الخطوة الأولى في نمذجة إثيريوم: مقدمة أساسية عن Proto-danksharding وكيفية عمله

تتخذ Ethereum خطوة مهمة نحو قابلية التوسع. مع الانتهاء من الدمج وترقية شنغهاي، انتقلت Ethereum بنجاح من بروتوكول إثبات العمل إلى بروتوكول إجماع إثبات الحصة. المشروع الرئيسي التالي على خارطة الطريق هو EIP-4844 ، أو "proto-danksharding".

تهدف هذه التغييرات في الكود إلى تحسين قابلية التوسع للـ rollups المعتمدة على إثيريوم. إنها تقدم نوع جديد من المعاملات يسمى blob، مما يزيد من متطلبات البيانات والتخزين لكتل إثيريوم، ويخلق سوق رسوم جديدة تفصل بين blob والمعاملات العادية.

Rollup هو بروتوكول يعتمد على سلسلة الكتل Layer 2 ( مثل إثيريوم ) من أجل توفر البيانات ( DA ). يعتمد rollup القائم على العقود الذكية ليس فقط على DA من إثيريوم، ولكن أيضًا يعتمد عليه في تسوية المعاملات ( والتحقق ). هذه rollup تستمد البيانات بشكل خاص من طبقات DA مثل إثيريوم، وتنفذ المعاملات الفعالة وكود العقود الذكية.

عادةً ما تكون تكلفة نشر كميات كبيرة من البيانات على إثيريوم مرتفعة، جزئيًا لأن الشبكة تخزن البيانات كجزء من تاريخ المعاملات في حقل "CALLDATA" بشكل دائم. ستقوم EIP-4844 بإنشاء مساحة بيانات إضافية قدرها 512 كيلوبايت أو 768 كيلوبايت للاستخدام في rollup في كل كتلة. من المهم أن البيانات المنشورة في هذه المساحة ستُخزن لمدة حوالي ثلاثة أسابيع فقط.

نظرًا لأن البيانات التي يتم التحقق منها من خلال معاملات blob هي مؤقتة، بالإضافة إلى أن سوق الرسوم المستقلة لتسعير blob مفصول عن أنواع المعاملات الأخرى، فمن الناحية النظرية، ستنخفض تكلفة نشر البيانات من rollup إلى إثيريوم بشكل كبير. مع مرور الوقت، يخطط المطورون لتقديم تقنيات أخذ عينات البيانات، بحيث لا تحتاج بيانات blob إلى التنزيل بالكامل للتحقق من قبل عقد إثيريوم الكاملة، مما يقلل من تكلفة rollup بشكل أكبر.

Proto-danksharding هو المقدمة و"النموذج" لـ danksharding الكامل، والذي سيمكن عقد إثيريوم من تحميل أجزاء من بيانات blob لتحديد توفر blob الكامل. تستكشف هذه المقالة بالتفصيل كيفية عمل EIP-4844، وقيود proto-danksharding، وخطة التطور نحو danksharding الكامل، والفوائد المباشرة للمستخدمين النهائيين ومطوري dapp.

نظرًا لأن التركيز الكامل على التقسيم الذكي (danksharding) هو دعم نظام طبقة 2 للتجميع (rollup) والتوسع من خلال نمذجة إثيريوم، فإن التغييرات البرمجية التي ستُنفذ في ترقية إثيريوم القادمة ستصبح ساحة اختبار مهمة لتطبيق نظرية سلسلة الكتل المودولية على نطاق واسع في واحدة من أكبر سلاسل الكتل العامة في العالم.

الخلفية

يعتبر EIP-4844 ترقية قابلة للتوسع لإيثيريوم. ولكن يجب ملاحظة أن هذا التغيير في الشيفرة لم يزد أو يحسن بشكل جوهري من قدرة معاملات إيثيريوم نفسها. يقلل Proto-danksharding من تكلفة نشر كميات كبيرة من البيانات على إيثيريوم، مما يقلل من تكلفة تشغيل rollup. يعتبر EIP-4844 معززًا لقدرة إيثيريوم على التوسع لأنه يجعل الشبكات Layer 2 المستندة إلى إيثيريوم أكثر كفاءة من حيث التكلفة، ولكن هذا التغيير في الشيفرة لم يُحسّن من قابلية إيثيريوم للتوسع ككتلة عامة لتنفيذ المعاملات والعقود الذكية.

على مدار السنوات الأربع الماضية، كانت أنشطة التداول لعمليات جمع البيانات على إيثيريوم مثل Arbitrum وOptimism وStarkNet وzkSync وPolygon zkEVM في ازدياد. يقدر L2Beat.com أن إجمالي حجم المعاملات لكل ثانية لجميع الشبكات من الطبقة الثانية هو (TPS) وهو 3.8 مرة من متوسط TPS اليومي لإيثيريوم.

وفقًا للبيانات التي قدمتها Blockworks Research عبر Dune Analytics، فإن تكلفة استخدام rollup توفر أكثر من 99% من رسوم الغاز للمستخدمين النهائيين ومطوري dapp مقارنةً بالتكلفة المباشرة لنشر التعليمات البرمجية وإجراء المعاملات على إثيريوم.

حتى 13 يونيو 2023، كانت تكلفة إرسال المعاملات على اثنين من أكثر rollup إيثريوم شعبية، Optimism و Arbitrum، تتراوح بين 0.03 دولار و 0.05 دولار. ولكن عند حدوث نشاط مكثف على الشبكة وزيادة الازدحام، قد ترتفع هذه التكاليف أحيانًا إلى أكثر من 1 دولار.

EIP-4844 يهدف إلى تقليل تكاليف rollup من خلال تقديم نوع جديد من المعاملات، وهو كائن ثنائي كبير ( blob ). فيما يلي شرح خطوة بخطوة لدورة حياة معاملات blob المحددة في EIP-4844:

1. يقوم المستخدم بإنشاء صفقة blob وتقديمها إلى ميمبولي إثيريوم.
2. يقوم المدققون باختيار معاملات blob من mempool وتجميعها في كتلة.
3. يقوم المدقق بنشر الكتلة إلى العقد الأخرى في الشبكة.
4. العقد الأخرى تتحقق من الكتل، بما في ذلك معاملات blob الموجودة فيها.
5. بمجرد تأكيد الكتلة، يتم تخزين بيانات blob على سلسلة الإشارة لمدة حوالي 3 أسابيع.
6. بعد 3 أسابيع، يتم حذف بيانات blob من العقد، لكن التزامها لا يزال محفوظًا على السلسلة.

! [الخطوة الأولى من نمطية Ethereum: مقدمة أساسية ل Proto-danksharding وكيف تعمل](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-d0796da09571f967d32b5b2b2e83fee5.webp019283746574839201

لن يؤثر EIP-4844 على كيفية إدراج المعاملات العادية في ميمبول إثيريوم والكتل، ولن يؤثر أيضًا على السوق الرسومية التي تحدد سعر مساحة كتلة إثيريوم. ولكن EIP-4844 يزيد بالفعل من متطلبات التخزين لكتل ايثر. يتم تخصيص مساحة بيانات إضافية خصيصًا لإرفاق معاملات blob بالكتل.

بلوب يشبه العربة الجانبية، يمكن أن يُرفق بكتل إثيريوم دون التأثير على أو استخدام مساحة الكتلة الحالية لمعالجة المعاملات العادية. ستُباع مساحة كتلة البلوب وفقًا لسوق رسوم خاص بها، على غرار تصميم سوق الرسوم EIP-1559. في البداية، كانت تكلفة معاملات البلوب تقريبًا صفر. بعد ذلك، مع تأكيد كل كتلة، إذا تم استخدام أكثر من نصف مساحة كتلة البلوب ) على الأقل 256kB (، ستزداد تكلفة معاملات البلوب بنسبة 12.5%. بالنسبة لكل كتلة بلوب لم تُستغل بشكل كامل، أي أن مساحة كتلة البلوب أقل من 50%، ستنخفض تكلفة البلوب بنسبة 12.5%.

لن يتم تخزين معاملات Blob بشكل غير محدود على إثيريوم، بل سيتم تخزينها على طبقة الإجماع )CL( أي سلسلة الإشارة، وسيتم حذفها من عقد CL بعد ثلاثة أسابيع. ستسمح تقنية Proto-danksharding بوجود أربعة Blobs كحد أقصى في كل كتلة، حيث يمكن أن يحتوي كل Blob على بيانات إضافية تصل إلى 128 كيلوبايت. قد يتغير الحد الأقصى لمساحة Blob البالغة 512 كيلوبايت بناءً على الاختبارات الجارية لـ EIP-4844. يناقش المطورون بنشاط إمكانية زيادة هذا الحد من أربعة Blobs إلى ستة.

كل blob هو فرصة لنشر مجموعة من المعاملات بواسطة مُرتب rollup واحد على إثيريوم. تنتج إثيريوم حوالي 7094 كتلة يوميًا، وبعد EIP-4844، بافتراض أن كل كتلة لديها حد 4 blobs، يمكن معالجة ما يصل إلى 28376 blob يوميًا. ) هذه هي القيمة القصوى النظرية، وبسبب التغيرات الديناميكية في تكاليف blob، قد لا يتم الوصول إليها أبدًا في الممارسة العملية. معالجة الحد الأقصى من عدد blobs لكل كتلة بشكل مستمر يكون مكلفًا جدًا بالنسبة للمرتبين. (

في الأشهر الستة الماضية، كانت المرتبة الثانية الأكثر شعبية على إثيريوم rollup التي تعمل على Optimism حسب نشاط التداول هي )، حيث تقدم حوالي 3126 دفعة من المعاملات يومياً إلى إثيريوم.

حجم المعاملات المؤكدة من Arbitrum حوالي ضعف حجم Optimism، ومثل Optimism، يعتمد على المنظمين لنشر البيانات على إيثريوم من خلال CALLDATA لإتمام المعاملات. تشمل أمثلة أخرى على الـ rollups الشائعة على إيثريوم، ولكن لا تقتصر على، Polygon zkEVM و zkSync و StarkNet. في Optimism، يأتي أكثر من 90% من الرسوم من رسوم CALLDATA لطبقة 1.

إدخال مساحة تخزين بيانات مخصصة، بغض النظر عن حجمها في البداية، يهدف إلى تقليل تكلفة استخدام إثيريوم كطبقة DA لجميع rollup القائم على إثيريوم. يُقدر المطورون أن رسوم rollup ستنخفض بنسبة تتراوح بين 100% إلى 900% بدءًا من تفعيل EIP-4844. ومع ذلك، قد تتغير هذه التقديرات بناءً على زيادة اعتماد rollup والنشاط خلال الأشهر القليلة التي تلي تفعيل proto-danksharding.

تكلفة معاملات Blob، على الرغم من أنه قد يكون أرخص من المعاملات العادية عند تفعيل EIP-4844 في البداية، إلا أنه إذا زاد عدد rollup القائم على إيثيريوم، فقد ترتفع بسرعة. بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من أن كل blob مصمم لتوفير فرصة لمحرر واحد لنشر ما يصل إلى 128 كيلوبايت من البيانات، فإن محرري rollup لديهم القدرة على التنسيق لجعل blob واحد يحتوي على بيانات من عدة rollup. أدرك مطورو إيثيريوم أنه نظرًا للعدد المحدود من blobs في كل كتلة، وأن دفعة المعاملات الفردية قد لا تستغل بالكامل مساحة بيانات 128 كيلوبايت لكل blob، فقد تظهر سوق ثانوية لتسعير blobs. على الرغم من أن منع ظهور سوق ثانوية خارج السلسلة هو أولوية، إلا أنه ليس من خلال إدخال تعقيد بروتوكولي أعلى لمنع هذه الإمكانية، يتبنى المطورون حاليًا نهج "انتظار المراقبة" من خلال إدخال blobs عبر EIP-4844، ويخططون لمزيد من تحسين EIP-4844 في المستقبل.

أسس بروتو-دانكشاردينغ لإدخال تقنيات أكثر تقدمًا من أجل تقليل تكلفة الـ blob بشكل أكبر دون زيادة عبء حسابات العقد. يُعرف ذلك باسم دانكشاردينغ الكامل، حيث تكون الفكرة الكاملة للـ blob هي زيادة الحد الأقصى لعدد الـ blob في كل كتلة من 4 إلى 64.

شاردينغ دانك الكامل

تضيف 4 عُقدة blob حجم كتلة إيثيريوم بمقدار 512 كيلوبايت. ستضيف 6 عُقدة blob حجم كتلة إيثيريوم بمقدار إضافي قدره 768 كيلوبايت. كما ذُكر سابقًا، فإن المساحة الإضافية للكتل مخصصة بشكل صارم للتداولات blob، ولا تُستخدم لتخزين البيانات بشكل دائم مثل مساحة الكتل العادية. الرؤية الكاملة لـ EIP-4844 هي إدخال ما يصل إلى 64 عُقدة blob في إيثيريوم، وتحقيق ذلك دون زيادة كبيرة في عبء حسابات التحقق من الكتل على العقد. لتحقيق danksharding بالكامل، يحتاج إيثيريوم إلى تنفيذ تقنيتين: أخذ عينات من توفر البيانات (DAS) وترميز الحذف.

( عينة توفر البيانات ) DAS ###

في سياق التحقق من معاملات Layer 2 rollup، الهدف من DAS هو ضمان نشر جميع أجزاء البيانات التي قام بها المنظم على السلسلة. يتم اختيار العقد الكاملة بشكل عشوائي، وتحميل كتلة من البيانات من blob وتوليد إثبات توفر البيانات. كلما زادت عدد مرات أخذ عينات البيانات من قبل العقد الكاملة، زادت احتمالية التأكد من أن جميع البيانات قد تم تقديمها من المنظم دون حجب بيانات مهمة. بالنسبة للعقد، فإن عملية أخذ عينات البيانات أقل حسابًا من تحميل بيانات blob بالكامل، لكنها من الناحية النظرية ستقدم نفس ضمان توفر البيانات. مثل proto-danksharding، ستضمن أخذ عينات بيانات blob تحت danksharding الكامل أن المعاملات من المنظم قد تم التحقق منها ونشرها على السلسلة، لتقييمها من قبل أي مستخدم أو أصحاب مصلحة في الشبكة. ثم يكون لدى المستخدمين وأصحاب المصلحة فترة من الزمن لمراجعة هذه المعاملات، والتأكد من أنها قد اكتملت نهائيًا على طبقة DA مثل إيثيريوم، وبناء دفعات معاملات جديدة على أساس الدفعة السابقة.

من خلال DAS، يتمتع مطورو إثيريوم بالثقة في زيادة عدد وحجم البيانات التي يتم نشرها على إثيريوم دون زيادة الحمل الحسابي على العقد. بالإضافة إلى ذلك، يخطط المطورون في التحديثات المستقبلية لتقليل الحمل الحسابي على العقد بشكل أكبر من خلال تنفيذ اقتراحات مثل انتهاء الصلاحية التاريخي. كما قال الباحث في إثيريوم دانكراد فيست، مع مرور الوقت، ستصبح إثيريوم مثل "لوحة إعلانات عامة بدلاً من نظام أرشفة"، حيث يتم نقل مسؤولية الاحتفاظ بنسخ كاملة من تاريخ المعاملات إلى أصحاب المصلحة في الشبكة الذين يستخدمون هذه البيانات بشكل متكرر، مثل Layer 2 rollup وشركات البنية التحتية للبلوكشين مثل Infura وAlchemy وBlockdaemon. على الرغم من أن EIP-4844 قدم blob، إلا أن هذه هي مثال مبكر يوضح كيف أن جميع المعاملات قد تصبح في يوم من الأيام تخزينًا مؤقتًا على إثيريوم.

! الخطوة الأولى من نمطية Ethereum: مقدمة أساسية ل Proto-danksharding وكيف يعمل

( مسح الترميز

تقنية تشفير الإزالة تعزز القدرة على أخذ عينات البيانات. إذا احتفظ منظّم خبيث بعدد قليل من كتل البيانات، في أي مكان بين 1% إلى 49% من بيانات blob، فإن أخذ العينات من المعاملات قد يؤدي بشكل احتمالي إلى إثبات أن بعض العينات كانت صحيحة منذ البداية، بدلاً من أن تكون خاطئة. تضمن تشفير الإزالة أنه إذا تم التحقق من نصف على الأقل من بيانات blob، يمكن إعادة بناء بقية البيانات. هذه التقنية فعالة فقط عندما يتم تمثيل البيانات كمتعدد الحدود، أي تعبير يتكون من أكثر من حدين جبريين. الشكل الأكثر شيوعًا لتشفير الإزالة يعتمد على شفرة Reed-Solomon)RS###، وهو صيغة رياضية متقدمة يمكن أن تحل البيانات المفقودة بناءً على كميات كافية من قطع البيانات المعروفة. وبشكل بديهي، قد لا يكون أخذ العينات بمفرده فعالًا في ضمان توفر كميات كبيرة من البيانات، خاصةً في افتراض أن منظّمًا خبيثًا احتفظ ببيانات واحدة من blob. تقدم تشفير الإزالة بيانات زائدة لـ blob، بحيث يحتاج المنظم الخبيث بالضرورة إلى الاحتفاظ بجزء كبير واضح من بيانات blob للاحتفاظ بأي كمية من البيانات.

إن دمج DAS مع ترميز الحذف هو أساس تقنية Danksharding الكاملة. هذه التقنيات هي أيضًا وراء بعض طبقات DA، مثل Polygon Avail و Celestia. في العديد من النواحي، فإن رؤية دعم حسابات الكتل المتعددة الوحدات، يتم تحقيقها من خلال الآخرين.