مستقبل إثيريوم: تحليل The Surge

منذ أكتوبر 2022، نشر فيتاليك بوتيرين، أحد مؤسسي إثيريوم، سلسلة من المقالات التي تستكشف إمكانيات بروتوكول إثيريوم المستقبلية. تغطي هذه المقالات ستة مراحل رئيسية في خريطة تطوير إثيريوم: الدمج، الزيادة، التنظيف، التحقق، التنقية، والانطلاق. ستركز هذه المقالة على الجزء الثاني من الخريطة - The Surge (الزيادة)، حيث تستكشف كيف يمكن لإثيريوم تعزيز قابليته للتوسع وتحقيق التنمية على المدى الطويل.

إثيريوم الرؤية الأساسية

الهدف الأساسي لإيثيريوم هو أن يصبح بنية تحتية للإنترنت اللامركزي. من خلال التنفيذ التلقائي للعقود الذكية، يدعم إيثيريوم تطبيقات لامركزية معقدة، مما يجعل هذه المرونة الخيار المفضل للمطورين لبناء تطبيقات لامركزية مثل DeFi وNFT.

ومع ذلك، فإن إثيريوم يعاني من قيود في قابلية التوسع. في الوقت الحالي، لا يمكن لإثيريوم معالجة سوى 15-30 معاملة في الثانية، مما يمثل فجوة كبيرة مقارنة بشبكات الدفع التقليدية. وهذا يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الغاز عند ازدحام الشبكة، مما يحد من إمكانية إثيريوم ليصبح بنية تحتية عالمية. تم تصميم The Surge لحل هذه المشكلة.

الهدف الرئيسي لـ Surge يشمل:

• جعل قدرة معالجة معاملات إثيريوم L1+L2 تصل إلى أكثر من 100,000 معاملة في الثانية
• الحفاظ على اللامركزية والاستقرار في L1
• التأكد من أن جزءًا على الأقل من L2 يرث تمامًا الخصائص الأساسية لإثيريوم (عدم الثقة، مفتوح، مقاوم للرقابة)
• تعظيم التفاعل بين L2 لجعل نظام إثيريوم البيئي أكثر توحيدًا

مستقبل يركز على rollup

تخطط Surge لزيادة قابلية التوسع لإثيريوم بشكل كبير من خلال حلول L2، حيث تعتبر rollup جزءًا أساسيًا من ذلك. هذه الاستراتيجية تحدد الأدوار: تركز إثيريوم L1 على أن تكون طبقة أساسية قوية ولامركزية، بينما تتولى L2 مهمة مساعدة النظام البيئي على التوسع.

تقوم Rollup بتجميع المعاملات خارج السلسلة ثم تقديم النتائج إلى شبكة إثيريوم الرئيسية، مع تحسين كبير في القدرة على المعالجة مع الحفاظ على الأمان واللامركزية. يعتقد بوتيرين أن Rollup يمكن أن تزيد من قدرة إثيريوم على معالجة أكثر من 100000 معاملة في الثانية، مما سيكون توسيعاً ثورياً، مما يسمح لإثيريوم بمعالجة تطبيقات على نطاق عالمي دون التضحية بروح اللامركزية.

شدد بوتيرين على أن rollup ليست مجرد حل مؤقت، بل هي استراتيجية توسعية طويلة الأمد. مع انتقال إثيريوم من PoW إلى PoS من خلال The Merge وتقليل استهلاك الطاقة، يُنظر إلى rollup كخطة توسيع طويلة الأجل باعتبارها المعلم المهم التالي.

هذا العام، حقق المخطط المركزي القائم على rollup تقدمًا مهمًا: أدى إطلاق كتل EIP-4844 إلى زيادة كبيرة في عرض النطاق الترددي للبيانات في إيثريوم L1، ودخلت العديد من rollups المعتمدة على آلة إيثريوم الافتراضية المرحلة الأولية. كل L2 موجود كجزء له قواعده ومنطقه المستقلة، وأصبح التنوع في طرق تنفيذ القطع واقعًا.

عينة توفر البيانات (DAS) لمزيد من التطوير

الجانب الرئيسي الآخر لـ Surge هو عينة توفر البيانات (DAS)، وهي تقنية تهدف إلى معالجة مشكلات توفر البيانات. في شبكة لامركزية مثل إثيريوم، من الضروري أن تتمكن جميع العقد من التحقق من البيانات دون الحاجة إلى تخزين أو تنزيل كل المحتوى.

DAS يسمح للعقد بالتحقق من البيانات دون الوصول إلى مجموعة البيانات الكاملة، مما يزيد من قابلية التوسع والكفاءة.

ناقش بوتيرين بشكل أساسي نوعين من DAS: PeerDAS و 2D DAS.

من المتوقع أن يعزز PeerDAS فرضية الثقة في rollup ، مما يزيد من أمانه. يقوم 2D DAS بأخذ عينات عشوائية ليس فقط داخل blob ولكن أيضًا بين blobs. من خلال الاستفادة من الخصائص الخطية للتعهدات KZG ، يتم توسيع مجموعة blobs في كتلة واحدة بواسطة مجموعة جديدة من blobs الافتراضية التي ترمز إلى نفس المعلومات الزائدة.

بفضل DAS، يمكن لإثيريوم معالجة كميات أكبر من البيانات، لتحقيق rollup أسرع وأكثر اقتصادا، دون التأثير على درجة اللامركزية.

يتطلب المستقبل مزيدًا من البحث لتحديد النسخة المثالية من نظام 2D DAS وإثبات خصائصه الأمنية.

يعتقد بوتيرين أن الطريق القابل للتطبيق على المدى الطويل يتضمن:

1. تنفيذ DAS ثنائي الأبعاد المثالي؛
2. الاستمرار في استخدام 1D DAS، التضحية بكفاءة عرض النطاق الترددي للعينة، وقبول حد بيانات أقل من أجل البساطة والموثوقية؛
3. التخلي عن DA، واعتماد Plasma كهيكل Layer2 الرئيسي.

من المهم أن نلاحظ أنه حتى إذا تقرر التوسع مباشرة على طبقة L1، لا تزال هذه الخيارات موجودة. لأنه إذا كانت L1 ستتعامل مع عدد كبير من المعاملات، ستصبح كتل L1 كبيرة جدًا، وسيحتاج العملاء إلى طريقة فعالة للتحقق من صحتها، وبالتالي سيتعين استخدام تقنيات مشابهة لتقنيات rollup (مثل ZK-EVM وDAS) على طبقة L1.

بلازما وحلول أخرى

بالإضافة إلى Rollup، فإن الاقتراح المبكر لحلول التوسع خارج السلسلة Plasma هو أيضًا نوع آخر من حلول L2.

تقوم Plasma بإنشاء سلسلة فرعية، مستقلة عن سلسلة إثيريوم الرئيسية لمعالجة المعاملات، وتقديم ملخصات إلى الشبكة الرئيسية بشكل دوري. بالنسبة لكل كتلة، يرسل المشغلون إثبات فرع Merkle لمستخدميهم يثبت تغير حالة الأصول. يمكن للمستخدمين سحب الأصول من خلال تقديم فرع Merkle، ولا يتطلب أن يكون هذا الفرع بجذر الحالة الأحدث.

لذلك، حتى في حالة ظهور مشاكل في توفر البيانات، يمكن للمستخدمين استعادة الأصول من خلال استخراج الحالة الأخيرة المتاحة. إذا تم تقديم فرع غير صالح (مثل استخراج الأصول المنقولة أو خلق الأصول من العدم)، يمكن تحديد ملكية الأصول من خلال آلية التحدي على السلسلة.

على الرغم من أن تطوير بلازما متأخر إلى حد ما عن الرول أب، إلا أن بوتيرين لا يزال يعتبرها جزءًا مهمًا من مجموعة أدوات قابلية التوسع لإثيريوم.

علاوة على ذلك، ناقش بوتيرين تحسين تقنيات ضغط البيانات وإثباتات التشفير لزيادة كفاءة الحلول من الطبقة الثانية مثل رول أب. الفكرة هي تقليل البيانات إلى الحد الأدنى مع ضمان أن تتمكن عقد إثيريوم من التحقق من جميع المعلومات الضرورية. قد تلعب هذه التحسينات التكنولوجية دورًا حاسمًا في تحقيق معدل نقل أعلى في إثيريوم.

كانت الإصدارات المبكرة من بلازما قادرة فقط على معالجة حالات الدفع، مما جعل من الصعب توسيع نطاق استخدامها. ومع ذلك، إذا تم طلب التحقق من كل جذر باستخدام SNARK، ستصبح بلازما أكثر قوة. وهذا لا يبسط العملية فحسب، بل يستبعد أيضًا معظم احتمالات الغش من قبل المشغلين، بل ويوفر للمستخدمين طريقة جديدة لسحب الأموال على الفور دون الحاجة إلى انتظار فترة التحدي التي تستمر أسبوعًا، في حالة عدم غش المشغلين.

أداء بلازما ممتاز، وهذا هو السبب الرئيسي الذي يدفع الناس إلى تصميم هياكل ذكية للتغلب على عيوبها الأمنية.

تحسين التشغيل البيني عبر L2

تواجه نظام L2 البيئي الحالي تحديًا رئيسيًا يتمثل في ضعف التفاعل بين L2، وكيفية جعل تجربة استخدام نظام L2 البيئي مشابهة لتجربة استخدام نظام إثيريوم الموحد هو أمر يحتاج إلى تحسين.

تحسين التشغيل البيني عبر L2 يشمل عدة جوانب. من الناحية النظرية، إثيريوم المركزية القائمة على Rollup تشبه تقسيم التنفيذ L1. حاليًا، لا تزال بيئة L2 على إثيريوم بعيدًا عن الحالة المثالية في الممارسة العملية بسبب المشاكل التالية:

**عنوان السلسلة المحددة: ** يجب أن يحتوي العنوان على معلومات السلسلة (L1، Optimism، Arbitrum، إلخ). بعد التنفيذ، يمكن إكمال الإرسال عبر L2 ببساطة عن طريق وضع العنوان في حقل الإرسال، ويمكن للمحفظة معالجة عملية الإرسال تلقائيًا في الخلفية (بما في ذلك استخدام بروتوكول عبر السلاسل).

طلبات الدفع على سلسلة معينة: يجب أن تكون قادرة على إنشاء رسالة "أرسل لي X من نوع Y على السلسلة Z" بسهولة وبشكل موحد. تُستخدم بشكل رئيسي في المدفوعات بين الأفراد، والمدفوعات التجارية، وطلبات التمويل من dApp.

**تبادل عبر السلاسل ودفع الغاز: ** تحتاج إلى بروتوكولات مفتوحة موحدة للتعبير عن العمليات عبر السلاسل. حاولت ERC-7683 و RIP-7755 في هذا الصدد، على الرغم من أن نطاق تطبيقها أوسع.

العميل الخفيف: يجب أن يتمكن المستخدم من التحقق فعليًا من السلسلة التي يتفاعل معها، بدلاً من مجرد الثقة في مزود RPC. على سبيل المثال، يمكن لـ Helios من a16z crypto تحقيق ذلك (بالنسبة لإيثريوم نفسها)، لكن هذه الثقة المنخفضة تحتاج إلى التوسع إلى L2. تعتبر ERC-3668 (CCIP-read) استراتيجية لتحقيق هذا الهدف.

فكرة جسر الرموز المشتركة: في حالة كون جميع L2 عبارة عن rollup لإثبات الصحة، ويتم تقديم كل slot إلى إثيريوم، فإن نقل أصل من L2 إلى L2 آخر في حالة أصلية لا يزال يتطلب سحباً وإيداعاً، مما سيتسبب في تكاليف كبيرة من غاز L1.

أحد الحلول هو: إنشاء Rollup مشترك بسيط للغاية، وظيفته الوحيدة هي الحفاظ على ملكية كل نوع من الرموز من قبل أي L2 وأرصدة كل منها، والسماح بتحديث هذه الأرصدة بشكل جماعي من خلال سلسلة من عمليات الإرسال عبر L2 التي يتمinitiated بواسطة أي L2. سيسمح ذلك بتحويلات عبر L2 دون الحاجة لدفع رسوم الغاز L1 في كل مرة، أو استخدام تقنيات قائمة على مزودي السيولة مثل ERC-7683.

التزامن المركب: يسمح بإجراء استدعاءات متزامنة بين L2 وL1 معينين أو بين عدة L2، مما يساعد على تحسين الكفاءة المالية لبروتوكولات DeFi. الأول يمكن تحقيقه دون الحاجة إلى تنسيق عبر L2؛ بينما الثاني يتطلب ترتيباً مشتركاً. تقنيات قائمة على rollup مناسبة تلقائياً لجميع هذه التقنيات.

تواجه هذه الأمثلة معضلة توقيت ومستويات المعايير. قد تؤدي المعايير المبكرة إلى ترسيخ حلول أقل جودة، بينما قد تؤدي التأخيرات إلى تفتيت غير ضروري.

الاجماع الحالي هو: في بعض الحالات، هناك حلول قصيرة الأجل ذات خصائص ضعيفة ولكن سهلة التنفيذ، وهناك حلول "صحيحة نهائياً" ولكنها تحتاج إلى سنوات لتحقيقها. هذه المهام ليست مجرد مسائل تقنية، بل هي (أو حتى بشكل رئيسي) مسائل اجتماعية، تتطلب التعاون بين L2 والمحافظ وL1.

مواصلة توسيع إثيريوم L1

يعتقد بوتيرين أن توسيع إيثر ل1 نفسه وضمان قدرته على استيعاب المزيد والمزيد من الحالات الاستخدام هو أمر ذو قيمة كبيرة.

هناك ثلاث استراتيجيات لتوسيع L1، يمكن تنفيذها بشكل منفصل أو بالتوازي:

1. تحسين التقنية (مثل كود العميل، العميل بلا حالة، انتهاء التاريخ التاريخي) لجعل L1 أكثر سهولة في التحقق، ثم زيادة حد الغاز؛
2. خفض تكاليف العمليات المحددة لزيادة السعة المتوسطة دون زيادة مخاطر أسوأ الحالات؛
3. Rollups الأصلية (أي إنشاء N نسخ متوازية من EVM).

تتمتع هذه التقنيات بموازنة خاصة بها. على سبيل المثال، تعاني الـrollups الأصلية من نفس نقاط الضعف المتعلقة بالتجميع كما هو الحال مع الـrollups العادية: لا يمكن إرسال معاملة واحدة عبر عدة rollups لتنفيذ العمليات بشكل متزامن. إن زيادة حد الغاز قد تضعف الفوائد الأخرى التي يمكن تحقيقها من خلال تبسيط التحقق من L1، مثل زيادة نسبة المستخدمين الذين يقومون بتشغيل عقد التحقق وعدد المراهنين الفرديين. وفقًا لطريقة التنفيذ، قد يؤدي جعل بعض العمليات في EVM أرخص إلى زيادة التعقيد العام لـEVM.

اللامركزية والأمان

توازن القابلية للتوسع واللامركزية هو موضوع يركز عليه بوتيرين بشكل متكرر. تختار العديد من مشاريع البلوكشين التضحية باللامركزية من أجل تحقيق معدل نقل أعلى. على سبيل المثال، يمكن لبلوكشين معين معالجة آلاف المعاملات في الثانية، ولكن يتطلب تشغيل العقد أجهزة قوية، مما يؤدي إلى المركزية في الشبكة. يصر بوتيرين على أنه حتى لو استمر إثيريوم في التوسع، يجب الحفاظ على الالتزام باللامركزية.

تُعتبر Rollup و DAS طرقًا لزيادة سعة إثيريوم مع الحفاظ على طبيعتها اللامركزية. على عكس بعض سلاسل الكتل عالية الأداء، تضمن استراتيجية توسيع إثيريوم أن أي شخص يمكنه تشغيل عقدة، مما يحمي الشبكة بطريقة حقًا لامركزية. هذا أمر حيوي لرؤية إثيريوم في بناء نظام مالي عالمي بدون إذن.

كلما زادت قابلية التوسع، زادت المسؤولية في ما يتعلق بالأمان. مع انتقال إثيريوم نحو مستقبل يركز على rollup، يصبح ضمان عدم الثقة لهذه الأنظمة أمرًا بالغ الأهمية. تعتمد rollup على إثباتات التشفير لضمان شرعية المعاملات خارج السلسلة عند تقديمها مرة أخرى إلى إثيريوم. على الرغم من أن هذه الأنظمة قد أثبتت فعاليتها، إلا أنها ليست خالية من المخاطر. اعترف بوتيرين بأن نضوج هذه التقنيات يتطلب اختبارًا صارمًا وتكرارًا، خاصة عندما يتم اعتمادها على نطاق أوسع.

التوقعات ل The Surge

بعد The Surge، تخيل بوتيرين أن إثيريوم ليس فقط قابلًا للتوسع ولكنه يحافظ أيضًا على اللامركزية الكاملة والأمان والاستدامة. تشمل هذه الرؤية توسيع الطبقة الأولى من خلال rollup و DAS، بالإضافة إلى بناء خوارزميات توافق أكثر كفاءة، وتحسين أدوات التطوير، ورعاية نظام بيئي مزدهر لتطبيقات dApp.

خارطة طريق إثيريوم مليئة بالتفاؤل، لكنها تواجه أيضًا العديد من التحديات. التنفيذ على نطاق واسع للـrollup، وضمان أمان حلول L2، والاستعداد لمستقبل الكم كلها