طريق التطور التكنولوجي لنظام تصديق إثيريوم

مؤسس إثيريوم المشارك فيتالك بوتيرين نشر مؤخرًا سلسلة من المقالات، تتناول اتجاهات تطوير بروتوكول إثيريوم في المستقبل. تغطي هذه المقالات ستة أجزاء رئيسية من خارطة طريق إثيريوم، وسيركز هذا المقال على الجزء الأول - "The Merge"(الدمج)، ويتناول ما يمكن تحسينه في آلية تصديق(PoS)، وكيفية تحقيق هذه التحسينات.

يعتقد فيتاليك أن "الدمج" هو أهم حدث بارز في تاريخ إثيريوم، حيث يمثل الانتقال من إثبات العمل (PoW) إلى إثبات الحصة (PoS). في الوقت الحالي، يعمل إثيريوم كنظام PoS بشكل مستقر منذ ما يقرب من عامين، حيث يظهر أداء ممتاز في الاستقرار والأداء واللامركزية. ومع ذلك، لا يزال هناك بعض المجالات الرئيسية في آلية PoS تحتاج إلى مزيد من التحسين.

خارطة طريق إثيريوم لعام 2023 تقسم هذه التحسينات إلى فئتين رئيسيتين: تحسينات الخصائص التقنية ( مثل الاستقرار والأداء وإمكانية الوصول للمدققين الصغار )، بالإضافة إلى التغييرات الاقتصادية لمواجهة مخاطر المركزية. أكد فيتاليك أن هذه القائمة ليست شاملة، بل هي بعض الأفكار التي يتم النظر فيها بنشاط في الوقت الحالي.

الهدف الرئيسي للدمج

1. تحقيق الحتمية في فترة زمنية واحدة (SSF): تحتاج كتل إثيريوم حالياً إلى حوالي 15 دقيقة لتأكيدها نهائياً. من خلال تحسين كفاءة آلية الإجماع، يمكن تقليل هذا الوقت بشكل كبير، بحيث يمكن اقتراح الكتل وتأكيدها نهائياً في نفس الفترة الزمنية.

2. في ظل الحفاظ على اللامركزية، تأكيد وإكمال المعاملات بأسرع ما يمكن.

3. زيادة قابلية الرهان الفردي، وتقليل عتبة المشاركة.

4. تعزيز متانة النظام بشكل أكبر.

5. تعزيز مقاومة إثيريوم لهجمات 51% وقدرته على الاستعادة، بما في ذلك منع عكس النهائية، ومنع النهائية، والمراجعة.

الحسم المحدد في فترة واحدة والديمقراطية في التصديق

حاليًا، يحتاج إثيريوم إلى 2-3 عصور( حوالي 15 دقيقة) لإكمال كتلة واحدة، ويحتاج إلى 32 ETH ليصبح مصدقًا. هذه نتيجة للتوازن بين ثلاثة أهداف: زيادة عدد المصدقين المشاركين في التصديق، تقليل وقت النهائية، وتقليل تكاليف تشغيل العقد.

في الظروف المثالية، تأمل إثيريوم في تحقيق تحسينين مع الحفاظ على النهائية الاقتصادية.

1. إكمال تأكيد الكتلة في فترة زمنية (slot)، ومن الناحية المثالية الحفاظ على أو تقصير الفترة الحالية التي تبلغ 12 ثانية.

2. خفض حد الرهن من 32 ايثر إلى 1 ايثر.

ستجعل هاتان النقطتان المحسنتان المزيد من المستخدمين يستفيدون من مستوى أعلى من الأمان، وتقلل بشكل كبير من عتبة المشاركة الفردية. ومع ذلك، تتعارض هذه الأهداف مع هدف تقليل النفقات، وهو السبب الذي جعل إثيريوم في البداية لا يعتمد على حتمية الفترة الواحدة. ومع ذلك، قدمت الأبحاث الأخيرة بعض الحلول المحتملة.

اقتراح حتمي في فترة زمنية واحدة

من أجل تحقيق الحتمية في فترة زمنية واحدة في ظل وجود عدد كبير من المدققين، دون زيادة تكاليف تشغيل العقد بشكل كبير، هناك حاليًا عدة حلول رئيسية:

1. تحسين بروتوكول تجميع التوقيع، قد يتم استخدام تقنية ZK-SNARKs للتعامل مع توقيعات ملايين المدققين في فترة زمنية واحدة.

2. آلية لجنة Orbit: يتم اختيار لجنة متوسطة الحجم بشكل عشوائي لتكون مسؤولة عن التأكيد النهائي على السلسلة، مع الحفاظ على خصائص تكلفة الهجوم العالية.

3. آلية الرهانات المزدوجة: تحديد نوعين من الرهانات، أحدهما يتطلب ودائع عالية، والآخر منخفضة. فقط الرهانات من المستوى العالي تشارك مباشرة في عملية الاقتصاد النهائية.

لكل خيار مزايا وعيوب، ويجب الموازنة بين الأمان، اللامركزية، وتعقيد التكنولوجيا.

انتخاب زعيم سري واحد

حاليًا، يمكن معرفة مقترح الكتلة التالية مسبقًا، مما قد يؤدي إلى ثغرات أمنية. تم تصميم بروتوكول انتخاب زعيم سري وحيد (SSLE) لمعالجة هذه المشكلة، من خلال إنشاء "معرفات" مُصادِقين "مُعتم" لكل مُصادق باستخدام تقنيات التشفير، ومنح عدة مقترحين الفرصة لإعادة تنظيم وإعادة تشويش مجموعة المعرفات المُعتمة.

ومع ذلك، فإن تحقيق بروتوكول SSLE بسيط وفعال ليس بالأمر السهل. كيفية تنفيذ SSLE دون زيادة ملحوظة في تعقيد البروتوكول، وكذلك كيفية تصميم SSLE مقاوم للكم، هي مشكلات تحتاج إلى حل.

تأكيد المعاملات بشكل أسرع

تقليص وقت تأكيد معاملات إثيريوم ( من 12 ثانية إلى 4 ثواني ) سيحسن بشكل كبير تجربة المستخدم، ويزيد من كفاءة بروتوكولات DeFi، ويساعد في لامركزية L2. هناك مساران رئيسيان للتقنية: تقليل وقت الفتحة، أو السماح للمقترحين بإصدار تأكيدات مسبقة خلال فترة فتحة واحدة.

ومع ذلك، قد يؤدي تقصير فترة الفجوة إلى زيادة مخاطر مركزية المدققين. على الرغم من أن طريقة التأكيد المسبق يمكن أن تحسن متوسط وقت التأكيد، إلا أنها لا يمكن أن تحسن أسوأ الحالات، ولا يزال كيفية تحفيز التأكيد المسبق قضية بحاجة إلى حل.

تهديد الحوسبة الكمومية

في مواجهة التهديدات المحتملة للحوسبة الكمومية، يحتاج إثيريوم إلى تطوير بدائل مقاومة للهجمات الكمومية بشكل نشط. كل جزء من البروتوكول الذي يعتمد حاليًا على المنحنيات البيضاوية يحتاج إلى بدائل تعتمد على التجزئة أو تقنيات أخرى مقاومة للكم. وهذا يبرز أهمية الحفاظ على الافتراضات المحافظة في تصميم تصديق.

الخاتمة

إن طريق التطور التكنولوجي لنظام تصديق إثيريوم مليء بالتحديات. لمواجهة هذه التحديات، تعتبر الحتمية النهائية في فترات زمنية واحدة، وإضفاء الطابع الديمقراطي على التصديق، وانتخاب قائد سري واحد، وتأكيد المعاملات بشكل أسرع، وتطوير بدائل لمواجهة الهجمات الكمومية من القضايا المهمة التي يحتاج إثيريوم إلى حلها.

فيتاليك قام بتفكير شامل حول ترقية "The Merge"، مقترحًا مجموعة من الحلول التقنية المتنوعة، واستكشاف إمكانيات تصميم تقنية ايثروم PoS وطرق الترقية التقنية القابلة للتطبيق حاليًا.

خلال عملية ترقية التكنولوجيا، تستمر إثيريوم في استكشاف الابتكارات، موازنة الاختيارات بين الحلول المختلفة، من أجل العثور على أفضل مسار للتنمية، وتحقيق مستوى أعلى من الأمان والأداء واللامركزية. تُظهر هذه العملية مدى اهتمام مجتمع إثيريوم بالاستقرار والأمان للنظام أثناء سعيه لتحقيق التقدم التكنولوجي.