مقدمة إلى طبقة محاذاة

مقدمة لطبقة محاذاة

في مراحلها الأولى، لم يتم تصميم إثيريوم خصيصًا لتكنولوجيا Zero-Knowledge Proofs (ZK-Proofs). مع استمرار تطور تكنولوجيا البلوكشين ، فإن دمج وظائف جديدة في إثيريوم لتحسين نظام البرهان الخاص بها قد يكون عملية تقنية تحديًا وبطيئة. تواجه المشروع Aligned Layer هذه التحديات ، حيث يهدف إلى تحويل إثيريوم إلى منصة تحقق SNARK عالية الأداء وفعالة من حيث التكلفة.

تلتزم Aligned Layer بتوسيع قدرات إثيريوم على البرهان الصفري، ودمج ميزات متنوعة ومبتكرة في نظام الإثيريوم. يستفيد المشروع من طرق الحساب القابلة للتحقق وميزات أمان إثيريوم لتوفير البنية التحتية لتطبيقات الثقة المستقبلية.

مع طبقة متحكمة، ستصبح عملية التحقق من صحة إثيريوم أسرع وأكثر كفاءة من حيث التكلفة، مع تقدير تقليل تكاليف التحقق بنسبة 90%. يؤدي هذا التقليل الكبير في التكاليف إلى تحسين كفاءة المعالجة وتخفيض الحواجز الاقتصادية لمشاركة المستخدم، مما يتيح لمزيد من المطورين والمستخدمين الاستفادة.

Aligned Layer هي طبقة التحقق الفعالة التي تعتمد على طبقة EigenLayer. تستخدم آلية الرهان في EigenLayer لتوفير الأمان الاقتصادي والثقة. يتيح ذلك لـ Aligned Layer تحقيق التحقق بتكلفة منخفضة وكفاءة عالية من خلال تجميع وتحقق أنظمة الدليل المتعددة دون تعديل بروتوكول Ethereum الأساسي. في الوقت نفسه ، يسهل EigenLayer الابتكار المفتوح على Ethereum ، مما يتيح للمطورين إدخال تقنيات الدليل الجديدة لتعزيز قابلية النظام ومرونته.

مقدمة لأعضاء المؤسسين

يتكون الفريق من الأعضاء الأربعة التالية: الأول من اليسار هو المؤسس روبرتو خوسيه كاتالان، الذي تخرج من معهد بوينس آيرس للتكنولوجيا. وهو مطور برامج كبير في LambdaClass ومؤسس لشركة أخرى. الثاني من اليسار هو فيديريكو كارون، الذي يكرس جهوده لدفع الابتكار والتطوير داخل نظام الإيثيريوم. الثالث من اليسار هو دييغو كينغستون، مؤسس Aligned Layer ومدير البحوث. الرابع من اليسار هو ماورو توسكانو، المؤسس ومدير الهندسة، الذي يقود بنجاح الاتجاه الفني للمشروع واستراتيجيات التنفيذ.

المصدر:طبقة محاذاة

مقدمة لأدلة الصفر المعرفة

مقدمة للأدلة الصفرية المعرفة

البراهين بدون معرفة (ZKP) هي خوارزميات رياضية تم تقديمها في عام 1985 في ورقة "تعقيد المعرفة لأنظمة البراهين التفاعلية" من قبل شافي غولدواسر وآخرين. في برهان بدون معرفة، يقدم المثبت برهانًا رياضيًا يمكنه إنشاؤه فقط، بينما يمكن للتحقق استخدام هذا البرهان للتحقق من صحة البيان. ومع ذلك، لا يمكن للتحقق استخدام البرهان لإعادة بناء المعلومات الأصلية.

لذا، تكون البراهين بدون معرفة مفيدة عند التعامل مع معلومات حساسة أو عندما لا يرغب البراهين في أن يكون للتحقق من الوصول إلى التفاصيل. على سبيل المثال، يستخدم العديد من مشاريع الديفي ZKP لتقديم خصوصية وأمان محسنين للمستخدمين، وتطبيقه في مجالات مثل القروض والاقتراض والمعاملات.

بالإضافة إلى ذلك، من المهم ملاحظة أن براهين الصفر المعرفة هي بروف probabilistic بدلاً من بروفات deterministic، ولكن يمكن لبعض التقنيات تقليل هامش الخطأ إلى مستوى لا يُذكر.

خصائص البراهين الصفرية المعرفة

الاكتمال: إذا كان البيان صحيحًا، فإن المثبت الصادق سيكون قادرًا دائمًا على إقناع المحقق الصادق. بعبارة أخرى، "البيانات الصحيحة لا يمكن أن تكون كاذبة." يجب أن يقنع البيان الصحيح المحقق.

السلامة: إذا كانت البيانات غير صحيحة، في معظم الحالات، لا يمكن للمثبت الحاولة الخداع أن يجعل مثبت صادق يؤمن بالبيان الكاذب. بعبارة أخرى، "لا يمكن أن تكون البيانات الكاذبة صحيحة."

المعرفة الصفرية: إذا كانت البيانات صحيحة، بعد تأكيد صحة البيانات، لا يمكن للتحقق الحصول على أي معلومات إضافية إلى جانب حقيقة صحة البيانات. يحمي هذا النهج خصوصية المثبت ويتجنب أي تسريب للمعلومات المحتملة.

أمثلة على الإثباتات بدون معرفة الصفر

التحقق من الهوية

على الإنترنت ، غالبا ما يتطلب إثبات الهوية معلومات حساسة مثل الاسم وتاريخ الميلاد ، مما قد يؤدي إلى تسرب البيانات الشخصية. يمكننا إنشاء معرف رقمي تشفير فريد لكل مستخدم من خلال تقنية blockchain ، وإنشاء نظام لامركزي للتحقق من الهوية. يضمن هذا النظام عدم إمكانية العبث بإثبات الهوية أو إساءة استخدامه دون علم المستخدم. تسمح إثباتات المعرفة الصفرية للمستخدمين بإثبات هويتهم بشكل فعال دون الكشف عن المعلومات الشخصية ، مما يبسط بشكل كبير عملية التحقق ويقلل من مخاطر التخزين المركزي للبيانات. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام إثباتات المعرفة الصفرية لإنشاء أنظمة سمعة خاصة ، مما يسمح للمستخدمين بالاستفادة من إثباتات السمعة من منصات مثل Facebook و Twitter و GitHub دون الكشف عن حسابات وسائط اجتماعية محددة.

الدفعات المجهولة

في أنظمة الدفع التقليدية ، غالبا ما يتم الكشف عن تفاصيل المعاملات لأطراف متعددة ، بما في ذلك مزودي خدمات الدفع والبنوك والوكالات الحكومية ، والتي يمكن أن تعرض خصوصية المستخدم للخطر. بينما تستخدم العملات المشفرة معاملات نظير إلى نظير لتجنب مراقبة الطرف الثالث ، فإن معظم سلاسل الكتل العامة تعرض المعاملات علنا. هذا يعني أنه حتى مع وجود عناوين مجهولة ، يمكن للأشخاص تتبع معاملات محددة من خلال ارتباط العنوان أو تبادل إجراءات KYC. بمجرد معرفة عنوان المحفظة ، يصبح رصيد حسابها وسجل معاملاتها مرئيا.

تقنية البرهان الصفري توفر حلول دفع مجهولة على ثلاث مستويات: العملات الخاصة بالخصوصية، والتطبيقات الخاصة بالخصوصية، وسلاسل الكتل المركزية المركزية. على سبيل المثال، تستخدم العملات الخاصة بالخصوصية مثل Zcash تقنية البرهان الصفري لإخفاء تفاصيل المعاملات، بما في ذلك عناوين المرسل والمستلم، ومبالغ المعاملات، والطوابع الزمنية. بالمثل، تستخدم Tornado Cash، وهو تطبيق لامركزي مبني على إثيريوم، براهين البرهان الصفري لتعتيم تفاصيل المعاملات، مما يعزز خصوصية المعاملات.

تطورات مهمة في ZK (Zero-Knowledge)

zk-SNARKs

ZK-SNARKs هي تقنية دليل الصفر المخصصة التي تسمح بالتحقق دون الكشف عن أي معلومات إضافية حول البيان. تم تطبيق هذه التكنولوجيا في أنظمة الدفع بالبلوكشين مثل Zcash و JPMorgan.

بالإضافة إلى ذلك، تعزز ZK-SNARKs كفاءة وقابلية توسيع شبكات البلوكشين. في البلوكشين التقليدية، يتطلب ضمان صحة المعاملة من كل عقدة التحقق من كل معاملة مرارًا وتكرارًا، مما يستغرق وقتًا ويحد من قابلية توسيع الشبكة. تجنب ZK-SNARKs الحاجة إلى أن تعيد العقد تنفيذ الخطوات الحسابية خطوة بخطوة عن طريق التحقق من صحة الحسابات خارج السلسلة. هذا يقلل من حاجة تخزين بيانات المعاملات ويحسن بشكل كبير سرعة معالجة الشبكة.

استخدام ZK-SNARKs يتطلب عملية إعداد موثوقة مرة واحدة، حيث يستخدم مولد المفاتيح خوارزميات ومعلمات سرية لإنتاج مفاتيح عامة حاسمة: إحداها لإنشاء البراهين والأخرى للتحقق. تحمل هذه العملية مخاطر محتملة، مثل تسرب المعلمات السرية، التي يمكن استخدامها لإنشاء براهين كاذبة. لذلك، تعمل المجتمع الأكاديمي بنشاط على البحث في طرق للقضاء على الاعتماد على إعدادات موثوقة في ZK-SNARKs لتعزيز الأمان.

zk-Rollups

يشير Zero-Knowledge Rollup إلى استخدام تقنية إثبات المعرفة الصفرية لتحويل الحوسبة خارج السلسلة ، وبالتالي تقليل العبء على الشبكة. كحل "تحجيم" من الطبقة 2 ل Ethereum ، يمكنه زيادة إنتاجية المعاملات بشكل كبير مع الحفاظ على رسوم معاملات منخفضة. على سبيل المثال، في عام 2022، أطلقت سلسلة BNB شبكة اختبار zkBNB استنادا إلى بنية zkRollup. يقوم zkBNB بتجميع مئات المعاملات خارج السلسلة في دفعة واحدة ويولد دليلا مشفرا لتأكيد صحة جميع المعاملات. توازن هذه التقنية بين قابلية التوسع والأمان ، مما يجعلها مناسبة للبيئات التي تتطلب معاملات واسعة النطاق وزمن انتقال منخفض.

لم تكن الآلة الافتراضية لإيثيريوم (EVM) المصممة أصلاً تأخذ في الاعتبار استخدام تقنية الدليل بدون معرفة. يعتقد مؤسس إيثيريوم فيتاليك بوتيرين أن التنفيذ التقني لـ zk-Rollup معقد نسبياً في المدى القصير.

تحديات zk-Rollup و Aligned Layer

تواجه تقنية zk-RollUp عدة تحديات، بما في ذلك السيولة وتشتت المستخدمين، وتكاليف التحقق الأعلى بسبب قيود EVM، وصعوبة مواكبة ابتكارات نظام الإثبات. وبعبارة أخرى، البنية التحتية الحالية ليست مصممة لتكون محققًا عالميًا. يسمح EigenLayer للمطورين بإنشاء بروتوكولات جديدة على طبقة الثقة في إثيريوم، مكسرة قيود EVM وتعزيز الابتكار المفتوح. يمكن إدخال بنية تحتية جديدة لتسريع تطوير إثيريوم دون تعديل البروتوكول الأساسي.

تهدف Align Layer ، كطبقة تحقق عالمية ، إلى أن تصبح البنية التحتية الأساسية للشبكة من خلال إنشاء طبقة مصممة خصيصا لإثبات zk. يتيح ذلك للمطورين الوصول إلى شبكة تحقق لامركزية سريعة وفعالة من حيث التكلفة وقابلة للتطوير. مع وظيفة استعادة EigenLayer ، سيتم دعم Ethereum. يقلل هذا النهج من الاعتماد على الأسعار المتقلبة ويحسن التجسير وتجربة المستخدم بشكل عام. بالإضافة إلى ذلك ، تدفع Align Layer ابتكار Ethereum من خلال الحوسبة التي يمكن التحقق منها ، ودمج أنظمة جديدة مخصصة ، وتقليل تكاليف التحقق ، وتعزيز سهولة المطورين ، وبالتالي تعزيز الابتكار في التطبيقات الجديدة غير الموثوقة.

صعوبات التقنيات الحالية

عيوب سلسلة الكتل الأصلية

إحدى العيوب في سلاسل الكتل المصممة أصلاً هي أن إضافة المزيد من الأجهزة لا يجعل النظام أسرع. هذا يرجع إلى أن كل عقدة يجب أن تعيد تنفيذ الحسابات. تتناول البراهين الصفرية المعرفة (ZK-proofs) هذه المسألة من خلال السماح بالتحقق السريع من الحسابات المعقدة باستخدام الأجهزة الإضافية. الفكرة الأساسية للبراهين الصفرية المعرفة هي التحقق من سلسلة قصيرة (عادةً بحجم kB، أصغر بكثير من جميع المعلومات اللازمة لبيان البراهين)، مما يجعل وقت التحقق يكون لوغاريتميًا بالنسبة إلى مقياس الحساب، 𝑂 (log 𝑛)، حيث (n) هو عدد الخطوات الحسابية.

على الرغم من أنه تم فهمه نظريًا لفترة طويلة، إلا أن القابلية العملية ظهرت فقط بعد عام 2014. ومنذ ذلك الحين، حدث نمو متفجر في علم التشفير ونظرية البرهان، مع تقدمات مثل حقول محددة مختلفة، والمنحنيات البيضاوية، ووظائف التجزئة، ومخططات الالتزام متعددة الحدود. هذه التطورات أدت إلى تحقيق توازنات في أوقات البرهان والتحقق وأحجام البرهان.

طبقة الصفر المعرفة Layer 2 (اللفات التدويرية zk)

حلول الطبقة 2 التي تعتمد على المعرفة الصفرية (مثل zkSync و Starknet و Polygon) توسع إمكانات إثيريوم ، مما يجعلها أسرع وأرخص مع الحفاظ على ضمانات أمانها.

• تستخدم ZK-rollups مساحة الكتل بكفاءة أكبر، مما يقلل من التكاليف.
• تقوم التجميعات الفرعية بتفويض التنفيذ إلى عقدة واحدة أو مجموعة من العقدات، وتثبت الحوسبات إلى إثيريوم من خلال عقود إي.ف.إم. وتعتمد على ضمانات تشفيرية واقتصادية للثقة في إثيريوم.

مع ذلك، فإنها تخلق أيضًا قضايا سيولة وتجزئة المستخدم، مثل الحاجة إلى الجسر، مما يزيد من التكاليف ويعقد تجربة المستخدم. مع الحلول الحالية، إذا قمت ببناء تطبيقات على أعلى الحوسبة القابلة للتحقق، يمكنك فقط بناء تطبيقات تثق بها طبقة الحوسبة القابلة للتحقق. يسمح EigenLayer بإنشاء تطبيقات ترث ثقة إثيريوم دون الحاجة إلى بناء تطبيقات على أعلى سلسلة الكتل نفسها. يمكنك استخدام آليات التوافق المختلفة لإنشاء سلاسل كتل جديدة.

علاوة على ذلك ، يدعم EigenLayer بناء أنظمة لامركزية مثل الجسور وتوافر البيانات و MEV وحتى طبقات التحقق من ZK (مثل الطبقة المحاذية الخاصة بها). باختصار ، يستخدم EigenLayer حلولا مختلفة عن حلول Layer 2 الأخرى لتوسيع وظائف Ethereum.

ابتكارات آيجن لاير

آلية إعادة الرهن

تقدم EigenLayer آلية جديدة لإعادة الرهان تسمح لحاملي Ethereum باستخدام الأصول المرهونة نفسها للمشاركة في تطبيقات متعددة، المعروفة باسم خدمات التحقق النشطة (AVS). يمكن للحاملين كسب مكافآت إضافية من التطبيقات المتعددة دون تكبد تكاليف إضافية كبيرة، مما يعزز مشاركتهم وأمان الشبكة العامة.

سيناريوهات تطبيق متنوعة: يدعم EigenLayer بناء تطبيقات مختلفة، بما في ذلك طبقات توافر البيانات، والمتسلسلات اللامركزية، والأوراق المالية، وإدارة MEV الاختيارية، وجسور Fast-Mode لل Rollups. هذا التنوع لا يوسع فقط وظائف بيئة Ethereum ولكنه يوفر أيضًا للمطورين منصة ابتكار أكثر مرونة، مما يسمح بتصميم حلول أكثر كفاءة مصممة خصيصًا لتلبية الاحتياجات المختلفة.

توسيع إمكانيات إثيريوم

تتيح EigenLayer للمطورين بناء بروتوكولات وتطبيقات جديدة على طبقة الثقة في إثيريوم دون تشغيلها مباشرة على سلسلة الكتل الخاصة بإثيريوم. يتيح هذا للمطورين الاستفادة من أمان إثيريوم وأساس الثقة بحرية في اختيار آليات الاتفاق ومعلمات التصميم المختلفة، مما يؤدي إلى حلول سلسلة كتل أكثر كفاءة. على سبيل المثال، يمكن للمطورين إنشاء سلاسل كتل جديدة تستفيد من ثقة إثيريوم مع توفير مرونة أكبر في الأداء والتكلفة.

تعزيز كفاءة التحقق

آلية إعادة تقديم EigenLayer تحسن بشكل كبير كفاءة التحقق، مما يجعل عملية التحقق أسرع وأكثر كفاءة من حيث التكلفة. تتيح لك هذه الآلية تجميع نتائج التحقق المتعددة في دليل واحد، مما يقلل بشكل كبير من الموارد الحسابية والتكاليف المطلوبة للتحقق الفردي. يساعد هذا النهج في التحقق المجمع ليس فقط على تعزيز قابلية النظام للتوسعة ولكن أيضًا على زيادة كفاءة عملية التحقق بشكل عام، مما يجعل تطبيقات سلسلة الكتل تعمل بشكل أكثر سلاسة.

شرح توضيحي لهندسة الطبقات المُوَجَّهة

المكونات الأساسية للطبقة المحورة

• الطبقة المحاذية: تستلم الدلائل من أنظمة الإثبات المختلفة، وتتحقق منها، وترسل النتائج النهائية إلى إثيريوم، وتنشر البيانات إلى طبقة توافر البيانات (DA).
• طبقة توفير البيانات (DA Layer): توفر تخزينًا لمختلف البراهين، وتضمن إمكانية الوصول إلى البيانات والاستمرارية.
• المحققون العامون للبرهانات: يستخرجون البراهين بشكل دوري من طبقة DA ويولدون براهين لجميع التحققات. يمكن أن تكون هذه المحققون العامون على أساس آلات افتراضية مثل SP1 و Risc0 و Nexus ، والتي يمكنها التحقق من تنفيذ رمز Rust العام. تخزن البراهين النهائية للتحقق في شجرة متكررة لضغط حجم البرهانات.
• إثيريوم: يوفر مصدر الثقة والسيولة، ويستلم نتائج التحقق من الطبقة المحورة.

المصدر: ورقة بيضاء متموجة

المصدر: ورقة بيضاء محاذاة الطبقة

عملية التحقق

ينشر مدير المهام الأدلة على طبقة DA ويقوم بإنشاء مهمة جديدة على إثيريوم، حيث يرسل قيمة التجزئة الخاصة بالأدلة والبيانات الوصفية المطلوبة. يسترجع المشغلون المهمة من إثيريوم، ويحصلون على الأدلة من طبقة DA، ثم يرسلون نتائج التحقق إلى المجمع. يقوم المجمع بالتحقق من النتائج وينشرها على سلسلة إثيريوم.

المصدر: ورقة بيضاء لطبقة Aligned

آلية القصاص

لضمان أن المشاركين في الشبكة المركزية لديهم حوافز مناسبة، يقدم المشروع آلية قطع تسميم لمعاقبة المشاركين عند اكتشاف أنشطة خبيثة. هذه الآلية لا تزال قيد التطوير في معظم خدمات التحقق النشطة (AVS) من EigenLayer. الحل القصير الأجل يتطلب التوافق من ثلثي المشغلين في الشبكة ونتائج يتم نشرها على إثيريوم. سيتم معاقبة المشغلين الذين لا يتوصلون للتوافق على النتائج التي اتفق عليها معظم الشبكة. على الرغم من أن هذه الآلية غير مثالية، إلا أنه بالنظر إلى أن برنامج العميل لـ Aligned Layer سيكون خفيف الوزن ويتطلب متطلبات أجهزة أقل، يمكن للشبكة استيعاب المزيد من المشاركين لتحقيق التمركز. كلما كانت الشبكة أكثر تمركزًا، زادت احتمالية أن يتصرف معظم الأعضاء بصدق.

نموذج الرهان المزدوج

اقترح فريق المشروع نموذجا مزدوجا. أولا ، يتطلب استخدام Ethereum (ETH) وإعادة التخزين من EigenLayer لإطلاق شبكة إثبات الحصة (PoS). تهدف هذه المرحلة إلى الاستفادة من موارد Ethereum الحالية وقاعدة الثقة لإنشاء التشغيل الأولي وأمن الشبكة. في المرحلة الثانية ، يتم تقديم الرموز الأصلية كجزء من أي بنية تحتية حيوية لتمكين حقوق الحوكمة ، مما يجعل تكلفة تعطيل نشاط الشبكة والأمن مرتفعة للغاية. يضمن نموذج التخزين المزدوج درجة عالية من الأمان والنشاط للشبكة. من خلال تقديم الرموز المحلية للحوكمة اللامركزية ، يعزز النموذج الشفافية والمشاركة في القرارات المتعلقة بالتغييرات الهيكلية المهمة ، مما يضمن التشغيل المستقر للشبكة واستدامتها على المدى الطويل.

استنتاج

هدف الطبقة المتوازية هو معالجة تحديات عدم تصميمها في البداية للبراهين الصفرية المعروفة (ZK-Proofs) وتحويل إثيريوم إلى منصة تحقق SNARK فعالة ومكلفة. تستخدم الطبقة المتوازية آلية إعادة الرهان في EigenLayer لتوفير الأمان الاقتصادي ومصدر ثقة، مما يسمح لها بتحقيق عمليات التحقق الفعالة من حيث التكلفة من خلال تجميع والتحقق من أنظمة البراهين المتعددة دون تغيير بروتوكول إثيريوم الأساسي. يتيح EigenLayer للمطورين بناء بروتوكولات وتطبيقات جديدة على طبقة الثقة في إثيريوم، مما يعزز الابتكار المفتوح ويقدم تقنيات برهان جديدة، مما يعزز قابلية توسع النظام ومرونته.