يمكن لشبكة إيثيريوم أن تتجه نحو التحقق بدون حالة مع تزايد احتياجاتها لتخزين البيانات والتحقق منها. يقترح المؤسس المشارك فيتاليك بوتيرين حلين لهذا التحول – أشجار فيركل وSTARKs.
ما مدى فعالية STARKs كبديل لأشجار فيركل؟
أصدر مؤسس إيثيريوم فيتاليك بوتيرين مدونة جديدة لشرح المستقبل المحتمل للشبكة. ركز بوتيرين في هذه المدونة على التحقق بدون حالة، حيث يمكن للعقد التحقق من الكتل دون تخزين الحالة الكاملة لإيثيريوم. مشيراً إلى “فيرج”، أوضح أن الهدف في البداية كان جعل بروتوكول إيثيريوم أكثر كفاءة من خلال تقليل المتطلبات الحاسوبية للتحقق. ومع ذلك، يوضح أن الهدف الآن هو التحقق من السلسلة باستخدام SNARKs.
كل من أشجار فيركل و STARKs تسعى إلى تقليل المتطلبات الحاسوبية للتحقق من الكتل. وفي الوقت نفسه، تعتبر SNARKs – الحجج الموجزة غير التفاعلية للمعرفة – جزءًا أيضًا من مستقبل إيثيريوم.
- ستسمح أشجار فيركل للعقد بالتحقق من كتل إيثيريوم من خلال إنشاء أدلة مضغوطة، مما سيقلل الحاجة إلى تخزين العقد لكامل الحالة. ومع ذلك، قد تواجه أشجار فيركل قيودًا محتملة مع الحوسبة الكمية في المستقبل. يعتقد أن التكنولوجيا المعقدة أصبحت الآن أكثر جدوى ويمكنها تجاوز أشجار فيركل تمامًا.
- في المقابل، لدى “فيرج” هدفان رئيسيان. الأول هو تقليل كمية البيانات التي تحتاج العقدة لتخزينها للتحقق من معاملات إيثيريوم. والثاني هو جعل المتطلبات الحاسوبية للتحقق منخفضة لدرجة أن حتى الأجهزة المحمولة والساعات الذكية يمكنها المشاركة في الشبكة.
لذلك، بغض النظر عن الطريق الذي يتخذه إيثيريوم للتحقق بدون حالة – سواء كان فيركل أو STARKs – فإن الهدف هو معالجة الزيادة في حجم البيانات. صرح بوتيرين قائلاً: “تزداد البيانات الخام بمقدار 30 جيجابايت تقريبًا سنويًا، ويجب على العملاء المستقلين تخزين بعض البيانات الإضافية لتحديث الشجرة بكفاءة”.
كيف يمكن لنشر التحقق بدون حالة تبسيط إعداد العقدة
من الجدير بالذكر أن حجم بيانات إيثيريوم المتزايد جعل من الصعب على المتراكمين إعداد وترقية عقدهم. لهذه الأسباب، يدافع بوتيرين عن التحقق بدون حالة لحل هذه المشكلة من خلال السماح للعقد بالتحقق من الكتل دون تخزين جميع البيانات. تتيح هذه العملية للعقد التحقق من الكتل باستخدام شهادة تشمل القيم الحاكمة والأدلة التشفيرية. ومع ذلك، لكي يعمل التحقق بدون حالة بكفاءة، يجب استبدال الهيكل الحالي لشجرة ميركل باتريشيا الخاصة بإيثيريوم لأنها ليست مثالية لإنشاء أدلة مضغوطة وسهلة للتحقق.
ولكن في حين يتضمن التحقق بدون حالة أشجار فيركل أو STARKs، أي مسار يكون الأفضل لإيثيريوم؟ لدى كلتا الطريقتين مزايا وعيوب. تستخدم أشجار فيركل التزامات المتجهات المستندة إلى المنحنيات البيضاوية، والتي تنشئ أدلة مضغوطة ولكنها قد تكون عرضة لهجمات الكم المستقبلية. كما أنها أسهل في التنفيذ مع بنية إيثيريوم الحالية. تقترح STARKs، من الناحية الأخرى، أحجام أدلة أصغر – ما يقرب من 100-300 كيلوبايت مقارنة بأشجار فيركل 2.6 ميغابايت – وأوقات إثبات أسرع. ومع ذلك، تتطلب قوة حوسبية أكبر ولم يتم دمجها بشكل كامل في نظام إيثيريوم بعد.
يحتاج إيثيريوم إلى أن يصبح أسرع وأكثر كفاءة ليس فقط للتحقق من الكتل ولكن للتطبيقات الأخرى أيضًا. يتضمن ذلك مخازن الميمبول، وقوائم الإدراج، والعملاء الخفيفين. تتطلب كل هذه الحالات استخدام عدد كبير من الأدلة للتحقق من عناصر مثل أرصدة الحسابات وصحة المعاملات. لذلك، قد تُستخدم فروع ميركل الأبسط فوق أدلة STARKs. يُحدد بوتيرين أن فروع ميركل قابلة للتحديث وقد توفر ميزة.
وفي الوقت نفسه، تحتاج مجتمع إيثيريوم أيضًا إلى التكيف مع العمل المتبقي. وفقًا لبوتيرين، يشمل ذلك تحليل تكاليف الغاز باستخدام EIP-4762. يشير إلى كيف يمكن لتغيير رسوم الغاز للعملاء بدون حالة أن يؤثر على إيثيريوم. ونظراً لأن التحول إلى الحالة بدون حالة معقد، يجب اختبار عملية الانتقال أيضًا. يُذكر أيضًا ضرورة تحليل أمان خوارزميات التجزئة الجديدة المتوافقة مع STARKs مثل بوسيدون، التي تمت تجربتها بشكل أقل. يعد إجراء تحليلات الأمان للخوارزميات الجديدة ونظم الإثبات مثل SHA256 خطوة حاسمة أيضًا.
سيحتاج إيثيريوم إلى النظر في التشفير الآمن ضد الكم
وفقًا لبوتيرين، هناك ثلاثة خوارزميات: فيركل، وSTARK مع دوال التجزئة المحافظة، وSTARK مع دوال التجزئة الجديدة لها تعديلات. يوضح أن أشجار فيركل هي الأكثر جاهزية للنشر ولكنها ليست مقاومة للكم ومن الصعب إثباتها في النظم المتقدمة مثل SNARKs.
يمكن أن توفر النهج المستندة إلى التجزئة (STARKs) أوقات مزامنة أسرع للعقد، ولكن التقنية لا تزال بحاجة إلى مزيد من التطوير والتحليل الأمني. تتيح أشجار فيركل أيضًا تحديثات سهلة (مفيدة للميمبول وقوائم الإدراج) ولكنها أصعب في العمل مع بعض البراهين المتقدمة التشفيرية (SNARKs).
لمواجهة هذه التحديات، يقترح بوتيرين استخدام أشجار ميركل المستندة إلى الشبكة كبديل آمن ضد الكم. ولكن سيكون دمجها في البنية الحالية لإيثيريوم معقدًا. خيار آخر هو إدخال الغاز متعدد الأبعاد لفصل فجوة الكفاءة بين حالات المتوسط وأسوأ الحالات. يعني هذا أن الغاز متعدد الأبعاد يمكن أن يسمح لإيثيريوم بتخفيض عدد عمليات التجزئة اللازمة في الحالات القصوى. مع هذا، يمكن أن يؤجل إيثيريوم حساب جذر الحالة إلى الكتلة التالية ويزيد الوقت المتاح لإنشاء الأدلة.
الطريق إلى قابلية توسع إيثيريوم سيُعنى بعائق التخزين
تؤكد مدونة بوتيرين أيضًا أن البراهين على صحة EVM تواجه حاليًا تحديات في الأمان ووقت الإثبات. يرافق تحديات قابلية التوسع واللامركزية في إيثيريوم التعامل مع تحديات إنشاء البراهين. يقترح EIP-4444 تنفيذ التحقق بدون الحالة وانتهاء صلاحية التاريخ لتقليل عبء تخزين البيانات على العملاء. إلى جانب ذلك، تحتاج البراهين الحالية إلى تحسين لتحسين السرعة والكفاءة. يقترح بوتيرين استراتيجيات مثل التوازي واستخدام الأجهزة المتقدمة للمساعدة في تسريع هذه العملية.
سيكون “فيرج” تحوّلًا لإيثيريوم، مع التركيز على الحالة بدون تحقق والتحقق الفعال. ستكون ملاءمة STARK مهمة للعديد من الترقيات الأخرى لشبكة PoS لتتمكن من التوسع. مع أي تحديات متبقية، توجد تعديلات مرتبطة بتطبيق هذه التقنيات أيضًا.
الأسئلة المتكررة
- ما هي الفائدة الرئيسية لتحقق إيثيريوم بدون حالة؟
يتيح تحقّق إيثيريوم بدون حالة للعقد التحقق من الكتل بدون تخزين جميع البيانات، مما يجعل العملية أكثر كفاءة ويحسن من سرعة الشبكة وفاعليتها.
- ما هي التكنولوجيا الأنسب، أشجار فيركل أم STARKs؟
كل من أشجار فيركل وSTARKs لهما فوائد وعيوب. يتميز STARKs بحجم دليل أصغر وأوقات إثبات أسرع، بينما تكون أشجار فيركل أسهل في التنفيذ مع البنية الحالية لإيثيريوم.
- كيف سيتعامل إيثيريوم مع تحديات الأمن القادمة؟
لدعم الأمن في المستقبل، يقترح بوتيرين استخدام أشجار ميركل المستندة إلى الشبكة كبديل آمن ضد الكم وتحليل الأمان لخوارزميات التجزئة الجديدة. ستحتاج إيثيريوم لاعتماد استراتيجيات تحقق متعددة الأبعاد لمعالجة تحديات الكفاءة الأمنية المستقبلية.
