تم تصميم التجميعات المتفائلة ، المصنفة على أنها بروتوكولات الطبقة الثانية (L2) ، بدقة لتضخيم الإنتاجية التأسيسية للايثيريوم. من خلال نقل معالجة المعاملات من سلسلة الايثيريوم الرئيسية ، فإنها تقلل من الطلبات الحسابية ، مما يؤدي إلى تحسينات كبيرة في سرعة معالجة المعاملات. تباعدًا عن استراتيجيات القياس البديلة مثل السلاسل الجانبية ، تستمد المجموعات المتفائلة أمانها من شبكة الايثيريوم الرئيسية ، وتحقق ذلك من خلال نشر نتائج المعاملات على السلسلة. يميزهم هذا النهج المتميز عن سلاسل البلازما ، التي تستخدم أدلة ضد الاحتيال للتحقق من صحة المعاملات على الايثيريوم أثناء تخزين بيانات المعاملات في مكان آخر.

بالنظر إلى أن الحساب يشكل جانبًا بطيئًا ومكلفًا من استخدام الايثيريوم ، تظهر التجميعات المتفائلة إمكانية تقديم تحسينات تحجيم تبلغ ١٠٠x-١٠. بالإضافة إلى ذلك ، يقومون بتحسين تكوين المعاملات من خلال ترميزها كبيانات اتصال ، مما يقلل بشكل فعال نفقات الغاز للمستخدمين.

ما هو الدور الأمثل للتجميعات المتفائلة؟

يمثل التجميع المتفائل إستراتيجية لتوسيع نطاق الايثيريوم التي تتضمن تحويل الحساب وتخزين الحالة خارج السلسلة. أثناء إجراء المعاملات خارج الايثيريوم ، تنقل التجميعات المتفائلة بيانات المعاملات إلى الشبكة الرئيسية في شكل بيانات الاتصال.

يقوم المشغلون المتفائلون بتجميع المعاملات المتعددة خارج السلسلة في مجموعات كبيرة قبل إرسالها إلى الايثيريوم. تقوم هذه التقنية بتوزيع النفقات الثابتة بشكل منصف عبر العديد من المعاملات داخل كل دفعة ، مما يؤدي في النهاية إلى تقليل الرسوم على المستخدمين. يؤدي استخدام تقنيات الضغط إلى تقليل حجم البيانات المنشورة على الايثيريوم.

يميز مصطلح "متفائل" هذه المجموعات نظرًا لافتراضها أن المعاملات خارج السلسلة صحيحة ، وبالتالي تجنب نشر أدلة على صحة دفعات المعاملات على السلسلة. وهذا يميزهم عن مجموعات المعرفة الصفرية ، والتي توفر أدلة تشفير على صحة المعاملات خارج السلسلة.

يتوقف التجميع المتفائل على آلية إثبات الاحتيال لتحديد الحالات التي تم فيها حساب المعاملات بشكل خاطئ. بعد تقديم دفعة التجميع على الايثيريوم ، تظهر فترة تحدي محددة يمكن خلالها لأي شخص الطعن في نتيجة معاملة التجميع من خلال إنشاء دليل على الاحتيال.

في حالة نجاح إثبات الاحتيال ، فإن بروتوكول التجميع يعيد المعاملة (المعاملات) ويضبط حالة التجميع وفقًا لذلك. علاوة على ذلك ، يؤدي إثبات الانتصار على الاحتيال إلى فرض عقوبات على منظم التسلسل الذي قام بدمج المعاملة التي تم تنفيذها بشكل غير دقيق في كتلة.

إذا بقيت دفعة التجميع دون منازع (على سبيل المثال ، يتم تنفيذ جميع المعاملات بدقة) بعد انتهاء فترة التحدي ، يتم تصنيفها على أنها صالحة ومعتمدة على الايثيريوم. بينما يمكن للآخرين الاستمرار في البناء على كتلة تراكمية لم يتم التحقق منها ، من المهم ملاحظة أنه سيتم إلغاء نتائج المعاملة إذا استندت إلى معاملة تم تنفيذها عن طريق الخطأ تم نشرها مسبقًا.

كيف تتفاعل التجميعات المتفائلة مع الإيثيريوم؟

يعمل التجميع ات المتفائلة كحلول توسيع خارج السلسلة مصممة لتكمل الايثيريوم. تحكمها مجموعة من العقود الذكية المنتشرة على شبكة الايثيريوم. تتم معالجة المعاملات خارج سلسلة الايثيريوم الرئيسية من خلال تجميعات متفائلة ، ولكن يتم ترحيل دفعات من هذه المعاملات على السلسلة إلى عقد تراكمي. يشكل سجل المعاملات الدائم هذا "سلسلة تجميع متفائلة".

تتكون بنية مجموعة التحديثات المتفائلة من المكونات التالية:

يلتزم الجهاز الافتراضي خارج السلسلة بمواصفات تصميم آلة الايثيريوم الافتراضية ، حيث تم تصميم مجموعات متفائلة لاستيعاب البرامج المجمعة أو المكتوبة في آلة الايثيريوم الافتراضية. تُمكِّن إثباتات الاحتيال المحسوبة على السلسلة شبكة الايثيريوم من التحقق من دقة تغييرات الحالة المنفذة في الجهاز الظاهري خارج السلسلة.

تستمد المجموعات المتفائلة ، التي يطلق عليها اسم "حلول التحجيم المختلط" ، أمانها من الايثيريوم على الرغم من أنها تعمل كبروتوكولات متميزة. تضمن الايثيريوم صحة العمليات الحسابية خارج السلسلة وتوافر البيانات ، مما يجعل التجميعات المتفائلة أكثر أمانًا مقارنةً بحلول التوسع خارج السلسلة مثل السلاسل الجانبية.

تعتمد التجميعات المتفائلة على بروتوكول الايثيريوم لما يلي:

كيف تعمل التجميعات المتفائلة؟

معالجة المعاملات والتجميع

تعمل التجميعات المتفائلة عن طريق المستخدمين الذين يقدمون المعاملات إلى "المشغلين" ، وهي العقد المسؤولة عن معالجة المعاملات في المجموعة المتفائلة. هؤلاء المشغلين ، يشار إليهم أيضًا باسم "المدققين" أو "المجمعين" ، يقومون بدمج المعاملات وضغط البيانات ونشر الكتل على الايثيريوم.

بينما يمكن لأي شخص أن يصبح مدققًا ، يُطلب من أولئك الموجودين في تجميعات متفائلة تقديم سند مشابه لنظام إثبات الحصة. قد يتم مصادرة هذا السند إذا قام المدقق بنشر كتلة غير صالحة أو بناء على كتلة غير صالحة قديمة. يضمن نظام الحوافز للاقتصاد المشفر هذا السلوك الصادق بين المدققين.

يقوم المدققون الآخرون في سلسلة التجميع المتفائلة بتنفيذ المعاملات المقدمة بناءً على نسختهم من حالة التجميع. إذا كانت حالة المدقق تختلف عن الحالة التي اقترحها المشغل ، فيمكنه بدء الاعتراض وحساب إثبات إثبات الاحتيال.

في بعض الحالات ، قد تستخدم التراكمية المتفائلة "مُسلسِلًا" واحدًا بدلاً من نظام مدقق بدون إذن. يقوم المُسلسِل بمعالجة المعاملات وإنشاء كتل التجميع وإرسال المعاملات إلى سلسلة الطبقة الاولى (الايثيريوم). على عكس المشغل العادي ، يتمتع جهاز التسلسل بتحكم أكبر في أوامر المعاملات وهو الكيان الوحيد المخول بتقديم المعاملات إلى العقد على السلسلة.

إرسال كتل التجميع إلى الايثيريوم

يقوم مشغل مجموعة التحديثات المتفائلة بتجميع المعاملات خارج السلسلة إلى دفعات وإرسالها إلى الايثيريوم للتحقق من صحتها. تتضمن هذه العملية ضغط بيانات المعاملة ونشرها على الايثيريوم كبيانات اتصال.

تمثل Calldata قسمًا غير دائم في عقد ذكي يعمل بشكل مشابه للذاكرة. بينما يتم الاحتفاظ ببيانات calldata على السلسلة في سجلات تاريخ البلوكتشاين ، لا يتم تخزينها كجزء من حالة الايثيريوم. نظرًا لأن calldata لا تتفاعل مع حالة الايثيريوم ، فهي أكثر فعالية من حيث التكلفة لتخزين البيانات على السلسلة.

تُستخدم Calldata أيضًا في Solidity لتمرير المدخلات إلى وظيفة عقد ذكية أثناء التنفيذ. في سياق التراكمية المتفائلة ، يتم استخدام بيانات الاتصال لنقل بيانات المعاملات المضغوطة إلى العقد على السلسلة. يضيف عامل التجميع دفعة جديدة عن طريق استدعاء الوظيفة المناسبة في عقد التجميع وتوفير البيانات المضغوطة كوسائط دالة. هذا الاستخدام لبيانات الاتصال يقلل من رسوم المستخدم ، حيث أن معظم النفقات التي تتكبدها التراكمية تتعلق بتخزين البيانات على السلسلة.

التزامات الدولة

يتم تنظيم حالة التجميع المتفائل ، والتي تشمل الحسابات والأرصدة ورمز العقد ، على أنها شجرة Merkle يشار إليها باسم "شجرة الحالة". يتم تجزئة جذر هذه الشجرة (جذر الحالة) التي ترمز إلى أحدث حالة لمجموعة التحديثات وتخزينها في عقد التجميع. يولد كل انتقال للحالة على السلسلة حالة تجميع جديدة ، مع التزام المشغل بها عن طريق حساب جذر حالة جديد.

عند ترحيل الدُفعات ، يجب على المشغل إرسال كل من جذور الحالة القديمة والجديدة. إذا كان جذر الحالة القديم يطابق الجذر الحالي ، فسيتم استبدال الأخير بجذر الحالة الجديد.

علاوة على ذلك ، يجب على المشغل الالتزام بجذر Merkle لمجموعة المعاملة نفسها. يسمح هذا لأي شخص بإثبات إدراج معاملة في الدفعة على الطبقة الاولى من خلال تقديم إثبات Merkle.

تعد التزامات الدولة ، ولا سيما الجذور الحكومية ، ضرورية للتحقق من صحة تغييرات الدولة في التراكم المتفائل. يقبل عقد التجميع على الفور جذور الحالة الجديدة من المشغلين بعد الترحيل ، ويمكنه إزالة جذور الحالة غير الصالحة لاستعادة حالات التجميع الدقيقة.

تدقيق الاحتيال

تسمح مجموعات التحديثات المتفائلة بنشر الحظر دون الحاجة إلى إثباتات الصلاحية. ومع ذلك ، لضمان أمان السلسلة ، يسمح الإطار الزمني المحدد لأي شخص بالطعن في انتقال الحالة ، مما يجعل كتل التجميع عرضة للنزاع ("التأكيدات").

عندما يتم الطعن في تأكيد ، يبدأ حساب إثبات الغش. كل نوع من أنواع إثبات الاحتيال تفاعلي ، حيث يقوم شخص ما بنشر تأكيد قبل أن يتحدىه شخص آخر. يختلف عدد جولات التفاعل المطلوبة لحساب إثبات الحماية من الاحتيال.

التجميعات المتفائلة وقابلية التشغيل البيني للطبقة الاولى والثانية:

تمثل التجميعات المتفائلة تقدمًا كبيرًا في مجال قابلية تطوير البلوكتشاين ، لا سيما في قدرتها على إنشاء إمكانية التشغيل البيني السلس بين الطبقة الاولى للايثيريوم (L1) و الطبقة التانية (L2). يتيح هذا النهج المبتكر مرور الرسائل والبيانات التعسفية بين هذه الطبقات ، مما يعزز درجة أعلى من المرونة والتنوع في النظام البيئي للايثيريوم.

تتمثل إحدى السمات المميزة للتجميعات المتفائلة في توافقها مع جهاز آلة الايثيريوم الافتراضية (EVM) ، وهو قلب وظيفة العقد الذكي في الايثيريوم. يضمن هذا التوافق أن المطورين يمكنهم ترحيل العقود الذكية الحالية من الطبقة الاولى للايثيريوم إلى سلاسل التجميع المتفائلة مع الحد الأدنى من تعديل الكود. من خلال الامتثال للمواصفات الموضحة في ورقة الايثيريوم الصفراء ، توفر التجميعات المتفائلة مسارًا مناسبًا وفعالًا لنشر عقود الايثيريوم الذكية على الطبقة الثانية ، مما يوفر وقت التطوير الثمين والموارد.

علاوة على ذلك ، تمتد مزايا توافق EVM إلى ما هو أبعد من ترحيل العقد الذكي. يمكن للمطورين وفرق المشروع الذين يستفيدون من التراكميات المتفائلة الاستفادة من البنية التحتية الهائلة التي أنشأتها الايثيريوم على مر السنين. يتضمن ذلك مجموعة من لغات البرمجة ومكتبات الرموز المختبرة جيدًا وأدوات الاختبار القوية وبرامج العميل والبنية التحتية للنشر. يتيح استخدام مجموعة الأدوات الراسخة هذه للمطورين تسريع عملهم ، والاستفادة من المعرفة والخبرة الجماعية لمجتمع الايثيريوم.

حركة الأصول ضمن التجميعات المتفائلة:

تسهل عمليات التجميع المتفائلة حركة الأصول بين الطبقة الاولى و الطبقة الثانية من الايثيريوم من خلال عملية منظمة. عندما ينوي المستخدمون الاستفادة من تراكم متفائل ، فإنهم يشرعون في إيداع الأصول مثل الرموز المميزة ETH و ERC-20 في عقد جسر التجميع على الطبقة الاولى. يعمل عقد الجسر هذا كوسيط ينقل المعاملة إلى الطبقة الثانية. بمجرد الوصول إلى الطبقة الثانية ، يتم سكب كمية مقابلة من الأصول وإرسالها إلى العنوان المخصص للمستخدم ضمن مجموعة التحديثات المتفائلة.

لضمان سلامة هذه العملية ، فإن المعاملات التي ينشئها المستخدم ، مثل ودائع الطبقة الاولى إلى الطبقة الثانية ، تنتظر عادةً إرسالها من قبل منظم التسلسل ، وهو دور مسؤول عن معالجة المعاملات. ومع ذلك ، للحفاظ على مقاومة الرقابة والحفاظ على تحكم المستخدم ، تسمح التراكمية المتفائلة للمستخدمين بإرسال المعاملات مباشرة إلى عقد التجميع على السلسلة إذا تأخرت بعد إطار زمني محدد.

يتضمن الخروج من تجميع الأصول وسحبها من الطبقة الثانية إلى الطبقة الاولى إجراءً أكثر تعقيدًا بعض الشيء. نظرًا لنظام إثبات الاحتيال الذي تم تنفيذه ضمن تجميعات متفائلة ، يجب على المستخدمين الذين يبدؤون معاملات السحب من الطبقة الثانية إلى الطبقة الاولى التنقل في فترة انتظار ، والتي تستمر عادةً حوالي سبعة أيام. على الرغم من هذه المدة ، فإن عملية الانسحاب نفسها بسيطة نسبيًا.

عند بدء طلب السحب في مجموعة الطبقة الثانية ، يتم دمج المعاملة في الدُفعة اللاحقة ، ويتم حرق أصول المستخدم الموجودة في المجموعة. بعد نشر هذه الدفعة على الطبقة الاولى من الايثيريوم ، يمكن للمستخدمين إنشاء دليل Merkle للتحقق من صحة إدراج معاملة الخروج الخاصة بهم داخل الكتلة. على الرغم من حدوث فترة تأخير قبل إنهاء المعاملة على L1 وسحب الأموال إلى الشبكة الرئيسية الخاصة بشركة الايثيريوم ، يمكن للمستخدمين تسريع هذه العملية من خلال توظيف موفري السيولة.

يقوم موفرو السيولة بتسهيل عمليات السحب الأسرع من خلال تولي ملكية سحب الطبقة الثانية المعلق وتعويض المستخدمين على الطبقة الاولى مقابل رسوم. من خلال التحقق من صحة طلب سحب المستخدم وضمان نهائية غير موثوقة ، يقدم موفرو السيولة حلاً فعالاً لتقليل أوقات انتظار السحب وتعزيز تجربة المستخدم.

مكالمات العقود عبر السلاسل والتنفيذ غير المتزامن:

تقدم التجميعات المتفائلة مفهوم مكالمات العقود عبر السلسلة ، مما يتيح التفاعل بين عقود الطبقة الاولى و الطبقة الثانية. يمكن للمستخدمين والمطورين بدء استدعاءات عبر السلاسل من خلال إرسال المعاملات إلى عقد التجميع ، والذي ينفذ لاحقًا الإجراء المقصود على السلسلة المقابلة. والجدير بالذكر أن حسابات العقود على الطبقة الاولى يمكن أن تتفاعل مع عقود الطبقة الثانية باستخدام عقود التجسير ، مما يسد بشكل فعال فجوة الاتصال بين الطبقتين.

من المهم التأكيد على أن استدعاءات العقد عبر السلسلة في عمليات التجميع المتفائلة تحدث بشكل غير متزامن ، مما يدل على أن بدء المكالمة وتنفيذها منفصلان في الوقت المناسب. هذا على عكس المكالمات بين العقود داخل نفس السلسلة ، حيث ينتج عن المكالمة نتائج فورية. حالة الاستخدام النموذجية لمكالمات العقود عبر السلسلة هي ودائع رمزية. يقفل عقد الطبقة الاولى الرموز المميزة للمستخدم وينقل رسالة إلى عقد الطبقة الثانية مرتبط ، مما يؤدي إلى إنشاء كمية مكافئة من الرموز المميزة ضمن مجموعة التحديثات.

نظرًا لأن مكالمات الرسائل عبر السلسلة تتضمن تنفيذ العقد ، فإن المرسل عادةً ما يغطي تكاليف الغاز لتسهيل الحساب. تعتبر حدود الغاز الكافية ضرورية لمنع فشل المعاملات على السلسلة المستهدفة. على سبيل المثال ، في سياق تجسير الرمز المميز ، إذا نجحت عملية الإيداع على الطبقة الاولى ولكن فشل سك الرموز على الطبقة الثانية بسبب عدم كفاية الغاز ، فقد تصبح الرموز المميزة المودعة غير قابلة للاسترداد.

بالإضافة إلى ذلك ، تستلزم مكالمات الرسائل عبر السلاسل من الطبقة الثانية إلى الطبقة الاولى مراعاة التأخيرات. تنبع هذه التأخيرات من حقيقة أن الرسائل المرسلة من التراكم المتفائل إلى الشبكة الرئيسية الخاصة بالايثيريوم لا يمكن تنفيذها حتى تنتهي صلاحية نافذة التحدي. ومن ثم ، يجب على المستخدمين والمطورين المنخرطين في مكالمات عبر السلسلة مراعاة هذا التأخير لضمان التنفيذ السلس والدقيق للإجراءات المقصودة.

في الختام ، تمتد التطورات الملحوظة التي تقدمها المجموعات المتفائلة إلى أبعد من مزايا قابلية التوسع. من خلال قابلية التشغيل البيني للطبقة الاولى والثانية وتوافق آلة الايثيريوم الافتراضية (EVM) ، فإنها تعزز الوظائف العامة وفائدة النظام البيئي للايثيريوم. من خلال تمكين حركة الأصول بسلاسة ، ودعم مكالمات العقود عبر السلاسل ، وضمان تفاعلات فعالة وآمنة ، تمهد عمليات التجميع المتفائلة الطريق لبيئة البلوكتشاين أكثر قوة وترابطًا.

آلية رسوم التجميعات المتفائلة

على غرار الايثيريوم ، تستخدم التجميعات المتفائلة هيكل رسوم الغاز لتحديد تكاليف المعاملات للمستخدمين. يتضمن حساب الرسوم على التجميعات المتفائلة المكونات التالية:

لتخفيف الرسوم ، تستفيد المجموعات المتفائلة من استراتيجيات مثل تجميع المعاملات وضغط بيانات الاتصال ، مما يضمن نشر البيانات بشكل اقتصادي. يتوفر عرض في الوقت الفعلي لتكاليف التراكم المتفائلة المستندة إلى الايثيريوم على متعقب رسوم الطبقة الثانية.

قابلية التوسع التي حققتها التجميعات المتفائلة:

تعمل التجميعات المتفائلة على توسيع نطاق الايثيريوم بشكل فعال من خلال تنفيذ نشر البيانات المضغوطة على سلسلة الايثيريوم ، مما يضمن توفر البيانات. تعد قدرة الضغط هذه أمرًا محوريًا لتحسين قابلية التوسع في الإنتاجية على الايثيريوم باستخدام التجميعات متفائلة.

تفرض السلسلة الرئيسية للايثيريوم قيودًا على سعة بيانات الكتلة ، ويتم قياسها بوحدات الغاز (متوسط حجم الكتلة: ١٥ مليون غاز). في حين أن هذا يفرض قيودًا على استخدام الغاز في المعاملات الفردية ، فإنه يعمل في نفس الوقت على تمكين قابلية التوسع من خلال تقليل البيانات المتعلقة بالمعاملات وتمكين المزيد من المعاملات لكل كتلة.

تستخدم التجميعات المتفائلة تقنيات مختلفة لضغط بيانات المعاملات ورفع معدلات المعاملات في الثانية (TPS). توضح المقارنة بين إنشاء بيانات معاملة المستخدم الأساسية على الشبكة الرئيسية (طبقة الايثيريوم الاولى) و معاملة تجميعات الطبقة الثانية هذه الكفاءة:

مقارنة معلمات الايثيريوم (الطبقة الاولى) و التجميع (الطبقة الثانية):

تؤكد هذه المقارنة على كيفية تحقيق التجميعات المتفائلة قابلية التوسع من خلال تقليل عبء البيانات بشكل كبير ، وتحسين معالجة المعاملات ، وتعزيز قدرات الإنتاجية الإجمالية في الايثيريوم.

من خلال إجراء بعض العمليات الحسابية السريعة بناءً على هذه المقاييس ، يمكننا توضيح تحسينات قابلية التوسع التي تم تمكينها من خلال تجميع متفائل:

بالنظر إلى حجم الكتلة المستهدفة ١٥ مليون غاز وتكلفة ١٦ غاز للتحقق من صحة بايت واحد من البيانات ، فإن قسمة متوسط حجم الكتلة على ١٦ غاز (١٥،٠٠٠،٠٠٠ / ١٦) يشير إلى أن الكتلة المتوسطة يمكن أن تستوعب ٩٣٧،٥٠٠ بايت من البيانات.

بالنسبة لمعاملة التجميع الأساسية التي تستخدم ١٢ بايت ، يمكن لكتلة الايثيريوم المتوسطة التعامل مع ٧٨١٢٥ معاملة تجميع (٩٣٧٥٠٠/١٢) أو ٣٩ دفعة تجميعية (بافتراض متوسط حجم دفعة من ٢٠٠٠ معاملة).

إذا قامت الايثيريوم بإنشاء كتلة جديدة كل ١٥ ثانية ، فإن سعة معالجة التجميع تساوي حوالي ٥٢٠٨ معاملة في الثانية. يتم تحقيق ذلك من خلال قسمة عدد معاملات التجميع الأساسية التي يمكن أن تستوعبها كتلة الايثيريوم (٧٨١٢٥) على متوسط وقت الكتلة (١٥ ثانية).

من المهم ملاحظة أن هذا توقع متفائل إلى حد ما ، مع الأخذ في الاعتبار أن الكتل الكاملة على الايثيريوم لا يمكن أن تتكون فقط من معاملات تجميع متفائلة. ومع ذلك ، فإنه يوفر نظرة ثاقبة حول مدى التحسينات التي يمكن أن تقدمها قابلية التوسع التي يمكن أن توفرها التجميعات المتفائلة لمستخدمي الايثيريوم (تحقق التطبيقات الحالية ما يصل إلى 2000 TPS).

من المتوقع أن يؤدي تكامل تجزئة البيانات في الايثيريوم إلى زيادة تضخيم قابلية التوسع من أجل تجميعات متفائلة. نظرًا لأن معاملات التجميع يجب أن تشارك مساحة الكتلة مع المعاملات غير المجمعة ، فإن قدرتها على المعالجة مقيدة بسعة نقل البيانات في سلسلة الايثيريوم الأساسية. سيزيد تجزئة البيانات المساحة المتاحة لسلاسل الطبقة الثانية لنشر البيانات داخل كتلة ، باستخدام تخزين "blob" عابر وفعال من حيث التكلفة بدلاً من CALLDATA الدائمة كثيفة الاستخدام للموارد.

إيجابيات التجميعات المتفائلة:

سلبيات التجميعات المتفائلة:

المصادر:

ethereum.org