بعضها البعض على الإطلاق.هذا يرتاح الحاجة إلى الفرز العالمي في الطبقة الأساسية.بالإضافة إلى ذلك ، للتحقق من حالة Rollup الجديدة ، فقط تحقق من حالة Rollup المنشورة مسبقًا.لذلك ، فإن الطبقة الأساسية مجانية في فرز معاملات Rollup هذه بحيث يمكن تنفيذها بشكل مستقل عن بعضها البعض دون الحاجة إلى الانتظار للفرز العالمي:

على نطاق أوسع ، يجب أن تكون Rollup قادرة على نشر البيانات والإثبات بحرية على الطبقة الأساسية دون القلق بشأن النفقات.عندما تنتشر البيانات عبر الشبكة ، سيتحقق التحقق من الطبقة الأساسية من الدليل الذي نشره رولب فورر.إذا تحقق عدد معين من المدققين من الدليل ، فمن المفترض أن يتم تأكيد المعاملة.سيسمح مثل هذا النظام إلى تحقيق التأكيد بالسرعة التي تنتشر بها البيانات عبر الطبقة الأساسية.من الناحية النظرية ، يجب أن يقلل هذا أيضًا الوقت بين التأكيد قبل التأكيد واعتراف الطبقة الأساسية.

تعتمد الأنظمة المذكورة أعلاه على تقطيع التنفيذ المستند إلى ZK ، بدلاً من تنفيذ نسخ كمستقبل للتطبيقات التي يمكن التحقق منها.

يجب فرز المعاملات المتبادلة التي تحرك البيانات بين اثنين من المتداولين ، ولكن هذا جزئي أيضًا.على سبيل المثال ، يتطلب نقل الأصول X من Rollup A إلى Rollup B Rollup A إلى النصاب القانوني لمعاملات السحب ، ويمكن أن يتضمن Rollup B فقط معاملات الإيداع.سيوفر التأكيد السريع من الطبقة الأساسية تأكيدًا موثوقًا للتشغيل البيني بين عمليات التشغيل المتداخلة في نفس النظام الإيكولوجي ، مما يخلق تأثيرات الشبكة للطبقة الأساسية.قد تكون قابلية التشغيل البيني السريع مع عدد كبير من الأصول القيمة كافية لجعل الطبقة الأساسية جذابة لللفائف المحتملة.الكل في الكل ، سيسمح هذا التصميم المتخصص:

• وقت تأكيد معاملة Rollup سريع.

• قابلية التشغيل البيني السريع بين Rollups (لا توجد جسور السيولة أو صانعي السوق المطلوبة).

• مخصصة دا دا ل rollup.

• أداة التحقق المخصصة لـ Rollup (نظام إثبات أكثر).

وصف موجز: تراكم قيمة الأصول الأساسية

توفر المناقشة أعلاه طبقة أساسية رخيصة وسريعة وآمنة لـ Rollup.ومع ذلك ، فإن معظم النقاشات التي تحيط حاليًا بخريطة الطريق التي تركز على Rollup تتركز حول تراكم القيمة في ETH و Ethereum في وجود Rollup.L2 مع علاقات المستخدم ، مثل BASE ، يمكن أن تفرض قسطًا على مساحة الكتلة وإعادة جزء صغير من إيراداته إلى Ethereum في شكل رسوم DA.

من خلال السماح لـ Rollup بنشر بيانات الحالة بشكل متكرر لتحقيق قابلية التشغيل المتداخل السريع ، يمكن للطبقة الأساسية الحصول على بعض الإيرادات التي كانت ستخسر أمام صانعي السوق وجسور السيولة.على الرغم من أن القيمة التي تثيرها أنظمة قابلية التشغيل البيني الأفضل للطبقة الأساسية تعتمد كليا على عدد الأدوات التي تحتاج إلى التواصل مع بعضها البعض.في الإعدادات التي لا تلبي Rollup احتياجات التطبيق المتعددة ، يصبح تراكم القيمة للطبقة الأساسية أكثر وضوحًا.يمكن للتطبيقات تحقيق القدرة على التوافق ببساطة عن طريق التفاعل مع الطبقة الأساسية.يمكن أن تكتسب التطبيقات إنتاجية عالية والسيطرة على مساحتها الخاصة دون التضحية بالتكلفة.

هناك أيضًا بعض الحجج التي مفادها أن تراكم القيمة للرموز الأصلية قد تم تحسينه عن طريق تحسين تنفيذ الطبقة الأساسية.يسمح هذا في الواقع للطبقة الأساسية بالتنافس مع Rollup ، وتهكئ مبدأ التصميم المتمحور حول Rollup.هناك طريقة أخرى لتشمل التنفيذ (وربما طريقتنا المفضلة) وهي إنشاء مجموعة متكررة حيث تحمي أصول الطبقة الأساسية لبرور التدحرج عن طريق الاسترداد.يمكن أن تكون مجموعة مصادقة الطبقة الأساسية بمثابة مجموعة مخزنة للهدوء إذا لزم الأمر (على الرغم من أن مجموعة المدقق لا يجب أن تكون هي نفسها).في الواقع ، بدأ موضوع Rollup المكرّن أو الأصلي في التسخين بعد خطاب Martin Köppelmann في Devcon 2024.بالنسبة لنظام بيئي مثل Ethereum ، سيسمح لـ ETH ببعض القيمة المفقودة ، مع السماح للمطورين أيضًا بالتجربة بحرية أكبر على عمليات الدفاتر ، حيث قد تكون عمليات الدفاتر أقل بكثير من Ethereum Layer-1.

ختاماً

بشكل عام ، نعتقد أن عصر ZK يمثل مستقبلًا مثيرًا ومستقبليًا حقًا لـ Ethereum و Blockchain ككل.في هذه المقالة ، نقوم بتوضيح كيف يمثل مزيج ZK مع إجماع أحدث الإجماع اتجاهًا جديدًا محتملًا للطبقة الأساسية في نظام يركز على Rollup.من خلال الجمع بين الإثبات الصفري مع فكرة الاقتراض من آلية الإجماع المستندة إلى DAG ، يمكننا إعادة تصور الطبقة الأساسية التي تم تحسينها حقًا من أجل Rollup.ينطبق الإجماع فقط على الأماكن التي تكون فيها الحالة المشتركة الفعلية ، وليس كشرط موحد لجميع العمليات.مع استمرار النظام الإيكولوجي في التحرك نحو التصميم المعياري ، نتوقع أن يصبح هذا النهج الأكثر إجماعًا للطبقة الأساسية الدقيقة المعيار للبطائر المعيارية.

بشكل عام ، نعتقد أنه بالنظر إلى أن العديد من تقنيات الدعم الجديدة قد دخلت للتو الإنتاج ، يجب على الطبقة الأساسية تبني هذه التكنولوجيا لتظل قادرة على المنافسة.

لا يمكننا أن نخاف من وجود أحلام أكبر.