الفرق بين Optimistic Rollups و Zero-Knowledge Rollups

مقدمة

مع تزايد الإقبال على العملات الرقمية، أصبحت قدرة بعض شبكات البلوكشين محدودة، ما يؤدي إلى ازدحام الشبكة وارتفاع رسوم المعاملات. ولهذا السبب، يجري تطوير واختبار حلول لرفع معدل معالجة المعاملات وسرعتها. تنقسم هذه الحلول إلى فئتين: حلول التوسعة من الطبقة الأولى وحلول التوسعة من الطبقة الثانية.

تشمل حلول التوسعة من الطبقة الأولى، مثل Sharding، تعديلات تطرأ مباشرة على البلوكشين الرئيسي (المعروف أيضًا ببلوكشين الأساس أو بلوكشين الطبقة الأولى). بينما تعمل حلول التوسعة من الطبقة الثانية فوق البلوكشين الأساسي. وتشمل هذه الحلول القنوات الحالتية (State Channels)، والسلاسل الجانبية (Sidechains)، وتجميعات البلوكشين (Blockchain Rollups).

تجميعات البلوكشين هي بروتوكولات تهدف إلى زيادة معدل المعالجة وخفض التكاليف عبر تجميع المعاملات وتقليل حجم البيانات، بما يجعل معالجة المعاملات وتخزينها أكثر فعالية.

ما هي تجميعات البلوكشين؟

التجميع (Rollup) هو حل من الطبقة الثانية يعمل على تجميع بيانات المعاملات ونقلها خارج البلوكشين الأساسي. تُنفذ المعاملات خارج الشبكة، فيما تبقى الأصول محفوظة على البلوكشين داخل عقد ذكي. بعد إتمام المعاملات، تُرسل بياناتها إلى البلوكشين الرئيسي.

يمكن نظريًا لأي بلوكشين من الطبقة الأولى اعتماد التجميعات لرفع كفاءة المعاملات. وبفضل التجميعات، يمكن للبلوكشين معالجة وتسجيل عدد أكبر من المعاملات خلال فترة زمنية محددة.

يوجد حاليًا نوعان من التجميعات: التجميعات المتفائلة (Optimistic Rollups) وتجميعات المعرفة الصفرية (zk Rollups).

ما هو التجميع المتفائل؟

التجميعات المتفائلة بروتوكولات ترفع حجم المعاملات الممكنة عبر تجميع عدة معاملات للمعالجة خارج الشبكة. بعدها، تُسجل بيانات المعاملات على البلوكشين الرئيسي باستخدام تقنيات ضغط البيانات، ما يخفض التكاليف ويزيد السرعة. ووفق أبحاث Ethereum، يمكن أن تحسن التجميعات المتفائلة قابلية التوسع بما يتراوح بين عشرة إلى مئة ضعف.

طريقة تحقق التجميعات المتفائلة من المعاملات

تُعتبر المعاملات صحيحة بشكل افتراضي لتعزيز سرعة المعالجة. وقد تتساءل عن تأثير ذلك على الأمان مقابل سرعة المعاملات. إلا أن التجميعات المتفائلة تعتمد نظام إثبات احتيال مع فترة للنزاع، وخلال هذه الفترة يمكن لأي مراقب للتجميع الاعتراض على تحقق المعاملة عبر إثبات احتيال.

في حال اكتشاف خطأ ضمن مجموعة معاملات، يصحح بروتوكول التجميع ذلك بإعادة تنفيذ المعاملات الخاطئة وتحديث الكتلة، وتتم معاقبة الأطراف التي وافقت على المعاملات غير الصحيحة.

قيود التجميعات المتفائلة

نظرًا لعدم التحقق المسبق من المعاملات، تتطلب التجميعات المتفائلة فترة حل نزاع، بخلاف تجميعات zk، ما يطيل وقت إتمام المعاملات.

أيضًا، يستغرق تحقيق نهائية المعاملات على شبكات التجميعات المتفائلة وقتًا أطول من تلك التي تعتمد تجميعات zk. ويُقصد بنهائية المعاملة المدة اللازمة ليطمئن المستخدم إلى عدم إمكانية عكس المعاملة أو تعديلها. كما تتأخر عمليات السحب في التجميعات المتفائلة حتى انتهاء فترة النزاع، فيما تتم عمليات السحب بتجميعات zk فور تحقق العقد الذكي من إثبات الصحة.

يعتبر بعض المتخصصين التجميعات المتفائلة أقل كفاءة من تجميعات zk؛ إذ يجب نشر جميع بيانات المعاملات لتحقيق نهائية المعاملة، في حين تكتفي تجميعات zk بنشر إثباتات الصحة فقط.

ما هو تجميع المعرفة الصفرية (zk Rollup)؟

تجميعات المعرفة الصفرية بروتوكولات تُجمع المعاملات وتنفذ خارج البلوكشين الرئيسي. بعد تنفيذ كل دفعة، يرسل المشغل ملخصًا بالتغييرات المطلوبة مع كل دفعة، بالإضافة إلى إثبات صحة رياضي يؤكد صحة التغييرات. هذه الإثباتات أصغر بكثير من بيانات المعاملات، ما يجعل التحقق منها أسرع وأقل تكلفة.

على Ethereum، تقلل تجميعات zk حجم بيانات المعاملات باستخدام الضغط عند كتابة المعاملات إلى Ethereum كـcalldata، ما يقلل رسوم المستخدمين.

طريقة تحقق تجميعات zk من المعاملات

تعتمد تجميعات zk على إثباتات المعرفة الصفرية للتحقق من صحة المعاملات. يقوم ما يُعرف بالمُثبِت (Prover) بإثبات صحة امتلاكه للمعرفة أمام المُحقِق (Verifier)، ما يتيح التحقق من صحة المعاملة.

تسير العملية كالتالي:

1. يقدم المثبت إثباتًا رياضيًا لا يمكن إلا له إنشاؤه.

2. يستعمل المحقق الإثبات للتحقق من صحة المعاملة.

3. يمكن إثبات الصحة دون كشف محتوى الإثبات للمحقق.

مزايا تجميعات zk

عند تطبيقها بشكل سليم، تمنح تجميعات zk المستخدمين درجة أمان مرتفعة. من أهم أسباب ذلك اعتمادها على إثباتات صحة المعرفة الصفرية، التي تجعل الشبكة لا تعمل إلا بالحالة الصحيحة وتمنع المشغلين من التلاعب بأموال المستخدمين أو الإضرار بالنظام.

ومن مزايا تجميعات zk أنه لا حاجة لمراقبة المستخدمين للشبكة، إذ تخزن جميع البيانات على البلوكشين وتتطلب إثباتات صحة فلا يستطيع المشغل الاحتيال، كما يمكن للمستخدمين سحب أموالهم إلى الشبكة الرئيسية دون الحاجة للتواصل مع المشغلين، وإثبات ملكية الرموز من خلال توفر البيانات.

توظف تجميعات zk، شأنها شأن التجميعات المتفائلة، آلية لتنفيذ المعاملات خارج البلوكشين الرئيسي وزيادة سرعة الإنجاز.

الاختلافات بين تجميعات zk والتجميعات المتفائلة

تمثل التجميعات المتفائلة وتجميعات المعرفة الصفرية نهجين مختلفين لتوسعة الطبقة الثانية، لكل منهما مزاياه وتحدياته:

التحقق من المعاملات: التجميعات المتفائلة تفترض صحة المعاملات افتراضيًا وتعتمد إثباتات الاحتيال للتحقق، بينما تستخدم تجميعات zk إثباتات تشفيرية للتحقق المسبق من كل المعاملات.

حل النزاعات: تتطلب التجميعات المتفائلة فترة نزاع (غالبًا 7 أيام) قبل نهائية المعاملة، أما تجميعات zk فتحقق النهائية فور تحقق الإثبات.

متطلبات البيانات: التجميعات المتفائلة تنشر كل بيانات المعاملات على الشبكة، بينما تكتفي تجميعات zk بنشر إثباتات صحة مضغوطة، ما يقلل تكاليف البيانات.

سرعة السحب للمستخدم: تتأخر عمليات السحب من التجميعات المتفائلة حتى نهاية فترة النزاع، أما تجميعات zk فتتيح السحب فورًا.

التعقيد الحسابي: إنشاء إثباتات المعرفة الصفرية يتطلب موارد حسابية عالية، ما يجعل تجميعات zk أكثر تعقيدًا في التنفيذ، بينما تتمتع التجميعات المتفائلة بمنطق أبسط لكن بوقت نهائية أطول.

نموذج الأمان: كلا النهجين آمنان تشفيريًا عبر آليات مختلفة—إثباتات الاحتيال مقابل الإثباتات الرياضية.

مستقبل تجميعات المعرفة الصفرية والتجميعات المتفائلة

يبقى مستقبل تجميعات المعرفة الصفرية والتجميعات المتفائلة واعدًا. مع زيادة التبني للعملات الرقمية وتقنية البلوكشين، تتزايد أهمية هذه الحلول في رفع كفاءة الشبكات. من المتوقع أن تستمر شبكات البلوكشين في اختبار وتطوير حلول توسعة متنوعة، من بينها Sharding، والتجميعات، وحلول الطبقة صفر. وقد تظهر مستقبلاً حلول جديدة كبدائل أو مكمّلات للتجميعات.

الخلاصة

مع تزايد الطلب على العملات الرقمية وتنامي الضغط على شبكات البلوكشين الحالية، يبتكر المطورون حلول توسعة متنوعة. استعرضنا في هذا المقال الفروق الجوهرية بين التجميعات المتفائلة وتجميعات zk. ومع استمرار اختبار وتطوير هذه التقنيات، قد تظهر نماذج أفضل تتيح تحقيق قابلية التوسع الضرورية لاعتماد العملات الرقمية على نطاق واسع.

الأسئلة الشائعة

ما هو الفرق الأساسي بين التجميعات المتفائلة وتجميعات المعرفة الصفرية؟

تفترض التجميعات المتفائلة صحة المعاملات إلا إذا ثبت العكس، بينما تعتبر تجميعات المعرفة الصفرية المعاملات غير صحيحة حتى يتم إثبات صحتها عبر إثباتات تشفيرية. تمنح التجميعات المتفائلة سرعة في التنفيذ، بينما تركز تجميعات zk على تعزيز الخصوصية والأمان.

أي الحلين أسرع وأقل تكلفة: التجميعات المتفائلة أم تجميعات المعرفة الصفرية؟

التجميعات المتفائلة توفر سرعة أعلى وتكلفة أقل برسوم معاملات منخفضة، لكنها تتطلب وقتًا أطول لتحقيق النهائية. أما تجميعات zk فتوفر نهائية سريعة لكنها تحتاج موارد حسابية أكبر، ما يجعلها أبطأ وأكثر تكلفة في البداية.

كيف يقارن أمان تجميعات المعرفة الصفرية بأمان التجميعات المتفائلة؟

توفر تجميعات المعرفة الصفرية أمانًا فائقًا عبر إثباتات رياضية تشفيرية للتحقق من صحة المعاملات، بينما تعتمد التجميعات المتفائلة على فترة تحدي وإثبات احتيال، ما يجعل تجميعات zk أكثر أمانًا بطبيعتها.

ما هي فترة التحدي في التجميعات المتفائلة؟

فترة التحدي هي مدة 7 أيام يُسمح خلالها للمحققين بالاعتراض على المعاملات ضمن التجميعات المتفائلة. النظام يفترض صحة كل المعاملات افتراضيًا، لكن هذه الفترة تتيح الكشف عن الاحتيال ومنعه.

ما هي المشاريع أو التطبيقات التي تعتمد التجميعات المتفائلة أو تجميعات zk؟

تعتمد Optimism وArbitrum التجميعات المتفائلة لتوسعة الاستخدامات العامة، بينما تستخدم zkSync وStarkNet وPolygon zkEVM تجميعات zk. ويساهم كلا النهجين في تسريع المعاملات وخفض التكاليف في تطبيقات DeFi والألعاب ومجالات أخرى.

كيف تعمل إثباتات المعرفة الصفرية في تجميعات zk؟

تتيح إثباتات المعرفة الصفرية للمثبت إثبات صحة المعاملة دون كشف تفاصيلها. تُجمع المعاملات خارج الشبكة، وتُضغط في إثبات تشفيري، ثم يُرسل هذا الإثبات فقط إلى الشبكة للتحقق، ما يضمن الخصوصية مع الحفاظ على الأمان وقابلية التوسع.

لماذا تحتاج التجميعات المتفائلة إلى آلية إثبات احتيال؟

تعتمد التجميعات المتفائلة على افتراض صحة المعاملات افتراضيًا ولا تتحقق إلا إذا تم الطعن فيها. تمكّن آلية إثبات الاحتيال أي طرف من إثبات وجود معاملات غير صحيحة، ما يحفز المحققين على التصرف بأمانة ويحمي الشبكة من المخاطر عبر الأمان الاقتصادي.

ما هي أبرز مزايا وعيوب تجميعات المعرفة الصفرية؟

المزايا: سرعة المعاملات، انخفاض الرسوم، سحب سريع للأموال إلى الطبقة الأولى. العيوب: تعقيد تقني مرتفع، متطلبات حسابية أكبر، سعة معاملات محدودة.

ما هي مزايا تجميعات الطبقة الثانية مقارنة بالسلاسل الجانبية وغيرها من حلول التوسعة؟

توفر تجميعات الطبقة الثانية تكلفة معاملات أقل ونهائية أسرع بالاعتماد على أمان الطبقة الأولى، بينما تعتمد السلاسل الجانبية على آليات أمان منفصلة. وتمنح قابلية توسع أعلى مع ضمانات تسوية قوية على الشبكة الرئيسية.

ما هو مستقبل تطوير التجميعات المتفائلة وتجميعات zk؟

ستتطور التجميعات المتفائلة وتجميعات zk جنبًا إلى جنب لتكمل كل منهما الأخرى. ستركز التجميعات المتفائلة على سرعة التنفيذ وسهولة التطبيق، بينما ستعزز تجميعات zk الأمان والخصوصية. وستتطور التقنيتان لتلبية احتياجات التطبيقات المختلفة في توسعة البلوكشين.