ویتالیک درباره «کامپیوتر جهانی رمزنگاری»: از وایت‌پیپر بیت‌کوین تا تکامل پارادایم اتریوم

هر فرضیه اصلی بلاک‌چین در حال بازنویسی است.

نویسنده: ویتالیک باترین

ترجمه: سیرشا، اخبار پیشگام

یادداشت سردبیر : این مقاله نسخه گسترش‌یافته مکتوب سخنرانی ویتالیک در هفته بین‌المللی بلاک‌چین شانگهای است. نویسنده در این سخنرانی، مقایسه‌های زیادی و جداول فنی را اضافه کرده و به‌طور سیستماتیک توضیح می‌دهد که چگونه اتریوم از دفتر کل سنتی به «کامپیوتر جهانی رمزنگاری» پیش می‌رود و تحولات زیرساختی مانند PoS، اثبات‌های ZK و PeerDAS را تحلیل می‌کند و به بررسی مسیر فنی پس از هاردفورک هگوتا می‌پردازد و به توازن جدیدی بین غیرمتمرکزسازی، حریم خصوصی و مقیاس‌پذیری می‌نگرد. برای مشاهده محتوای سخنرانی ویتالیک در هفته بین‌المللی بلاک‌چین شانگهای کلیک کنید.

ما اتریوم را «یک بلاک‌چین» می‌نامیم، گویی که به‌طور اساسی با بیت‌کوینی که ساتوشی ناکاموتو در سال ۲۰۰۹ ایجاد کرد، از نظر فناوری مشابه است. این دو در بسیاری از جنبه‌ها واقعاً مشابه هستند، حتی اگر «اتریوم ساده» که طبق برنامه Strawmap در آینده ساخته می‌شود، هنوز ویژگی‌های اصلی بلاک‌چین را حفظ کند. اما در عین حال، این فناوری در طی پانزده سال گذشته دگرگونی‌های عظیمی را تجربه کرده و در سه سال آینده نیز به تکامل خود ادامه خواهد داد. در آن زمان، نامیدن شکل در حال پیشرفت اتریوم به‌عنوان یک سیستم کاملاً متفاوت، بسیار منطقی خواهد بود.

امروزه اتریوم دارای محاسبات عمومی، مکانیزم اثبات سهام، برنامه‌های زنجیره‌ای مبتنی بر اثبات‌های صفر دانش و شبکه‌های لایه دومی است که مقیاس‌پذیری و حریم خصوصی را تحقق می‌بخشند. اتریوم آینده، توان محاسباتی خود را می‌تواند بین مقیاس‌پذیری فوق‌العاده و کامل بودن عمومی به‌طور انعطاف‌پذیر تنظیم کند؛ دارای مدل‌های ساخت بلاک چندنفره، اثبات سهام به‌طور عمیق بهینه‌سازی‌شده و اثبات‌های صفر دانش که به‌طور داخلی در پروتکل زیرساخت گنجانده شده و نقش اصلی را ایفا می‌کند.

این مقاله از منظر فنی و ویژگی‌های سیستم قابل دسترس برای کاربران، برخی از مهم‌ترین تفاوت‌های بنیادی بین بلاک‌چین‌های دهه ۲۰۱۰ و بلاک‌چین‌های ۲۰۳۰ را بررسی خواهد کرد.

در ابتدا، ما به‌طور فصل به فصل وایت‌پیپر اصلی بیت‌کوین را مطالعه می‌کنیم و تفاوت‌های آن را با اتریوم مقایسه می‌کنیم، که به ترتیب با رنگ زرد نمایانگر اتریوم ۲۰۱۵، سبز نمایانگر ۲۰۲۵ و آبی نمایانگر ۲۰۳۰ است.

این تصویر از نمودار اصل انتقال امضای زنجیره‌ای وایت‌پیپر بیت‌کوین اقتباس شده است، که مدل کلاسیک انتقال امضای زنجیره‌ای را نشان می‌دهد و نشان می‌دهد که طرح جدید می‌تواند امضاها را خارج از زنجیره تجمیع کند و تنها یک رکورد را به زنجیره ارسال کند و معمولاً با اثبات‌های صفر دانش جایگزین امضاهای سنتی می‌شود.

این تصویر مقایسه‌ای بین مکانیزم PoW بیت‌کوین و PoS اتریوم پس از سال ۲۰۲۲ را نشان می‌دهد: در ابتدا با تکرار nonce برای یافتن هش‌های معتبر و تولید بلاک توسط یک شرکت‌کننده واحد، اکنون با امضای تأییدکننده تغییر کرده و در آینده با استفاده از FOCIL به ساخت بلاک با نقش‌های چندگانه و غیرمتمرکز کمک خواهد کرد، امضاها و اثبات‌های مرتبط با تراکنش‌ها در حافظه موقت تجزیه و تجمیع می‌شوند.

این تصویر مراحل شش‌گانه عملکرد شبکه وایت‌پیپر بیت‌کوین را استخراج کرده و نشان می‌دهد که طراحی بومی آن فاقد قابلیت‌های تجمیع حافظه موقت، ساخت بلاک توزیع‌شده و ناشناس‌سازی فرستنده است و در عین حال به بهبودهای PoS و PeerDAS اتریوم اشاره می‌کند: جداسازی ساخت بلاک و انتخاب انشعاب، گره‌ها تنها نیاز به دانلود یک بخش کوچک از بلاک دارند و با استفاده از اثبات‌های موازی، تأخیر اجماع را کاهش می‌دهند.

این تصویر مقایسه‌ای بین طرح برش درخت مرکل ارائه‌شده در وایت‌پیپر بیت‌کوین و استراتژی ذخیره‌سازی جدید اتریوم است: بیت‌کوین می‌تواند تراکنش‌های خرج‌شده را حذف کند تا فضای دیسک را آزاد کند، در حالی که اتریوم آینده از طریق جداسازی وضعیت و تاریخ، و اثبات SNARK، ذخیره‌سازی را بیشتر کاهش می‌دهد و همچنین ذخیره‌سازی وضعیت توزیع‌شده و رسانه‌های ذخیره‌سازی متنوع را معرفی می‌کند.

این تصویر ایده‌های حریم خصوصی وایت‌پیپر بیت‌کوین را تفسیر می‌کند: تنها با اتکا به کلید عمومی، ناشناس‌سازی تنها می‌تواند هویت را پنهان کند اما مبلغ تراکنش را عمومی می‌کند، این طرح در تحلیل داده‌های مدرن کافی نیست، در حالی که ZK‑SNARK، FOCIL و EIP‑8288 می‌توانند حریم خصوصی قابل برنامه‌ریزی قوی‌تری بسازند و همچنین نیاز به حل مشکلات حریم خصوصی خواندن پرسش و پخش شبکه دارند.

تقریباً هر فصل وایت‌پیپر تغییرات عظیمی را نشان می‌دهد. برای ساده‌سازی محتوا، ما آن را به جدول زیر سازماندهی کرده‌ایم:

تقریباً تمام ویژگی‌های اصلی که مفهوم بلاک‌چین را شامل می‌شود، یا دچار تغییرات بنیادی شده‌اند یا به زودی دگرگونی‌های زیرساختی را تجربه خواهند کرد:

• مکانیزم تأیید: دانلود و اجرای مجدد → نمونه‌برداری PeerDAS و تأیید SNARK
• مکانیزم اجماع: اثبات کار → اثبات سهام → اثبات سهام به‌طور عمیق بهینه‌سازی‌شده
• مجوز ساخت بلاک: تولید بلاک توسط یک ماینر واحد → ساخت بلاک مشترک توسط چندین طرف

به‌عبارتی به زبان هوش مصنوعی، تنها نتیجه عینی و قابل اعتماد (خوب، این همان نقطه اصلی است): شبکه‌های مدرن رمزنگاری مانند اتریوم که پس از به‌روزرسانی ساده‌شده به‌وجود آمده‌اند، به‌طور عمده به‌دلیل دلایل تاریخی «بلاک‌چین» نامیده می‌شوند. در واقع، این یک معماری ترکیبی است که دو سیستم بزرگ را ترکیب می‌کند:

1. ایده‌های اصلی ساتوشی
2. ابزارهای رمزنگاری قدرتمند و جدیدی که در طی پنجاه سال تحقیق علمی به‌وجود آمده‌اند، این تکنولوژی‌ها در سال ۲۰۰۹ یا هنوز به‌وجود نیامده بودند یا هنوز به بلوغ نرسیده بودند

چقدر رمزنگاری در این سیستم نهفته است؟ مقایسه سال‌های ۲۰۰۹، ۲۰۲۰ و ۲۰۳۰

رمزنگاری تنها رشته کلیدی نیست. اعتبارسنجی رسمی، نظریه پایگاه داده، بهبود نظریه شبکه P2P، نظریه اطلاعات، اقتصاد و سایر حوزه‌ها نیز به‌همان اندازه مهم هستند. اما این تکنولوژی‌ها می‌توانند با این منطق پایه سازگار شوند: همه سعی می‌کنند بلاک بعدی را با اثبات کار معتبر تولید کنند، وقتی یک نفر موفق به تولید آن شد، آن را پخش می‌کند و بقیه همه بلاک را دانلود کرده و دوباره اجرا می‌کنند و این چرخه ادامه دارد. تغییرات در سطح رمزنگاری کاملاً متفاوت است.

پس این همه برای کاربران چه معنایی دارد؟ مهم‌ترین نتیجه این است که ابعاد تعادل و انتخاب کاربران در حال تغییرات اساسی است:

در هنگام توسعه برنامه‌ها، ساختار محاسباتی به‌طور فزاینده‌ای مهم می‌شود. در بلاک‌چین‌های ساده، یک بایت برابر با یک بایت است و یک واحد Gas برابر با یک واحد Gas است. اما در معماری آینده: اگر تمام محاسبات را در یک تراکنش واحد که دشوار به تفکیک و به‌صورت سریال اجرا می‌شود، قرار دهید، هزینه محاسبات معادل به‌مراتب بالاتر خواهد بود؛ اما اگر محاسبات را به وظایف مستقل و خوب بسته‌بندی‌شده که از پردازش موازی یا پیش‌برش پشتیبانی می‌کنند، تقسیم کنید، بهتر است قبل از ارسال تراکنش به بلاک نهایی، پیش‌پردازش را انجام دهید، هزینه به‌طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. این امر انگیزه‌های توسعه‌دهندگان را تغییر خواهد داد و به مرور زمان، ساختار تمام برنامه‌های اتریوم نیز تغییر خواهد کرد: در بلندمدت، ممکن است ما یک پارادایم برنامه‌نویسی جدید شکل دهیم ------ تنها اطلاعات اصلی که تغییرات وضعیت غیرقابل تعویض و ترتیب اجرا را توصیف می‌کند، به زنجیره اضافه می‌شود و تمام داده‌های دیگر قبل از ورود به بلاک تجمیع می‌شوند.

سازماندهی منطقی محاسبات می‌تواند بلاک‌چین را متمرکزتر بر روی انجام وظایف اصلی خود کند

شاید بزرگ‌ترین تغییر این باشد که: ویژگی غیرمتمرکز شبکه، دیگر تنها بار عملکردی نیست که برای امنیت و پایداری تحمل می‌شود؛ در برخی سناریوهای محدود، غیرمتمرکزسازی خود می‌تواند به‌عنوان یک مزیت عملکردی عمل کند. شبکه‌های غیرمتمرکز می‌توانند داده‌های عظیم را به‌طور موازی ذخیره کنند؛ محاسبات زیادی می‌توانند به‌طور موازی انجام شوند و بسیاری از محاسبات به‌طور مستقیم در حافظه موقت تراکنش انجام می‌شود. در برخی سناریوها، غیرمتمرکزسازی می‌تواند حریم خصوصی را نیز افزایش دهد، زیرا تنها شبکه‌های غیرمتمرکز می‌توانند به‌طور مؤثر متاداده (مانند منبع داده و درخواست‌ها) را پنهان کنند.

در اوایل دهه ۲۰۱۰، این همان چشم‌انداز اولیه اتریوم بود: غیرمتمرکزسازی نه تنها برای افزایش پایداری، بلکه برای افزایش ظرفیت مقیاس‌پذیری. سیستم‌های متمرکز می‌توانند با تقسیم وظایف بین چندین شرکت‌کننده، عملکرد را افزایش دهند و بلاک‌چین نیز می‌تواند همین کار را انجام دهد. این ایده در آن زمان به‌دلیل مکانیزم تأیید خود به‌طور عملی قابل پیاده‌سازی نبود. پس از تقسیم وظایف، شما باید تأیید کنید که هر یک از زیر وظایف به‌درستی اجرا شده‌اند. طرح‌های اولیه سعی کردند این مشکل را با کمیته‌های نمونه‌برداری تصادفی حل کنند، اما همگی با یک گلوگاه مشابه مواجه شدند: اولاً، استقرار کمیته پیچیده و پرهزینه است و همچنین به‌طور قابل توجهی تأخیر را افزایش می‌دهد؛ ثانیاً، اگر کمیته از کار بیفتد، هیچ راه‌حلی وجود ندارد. امروزه با تکیه بر رمزنگاری مدرن، این مشکل حل شده است و هزینه‌های اضافی ناشی از این طرح به‌طور ماهانه در حال کاهش است.

غیرمتمرکزسازی می‌تواند بهبود عملکرد را در یک جهت دیگر نیز به‌دست آورد که قابل توجه است: تأخیر. تأخیر خود اتریوم هرگز نمی‌تواند با سرورهای متمرکز رقابت کند، اما زیرساخت‌های ساخته‌شده بر روی اتریوم می‌توانند این کار را انجام دهند.

به‌طور کلی، ایجاد یک لایه قوی از میان‌افزار غیرمتمرکز بین کاربران و زنجیره اصلی (این لایه خود بلاک‌چین نیست) می‌تواند توانایی‌های اتریوم را به‌طور قابل توجهی افزایش دهد و در عین حال ویژگی‌های اصلی بلاک‌چین زیرساخت را تخریب نکند.

به آینده‌ای دورتر نگاه کنیم، اتریوم ممکن است شاهد یک دور جدید از تحولات باشد ------ مخفی‌سازی برنامه (iO) ممکن است به‌وجود آید. هدف نهایی در این زمینه: تکنولوژی‌های مخفی‌سازی بالغ و قابل استفاده می‌توانند تعادل بین حریم خصوصی و عمومی را از بین ببرند. شما می‌توانید محاسبات عمومی کاملاً ایمن و رمزنگاری‌شده‌ای را با تعداد نامحدودی از شرکت‌کنندگان (غیرهمزمان) انجام دهید. حتی نسخه‌های ضعیف‌تر از تکنولوژی‌های مخفی‌سازی نیز دارای بسیاری از سناریوهای عملی هستند، مانند حافظه موقت تراکنش‌های رمزنگاری‌شده. اما تمام نتایج مطرح‌شده در این مقاله قبل از پیاده‌سازی این تکنولوژی برقرار است.

این است کامپیوتر جهانی رمزنگاری: اتریوم دیگر تنها یک دفتر کل نیست که به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد به‌دلخواه وظایف محاسباتی و داده‌ها را بنویسند و اجرا کنند؛ معماری جدید بلاک‌چین، حریم خصوصی رمزنگاری، تأیید رمزنگاری را با اجزای قوی غیرمتمرکز خارج از زنجیره ترکیب می‌کند.

پیاده‌سازی کامل این طراحی هنوز با چالش‌های زیادی مواجه است. به‌دست آوردن اثبات‌های صفر دانش به اندازه کافی کارآمد و ایمن آسان نیست، اما این یک مسئله پیچیده بسته‌بندی‌شده است که در حال حاضر با ابزارهای هوش مصنوعی به‌طور گسترده بهینه‌سازی شده است. مسائل پیچیده‌تر و با پیچیدگی سیستماتیک بالاتر احتمالاً مدیریت و دسترسی موازی به وضعیت‌های عظیم است. در حال حاضر، ایده‌های زیادی برای حل این مسائل به‌وجود آمده است، اما هنوز نیاز به پالایش مداوم دارد، به‌ویژه زمانی که ما بیشتر درک می‌کنیم که چه برنامه‌هایی در آینده اجرا خواهند شد.

با نگاهی به نقشه راه Strawmap، می‌توان دید که هاردفورک هگوتا که قرار است سال آینده راه‌اندازی شود، احتمالاً آخرین «هاردفورک معمولی» اتریوم خواهد بود، عملکرد و فناوری آن هنوز برای توسعه‌دهندگان سال ۲۰۱۵ آشنا است. تمام به‌روزرسانی‌های پس از هگوتا شامل STARK‌های بازگشتی، تأیید رسمی خودکار، الگوریتم‌های اجماع به‌طور عمیق بهینه‌سازی‌شده و تغییرات مقاوم در برابر کوانتوم در کل سیستم خواهد بود. پیاده‌سازی PeerDAS نشان‌دهنده آغاز تحول اتریوم است: از یک بلاک‌چین ساده به سیستمی بسیار قدرتمندتر تکامل می‌یابد. پس از به‌روزرسانی هگوتا، این تحول به خط اصلی توسعه اتریوم تبدیل خواهد شد. هدف نهایی: ایجاد یک سیستم محاسباتی با امنیت بالا که نسبت به نسل قبلی فناوری، ارزان‌تر، مقیاس‌پذیری بیشتر و حریم خصوصی بهتری داشته باشد. این است کامپیوتر جهانی رمزنگاری.

این محتوا صرفاً برای اطلاع‌رسانی عمومی ارائه شده است و به‌منزله مشاوره مالی، سرمایه‌گذاری، حقوقی یا مالیاتی تلقی نمی‌شود. هرگونه رویداد، جایزه، کمپین آنلاین یا اطلاعات مرتبط که در اینجا ذکر شده است، نباید به‌عنوان توصیه، ترغیب یا دعوت به خرید، فروش، معامله یا هرگونه دادوستد دیگر دارایی‌های رمزارزی تلقی شود. دارایی‌های رمزارزی از نوسان بالایی برخوردار هستند و ممکن است منجر به زیان شوند. دسترسی به خدمات، محصولات و رویدادهای مرتبط با WEEX ممکن است بسته به منطقه جغرافیایی متفاوت باشد. اطمینان از اینکه استفاده شما از این خدمات با قوانین و مقررات محلی مطابقت دارد، بر عهده خود شماست.