ما هي عمليات تجميع معاملات سلسلة الكتل (blockchain rollups)؟

في Ledger، مهمتنا هي تأمين أصولك الرقمية وتمكينك – عبر التثقيف – من الحصول على أفضل ما تقدمه الأصول المشفرة.

إذا كنت تواجه صعوبة في فهم عمليات تجميع معاملات سلسلة الكتل (blockchain rollups)، هذه المقالة ستُساعدك. نشرح هنا كل ما تحتاج لمعرفته عن تجميع معاملات سلسلة الكتل (blockchain rollups).

شهدت إيثريوم نمواً متسارعاً من حيث المستخدمين والقيمة والكمية الإجمالية للبيانات التي تُدار بواسطة الشبكة. تطبيق العقود الذكية والزيادة الهائلة في استخدام الأصول المشفرة في 2021 دفع نمو إيثريوم أكثر.

وفقاً لـ State of the Dapps، ما يقرب من 3,000 تطبيق لامركزي بُني على إيثريوم من بين 4,000 تطبيق موجود حالياً. إيثريوم أيضاً تتحكم في سوق التمويل اللامركزي (DeFi)، حيث أن لديها 191 مشروع تمويل لامركزي (DeFi) يعمل بواسطة الشبكة من بين 216 مشروع تمويل لامركزي (DeFi) في النظام البيئي. ثاني أكبر عملة مشفرة هي أيضاً الشبكة الأكثر استخداماً لمشاريع الرموز غير القابلة للاستبدال ومعاملات الرموز غير القابلة للاستبدال.

لكن الاستخدام المتزايد لإيثريوم وصل إلى حدود السعة القصوى له وأدى في النهاية إلى ازدحام الشبكة. التأخير في معالجة المعاملات هو سبب أساسي في ظهور العديد من المنافسين لإيثريوم.

لتلبية الحاجة إلى قابلية التوسع في إيثريوم وغيرها من سلاسل الكتل (blockchains)، ظهرت حلول توسع الطبقة 2. عمليات تجميع المعاملات (rollups) هي واحدة من حلول التوسع التي تُساعد على تحسين معالجة المعاملات على الطبقة 1 للشبكة الرئيسية (mainnet). في هذه المقالة، نناقش ما هي عمليات تجميع المعاملات (rollups) وكيف تعمل.

عمليات تجميع معاملات سلسلة الكتل

الكتل الاعتيادية على إيثريوم يُمكن أن تحفظ فقط كمية محدودة من البيانات. بسبب العدد المتزايد من المستخدمين والتطبيقات المبنية على إيثريوم، حركة المرور على الشبكة تزداد.

وحيث أن هناك مساحة محدودة على كل كتلة إيثريوم، الشبكة تستغرق وقتاً أطول لمعالجة المعاملات. بينما الشبكة الرئيسية (mainnet) تُعطي أولوية لبعض المعاملات المختارة ذات أعلى العطاءات، كل المعاملات الأخرى يتوجب عليها الانتظار.

يمكننا نشر نوعين من المعلومات على الشبكة الرئيسية (mainnet) لإيثريوم – المعاملات والبيانات. حفظ معلومات المعاملات والمعالجة على سلسلة الكتل (on-chain) يمكن أن يكون ثقيلاً على الشبكة الرئيسية (mainnet). على الجانب الآخر، البيانات الناتجة عن معاملة تكون أقل ثقلاً وتبقى كما هي بغض النظر عن عدد المعاملات. الأمر مشابه لكيف أن وزن الشيك يكون ثابتاً بغض النظر عن المبلغ الذي يحمله.

لذا، بدلاً من حفظ معاملة كاملة ومعالجتها، يمكننا حفظ بيانات تتضمن مجموعةً من المعاملات. معالجة المعاملات خارج سلسلة الكتل (off-chain) والاقتصار على تقديم البيانات الناتجة فقط إلى الشبكة الرئيسية (mainnet) يُمكن أن يُساعد الشبكة على معالجة معاملات أكثر. هناك فائدتين لهذا – المعالجة خارج سلسلة الكتل (off-chain) تُقلِّل العبء على الشبكة الرئيسية (mainnet) ووحدة بيانات واحدة يمكن أن تحمل عدة معاملات.

عمليات تجميع معاملات سلسلة الكتل (rollups) “تُجمِّع” حزمة من المعاملات وتحولها إلى وحدة بيانات واحدة وتُقدَّمها إلى الشبكة الرئيسية (mainnet) لإيثريوم. إنهم يقومون بإخراج المعاملات خارج الشبكة الرئيسية (mainnet) ويعالجونها خارج سلسلة الكتل (off-chain)، ويحولونها إلى وحدة واحدة من البيانات، ثم يُعيدون تقديمها إلى الشبكة الرئيسية لإيثريوم. لهذا السبب عمليات تجميع المعاملات (rollups) يُطلق عليها أيضاً “حلول التوسع خارج سلسلة الكتل (off-chain).”

بمعالجة وتقديم المزيد من المعاملات في وحدة واحدة من البيانات، عمليات تجميع المعاملات تلعب دوراً هاماً في تحسين قابلية التوسع لإيثريوم. يوجد نوعين من عمليات تجميع معاملات سلسلة الكتل بنماذج أمان مختلقة. لنناقش كلاً منهما.

عمليات تجميع معاملات المعرفة الصفرية (ZK-rollups)

عمليات تجميع معاملات المعرفة الصفرية أو ZK تُساعد في توسيع الشبكة الرئيسية لإيثريوم عن طريق نقل الحوسبة والتخزين خارج سلسلة الكتل (off-chain). ​​ سلسلة عمليات تجميع معاملات المعرفة الصفرية هي بروتوكول خارج سلسلة الكتل (off-chain) بُني فوق سلسلة كتل إيثريوم.

عمليات تجميع معاملات المعرفة الصفرية يُمكن أن تقوم بتجميع آلاف المعاملات في حزمة واحدة وتنفذها في بروتوكول الطبقة 2 خاصتها. . إنهم يقومون بإنشاء “إثبات صحة (validity proof)” لتأكيد صحة المعاملات المُعالجَة. وأخيراً، يُقدِّمون بيانات الملخص المصغر إلى الشبكة الرئيسية (mainnet). لنناقش نوعي عمليات تجميع معاملات المعرفة الصفرية (ZK-rollups)

ZK-SNARK

ZK-SNARK تعني حجة المعرفة الموجزة غير التفاعلية للمعرفة الصفرية.

في ZK-SNARKS، المتحققون والمثبتون يقومون بمراجعة جميع المعاملات في تجميع معاملات معين ويتحققون من المعاملات خارج سلسلة الكتل (off-chain). المتحققون يتحدون بشكل متكرر المثبتين لتأكيد صحة المعاملات. عندما يجدون أن المعاملات مشروعة، فإنهم يُقدِّمون “إثبات صلاحية” هذه المعاملات إلى لإيثريوم الطبقة 1.

بتخفيف بعض من عملها عن طريق نقله إلى متحقق ZK-SNARK، يمكن لإيثريوم معالجة المزيد من المعاملات. ZK-SNARKs معروفون بأحجام إثباتاتهم الصغيرة والتحقق ثابت الوقت.

دعنا نفهم كل مصطلح في الاختصار ZK-SNARKS.

ZK – المعرفة الصفرية تشير إلى أنه ليس هناك معلومات إضافية مطلوبة سوى صحة المعاملات.

S – الموجزة، والتي تعني القصيرة. تشير إلى أن حجم الإثبات صغير مما يؤدي إلى معالجة المعاملات بسرعة وسهولة. هذه الميزة في ZK-SNARKS تُساعد إيثريوم في معالجة المزيد من المعاملات.

N – غير التفاعلية. تعني أنه ليس هناك تفاعل مطلوب بين الأشخاص الذين يتحققون من العمل أو المعاملات.

ARK – حجة المعرفة. هذه تعني أن إثبات الصلاحية المُقدَّم من قِبل المتحقق (بأن هذه المعاملات شرعيةً) يحمل الحقيقة. هذا الجزء يشير إلى جودة قوة ZK-SNARKS الحاسوبية.

ZK-SNARKs يضمنون أمان وخصوصية المعاملات. رغم ذلك، هم عرضة لأنواع معينة من الاختراقات تُدعى اختراقات الحوسبة الكمومية.

ZK-STARK

ZK-STARK تعني حجة المعرفة القابلة للتوسع والشفافة للمعرفة الصفرية. يتم تطويرهم حالياً بواسطة StarkWare Industries واهتمامهم الرئيسي هو قابلية التوسع.

ZK-STARKs يعملون بشكل مشابه لـ ZK-SNARKS. هم أيضاً يُجمِّعون المعاملات، ويتحققون من المعاملات خارج سلسلة الكتل (off-chain)، ويُنشئون إثباتات الصلاحية، ويُقدِّمونها إلى الشبكة الرئيسية (mainnet) لإيثريوم. رغم ذلك، هم إصدارات أحدث ومُحسنة من ZK-SNARKs، بشكل أساسي بسبب قابلية التوسع المُحسَّنة والشفافية لديهم.

دعنا نفهم كل مصطلح في الاختصار ZK-STARK.

S – قابلة للتوسع. إنها تسلط الضوء على كيف أن ZK-STARKS أكثر قابلية للتوسع من ZK-SNARKS. فهم يستخدمون تكنولوجيا متقدمة تُساعدهم على توليد إثباتات أسرع من ZK-SNARKs. بالتالي، ZK-STARKS أكثر قابلية للتوسع.

T – الشفافية. هذه تشير إلى الاختلاف الأكثر أهمية بين ZK-SNARKS و ZK-STARKS. عمليات تجميع المعاملات هذه لا تعتمد على أطراف موثوقين ما يجعلها أكثر شفافية من ZK-SNARKs.

ARK – حجة المعرفة. هذه تشير إلى نفس الأمر مثل ZK-SNARKS ولكنهم يستخدمون نهجاً حاسوبياً مختلفاً ويلغون الحاجة إلى إعدادات موثوقة.

رغم أن ZK-STARKs تولد إثباتات بشكل أسرع بسبب تقنيتهم المتقدمة، إلا أنهم يُنشئون أحجام إثباتات أكبر والتي تستغرق وقتاً أطول من ZK-SNARKs للتحقق. ZK-STARKS أكثر قابلية للتوسع وأكثر أماناً وشفافيةً مقارنةً بـ ZK-SNARKS.

بالإضافة إلى ذلك، من المقدر أن ZK-SNARKs يستهلكون %24 فقط من رسوم الغاز. بهذه الطريقة يجعلون تنفيذ المعاملات أقل تكلفةً للمستخدم النهائي. على الرغم من استخدام تكنولوجيا متقدمة، إلا أن ZK-STARKs لا تزال في المراحل الأولى وقد تحتاج إلى وقت لإثبات كفاءتها.

عمليات تجميع المعاملات التفاؤلية (Optimistic Rollups)

عمليات تجميع المعاملات التفاؤلية (Optimistic Rollups) تُعالج أيضاً المعاملات خارج سلسلة الكتل (off-chain) وتُقدِّم بيانات المعاملة المُسماة “بيانات النداء (call data)” إلى السلسلة الرئيسية. عمليات تجميع المعاملات التفاؤلية (Optimistic rollups) تستخدم تقنيات ضغط لتقليل كمية البيانات التي يتم نشرها على إيثريوم. بهذه الطريقة، سيُعالجون المزيد من المعاملات للمساعدة في تحسين قابلية التوسع.

حلول توسع الطبقة 2 هذه تُدعى تفاؤلية لأنها تفترض أن جميع المعاملات صالحة بشكل افتراضي. وهم يوافقون على جميع المعاملات إلى شبكة إيثريوم الرئيسية (mainnet). هذا سيوفر الكثير من الوقت والجهد الذي كان ليكون مطلوباً لتنفيذ المعاملات وتقديم البيانات إلى السلسلة الرئيسية.

بعد أن يتم تقديم دفعة عملية تجميع المعاملات التفاؤلية (Optimistic rollups) إلى إيثريوم، يمكن لأي شخص تحدي هذه المعاملات ضمن فترة زمنية محددة تُدعى “فترة التحدي.”

بينما عمليات تجميع معاملات المعرفة الصفرية (ZK rollups) تستخدم إثباتات الصلاحية، عمليات تجميع المعاملات التفاؤلية (optimistic rollups) تتضمن إثباتات التزوير. إنهم يستخدمون آلية إثبات التزوير لتحديد المعاملات غير الشرعية.

عندما تبدو معاملةً أنها غير صالحة ويتم إثبات عدم شرعيتها، بروتوكول عمليات تجميع المعاملات يُعيد تنفيذ المعاملات ويقوم بتحديث عملية التجميع. وإذا كانت هناك معاملة غير صالحة، سيتلقى مدقق كتلتها عقوبة جزائية.

العقود الذكية على إيثريوم تتحكم في تشغيل عمليات تجميع المعاملات التفاؤلية (optimistic rollups). لذا، هم يعتمدون على شبكة إيثريوم الرئيسية (mainnet) من أجل الأمان. رغم ذلك، لا تزال لديهم فرص متزايدة لتعرضهم للتزوير عندما يكون هناك نقص في المدققين أو العُقد الصادقين.

عمليات تجميع المعاملات التفاؤلية (optimistic rollups) من السهل تنفيذها وهي أقل تكلفة عند مقارنتها بعمليات تجميع معاملات المعرفة الصفرية (ZK-rollups). أحد الأسباب وراء هذا، هو أن ZK-SNARKs تتطلب أجهزةً متطورة لإنتاج “إثباتات صلاحية” المعاملات التي تمت معالجتها. فيما يتعلق بالشفافية، إن ZK-STARKs وOptimistic rollups هما أكثر شفافيةً بالمقارنة مع ZK-SNARKs.

مستقبل قابل للتوسع

عمليات تجميع معاملات سلسلة الكتل (blockchain rollups) هي حلول مُبتكرة – وأساسية – لتحسين قابلية التوسع لشبكة إيثريوم. هناك عدة نُسخ، تتعامل مع المشكلة بطرق مختلفة قليلاً، اعتماداً على كيف يقومون بالموازنة بين عناصر الأمان والكفاءة.

مع كون تكنولوجيا تجميع معاملات سلسلة الكتل (blockchain rollup) لا تزال حديثة التكوين،لم نشهد بعد الإمكانات والتأثير الكاملين لهذا الحل. لكن مجرد وجود عمليات تجميع المعاملات – والحلول الأخرى التي تستهدف الضغوطات الحالية على سلسلة الكتل – يأتي كبيان مهم: النظام البيئي لسلسلة الكتل بعيد عن حالته النهائية. ومع اهتمام العديد من أصحاب المصلحة في جعل التكنولوجيا فعالةً وقابلةً للتوسع، يبدو أن الاستخدامات المتنوعة لسلسلة الكتل مستعدة لتتوسّع بينما نتّجه نحو المستقبل.

المعرفة قوة