سلاسل الكتل المودولارية والـ Rollups: مستقبل الإيثيريوم وما بعده

مقدمة في سلاسل الكتل المودولارية

قبل أن نبدأ، تحتاج إلى التعرف على سبب مناقشة تجميعات سلاسل الكتل والموصلية معًا. الشيء الأكثر أهمية الذي يجب أن تدركه هنا هو أن كلا المفهومين يعالجان تفكيك وظائف سلاسل الكتل المختلفة في محاولة لتعزيز الأداء. ستفهم ما أتحدث عنه، فقط تحلَّ بالصبر قليلاً.

لنبدأ بسلاسل الكتل الأحادية مثل الإيثيريوم الأولي. تعالج هذه السلاسل جميع المكونات الرئيسية—التوافق، العقود الذكية، توفر البيانات، تنفيذ المعاملات، والتسوية—ضمن إطار عمل من طبقة واحدة. ولكن بينما يعمل هذا التصميم المتكامل، فإنه يخلق أيضًا تحديات في قابلية التوسع لأن كل شيء يتم معالجته في طبقة واحدة، معتمدًا على نفس مجموعة العقد، مما يؤدي إلى اختناقات.

قارن ذلك بسلاسل الكتل المودولارية الحديثة. تستخدم آلية مختلفة من خلال تقسيم الوظائف الرئيسية إلى طبقات متخصصة حيث يتم تنفيذ مهام مختلفة على عقد مختلفة. على سبيل المثال، تقوم طبقة التسوية بتحديد نتائج المعاملات، مكونة دفتر أستاذ موثوق به، عادةً بالاشتراك مع التنفيذ على التجميعات. الغرض الأساسي منها هو توفير التحقق من الإثبات وحل النزاعات للتجميعات. تسهل طبقة توفر البيانات وطبقة التوافق توفر بيانات المعاملات للتحقق والمعالجة خارج السلسلة لأنه، لكي يكون لدى الشبكة توافق حول حالة سلسلة الكتل، فإن هذا أمر حاسم. العقود الذكية هي كود يتم تنفيذه على طبقة التنفيذ، التي تعالج المعاملات لتطبيقات اللامركزية. وتقوم طبقة التنفيذ بمعالجة المعاملات والعقود الذكية وتضمن أن يتم تنفيذ جميع الأعمال الحسابية بكفاءة. التجميعات هي حل للتوسع ينفذ المعاملات خارج السلسلة وينشر البيانات إلى طبقة تنفيذ على السلسلة.

النهج الأحادي مقابل النهج المودولي في البلوكتشين

مع كل ما قيل، تطورت الحلول مثل Arbitrum و Optimism إلى حل للتوسع للبلوكتشينات الأحادية مثل Ethereum من خلال تنفيذ العمليات خارج السلسلة.

ومع ذلك، أصبحت هذه الحلول أساسية في هذا النهج المودولي، حيث تعمل غالبًا كطبقة منفصلة تعالج المعاملات وتنشر البيانات مرة أخرى إلى الطبقة 1. هذه العلاقة الوثيقة بين الحلول المعتمدة والهندسة المودولية هي السبب في مناقشتها بشكل متكرر معًا عند استكشاف مستقبل قابلية التوسع في البلوكتشين. سنتعمق أكثر في هذا الموضوع في الأقسام التالية! ترقبوا. البلوكتشينات الأحادية مقابل البلوكتشينات المودولية لذا، أنت تعرف الآن كيف أن البلوكتشينات الأحادية والبلوكتشينات المودولية هما شكلان معماريان مختلفان في بناء البلوكتشينات، لكل منهما مزاياه وعيوبه. ولكن بدلاً من الحديث عن النظرية، دعونا نجعل الفروقات واضحة ونقارن بعض البلوكتشينات المودولية المستخدمة فعليًا بنظيراتها الأحادية.

ابدأ بسلاسل الكتل الأحادية مثل إيثريوم قبل ترقيات إيثريوم 2.0، حيث كانت تعاني من مشاكل في قابلية التوسع لأن تكاليف الغاز كانت مرتفعة جداً والمعاملات كانت أبطأ بسبب ازدحام الشبكة.

مع الازدحام، عندما نمت إيثريوم، وبما أنها كانت في شكل أحادي، حيث كانت كل عقدة تعالج وتخزن كل معاملة، فقد قيدت من القدرة على المعالجة وجعلت التوسع أكثر صعوبة.

لقد كانت هناك العديد من التحديثات منذ ذلك الحين من أجل إجراء هذه التحسينات. أدخل الانتقال إلى إيثريوم 2.0 آلية توافق الآراء القائمة على إثبات الحصة (PoS)، وقد شهدنا زيادة في حلول التوسع من الطبقة الثانية مثل Optimism وArbitrum وzkSync، ومع ذلك، فإن نموذج سلسلة الكتل المودولية هو جديد نسبياً وأحد أحدث التطورات اعتباراً من عام 2024. سلسلة الكتل المودولية، مثل Celestia، تفصل وظائف سلسلة الكتل إلى طبقات، مثل التنفيذ والتوافق وتوافر البيانات. وهذا يؤدي إلى أن كل عقدة لم تعد مضطرة للقيام بكل شيء. يمكن للعقد أن تتخصص في طبقة واحدة، وبشكل عام فإن الحمل على الشبكة أقل. 

فهم الـ Rollups 

توفر الـ Rollups بشكل عام حلاً قوياً للتوسع، دون الانفصال عن سلسلة الكتل الأساسية من أجل الأمان وتوافر البيانات. أساساً، تقوم "بتجميع" معاملات متعددة في دفعة، مما يقلل من الحمل على الطبقة الأساسية المطلوبة للتوافق وتوافر البيانات.

كيف تعمل الـ Rollups:

إذا كنت تقوم بتحويلات صغيرة من كميات من العملات المشفرة ولديك الوقت للانتظار لبضع دقائق أو ساعات حتى يتم التحقق من معاملتك، فقد لا تحتاج إلى Rollup. ولكن إذا كنت بحاجة إلى معاملات كبيرة، أو أوقات تأكيد أسرع، أو تقوم بالكثير من المعاملات، فإن الـ Rollups تمثل ميزة كبيرة.
 

اعتبارًا من 7 أكتوبر 2024، كانت أسعار الغاز على مثل هذه اللفائف في إيثريوم مثل Optimism وArbitrum وzkSync تتراوح عادةً من 0.001 إلى 0.02 ETH، و0.0015 إلى 0.015 ETH، و0.001 إلى 0.005 ETH، على التوالي.

لذلك، إذا كان لديك عملة مشفرة على إيثريوم وترغب في توفير الرسوم أو الوقت، فإن استخدام اللفائف هو خيار حكيم.

إليك ما يحدث عادةً: تفتح محفظتك، مثل MetaMask أو WalletConnect، وإذا كانت رصيدك محتفظًا به على الشبكة الرئيسية لإيثريوم، فإنك تنقله إلى لفيفة، مثل zkSync.

يمكنك بعد ذلك ببساطة إرسال المعاملات بين حسابات zkSync. بسيط وفعال! لكن كيف تعمل في خلفية اللفيفة؟ 

1. المعالجة خارج السلسلة: في سلاسل الكتل المودولية مثل Celestia، تحدث الغالبية العظمى من العمل الحسابي خارج السلسلة، مثل تنفيذ المعاملات ومعالجة العقود الذكية، على طبقة اللفيفة، مما يخفف من ازدحام السلسلة الرئيسية. بدلاً من تنفيذ كل معاملة مباشرة على سلسلة الكتل الرئيسية، تجمع اللفائف ملايين المعاملات في حزمة واحدة، مما يقلل من العبء الحسابي. 
2. تقديم الدفعات: بمجرد معالجة المعاملات خارج السلسلة، يتم إرسالها معًا في تقديم دفعة إلى السلسلة الرئيسية. يكون حجم التقديم ضئيلًا ويحتوي فقط على بيانات ذات صلة بالتحقق تكون أصغر بكثير مقارنة بمعالجة كل معاملة بشكل منفصل على السلسلة الأساسية. 
3. توفر البيانات على السلسلة: يتم التنفيذ خارج السلسلة، ولكن يجب أن تكون البيانات متاحة للتحقق وتحقيق الإجماع. تنشر اللفائف أدلة على البيانات المضغوطة، أدلة الصلاحية أو أدلة الاحتيال، لتمكين التحقق المفتوح للمعاملات على السلسلة الرئيسية. هناك نوعان من أدلة اللفائف المتاحة: أدلة الصلاحية (تستخدمها ZK-Rollups) وأدلة الاحتيال (تستخدمها Optimistic Rollups).
4. اعتماد أمان الطبقة 1: لا تزال اللفائف تعتمد على أمان وإجماع سلسلة الطبقة 1. إذا كانت اللفيفة متفائلة، يمكن لأي شخص تحدي صلاحية المعاملات عبر أدلة الاحتيال. في ZK-rollups، تضمن أدلة الصلاحية قبول المعاملات الصالحة فقط. سنصل إلى ذلك في لحظة، انتظر قليلاً!
5. نهائية المعاملة: بمجرد تسوية دفعة المعاملات على سلسلة الكتل من الطبقة 1، تكون المعاملات داخل الدفعة نهائية. اعتمادًا على ما إذا كانت اللفيفة متفائلة أو قائمة على ZK، يمكن أن تحدث النهائية تقريبًا على الفور.

حان الوقت للحديث عن أنواع مختلفة من اللفائف، لأنني متأكد أنك لديك أسئلة.

شرح اللفائف المتفائلة

تعتبر Optimism وArbitrum تطبيقات شائعة جدًا لللفائف المتفائلة، ولكن هناك بعض الحلول البارزة الأخرى مثل Base وMetis وCartesi. 

بعض الحلول البارزة الأخرى هي Base وMetis وCartesi. 

اللفائف المتفائلة هي فئة من حلول التوسع من الطبقة 2 تهدف إلى زيادة قدرة إيثريوم من خلال تنفيذ المعاملات خارج السلسلة.

تعتبر اللفائف المتفائلة المعاملات صالحة بشكل افتراضي، وبالتالي الاسم "المتفائل" للإشارة إلى هذه الطريقة في التحقق.

بدلاً من التحقق من جميع المعاملات على السلسلة، تقوم اللفائف المتفائلة ببساطة بالإبلاغ عن ملخص دفعة من المعاملة إلى إيثريوم الطبقة 1، مما يخفف من العبء الحسابي والتخزين للطبقة 1، ويقلل من العبء الحسابي والتخزين للطبقة 1. هذا مختلف تمامًا عن zk-rollups التي تعتمد على الأدلة التشفيرية للتحقق من صلاحية المعاملات. يعتمد نموذج أمان اللفائف المتفائلة على أدلة الاحتيال، مع قدرة المستخدمين على الطعن في المعاملات الاحتيالية خلال فترة النزاع. بعد تسوية المعاملات خارج السلسلة، هناك نافذة زمنية - عادةً عدة أسابيع - مسبقًا عندما يمكن لأي شخص الطعن في معاملة غير واضحة من خلال تقديم دليل احتيال. عند اكتشاف الاحتيال، يعيد النظام تنفيذ المعاملة للتحقق مما إذا كانت شرعية أم لا. يوازن بين القابلية للتوسع والأمان من خلال تمكين معظم المعاملات من المرور دون تحقق مباشر، ولكن مع وسائل للتراجع عن الأنشطة الضارة. تقدم اللفائف المتفائلة مثل Arbitrum وOptimism فوائد التوسع من خلال تقليل رسوم الغاز وزيادة القدرة على المعاملات، وبالتالي فهي مثالية للتطبيقات اللامركزية التي تم تحسينها لتقليل رسوم الغاز وتوسيع قدرة المعاملات. العيب هو في شكل وقت نهائية أطول بسبب فترة التحدي، مما يجعلها أقل مثالية للعمليات الحساسة للوقت.

اللفائف ZK: نظرة عميقة 

تقدم اللفائف Zero-Knowledge (ZK) حلاً متقدمًا للتوسع، مستفيدة من الأدلة التشفيرية للتحقق من المعاملات والكفاءة، تحديدًا لإيثريوم. على عكس اللفائف المتفائلة، التي تفترض أن المعاملات صالحة حتى يتم إثبات خلاف ذلك، تستخدم اللفائف ZK الأدلة التشفيرية لضمان أن جميع المعاملات داخل دفعة معينة هي في الواقع صالحة. يجعل استخدام الأدلة التشفيرية اللفائف ZK خيارًا آمنًا قويًا، خاصة للاستخدام حيث تهم الفورية والنهائية ذات الثقة العالية. تتضمن عملية اللفائف ZK سلسلة من الخطوات الرئيسية. أولاً، مشابهة لللفائف المتفائلة، تقوم اللفائف ZK بتنفيذ المعاملات خارج السلسلة. ومع ذلك، يكمن التمييز في الطريقة التي يتم بها مصادقة هذه المعاملات: تولد اللفائف ZK أدلة صلاحية (zk-SNARKs) للمعاملات في دفعات، مما يمكّن من التحقق من النزاهة قبل تقديمها إلى السلسلة الرئيسية. ثم، بالنسبة لدفعة المعاملات، تولد اللفائف ZK دليلاً تشفيرياً موجزًا يُشار إليه باسم zk-SNARK (حجة المعرفة غير التفاعلية الموجزة). يتحقق الدليل من صحة جميع المعاملات داخل دفعة دون الكشف عن أي معلومات أساسية ودون الحاجة إلى السلسلة الرئيسية للتحقق من كل معاملة.

بمجرد إنشاء zk-SNARK، تحتاج فقط إلى إرسال الإثبات وقطعة صغيرة من البيانات المحددة للدفعة إلى سلسلة الكتل الرئيسية.

هذا يقلل من كمية البيانات ورسوم الغاز لمعالجة المعاملات.

بعد النشر، تتحقق سلسلة الكتل الرئيسية من إثبات zk-SNARK مقابل البيانات المقدمة.

إذا كانت صحيحة، يتم اعتبار الدفعة كاملة صالحة دون أي فحوصات إضافية، مما يؤدي إلى نهائية شبه فورية.

تعزز هذه الآلية السريعة للتحقق تجربة المستخدم بشكل كبير، خاصةً في حالات الاستخدام التي يكون فيها التوقيت حاسمًا.

من حيث الأمان والثقة، ترث ZK rollups الأمان من سلسلة الكتل الأساسية Layer 1 (مثل Ethereum) وتتمتع بمستوى عالٍ من الثقة في صحة المعاملات بفضل الإثباتات التشفيرية. تقلل هذه الطريقة من إمكانية الاحتيال التي يمكن أن تحدث خلال فترة التحدي للـ optimistic rollups.

مزايا ZK rollups كبيرة. فهي تحسن قابلية التوسع بشكل كبير من خلال مضاعف كبير في إنتاجية المعاملات مع انخفاض تكاليف الغاز لأنها تضغط بفعالية على معاملات متعددة في إثبات واحد. مع النهائية شبه الفورية التي تجعلها zk-SNARKs ممكنة، فهي مثالية بشكل خاص للتطبيقات التي تحتاج إلى تأكيد المعاملات على الفور، مثل المدفوعات والتداول. أيضًا، تعزز ZK rollups خصوصية المستخدم حيث يتم إخفاء تفاصيل المعاملات المحددة داخل الإثباتات المقدمة إلى سلسلة الكتل الرئيسية وبالتالي فهي مناسبة تمامًا للتطبيقات التي تتطلب السرية. أصبحت عروض zk rollup الشهيرة مثل zkSync وStarkWare جزءًا من نظام Ethereum البيئي بسبب كفاءتها. لقد اكتسبت هذه العروض زخمًا داخل نظام Ethereum البيئي بسبب كفاءتها واستخدامها لتقنية المعرفة الصفرية الحديثة. تتراوح رسوم الغاز للـ zk-rollups مثل zkSync، اعتبارًا من أكتوبر 2024، بين 0.001 ETH و0.005 ETH، وهو نقطة بيع كبيرة للمستخدمين الذين يتطلعون إلى توفير المال أثناء إجراء المعاملات بمعدل أسرع.

مفهوم L2-MEV

MEV، أو القيمة القابلة للاستخراج القصوى، هو الربح الناتج عن إعادة ترتيب المعاملات في شبكات سلسلة الكتل. منذ أن تم تعريفه رسميًا في ورقة "Flash Boys 2.0" في عام 2019، أصبح MEV موضوعًا ساخنًا، خاصة مع ظهور حلول L2 مثل rollups. MEV هو ما تحاول روبوتات التحكيم استخراجه في معاملات DEX، ويمكن للعمال والمدققين جمع الأرباح من المعاملات المعاد ترتيبها. يلعب المُسلسل أيضًا دورًا رئيسيًا في استخراج MEV في rollups، حيث يدير ترتيب المعاملات وتقديم الكتل إلى Layer 1. والمشكلة هي أن معظم الـ Ethereum L2 rollups الحالية لديها مُسلسل مركزي واحد يهيمن على ترتيب المعاملات. يمتلك المُسلسل المركزي سيطرة كبيرة على استخراج MEV، مما يؤثر على ترتيب المعاملات والأرباح. لكن حجم MEV القابل للاستخراج يختلف بين rollups بناءً على آلية التسلسل. في نظام Arbitrum "الأول يأتي، الأول يخدم"، يحدث ترتيب المعاملات وفقًا لترتيب الاستلام مع مساحة أقل للتلاعب بـ MEV.

ومع ذلك، يمتلك مُسلسل Optimism درجة أعلى من السيطرة على ترتيب المعاملات، مما يسمح بمرونة أكبر لاستخراج MEV.

ومع ذلك، لدى Optimism فحوصات، أي، نوافذ زمنية لنشر المعاملات، والتي تقيد المُسلسل من ممارسة هذه السلطة بشكل كامل.

مع خارطة طريق Ethereum الموجهة نحو rollup، فإن النظر إلى المستقبل عندما ستحدث 99% من جميع الأشياء على L2s مع تشكيل rollups بالكامل، سيكون نشر rollups بآليات لتقليل سباق استخراج MEV أمرًا حاسمًا لضمان العدالة والكفاءة على الشبكة.

أثر L2-MEV على Ethereum

غير اعتماد Layer 2 نظام Ethereum البيئي، خاصةً كيفية حدوث ديناميكيات القيمة القابلة للاستخراج القصوى (MEV). مع تقدم Ethereum في التوسع باستخدام rollups، تتحول ديناميكيات ترتيب المعاملات واستخراج MEV إلى هذه الشبكات L2، حيث يتحكم المُسلسلون، سواء كانوا مركزيين أو لامركزيين، في ترتيب المعاملات. وهذا يخلق سلسلة من الآثار على Ethereum ككل: 

1. قابلية التوسع مع التنازلات

تعزز حلول L2 مثل Optimism وArbitrum قابلية التوسع في Ethereum بشكل كبير من خلال تخفيف عبء سلسلة الكتل Layer 1. ومع ذلك، فإن مركزية المُسلسلين تؤدي إلى ظهور عنق زجاجة حيث يمكن أن تزيد إمكانيات استخراج MEV. من المؤكد أن خارطة طريق Ethereum الموجهة نحو rollup ستوفر قابلية توسع أكبر ولكنها تعطل التوازن مع ترتيب المعاملات بشكل عادل.

يمكن للمسلسلات المركزية غير المقيدة الاستفادة من ترتيب المعاملات على حساب روح اللامركزية في Ethereum، مما قد يؤدي إلى ارتفاع الأسعار أو تفضيل معاملات معينة - مما يضحي بروح اللامركزية في Ethereum.

2. لامركزية المُسلسلين

أحد الجهود الحالية ضد استخراج MEV هو لامركزية وظيفة المُسلسل. يمكن أن يؤدي نشر بروتوكولات التسلسل اللامركزية أو أنظمة المُسلسلين التنافسية إلى تحييد هجمات MEV وأن تكون متماشية مع أهداف لامركزية Ethereum، ويمكن أن تقلل rollups من إساءة استخدام MEV. هذا مهم بشكل خاص لأن Ethereum تفتح بشكل متزايد على تقنيات L2. ستكون اللامركزية متماشية مع الهدف طويل الأمد لـ Ethereum في اللامركزية وزيادة الأمان العام في الشبكة.

3. الحوافز الاقتصادية ومزادات MEV

مع انتشار MEV، هناك بالفعل بعض L2s التي تختبر مزادات MEV، حيث يعود ربح استخراج MEV إلى المدققين أو المستخدمين النهائيين بدلاً من أن يتم جنيها من قبل المُسلسل. يمكن أن يعيد هذا البروتوكول نشر الحوافز الاقتصادية لتقليل الآثار السلبية لـ MEV، بحيث يعود القيمة إلى النظام البيئي العام لـ Ethereum بدلاً من أن تتركز فقط مع القلة. 

4. تجربة المستخدم ورسوم الغاز 

يمكن أن يؤدي استخراج L2-MEV إلى رسوم معاملات أعلى وتأخير في النهائية، خاصةً على rollups مع مُسلسلين مركزيين يمكنهم إعادة ترتيب المعاملات من أجل الربح، خاصةً على rollups مع مُسلسلين مركزيين يمكنهم إعادة ترتيب المعاملات من أجل الربح المالي. بالمقابل، يمكن أن تقدم rollups الأكثر لامركزية أو الأكثر هندسة والتي تقلل من استخراج MEV تجربة أقل تكلفة وأقل زمن انتقال وأكثر أمانًا.

قد تسمح أسعار الغاز المنخفضة على L2s أيضًا لـ Ethereum بالوصول إلى اعتماد أوسع، ومع ذلك، فإن التحدي هو كيفية ضمان العدالة في ترتيب المعاملات بين هذه الحلول.

5. اعتبارات الأمان

كلما تمت معالجة المزيد من المعاملات على Layer 2، زادت اعتماد أمان Ethereum على تقنيات إدارة MEV في rollups Layer 2. يمكن أن تقلل rollups التي تم بناؤها بشكل خبيث والتي تسهل استخراج MEV المفرط من الثقة في الشبكة، بينما ستعمل rollups مع إثباتات الاحتيال/الصلاحية، والمُسلسلين اللامركزيين، وحدود MEV على تحسين أمان Ethereum ولامركزيتها.

على وجه التحديد، بينما توفر حلول L2 مثل rollups مسارًا مثيرًا للمضي قدمًا في قابلية التوسع لـ Ethereum، فإنها تخلق مشاكل جديدة تتعلق بـ Ethereum L2-MEV. يعتمد نجاح مستقبل Ethereum القائم على rollup على حل هذه المشاكل من خلال اللامركزية والانفتاح وإعادة التوازن الاقتصادي، مما يجعل Ethereum قابلة للتوسع وعادلة.