ویتِک اتریوم را از بلاکچین به «کامپیوتر جهانی رمزنگاری» تبدیل میکند
ویتالیک بوترین، همبنیانگذار اتریوم، در مقالهای جدید چشمانداز آینده این شبکه را ترسیم کرده و آن را از یک دفتر کل ساده به یک «کامپیوتر جهانی رمزنگاری» متحول میداند که با ترکیب اثباتهای صفر دانش (ZK)، اثبات سهام (PoS) و اجزای غیرمتمرکز خارج از زنجیره، از ماهیت سنتی بلاکچین فاصله میگیرد. او پیشبینی میکند که هِگوتا (Hegota) آخرین «هارد فورک معمول» اتریوم خواهد بود و پس از آن، هر ارتقاء، تغییری کیفی محسوب میشود.
بوترین در این مقاله مینویسد: «ممکن است به زودی کلمه «بلاکچین» دیگر برازنده اتریوم نباشد.» او با مقایسه وایتپیپر بیتکوین و مراحل تکامل اتریوم در سالهای ۲۰۱۵، ۲۰۲۵ و ۲۰۳۰، توضیح میدهد که اتریوم در حال گذار از یک دفتر کل واحد به سیستمی پیچیدهتر است.
تکامل از دفتر کل به کامپیوتر جهانی
بوترین بیان میکند: «ما اتریوم را «یک بلاکچین» مینامیم، گویی که ذاتاً با فناوری ساتوشی ناکاموتو در سال ۲۰۰۹ که بیتکوین را بنا نهاد، همنوع است. در بسیاری از جهات، این دو شباهت دارند و حتی «اتریوم سادهشده» که طبق نقشه راه (Strawmap) ساخته میشود، ویژگیهای اصلی بلاکچین را حفظ خواهد کرد. اما این فناوری در پانزده سال گذشته به طور چشمگیری تغییر کرده و در سه سال آینده نیز به تکامل خود ادامه خواهد داد. در آن زمان، توصیف شکل در حال تکامل اتریوم به عنوان سیستمی با ماهیت کاملاً متفاوت، منطقی خواهد بود.»
اتریوم کنونی از محاسبات عمومی، اثبات سهام، کاربردهای اثبات صفر دانش و شبکههای لایه دوم برای مقیاسپذیری و حریم خصوصی برخوردار است. اتریوم آینده، قابلیت محاسباتی خود را بین مقیاسپذیری حداکثری و قابلیت عمومی کامل تنظیم خواهد کرد؛ از مدلهای ساخت بلاک با مشارکت چندگانه بهره میبرد، اثبات سهام آن بهینهسازی عمیقی یافته و اثباتهای صفر دانش به صورت داخلی در پروتکل لایه پایه تعبیه شده و نقش اصلی را ایفا خواهند کرد.
این مقاله به بررسی تفاوتهای اساسی بین بلاکچین دهه ۲۰۱۰ و بلاکچین سال ۲۰۳۰ از منظر فنی و ویژگیهای سیستمی قابل دسترس برای کاربران میپردازد.
مقایسه وایتپیپر بیتکوین با تکامل اتریوم
با بازگشت به وایتپیپر بیتکوین و تجزیه و تحلیل بند به بند آن، در مقایسه با تکامل اتریوم، رنگ زرد نمایانگر اتریوم در سال ۲۰۱۵، سبز برای سال ۲۰۲۵ و آبی برای سال ۲۰۳۰ است.
نمودار زیر که بازطراحی معماری تراکنش از مقاله بیتکوین ناکاموتو است، مدل کلاسیک انتقال امضای زنجیرهای را نشان میدهد و طرح جدید را قادر به تجمیع امضاها در خارج از زنجیره و ارسال تنها یک رکورد به زنجیره میداند. همچنین، اثباتهای صفر دانش اغلب جایگزین امضاهای سنتی میشوند.
این نمودار، مکانیزم اثبات کار (PoW) بیتکوین را با اثبات سهام (PoS) اتریوم پس از سال ۲۰۲۲ مقایسه میکند. در گذشته، با تکرار مداوم nonce برای یافتن هش مطابق با شرایط، بلاکها توسط یک مشارکتکننده منفرد تولید میشدند. اکنون، این مکانیزم به امضای اعتبارسنجها تغییر یافته و در آینده، با استفاده از FOCIL، بلاکها به صورت مشترک توسط نقشهای مختلف ساخته خواهند شد. امضاها و اثباتهای مربوط به تراکنشها در استخر حافظه (mempool) تفکیک و تجمیع میشوند.
این نمودار، فرآیند شش مرحلهای اجرای شبکه را از وایتپیپر بیتکوین استخراج کرده و نشان میدهد که طراحی اولیه فاقد قابلیتهایی مانند تجمیع استخر حافظه، ساخت بلاک توزیعشده و ناشناسسازی فرستنده است. در عین حال، بهبودهای PoS اتریوم و PeerDAS را توضیح میدهد: ساخت بلاک و انتخاب فورک از هم جدا شدهاند، گرهها فقط نیاز به دانلود بخش کوچکی از بلاک دارند و با استفاده از اثباتهای موازی، تأخیر در اجماع کاهش مییابد.
این نمودار، طرح هرس درخت مرکل (Merkle Tree Pruning) مطرح شده در وایتپیپر بیتکوین را با استراتژی ذخیرهسازی جدید اتریوم مقایسه میکند. بیتکوین میتواند تراکنشهای خرج شده را حذف کند تا فضای دیسک را آزاد کند، در حالی که اتریوم آینده با جداسازی وضعیت (state) و تاریخچه، و با استفاده از اثباتهای SNARK، ذخیرهسازی را بیشتر کاهش میدهد. همچنین، ذخیرهسازی وضعیت توزیعشده و بهینهسازی رسانههای ذخیرهسازی متنوع را معرفی میکند.
این نمودار، رویکرد حریم خصوصی مطرح شده در وایتپیپر بیتکوین را تفسیر میکند: ناشناسسازی صرفاً با کلید عمومی هویت را پنهان میکند اما مبلغ تراکنش را آشکار میسازد که با تحلیل دادههای مدرن کافی نیست. ZK-SNARK، FOCIL و EIP-8288 میتوانند حریم خصوصی قابل برنامهریزی قویتری ایجاد کنند، اما همچنان نیاز به حل مسائل مربوط به حریم خصوصی در پرسوجو و پخش شبکه وجود دارد.
تقریباً هر فصل از وایتپیپر با تغییرات اساسی روبرو شده است. برای خلاصهسازی، این موارد در جدول زیر آورده شده است:
تقریباً تمام ویژگیهای اصلی که مفهوم بلاکچین را در بر میگیرند، یا به طور اساسی تغییر کردهاند یا در آستانه تحولات زیربنایی هستند:
به قول دنیای هوش مصنوعی، تنها نتیجهگیری عینی و قابل اعتماد (خب، نکته اصلی): شبکههای رمزنگاری مدرن مانند اتریوم پس از ارتقاء سادهشده، به دلایل تاریخی عمدتاً «بلاکچین» نامیده میشوند. در واقع، این یک معماری ترکیبی است که دو سیستم را ادغام میکند:
چه مقدار رمزنگاری در سیستم رمزنگاری پنهان شده است؟ مقایسه سالهای ۲۰۰۹، ۲۰۲۰ و ۲۰۳۰
رمزنگاری تنها حوزه کلیدی نیست. بهبود در اعتبارسنجی صوری، نظریه پایگاه داده، نظریه شبکههای P2P، نظریه اطلاعات و اقتصاد نیز به همان اندازه مهم هستند. اما این فناوریها همگی با این منطق اساسی سازگار هستند: همه تلاش میکنند تا بلاک بعدی شامل اثبات کار معتبر را تولید کنند، یکی موفق به تولید آن میشود و آن را پخش میکند، و بقیه بلاک را دانلود کرده و دوباره اجرا میکنند و این چرخه تکرار میشود. اما تغییرات در سطح رمزنگاری کاملاً متفاوت است.
این تغییرات برای کاربران چه معنایی دارد؟ مهمترین نتیجه این است که ابعاد مصالحهای که کاربران باید انجام دهند، به طور چشمگیری در حال تغییر است:
هنگام توسعه برنامهها، ساختار محاسباتی بسیار مهم میشود. در بلاکچینهای ساده، یک تاپل همان یک تاپل است و یک واحد Gas همان یک واحد Gas. اما در معماری آینده: اگر تمام محاسبات را در یک تراکنش واحد که تجزیه آن دشوار است و به صورت متوالی اجرا میشود، قرار دهید، هزینه محاسبات معادل بسیار بیشتر خواهد بود. اما اگر محاسبات به وظایف مستقل، بستهبندی شده، قابل موازیسازی یا قابل برش از پیش تعیین شده تقسیم شوند، و بهتر است قبل از ورود تراکنش به بلاک نهایی، پیشپردازش انجام شود، هزینه به طور قابل توجهی کاهش مییابد. این امر انگیزههای توسعهدهندگان را تغییر میدهد و در طول زمان، معماری تمام برنامههای اتریوم به همین ترتیب تغییر خواهد کرد: در بلندمدت، ممکن است یک پارادایم برنامهنویسی جدید شکل بگیرد – فقط اطلاعات اصلی که تغییرات حالت غیرقابل تعویض و ترتیب اجرا را توصیف میکنند، در زنجیره قرار میگیرند و بقیه دادهها قبل از ورود به بلاک تجمیع میشوند.
سازماندهی محاسبات به بلاکچین اجازه میدهد تا بر کار اصلی تمرکز کند.
شاید مهمترین تغییر این باشد: ویژگی غیرمتمرکز بودن شبکه دیگر صرفاً بار عملکردی نیست که برای امنیت و استحکام تحمل میشود؛ در برخی سناریوهای محدود، خود غیرمتمرکز بودن میتواند به یک مزیت عملکردی تبدیل شود. شبکههای غیرمتمرکز میتوانند حجم عظیمی از دادهها را به صورت موازی ذخیره کنند؛ محاسبات زیادی را میتوان به صورت موازی اجرا کرد و بسیاری از محاسبات مستقیماً در استخر حافظه تراکنشها انجام میشوند. در برخی سناریوها، غیرمتمرکز بودن میتواند حریم خصوصی را نیز بهبود بخشد، زیرا تنها شبکههای غیرمتمرکز میتوانند فرادادهها (مانند منبع داده و درخواست) را به طور مؤثر پنهان کنند.
این چشمانداز اتریوم در اواسط دهه ۲۰۱۰ بود: غیرمتمرکز بودن نه تنها برای افزایش استحکام، بلکه برای افزایش مقیاسپذیری نیز مورد استفاده قرار گیرد. سیستمهای متمرکز میتوانند با تقسیم وظایف بین چندین مشارکتکننده، عملکرد را بهبود بخشند و بلاکچینها نیز میتوانند همین کار را انجام دهند. این ایده در آن زمان قابل اجرا نبود، زیرا نقطه ضعف اصلی مکانیزم اعتبارسنجی بود. پس از تقسیم وظایف، باید تأیید کنید که هر زیروظیفه به درستی اجرا شده است. طرحهای اولیه سعی در حل این مشکل با استفاده از کمیتههای نمونهگیری تصادفی داشتند، اما همگی با یک مانع روبرو شدند: اولاً، استقرار کمیته پیچیده و پرهزینه بود و تأخیر را به طور قابل توجهی افزایش میداد؛ ثانیاً، در صورت شکست کمیته، هیچ راه جبرانی وجود نداشت. امروزه، با تکیه بر رمزنگاری مدرن، این مشکل حل شده است و هزینههای اضافی این طرح به صورت ماهانه کاهش مییابد.
یکی دیگر از حوزههای قابل توجه که غیرمتمرکز بودن میتواند عملکرد را بهبود بخشد، تأخیر است. تأخیر اتریوم هرگز نمیتواند با سرورهای متمرکز رقابت کند، اما زیرساختهای ساخته شده بر روی اتریوم میتوانند این کار را انجام دهند.
به طور کلی، ایجاد یک لایه واسط غیرمتمرکز قدرتمند (که خود بلاکچین نیست) بین کاربران و زنجیره اصلی، میتواند قابلیتهای اتریوم را به شدت افزایش دهد بدون اینکه ویژگیهای اصلی بلاکچین زیربنایی را مختل کند.
در آیندهای دورتر، اتریوم ممکن است شاهد دور جدیدی از تحولات باشد – ابهامسازی برنامهها (iO) ممکن است ظهور کند. هدف نهایی این حوزه: فناوریهای ابهامسازی بالغ و قابل استفاده که بتوانند مصالحه بین حریم خصوصی و قابلیت عمومی را از بین ببرند. شما میتوانید محاسبات کاملاً عمومی را با تعداد نامحدودی از مشارکتکنندگان (ناهمزمان) در یک فرم رمزگذاری شده کاملاً امن انجام دهید. حتی نسخههای ضعیفتر فناوری ابهامسازی نیز کاربردهای زیادی دارند، مانند استخرهای حافظه تراکنشهای رمزگذاری شده. اما تمام نتایج مطرح شده در این مقاله، قبل از پیادهسازی این فناوری معتبر هستند.
این همان کامپیوتر جهانی رمزنگاری است: اتریوم دیگر صرفاً یک دفتر کل نیست که توسعهدهندگان بتوانند وظایف محاسباتی و دادهها را در آن بنویسند و اجرا کنند؛ معماری جدید، بلاکچین، حریم خصوصی رمزنگاری و اعتبارسنجی رمزنگاری را با اجزای غیرمتمرکز قدرتمند خارج از زنجیره ادغام میکند.
پیادهسازی کامل این طرح همچنان با چالشهای فراوانی روبرو است. ایجاد اثباتهای صفر دانش به اندازه کافی کارآمد و ایمن آسان نیست، اما این یک مسئله پیچیده بستهبندی شده است که در حال حاضر با ابزارهای هوش مصنوعی به طور گسترده بهینهسازی شده است. چالشهای دشوارتر و پیچیدهتر سیستمی، به احتمال زیاد مدیریت و دسترسی موازی به وضعیت انبوه است. در حال حاضر ایدههای راهحل متعددی ظهور کردهاند، اما هنوز نیاز به پرداخت بیشتری دارند، به خصوص زمانی که درک بهتری از برنامههایی که در آینده اجرا خواهند شد، پیدا کنیم.
با بررسی نقشه راه (Strawmap)، هارد فورک هِگوتا که قرار است سال آینده راهاندازی شود، به احتمال زیاد آخرین «هارد فورک معمول» اتریوم خواهد بود. قابلیتها و فناوریهای آن برای توسعهدهندگان سال ۲۰۱۵ همچنان آشنا خواهد بود. پس از هِگوتا، تمام ارتقاءها شامل STARKهای بازگشتی، اعتبارسنجی صوری خودکار، الگوریتمهای اجماع بهینهسازی شده و مقاومسازی کامل سیستم در برابر کوانتوم خواهند بود. پیادهسازی PeerDAS نشاندهنده آغاز تحول اتریوم است: از یک بلاکچین صرف، به سیستمی با قابلیتهای بسیار قدرتمندتر. پس از ارتقاء هِگوتا، این تحول به خط اصلی توسعه اتریوم تبدیل خواهد شد. هدف نهایی: ایجاد یک سیستم محاسباتی با امنیت بالا، که در مقایسه با نسل قبلی فناوری، ارزانتر، مقیاسپذیرتر و با حفاظت حریم خصوصی بهتر باشد. این، همان کامپیوتر جهانی رمزنگاری است.
