فيتاليك حول "حاسوب عالمي مشفر": من الورقة البيضاء للبيتكوين إلى تطور نموذج الإيثريوم
Panewslabالمؤلف: فيتاليك بوتيرين
ترجمة: ساورس، فورسايت نيوز
ملاحظة المحرر: هذه المقالة هي نسخة مكتوبة موسعة من الخطاب الرئيسي لفيتاليك في أسبوع شنغهاي الدولي للبلوك تشين. واستنادًا إلى الخطاب، أضاف المؤلف عددًا كبيرًا من المقارنات والجداول الفنية، موضحًا بشكل منهجي أن الإيثريوم يتطور من دفتر أستاذ تقليدي إلى "حاسوب عالمي مشفر"، ويحلل التغييرات الأساسية مثل إثبات الحصة وإثباتات المعرفة الصفرية وPeerDAS، ويتطلع إلى المسار التقني بعد شوكة Hegota، ويستكشف نموذجًا جديدًا للتوازن بين اللامركزية والخصوصية والتوسع.
نحن نطلق على الإيثريوم اسم "بلوك تشين"، وكأنه في جوهره ينتمي إلى نفس فئة التكنولوجيا التي أنشأها ساتوشي ناكاموتو في عام 2009. هناك بالفعل أوجه تشابه كثيرة بينهما، وحتى "الإيثريوم المبسط" المخطط له وفقًا لخارطة طريق Strawmap يحتفظ بالخصائص الأساسية للبلوك تشين. لكن في الوقت نفسه، شهدت هذه التكنولوجيا تطورًا هائلًا خلال الخمسة عشر عامًا الماضية، وستستمر في التطور خلال السنوات الثلاث المقبلة. وعندها سيكون من المنطقي تمامًا وصف الشكل المتطور للإيثريوم بأنه نظام مختلف تمامًا في طبيعته.
يتمتع الإيثريوم اليوم بحوسبة عامة، وآلية إثبات الحصة، وتطبيقات على السلسلة مزودة بإثباتات المعرفة الصفرية، وشبكات من الطبقة الثانية لتحقيق التوسع وحماية الخصوصية. أما إيثريوم المستقبل، فستكون قدرته الحاسوبية قابلة للتعديل بمرونة بين قابلية التوسع القصوى والعمومية الكاملة؛ وسيتمتع بنماذج متعددة لبناء الكتل بمشاركة أطراف متعددة، وإثبات حصة محسّن بعمق، وستُدمج إثباتات المعرفة الصفرية في البروتوكول الأساسي لتلعب دورًا محوريًا.
ستتناول هذه المقالة بعضًا من أهم الاختلافات الجوهرية بين بلوك تشين العقد الأول من القرن الحادي والعشرين وبلوك تشين عام 2030، من الناحية التقنية ومن ناحية خصائص النظام التي يمكن للمستخدمين الحصول عليها.
أولًا، سنقرأ الورقة البيضاء الأصلية للبيتكوين قسمًا قسمًا، ونقارنها بالإيثريوم، باستخدام اللون الأصفر للإيثريوم في 2015، والأخضر لعام 2025، والأزرق لعام 2030.
هذا الرسم مقتبس من مخطط المعاملات في ورقة ساتوشي ناكاموتو للبيتكوين، ويعرض نموذج نقل التوقيع المتسلسل الكلاسيكي، ويشير إلى أن الحلول الجديدة يمكنها تجميع التوقيعات خارج السلسلة، وتقديم سجل واحد فقط على السلسلة، وغالبًا ما تستبدل التوقيعات التقليدية بإثباتات المعرفة الصفرية.
يقارن هذا الرسم بين آلية إثبات العمل في البيتكوين وإثبات الحصة في الإيثريوم بعد عام 2022: كان يعتمد في الأصل على تكرار nonce للعثور على هاش يفي بالشروط، مع إنتاج الكتلة من قبل مشارك واحد، أما الآن فيستخدم توقيعات المدققين، وفي المستقبل سيحقق بناء كتل متعدد الأدوار ولامركزي بمساعدة FOCIL، وستُفصل مكونات مثل التوقيعات والإثباتات المتعلقة بالمعاملات وتُجمع في مجمع الذاكرة.
يستخرج هذا الرسم عملية تشغيل الشبكة المكونة من ست خطوات من الورقة البيضاء للبيتكوين، ويشير إلى أن تصميمها الأصلي يفتقر إلى قدرات مثل تجميع مجمع الذاكرة، وبناء الكتل الموزع، وإخفاء هوية المرسل، كما يوضح تحسينات إثبات الحصة في الإيثريوم وPeerDAS: فصل بناء الكتل عن اختيار الشوكة، حيث تحتاج العقد إلى تنزيل جزء صغير فقط من الكتلة، والاعتماد على الإثباتات المتوازية لتقليل زمن انتقال الإجماع.
يقارن هذا الرسم بين حل تقليم شجرة Merkle المقترح في الورقة البيضاء للبيتكوين واستراتيجية التخزين الجديدة للإيثريوم: يمكن للبيتكوين حذف المعاملات المنفقة لتحرير مساحة القرص الصلب، بينما يقلل الإيثريوم المستقبلي التخزين بشكل أكبر من خلال فصل الحالة عن التاريخ وإثباتات SNARK، كما يقدم تخزين الحالة الموزع ووسائط تخزين متنوعة للتحسين.
يفسر هذا الرسم فكرة الخصوصية في الورقة البيضاء للبيتكوين: الاعتماد فقط على إخفاء هوية المفتاح العام يمكن أن يخفي الهوية لكن مبالغ المعاملات تكون علنية، وهذا الحل غير كافٍ في ظل تحليل البيانات الحديث، بينما يمكن لـ ZK-SNARK وFOCIL وEIP-8288 بناء خصوصية قابلة للبرمجة أقوى، مع الحاجة أيضًا إلى حل مشكلات خصوصية قراءة الاستعلامات وخصوصية بث الشبكة.
تظهر تغييرات هائلة في كل قسم من أقسام الورقة البيضاء تقريبًا. ولتوفير المساحة، قمنا بتلخيصها في الجدول التالي:
تقريبًا جميع الخصائص الأساسية التي يتضمنها مفهوم البلوك تشين إما تغيرت جذريًا بالفعل أو على وشك الخضوع لتغييرات أساسية:
- آلية التحقق: التنزيل وإعادة التنفيذ ← أخذ عينات PeerDAS والتحقق من SNARK
- آلية الإجماع: إثبات العمل ← إثبات الحصة ← إثبات الحصة المحسّن بعمق
- صلاحية بناء الكتل: مُعدِّن واحد ينتج الكتلة ← أطراف متعددة يبنون الكتلة معًا
وباستعارة أسلوب الذكاء الاصطناعي، فإن الاستنتاج الوحيد الموثوق موضوعيًا (حسنًا، هو الفكرة الأساسية): الشبكات المشفرة الحديثة مثل الإيثريوم بعد الترقية المبسطة تُسمى "بلوك تشين" إلى حد كبير لأسباب تاريخية فقط. في الواقع، إنها بنية هجينة تدمج نظامين رئيسيين:
- الأفكار الأساسية لساتوشي ناكاموتو
- أدوات تشفير جديدة قوية نتجت عن خمسين عامًا من البحث الأكاديمي، وهي تقنيات لم تكن موجودة أو لم تكن ناضجة في عام 2009
ما مقدار التشفير المخفي في نظام التشفير؟ مقارنة بين أعوام 2009 و2020 و2030
التشفير ليس التخصص الحاسم الوحيد. فالتحقق الرسمي، ونظرية قواعد البيانات، وتحسينات نظرية شبكات P2P، ونظرية المعلومات، والاقتصاد كلها مجالات لا تقل أهمية. لكن هذه التقنيات كلها متوافقة مع هذا المنطق الأساسي: يحاول الجميع توليد الكتلة التالية التي تحتوي على إثبات عمل صالح، وعندما ينجح شخص ما، يبثها، ثم يقوم الجميع بتنزيل الكتلة وإعادة تنفيذها، وهكذا في حلقة متكررة. أما التغييرات على مستوى التشفير فهي مختلفة تمامًا.
إذن، ماذا يعني كل هذا للمستخدمين؟ الاستنتاج الأهم هو أن الأبعاد التي يحتاج المستخدمون إلى الموازنة بينها تشهد تغييرات جذرية:
عند تطوير التطبيقات، يصبح هيكل الحوسبة بالغ الأهمية. في البلوك تشين البسيط، البايت هو بايت، ووحدة الغاز هي وحدة غاز. أما في البنية المستقبلية: إذا حشرت كل الحوسبة في معاملة واحدة يصعب تفكيكها وتُنفذ تسلسليًا، فستكون تكلفة نفس القدر من الحوسبة أعلى بكثير؛ لكن إذا قسمت الحوسبة إلى مهام مستقلة مغلفة جيدًا تدعم التوازي أو يمكن تقليمها مسبقًا، ويفضل إكمال المعالجة المسبقة قبل إرسال المعاملة إلى الكتلة النهائية، فستنخفض التكلفة بشكل كبير. سيغير هذا حوافز المطورين، ومع مرور الوقت، ستتغير بنية جميع تطبيقات الإيثريوم تبعًا لذلك: على المدى الطويل، قد نشكل نموذج برمجة جديدًا — فقط المعلومات الأساسية التي تصف تغييرات الحالة غير التبادلية وترتيب التنفيذ تُسجل على السلسلة، بينما تُجمع جميع البيانات الأخرى قبل إدراجها في الكتلة.
تنظيم الحوسبة بشكل معقول يمكن أن يجعل البلوك تشين أكثر تركيزًا على إنجاز مهامه الأساسية
ربما يكون التحول الأكبر هو: الطبيعة اللامركزية للشبكة لم تعد مجرد عبء أداء يُتحمل مقابل الأمن والمتانة؛ ففي بعض السيناريوهات المحدودة، يمكن أن تصبح اللامركزية نفسها ميزة على مستوى الأداء. يمكن للشبكات اللامركزية تخزين كميات هائلة من البيانات بالتوازي؛ ويمكن تنفيذ الكثير من الحوسبة بالتوازي، ويتم الكثير منها مباشرة في مجمع ذاكرة المعاملات. وفي بعض السيناريوهات، يمكن للامركزية أيضًا تحسين الخصوصية، لأن الشبكات اللامركزية فقط هي القادرة على إخفاء البيانات الوصفية بفعالية (مثل مصدر البيانات والطلبات).
منذ منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، كانت هذه هي الرؤية المبكرة للإيثريوم: اللامركزية ليست فقط لتعزيز المتانة، بل أيضًا لتعزيز قابلية التوسع. يمكن للأنظمة المركزية تحسين الأداء عن طريق تقسيم المهام بين عدة مشاركين، وكذلك يمكن للبلوك تشين. في ذلك الوقت، لم تكن هذه الفكرة قابلة للتنفيذ، وكانت العقبة الأساسية هي آلية التحقق. بعد تقسيم المهام، يجب عليك التحقق من أن كل مهمة فرعية نُفذت بشكل صحيح. حاولت الحلول المبكرة حل المشكلة من خلال لجان أخذ العينات العشوائية، لكنها واجهت جميعها نفس العائق: أولًا، نشر اللجان معقد ومكلف ويزيد زمن الانتقال بشكل كبير؛ ثانيًا، إذا فشلت اللجنة، لا توجد وسيلة علاج. اليوم، بفضل التشفير الحديث، حُلّت هذه المشكلة، والتكلفة الإضافية لهذا الحل تنخفض شهرًا بعد شهر.
هناك اتجاه آخر جدير بالملاحظة حيث يمكن للامركزية تحسين الأداء وهو زمن الانتقال. لا يمكن لزمن انتقال الإيثريوم نفسه أن يضاهي الخوادم المركزية أبدًا، لكن البنية التحتية المبنية فوق الإيثريوم يمكنها ذلك.
بشكل عام، بناء طبقة وسيطة لامركزية قوية بين المستخدمين والسلسلة الرئيسية (هذه الطبقة نفسها ليست بلوك تشين) يمكن أن يعزز قدرات الإيثريوم بشكل كبير دون كسر الخصائص الأساسية للبلوك تشين الأساسي.
بالنظر إلى المستقبل البعيد، قد يشهد الإيثريوم موجة جديدة من التغيير — قد يظهر تشويش البرامج (iO). الهدف النهائي في هذا المجال: تقنية التشويش الناضجة والقابلة للاستخدام يمكنها إزالة المفاضلة بين الخصوصية والعمومية. يمكنك تحقيق حوسبة عامة كاملة بمشاركة عدد غير محدود من المشاركين (غير المتزامنين) في شكل مشفر آمن تمامًا. حتى النسخ المخففة من تقنية التشويش لها العديد من سيناريوهات التطبيق، مثل مجمع ذاكرة المعاملات المشفر. لكن جميع الاستنتاجات المطروحة في هذه المقالة صحيحة قبل تطبيق هذه التقنية.
هذا هو حاسوب عالمي مشفر: لم يعد الإيثريوم مجرد دفتر أستاذ يسمح للمطورين بكتابة مهام الحوسبة والبيانات وتنفيذها بحرية؛ البنية الجديدة تدمج البلوك تشين والخصوصية التشفيرية والتحقق التشفيري مع مكونات لامركزية قوية خارج السلسلة.
لا يزال هناك العديد من التحديات لتنفيذ هذا التصميم بالكامل. جعل إثباتات المعرفة الصفرية فعالة وآمنة بما يكفي ليس بالأمر السهل، لكنه ينتمي إلى فئة المشكلات المعقدة المغلفة، وقد تم تحسينه على نطاق واسع بمساعدة أدوات الذكاء الاصطناعي. أما المشكلة الأكثر صعوبة والأعلى تعقيدًا نظاميًا، فمن المرجح أن تكون إدارة كميات هائلة من الحالة والوصول المتوازي إليها. ظهرت بالفعل العديد من الأفكار للحلول، لكنها لا تزال بحاجة إلى صقل مستمر، خاصة بعد أن نفهم بشكل أفضل التطبيقات التي ستُشغل في المستقبل.
بالنظر إلى خارطة طريق Strawmap، يمكن ملاحظة أن شوكة Hegota الصلبة المخطط إطلاقها العام المقبل من المرجح أن تكون آخر "شوكة صلبة تقليدية" للإيثريوم، ووظائفها وتقنياتها لا تزال مألوفة لمطوري عام 2015. جميع الترقيات بعد Hegota ستتضمن STARKs متكررة، وتحققًا رسميًا آليًا، وخوارزميات إجماع محسّنة للغاية، وتحديثات مقاومة للكم على مستوى النظام بأكمله. سيمثل تنفيذ PeerDAS بداية تحول الإيثريوم: من مجرد بلوك تشين إلى نظام أقوى بكثير. بعد ترقية Hegota، سيصبح هذا التحول الخط الرئيسي لتطور الإيثريوم. الهدف النهائي: تحقيق نظام حوسبة عالي الأمان، أرخص وأكثر قابلية للتوسع وأفضل حماية للخصوصية مقارنة بالجيل السابق من التكنولوجيا. هذا هو حاسوب عالمي مشفر.
هذا المحتوى لأغراض معلوماتية وتعليمية فقط، ولا يمثل نصيحة استثمارية تتعلق بـ BTCC. تبذل BTCC قصارى جهدها ولكنها لا تضمن صحة أو دقة أو أصالة المحتوى المذكور أعلاه.