مستقبل بروتوكول إثيريوم ( 6 ): ازدهار

بعض الأمور يصعب تصنيفها في فئة واحدة، في تصميم بروتوكول إثيريوم، هناك العديد من "التفاصيل" التي تعتبر مهمة جداً لنجاح إثيريوم. في الواقع، حوالي نصف المحتوى يتعلق بأنواع مختلفة من تحسينات EVM، بينما يتكون الجزء المتبقي من مجموعة متنوعة من المواضيع المتخصصة، وهذا هو معنى "الازدهار".

الازدهار: الهدف الرئيسي

• تحويل EVM إلى "حالة نهائية" عالية الأداء ومستقرة
• إدخال التجريد الحسابي إلى البروتوكول، مما يسمح لجميع المستخدمين بالتمتع بحسابات أكثر أمانًا وراحة
• تحسين اقتصاد رسوم التداول، وزيادة القابلية للتوسع مع تقليل المخاطر
• استكشاف علم التشفير المتقدم، مما يحسن إثيريوم بشكل ملحوظ على المدى الطويل

تحسين EVM

ما هي المشكلة التي تم حلها؟

حاليًا، يصعب إجراء تحليل ثابت لـ EVM، مما يجعل من الصعب إنشاء تنفيذ فعال، والتحقق الرسمي من الشيفرة، وإجراء مزيد من التوسيع. بالإضافة إلى ذلك، فإن كفاءة EVM منخفضة، مما يجعل من الصعب تنفيذ العديد من أشكال التشفير المتقدمة، ما لم يتم دعمها بشكل صريح من خلال التجميع المسبق.

ما هو؟ كيف يعمل؟

الخطوة الأولى في خارطة طريق تحسين EVM الحالية هي تنسيق كائن EVM (EOF)، والذي من المقرر أن يتم تضمينه في الانقسام الصلب القادم. EOF هو مجموعة من EIP، يحدد إصدار جديد من كود EVM، مع العديد من الميزات الفريدة، وأبرزها:

• الكود ( قابل للتنفيذ، ولكن لا يمكن قراءة ) من EVM والبيانات ( قابلة للقراءة، ولكن لا يمكن تنفيذها بين ).
• ممنوع القفز الديناميكي، يسمح فقط بالقفز الثابت
• لا يمكن ملاحظة المعلومات المتعلقة بالوقود في كود EVM
• أضفنا آلية جديدة لروتين فرعي صريح

ستظل العقود القديمة موجودة ويمكن إنشاؤها، على الرغم من أنه قد يتم التخلي عن العقود القديمة ( تدريجياً، وقد يتم فرض تحويلها إلى كود EOF ). ستستفيد العقود الجديدة من التحسينات في الكفاءة التي تأتي مع EOF - أولًا من خلال تقليل حجم الشيفرة البايتية قليلاً بفضل ميزات الروتين الفرعي، ثم من خلال الميزات الجديدة الخاصة بـ EOF أو تقليل تكاليف الغاز.

بعد إدخال EOF، أصبحت الترقية الإضافية أسهل، وأفضل تطوير حتى الآن هو توسيع الحسابات في وحدة EVM (EVM-MAX). قام EVM-MAX بإنشاء مجموعة من العمليات الجديدة المخصصة للحسابات المودولية، ووضعها في مساحة ذاكرة جديدة لا يمكن الوصول إليها من خلال أي أكواد عمليات أخرى، مما يجعل من الممكن استخدام تحسينات مثل ضرب مونتغومري.

فكرة جديدة نسبياً هي دمج EVM-MAX مع خاصية SIMD متعددة البيانات بتعليمات واحدة (، حيث أن SIMD كفكرة في إثيريوم موجودة منذ فترة طويلة، وقد تم تقديمها لأول مرة من قبل Greg Colvin في EIP-616. يمكن استخدام SIMD لتسريع العديد من أشكال التشفير، بما في ذلك دوال التجزئة، 32 بت STARKs والتشفير القائم على الشبكات، إن دمج EVM-MAX و SIMD يجعل من هذين التوسيعين الموجهين نحو الأداء زوجاً طبيعياً.

![فيتاليك حول مستقبل إثيريوم المحتمل (6): The Splurge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-e607936b4195e92945aa6ebd5f969276.webp(

تصميم تقريبي لمجموعة EIP سيبدأ من EIP-6690، ثم:

• يسمح )i( بأي عدد فردي أو )ii( أي قوة من 2 لا تتجاوز 2768 كنموذج
• بالنسبة لكل عملية ترميز EVM-MAX ) الجمع، الطرح، الضرب (، أضف إصداراً لا يستخدم 3 ثوابت فورية x، y، z، بل يستخدم 7 ثوابت فورية: x_start، x_skip، y_start، y_skip، z_start، z_skip، count. في كود بايثون، تعمل هذه الرموز المشفرة بشكل مشابه لـ:

بالنسبة لأنا في range)count(: mem[z_start + z_skip * العدد] = op) mem [x_start + x_skip * عدد] ، [y_start + y_skip * عدد] (

في الواقع، سيتم معالجة ذلك بطريقة متوازية.

• قد تتم إضافة XOR و AND و OR و NOT و SHIFT) بما في ذلك الدوران وغير الدوران(، على الأقل بالنسبة لقيم الأس 2. في نفس الوقت، إضافة ISZERO) ستدفع الإخراج إلى مكدس EVM الرئيسي(، مما سيكون قويًا بما يكفي لتنفيذ التشفير باستخدام منحنيات إهليلجية، والتشفير في الحقول الصغيرة) مثل Poseidon و Circle STARKs(، ودوال التجزئة التقليدية) مثل SHA256 و KECCAK و BLAKE(، والتشفير القائم على الشبكات. قد يتم تنفيذ ترقيات EVM الأخرى أيضًا، ولكن حتى الآن كانت ذات تركيز منخفض.

)# العمل المتبقي والتوازن

حالياً، تخطط EOF للإدراج في الشوكة الصلبة القادمة. على الرغم من أنه دائماً ما يكون من الممكن إزالته في اللحظة الأخيرة - فقد تم إزالة ميزات مؤقتاً في الشوكات الصلبة السابقة، إلا أن القيام بذلك سيواجه تحديات كبيرة. إن إزالة EOF تعني أن أي ترقية مستقبلية لـ EVM يجب أن تتم بدون EOF، على الرغم من أنه يمكن القيام بذلك، إلا أنه قد يكون أكثر صعوبة.

التوازن الرئيسي في EVM هو تعقيد L1 وتعقيد البنية التحتية، EOF هو كمية كبيرة من التعليمات البرمجية التي تحتاج إلى إضافتها إلى تنفيذ EVM، كما أن فحص التعليمات البرمجية الثابتة معقد نسبيًا. ومع ذلك، كتعويض، يمكننا تبسيط اللغات عالية المستوى، وتبسيط تنفيذ EVM والفوائد الأخرى. يمكن القول إن الأولوية لتحسين مستمر لـ إثيريوم L1 يجب أن تشمل وتبنى على EOF.

تتمثل إحدى المهام المهمة التي يجب القيام بها في تحقيق وظائف مشابهة لـ EVM-MAX مع SIMD، وكذلك إجراء اختبار مرجعي لاستهلاك الغاز لمختلف العمليات التشفيرية.

كيف تتفاعل مع أجزاء أخرى من خارطة الطريق؟

تقوم L1 بضبط EVM الخاص بها بحيث يمكن لـ L2 أيضًا إجراء تعديلات بسهولة أكبر، وإذا لم يتم إجراء التعديلات المتزامنة بين الاثنين، فقد يؤدي ذلك إلى عدم التوافق، مما يسبب تأثيرات سلبية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تقلل EVM-MAX و SIMD من تكاليف الغاز للعديد من أنظمة الإثبات، مما يجعل L2 أكثر كفاءة. كما أنه يسهل استبدال العديد من التعديلات المسبقة بكود EVM القادر على تنفيذ نفس المهام، مما قد لا يؤثر بشكل كبير على الكفاءة.

تجريد الحساب

ماذا تم حلّه؟

حالياً، يمكن التحقق من المعاملات فقط بطريقة واحدة: توقيع ECDSA. في الأصل، كانت فكرة تجريد الحساب تهدف إلى تجاوز ذلك، مما يسمح لمنطق التحقق من الحساب بأن يكون أي كود EVM. وهذا يمكن أن يمكّن مجموعة من التطبيقات:

• التحويل إلى التشفير المقاوم للكم
• تغيير المفاتيح القديمة ### يعتبر على نطاق واسع ممارسة أمان موصى بها (
• محفظة متعددة التوقيعات ومحفظة استعادة اجتماعية
• استخدم مفتاحًا واحدًا لإجراء عمليات منخفضة القيمة، واستخدم مفتاحًا آخر ) أو مجموعة مفاتيح ( لإجراء عمليات عالية القيمة

يسمح للبروتوكول الخاص بالخصوصية بالعمل بدون وسيط، مما يقلل بشكل كبير من تعقيده، ويقضي على نقطة اعتماد مركزية رئيسية.

منذ أن تم اقتراح تجريد الحسابات في عام 2015، توسعت أهدافه لتشمل العديد من "الأهداف الملائمة"، على سبيل المثال، يمكن لحساب لا يحتوي على ايثر ولكن لديه بعض ERC20 دفع رسوم الغاز باستخدام ERC20.

MPC) الحوسبة متعددة الأطراف ( هي تقنية لها تاريخ يمتد لأكثر من 40 عامًا، وتستخدم لتقسيم المفاتيح إلى عدة أجزاء وتخزينها على أجهزة متعددة، مستفيدة من تقنيات التشفير لتوليد التوقيعات دون الحاجة إلى تجميع هذه الأجزاء من المفاتيح بشكل مباشر.

EIP-7702 هو اقتراح مخطط لإدخاله في الانقسام الصعب التالي، EIP-7702 هو نتيجة الوعي المتزايد بتوفير راحة التجريد الحسابي لفائدة جميع المستخدمين ) بما في ذلك مستخدمي EOA (، يهدف إلى تحسين تجربة جميع المستخدمين على المدى القصير وتجنب الانقسام إلى نظامين بيئيين.

بدأ هذا العمل من EIP-3074، وانتهى بتشكيل EIP-7702. يوفر EIP-7702 "وظائف الراحة" للتجريد الحسابي لجميع المستخدمين، بما في ذلك حسابات EOA) الخارجية المملوكة اليوم، أي الحسابات التي تتحكم بها توقيعات ECDSA (.

![فيتاليك حول مستقبل إثيريوم المحتمل (6): The Splurge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-8930b556d169a2bc7168ddc2e611d3df.webp(

يمكن رؤية من الرسم البياني أنه على الرغم من أن بعض التحديات )، خاصة تحدي "الراحة" (، يمكن حلها من خلال تقنيات تدريجية مثل الحساب متعدد الأطراف أو EIP-7702، إلا أن الهدف الأمني الرئيسي الذي تم تقديمه في الاقتراح الأصلي لتمثيل الحسابات يمكن تحقيقه فقط من خلال العودة وحل المشكلة الأصلية: السماح لكود العقد الذكي بالتحكم في تحقق المعاملات. السبب وراء عدم تحقيق ذلك حتى الآن هو التنفيذ الآمن، وهو تحد.

)# ما هو, كيف يعمل?

جوهر تجريد الحسابات بسيط: يسمح للعقود الذكية ببدء المعاملات، وليس فقط EOA. تأتي كل التعقيدات من تنفيذ ذلك بطريقة تحافظ على طبيعة الشبكة اللامركزية وتحمي من هجمات رفض الخدمة.

تحدي رئيسي نموذجي هو مشكلة الفشل المتعدد:

إذا كانت هناك 1000 دالة تحقق للحسابات تعتمد على قيمة واحدة معينة S، وكانت القيمة الحالية S تجعل المعاملات في مجموعة الذاكرة جميعها صالحة، فإن وجود معاملة واحدة تعكس قيمة S قد يجعل جميع المعاملات الأخرى في مجموعة الذاكرة غير صالحة. وهذا يمنح المهاجم القدرة على إرسال معاملات غير مفيدة إلى مجموعة الذاكرة بتكلفة منخفضة جداً، مما يؤدي إلى إعاقة موارد عقد الشبكة.

بعد سنوات من الجهود، تهدف إلى توسيع الوظائف مع تقييد مخاطر رفض الخدمة ###DoS(، تم التوصل في النهاية إلى حل لتحقيق "تجريد الحساب المثالي": ERC-4337.

تعمل آلية ERC-4337 على تقسيم معالجة عمليات المستخدم إلى مرحلتين: التحقق والتنفيذ. تتم معالجة جميع عمليات التحقق أولاً، ثم تتم معالجة جميع عمليات التنفيذ. في تجمع الذاكرة، يُقبل فقط عندما تتعلق مرحلة التحقق من عملية المستخدم بحسابه الخاص ولا تقرأ متغيرات البيئة. وهذا يمكن أن يمنع هجمات الفشل المتعددة. بالإضافة إلى ذلك، يتم فرض قيود صارمة على الغاز في خطوات التحقق.

تم تصميم ERC-4337 كمعيار بروتوكول إضافي ) ERC (، لأن مطوري عملاء إثيريوم كانوا يركزون في ذلك الوقت على الدمج ) Merge (، ولم يكن لديهم طاقة إضافية للتعامل مع ميزات أخرى. لهذا السبب، يستخدم ERC-4337 كائنًا يسمى"عمليات المستخدم" بدلاً من المعاملات العادية. ومع ذلك، أدركنا مؤخرًا الحاجة إلى كتابة جزء على الأقل من هذا في البروتوكول.

السببين الرئيسيين هما كما يلي:

1. EntryPoint ككفاءة متأصلة في العقد: كل حزمة تحمل تكلفة ثابتة تبلغ حوالي 100,000 غاز، بالإضافة إلى آلاف الغاز الإضافية لكل عملية مستخدم.
2. تأكد من ضرورة خصائص إثيريوم: مثل القائمة المضمنة التي تم إنشاؤها والتي تتطلب ضمانات تحتاج إلى التحويل إلى حسابات المستخدمين المجردين.

بالإضافة إلى ذلك، فإن ERC-4337 قد وسع وظيفتين:

• وكيل الدفع ) Paymasters (: يسمح لحساب بتمثيل حساب آخر لدفع الرسوم، مما ينتهك قاعدة أن مرحلة التحقق يمكنها فقط الوصول إلى حساب المرسل نفسه، لذلك تم تقديم معالجة خاصة لضمان أمان آلية وكيل الدفع.
• المجمعات ) Aggregators (: تدعم وظيفة تجميع التوقيع، مثل التجميع BLS أو التجميع القائم على SNARK. هذا ضروري لتحقيق أعلى كفاءة بيانات على Rollup.

)# العمل المتبقي والتوازن

الآن يجب حل المشكلة الرئيسية وهي كيفية إدخال التجريد الكامل للحسابات في البروتوكول. البروتوكول الشائع الأخير للتجريد الحسابي هو EIP-7701، الذي ينفذ التجريد الحسابي فوق EOF. يمكن أن يمتلك الحساب جزءًا من الكود منفصلًا للتحقق، وإذا تم تعيين هذا الجزء من الكود للحساب، فسيتم تنفيذ هذا الكود في خطوة التحقق من المعاملات القادمة من هذا الحساب.

تتمثل جاذبية هذه الطريقة في أنها توضح بوضوح وجهتي نظر متساويتين لتجريد الحسابات المحلية:

1. استخدم EIP-4337 كجزء من بروتوكول
2. نوع جديد من EOA حيث خوارزمية التوقيع هي تنفيذ كود EVM

إذا بدأنا بوضع حدود صارمة على تعقيد الشيفرات القابلة للتنفيذ خلال فترة التحقق - حيث لا يُسمح بالوصول إلى الحالة الخارجية، وحتى حدود الغاز المحددة في البداية منخفضة لدرجة أنها غير فعالة في التطبيقات المقاومة للكموم أو ذات حماية الخصوصية - فإن أمان هذه الطريقة يصبح واضحًا للغاية: مجرد استبدال التحقق من ECDSA بتنفيذ شيفرة EVM التي تحتاج إلى وقت مشابه.

ومع مرور الوقت، نحتاج إلى تخفيف هذه الحدود، لأن السماح لتطبيقات حماية الخصوصية بالعمل دون وسطاء، بالإضافة إلى المقاومة الكمية، كلها أمور مهمة للغاية. لذلك، نحتاج إلى إيجاد طرق أكثر مرونة لمعالجة مخاطر رفض الخدمة ###DoS(، دون الحاجة إلى أن تكون خطوات التحقق بسيطة للغاية.

رئيس