تجميعات المعرفة الصفرية

تجميعات المعرفة الصفرية (ZK-rollups) هي حلول توسيع من طبقة 2 (L2) تزيد من قدرة المعالجة على شبكة إيثيريوم الرئيسية عن طريق نقل الحوسبة وتخزين الحالة خارج السلسلة. يمكن لتجميعات المعرفة الصفرية معالجة آلاف المعاملات في دفعة واحدة ثم نشر بعض البيانات الملخصة بالحد الأدنى فقط على الشبكة الرئيسية. تحدد هذه البيانات الملخصة التغييرات التي يجب إجراؤها على حالة إيثيريوم وبعض إثباتات التشفير التي تؤكد صحة هذه التغييرات.

المتطلبات الأساسية

يجب أن تكون قد قرأت وفهمت صفحتنا حول توسيع إيثيريوم وطبقة 2 (L2).

ما هي تجميعات المعرفة الصفرية؟

تقوم تجميعات المعرفة الصفرية (ZK-rollups) بتجميع (أو 'لف') المعاملات في دفعات يتم تنفيذها خارج السلسلة. تقلل الحوسبة خارج السلسلة من كمية البيانات التي يجب نشرها على سلسلة الكتل. يقدم مشغلو تجميعات المعرفة الصفرية ملخصًا للتغييرات المطلوبة لتمثيل جميع المعاملات في دفعة بدلاً من إرسال كل معاملة على حدة. كما أنهم ينتجون لإثبات صحة تغييراتهم.

يتم الحفاظ على حالة تجميع المعرفة الصفرية بواسطة عقد ذكي منشور على شبكة إيثيريوم. لتحديث هذه الحالة، يجب على عقد تجميع المعرفة الصفرية تقديم إثبات الصلاحية للتحقق منه. كما ذكرنا، فإن إثبات الصلاحية هو ضمان تشفيري بأن تغيير الحالة المقترح بواسطة التجميع هو حقًا نتيجة تنفيذ دفعة المعاملات المحددة. هذا يعني أن تجميعات المعرفة الصفرية تحتاج فقط إلى تقديم إثباتات الصلاحية لجعل المعاملات نهائية على إيثيريوم بدلاً من نشر جميع بيانات المعاملات على السلسلة مثل التجميعات المتفائلة.

لا توجد تأخيرات عند نقل الأموال من تجميع المعرفة الصفرية إلى إيثيريوم لأن معاملات الخروج يتم تنفيذها بمجرد أن يتحقق عقد تجميع المعرفة الصفرية من إثبات الصلاحية. على العكس من ذلك، يخضع سحب الأموال من التجميعات المتفائلة لتأخير للسماح لأي شخص بالطعن في معاملة الخروج باستخدام .

تكتب تجميعات المعرفة الصفرية المعاملات إلى إيثيريوم كـ calldata. calldata هو المكان الذي يتم فيه تخزين البيانات المضمنة في الاستدعاءات الخارجية لوظائف العقد الذكي. يتم نشر المعلومات الموجودة في calldata على سلسلة الكتل، مما يسمح لأي شخص بإعادة بناء حالة التجميع بشكل مستقل. تستخدم تجميعات المعرفة الصفرية تقنيات الضغط لتقليل بيانات المعاملات—على سبيل المثال، يتم تمثيل الحسابات بواسطة مؤشر بدلاً من عنوان، مما يوفر 28 bytes من البيانات. يعد نشر البيانات على السلسلة تكلفة كبيرة للتجميعات، لذا يمكن أن يقلل ضغط البيانات من الرسوم للمستخدمين.

كيف تتفاعل تجميعات المعرفة الصفرية مع إيثيريوم؟

سلسلة تجميع المعرفة الصفرية هي بروتوكول خارج السلسلة يعمل فوق سلسلة كتل إيثيريوم وتتم إدارته بواسطة عقود إيثيريوم الذكية على السلسلة. تنفذ تجميعات المعرفة الصفرية المعاملات خارج الشبكة الرئيسية، ولكنها تلتزم بشكل دوري بدفعات المعاملات خارج السلسلة إلى عقد تجميع على السلسلة. سجل المعاملات هذا غير قابل للتغيير، تمامًا مثل سلسلة كتل إيثيريوم، ويشكل سلسلة تجميع المعرفة الصفرية.

تتكون البنية الأساسية لتجميع المعرفة الصفرية من المكونات التالية:

1. العقود على السلسلة: كما ذكرنا، يتم التحكم في بروتوكول تجميع المعرفة الصفرية بواسطة عقود ذكية تعمل على إيثيريوم. يتضمن ذلك العقد الرئيسي الذي يخزن كتل التجميع، ويتتبع الإيداعات، ويراقب تحديثات الحالة. يتحقق عقد آخر على السلسلة (عقد المتحقق) من إثباتات المعرفة الصفرية المقدمة من منتجي الكتل. وبالتالي، تعمل إيثيريوم كطبقة أساسية أو "طبقة 1 (L1)" لتجميع المعرفة الصفرية.

2. الآلة الافتراضية خارج السلسلة (VM): بينما يعيش بروتوكول تجميع المعرفة الصفرية على إيثيريوم، يحدث تنفيذ المعاملات وتخزين الحالة على آلة افتراضية منفصلة ومستقلة عن EVM. هذه الآلة الافتراضية خارج السلسلة هي بيئة التنفيذ للمعاملات على تجميع المعرفة الصفرية وتعمل كطبقة ثانوية أو "طبقة 2 (L2)" لبروتوكول تجميع المعرفة الصفرية. تضمن إثباتات الصلاحية التي تم التحقق منها على شبكة إيثيريوم الرئيسية صحة انتقالات الحالة في الآلة الافتراضية خارج السلسلة.

تجميعات المعرفة الصفرية هي "حلول توسيع هجينة"—بروتوكولات خارج السلسلة تعمل بشكل مستقل ولكنها تستمد الأمان من إيثيريوم. على وجه التحديد، تفرض شبكة إيثيريوم صلاحية تحديثات الحالة على تجميع المعرفة الصفرية وتضمن توفر البيانات وراء كل تحديث لحالة التجميع. نتيجة لذلك، تعد تجميعات المعرفة الصفرية أكثر أمانًا بكثير من حلول التوسيع الخالصة خارج السلسلة، مثل السلاسل الجانبية، المسؤولة عن خصائص الأمان الخاصة بها، أو validiums، التي تتحقق أيضًا من المعاملات على إيثيريوم باستخدام إثباتات الصلاحية، ولكنها تخزن بيانات المعاملات في مكان آخر.

تعتمد تجميعات المعرفة الصفرية على بروتوكول إيثيريوم الرئيسي فيما يلي:

توفر البيانات

تنشر تجميعات المعرفة الصفرية بيانات الحالة لكل معاملة تتم معالجتها خارج السلسلة إلى إيثيريوم. باستخدام هذه البيانات، يمكن للأفراد أو الشركات إعادة إنتاج حالة التجميع والتحقق من السلسلة بأنفسهم. تجعل إيثيريوم هذه البيانات متاحة لجميع المشاركين في الشبكة كـ calldata.

لا تحتاج تجميعات المعرفة الصفرية إلى نشر الكثير من بيانات المعاملات على السلسلة لأن إثباتات الصلاحية تتحقق بالفعل من صحة انتقالات الحالة. ومع ذلك، لا يزال تخزين البيانات على السلسلة مهمًا لأنه يسمح بالتحقق المستقل وغير المقيد بإذن من حالة سلسلة طبقة 2 (L2) والذي بدوره يسمح لأي شخص بتقديم دفعات من المعاملات، مما يمنع المشغلين الخبثاء من فرض الرقابة أو تجميد السلسلة.

التواجد على السلسلة مطلوب للمستخدمين للتفاعل مع التجميع. بدون الوصول إلى بيانات الحالة، لا يمكن للمستخدمين الاستعلام عن رصيد حسابهم أو بدء معاملات (مثل السحب) التي تعتمد على معلومات الحالة.

نهائية المعاملة

تعمل إيثيريوم كطبقة تسوية لتجميعات المعرفة الصفرية: تصبح معاملات طبقة 2 (L2) نهائية فقط إذا قبل عقد طبقة 1 (L1) إثبات الصلاحية. هذا يزيل خطر قيام المشغلين الخبثاء بإفساد السلسلة (مثل سرقة أموال التجميع) حيث يجب الموافقة على كل معاملة على الشبكة الرئيسية. أيضًا، تضمن إيثيريوم أنه لا يمكن عكس عمليات المستخدم بمجرد أن تصبح نهائية على طبقة 1 (L1).

مقاومة الرقابة

تستخدم معظم تجميعات المعرفة الصفرية "عقدة فائقة" (المشغل) لتنفيذ المعاملات، وإنتاج الدفعات، وتقديم الكتل إلى طبقة 1 (L1). في حين أن هذا يضمن الكفاءة، فإنه يزيد من خطر الرقابة: يمكن لمشغلي تجميعات المعرفة الصفرية الخبثاء فرض رقابة على المستخدمين عن طريق رفض تضمين معاملاتهم في الدفعات.

كإجراء أمني، تسمح تجميعات المعرفة الصفرية للمستخدمين بتقديم المعاملات مباشرة إلى عقد التجميع على الشبكة الرئيسية إذا اعتقدوا أنهم يتعرضون للرقابة من قبل المشغل. هذا يسمح للمستخدمين بفرض خروج من تجميع المعرفة الصفرية إلى إيثيريوم دون الحاجة إلى الاعتماد على إذن المشغل.

كيف تعمل تجميعات المعرفة الصفرية؟

المعاملات

يقوم المستخدمون في تجميع المعرفة الصفرية بتوقيع المعاملات وتقديمها إلى مشغلي طبقة 2 (L2) لمعالجتها وتضمينها في الدفعة التالية. في بعض الحالات، يكون المشغل كيانًا مركزيًا، يُسمى مُسلسِل، يقوم بتنفيذ المعاملات، وتجميعها في دفعات، وتقديمها إلى طبقة 1 (L1). المُسلسِل في هذا النظام هو الكيان الوحيد المسموح له بإنتاج كتل طبقة 2 (L2) وإضافة معاملات التجميع إلى عقد تجميع المعرفة الصفرية.

قد تقوم تجميعات المعرفة الصفرية الأخرى بتدوير دور المشغل باستخدام مجموعة مُدَقِّقين تعتمد على إثبات الحصة (PoS). يقوم المشغلون المحتملون بإيداع الأموال في عقد التجميع، حيث يؤثر حجم كل حصة تخزين على فرص المُخزِّن في اختياره لإنتاج دفعة التجميع التالية. يمكن اقتطاع حصة تخزين المشغل إذا تصرف بشكل خبيث، مما يحفزه على نشر كتل صالحة.

كيف تنشر تجميعات المعرفة الصفرية بيانات المعاملات على إيثيريوم

كما أوضحنا، يتم نشر بيانات المعاملات على إيثيريوم كـ calldata. calldata هي منطقة بيانات في عقد ذكي تُستخدم لتمرير الوسائط إلى وظيفة وتتصرف بشكل مشابه لـ الذاكرة. بينما لا يتم تخزين calldata كجزء من حالة إيثيريوم، فإنها تستمر على السلسلة كجزء من سجلات التاريخ (opens in a new tab) لسلسلة إيثيريوم. لا تؤثر calldata على حالة إيثيريوم، مما يجعلها طريقة رخيصة لتخزين البيانات على السلسلة.

غالبًا ما تحدد الكلمة الرئيسية calldata طريقة العقد الذكي التي يتم استدعاؤها بواسطة معاملة وتحتفظ بمدخلات الطريقة في شكل تسلسل عشوائي من البايتات. تستخدم تجميعات المعرفة الصفرية calldata لنشر بيانات المعاملات المضغوطة على السلسلة؛ يضيف مشغل التجميع ببساطة دفعة جديدة عن طريق استدعاء الوظيفة المطلوبة في عقد التجميع ويمرر البيانات المضغوطة كوسائط للوظيفة. يساعد هذا في تقليل التكاليف للمستخدمين نظرًا لأن جزءًا كبيرًا من رسوم التجميع يذهب نحو تخزين بيانات المعاملات على السلسلة.

التزامات الحالة

يتم تمثيل حالة تجميع المعرفة الصفرية، والتي تتضمن حسابات وأرصدة طبقة 2 (L2)، كـ شجرة ميركل. يتم تخزين تجزئة تشفيرية لجذر شجرة ميركل (جذر ميركل) في العقد على السلسلة، مما يسمح لبروتوكول التجميع بتتبع التغييرات في حالة تجميع المعرفة الصفرية.

ينتقل التجميع إلى حالة جديدة بعد تنفيذ مجموعة جديدة من المعاملات. يُطلب من المشغل الذي بدأ انتقال الحالة حساب جذر حالة جديد وتقديمه إلى العقد على السلسلة. إذا تمت مصادقة إثبات الصلاحية المرتبط بالدفعة بواسطة عقد المتحقق، يصبح جذر ميركل الجديد هو جذر الحالة الأساسي لتجميع المعرفة الصفرية.

إلى جانب حساب جذور الحالة، يقوم مشغل تجميع المعرفة الصفرية أيضًا بإنشاء جذر دفعة—وهو جذر شجرة ميركل يضم جميع المعاملات في دفعة. عند تقديم دفعة جديدة، يخزن عقد التجميع جذر الدفعة، مما يسمح للمستخدمين بإثبات أن معاملة (مثل طلب سحب) قد تم تضمينها في الدفعة. سيتعين على المستخدمين تقديم تفاصيل المعاملة، وجذر الدفعة، وإثبات ميركل يوضح مسار التضمين.

إثباتات الصلاحية

جذر الحالة الجديد الذي يقدمه مشغل تجميع المعرفة الصفرية إلى عقد طبقة 1 (L1) هو نتيجة لتحديثات حالة التجميع. لنفترض أن أليس ترسل 10 رموز مميزة إلى بوب، يقوم المشغل ببساطة بتقليل رصيد أليس بمقدار 10 وزيادة رصيد بوب بمقدار 10. يقوم المشغل بعد ذلك بإجراء عملية التجزئة لبيانات الحساب المحدثة، ويعيد بناء شجرة ميركل للتجميع، ويقدم جذر ميركل الجديد إلى العقد على السلسلة.

لكن عقد التجميع لن يقبل تلقائيًا التزام الحالة المقترح حتى يثبت المشغل أن جذر ميركل الجديد نتج عن تحديثات صحيحة لحالة التجميع. يقوم مشغل تجميع المعرفة الصفرية بذلك عن طريق إنتاج إثبات الصلاحية، وهو التزام تشفيري موجز يتحقق من صحة المعاملات المجمعة في دفعات.

تسمح إثباتات الصلاحية للأطراف بإثبات صحة بيان دون الكشف عن البيان نفسه—ومن هنا، تُسمى أيضًا إثباتات المعرفة الصفرية. تستخدم تجميعات المعرفة الصفرية إثباتات الصلاحية لتأكيد صحة انتقالات الحالة خارج السلسلة دون الحاجة إلى إعادة تنفيذ المعاملات على إيثيريوم. يمكن أن تأتي هذه الإثباتات في شكل زي كي سنارك (opens in a new tab) (حجة المعرفة الموجزة غير التفاعلية ذات المعرفة الصفرية) أو زِد كيه ستارك (opens in a new tab) (حجة المعرفة الشفافة القابلة للتطوير ذات المعرفة الصفرية).

يساعد كل من SNARKs و STARKs في إثبات سلامة الحوسبة خارج السلسلة في تجميعات المعرفة الصفرية، على الرغم من أن كل نوع إثبات له ميزات مميزة.

زي كي سنارك (ZK-SNARKs)

لكي يعمل بروتوكول زي كي سنارك، من الضروري إنشاء سلسلة مرجعية مشتركة (CRS): توفر CRS معلمات عامة لإثبات والتحقق من إثباتات الصلاحية. يعتمد أمان نظام الإثبات على إعداد CRS؛ إذا وقعت المعلومات المستخدمة لإنشاء معلمات عامة في حوزة جهات خبيثة، فقد يتمكنون من إنشاء إثباتات صلاحية خاطئة.

تحاول بعض تجميعات المعرفة الصفرية حل هذه المشكلة باستخدام مراسم حوسبة متعددة الأطراف (MPC) (opens in a new tab)، بمشاركة أفراد موثوقين، لإنشاء معلمات عامة لدائرة زي كي سنارك. يساهم كل طرف ببعض العشوائية (تسمى "النفايات السامة") لبناء CRS، والتي يجب عليهم تدميرها على الفور.

تُستخدم الإعدادات الموثوقة لأنها تزيد من أمان إعداد CRS. طالما أن مشاركًا صادقًا واحدًا يدمر مدخلاته، فإن أمان نظام زي كي سنارك مضمون. ومع ذلك، يتطلب هذا النهج الثقة في المشاركين لحذف العشوائية التي تم أخذ عينات منها وعدم تقويض ضمانات أمان النظام.

بغض النظر عن افتراضات الثقة، تحظى زي كي سنارك بشعبية بسبب أحجام إثباتاتها الصغيرة والتحقق في وقت ثابت. نظرًا لأن التحقق من الإثبات على طبقة 1 (L1) يشكل التكلفة الأكبر لتشغيل تجميع المعرفة الصفرية، تستخدم شبكات طبقة 2 (L2) زي كي سنارك لإنشاء إثباتات يمكن التحقق منها بسرعة وبتكلفة زهيدة على الشبكة الرئيسية.

زِد كيه ستارك (ZK-STARKs)

مثل زي كي سنارك، تثبت زِد كيه ستارك صلاحية الحوسبة خارج السلسلة دون الكشف عن المدخلات. ومع ذلك، تعتبر زِد كيه ستارك تحسينًا على زي كي سنارك بسبب قابليتها للتطوير وشفافيتها.

زِد كيه ستارك 'شفافة'، حيث يمكنها العمل بدون الإعداد الموثوق لسلسلة مرجعية مشتركة (CRS). بدلاً من ذلك، تعتمد زِد كيه ستارك على عشوائية يمكن التحقق منها علنًا لإعداد معلمات لإنشاء الإثباتات والتحقق منها.

توفر زِد كيه ستارك أيضًا قابلية تطوير أكبر لأن الوقت اللازم لإثبات والتحقق من إثباتات الصلاحية يزداد بشكل شبه خطي فيما يتعلق بتعقيد الحوسبة الأساسية. مع زي كي سنارك، تتوسع أوقات الإثبات والتحقق بشكل خطي فيما يتعلق بحجم الحوسبة الأساسية. هذا يعني أن زِد كيه ستارك تتطلب وقتًا أقل من زي كي سنارك للإثبات والتحقق عند التعامل مع مجموعات بيانات كبيرة، مما يجعلها مفيدة للتطبيقات ذات الحجم الكبير.

زِد كيه ستارك آمنة أيضًا ضد أجهزة الكمبيوتر الكمومية، في حين يُعتقد على نطاق واسع أن تشفير المنحنى الإهليلجي (ECC) المستخدم في زي كي سنارك عرضة لهجمات الحوسبة الكمومية. الجانب السلبي لـ زِد كيه ستارك هو أنها تنتج أحجام إثبات أكبر، والتي تكون أكثر تكلفة للتحقق منها على إيثيريوم.

كيف تعمل إثباتات الصلاحية في تجميعات المعرفة الصفرية؟

إنشاء الإثبات

قبل قبول المعاملات، سيقوم المشغل بإجراء الفحوصات المعتادة. يتضمن ذلك التأكد من أن:

• حسابات المرسل والمستلم جزء من شجرة الحالة.
• لدى المرسل أموال كافية لمعالجة المعاملة.
• المعاملة صحيحة وتتطابق مع المفتاح العام للمرسل على التجميع.
• الرقم الفريد للمرسل صحيح، إلخ.

بمجرد أن يكون لدى عقدة تجميع المعرفة الصفرية معاملات كافية، فإنها تجمعها في دفعة وتجمع المدخلات لدائرة الإثبات لتجميعها في إثبات معرفة صفرية موجز. يتضمن ذلك:

• جذر شجرة ميركل يضم جميع المعاملات في الدفعة.
• إثباتات ميركل للمعاملات لإثبات التضمين في الدفعة.
• إثباتات ميركل لكل زوج مرسل-مستلم في المعاملات لإثبات أن هذه الحسابات جزء من شجرة حالة التجميع.
• مجموعة من جذور الحالة الوسيطة، مشتقة من تحديث جذر الحالة بعد تطبيق تحديثات الحالة لكل معاملة (أي تقليل حسابات المرسل وزيادة حسابات المستلم).

تحسب دائرة الإثبات إثبات الصلاحية عن طريق "التكرار" على كل معاملة وإجراء نفس الفحوصات التي أكملها المشغل قبل معالجة المعاملة. أولاً، تتحقق من أن حساب المرسل جزء من جذر الحالة الحالي باستخدام إثبات ميركل المقدم. ثم تقلل من رصيد المرسل، وتزيد من رقمه الفريد، وتجري عملية التجزئة لبيانات الحساب المحدثة وتجمعها مع إثبات ميركل لإنشاء جذر ميركل جديد.

يعكس جذر ميركل هذا التغيير الوحيد في حالة تجميع المعرفة الصفرية: تغيير في رصيد المرسل ورقمه الفريد. هذا ممكن لأن إثبات ميركل المستخدم لإثبات وجود الحساب يُستخدم لاشتقاق جذر الحالة الجديد.

تقوم دائرة الإثبات بنفس العملية على حساب المستلم. تتحقق مما إذا كان حساب المستلم موجودًا تحت جذر الحالة الوسيط (باستخدام إثبات ميركل)، وتزيد من رصيده، وتعيد تجزئة بيانات الحساب وتجمعها مع إثبات ميركل لإنشاء جذر حالة جديد.

تتكرر العملية لكل معاملة؛ تنشئ كل "حلقة" جذر حالة جديدًا من تحديث حساب المرسل وجذرًا جديدًا لاحقًا من تحديث حساب المستلم. كما أوضحنا، يمثل كل تحديث لجذر الحالة تغييرًا في جزء واحد من شجرة حالة التجميع.

تتكرر دائرة إثبات المعرفة الصفرية على دفعة المعاملات بأكملها، وتتحقق من تسلسل التحديثات التي تؤدي إلى جذر حالة نهائي بعد تنفيذ المعاملة الأخيرة. يصبح جذر ميركل الأخير المحسوب هو أحدث جذر حالة أساسي لتجميع المعرفة الصفرية.

التحقق من الإثبات

بعد أن تتحقق دائرة الإثبات من صحة تحديثات الحالة، يقدم مشغل طبقة 2 (L2) إثبات الصلاحية المحسوب إلى عقد المتحقق على طبقة 1 (L1). تتحقق دائرة التحقق الخاصة بالعقد من صلاحية الإثبات وتتحقق أيضًا من المدخلات العامة التي تشكل جزءًا من الإثبات:

• جذر الحالة السابقة: جذر الحالة القديم لتجميع المعرفة الصفرية (أي قبل تنفيذ المعاملات المجمعة في دفعات)، مما يعكس آخر حالة صالحة معروفة لسلسلة طبقة 2 (L2).

• جذر الحالة اللاحقة: جذر الحالة الجديد لتجميع المعرفة الصفرية (أي بعد تنفيذ المعاملات المجمعة في دفعات)، مما يعكس أحدث حالة لسلسلة طبقة 2 (L2). جذر الحالة اللاحقة هو الجذر النهائي المشتق بعد تطبيق تحديثات الحالة في دائرة الإثبات.

• جذر الدفعة: جذر ميركل للدفعة، المشتق عن طريق تحويل المعاملات إلى شجرة ميركل في الدفعة وإجراء عملية التجزئة لجذر الشجرة.

• مدخلات المعاملة: البيانات المرتبطة بالمعاملات المنفذة كجزء من الدفعة المقدمة.

إذا كان الإثبات يرضي الدائرة (أي أنه صالح)، فهذا يعني أن هناك تسلسلًا من المعاملات الصالحة التي تنقل التجميع من الحالة السابقة (المبصومة تشفيريًا بواسطة جذر الحالة السابقة) إلى حالة جديدة (المبصومة تشفيريًا بواسطة جذر الحالة اللاحقة). إذا كان جذر الحالة السابقة يتطابق مع الجذر المخزن في عقد التجميع، وكان الإثبات صالحًا، يأخذ عقد التجميع جذر الحالة اللاحقة من الإثبات ويحدث شجرة الحالة الخاصة به لتعكس حالة التجميع المتغيرة.

الدخول والخروج

يدخل المستخدمون إلى تجميع المعرفة الصفرية عن طريق إيداع الرموز المميزة في عقد التجميع المنشور على سلسلة طبقة 1 (L1). يتم وضع هذه المعاملة في قائمة الانتظار نظرًا لأن المشغلين فقط هم من يمكنهم تقديم المعاملات إلى عقد التجميع.

إذا بدأت قائمة انتظار الإيداع المعلقة في الامتلاء، فسيأخذ مشغل تجميع المعرفة الصفرية معاملات الإيداع ويقدمها إلى عقد التجميع. بمجرد أن تكون أموال المستخدم في التجميع، يمكنه البدء في إجراء المعاملات عن طريق إرسال المعاملات إلى المشغل لمعالجتها. يمكن للمستخدمين التحقق من الأرصدة على التجميع عن طريق إجراء عملية التجزئة لبيانات حساباتهم، وإرسال التجزئة إلى عقد التجميع، وتقديم إثبات ميركل للتحقق منه مقابل جذر الحالة الحالي.

السحب من تجميع المعرفة الصفرية إلى طبقة 1 (L1) أمر مباشر. يبدأ المستخدم معاملة الخروج عن طريق إرسال أصوله على التجميع إلى حساب محدد للحرق. إذا قام المشغل بتضمين المعاملة في الدفعة التالية، يمكن للمستخدم تقديم طلب سحب إلى العقد على السلسلة. سيتضمن طلب السحب هذا ما يلي:

• إثبات ميركل يثبت تضمين معاملة المستخدم إلى حساب الحرق في دفعة معاملات

• بيانات المعاملة

• جذر الدفعة

• عنوان طبقة 1 (L1) لتلقي الأموال المودعة

يقوم عقد التجميع بإجراء عملية التجزئة لبيانات المعاملة، ويتحقق مما إذا كان جذر الدفعة موجودًا، ويستخدم إثبات ميركل للتحقق مما إذا كانت تجزئة المعاملة جزءًا من جذر الدفعة. بعد ذلك، ينفذ العقد معاملة الخروج ويرسل الأموال إلى العنوان الذي اختاره المستخدم على طبقة 1 (L1).

ZK-rollups and EVM compatibility

على عكس التجميعات المتفائلة، فإن تجميعات المعرفة الصفرية ليست متوافقة بسهولة مع آلة إيثيريوم الافتراضية (EVM). يعد إثبات حوسبة EVM للأغراض العامة في الدوائر أكثر صعوبة ويستهلك موارد أكثر من إثبات الحسابات البسيطة (مثل تحويل الرمز المميز الموصوف سابقًا).

ومع ذلك، فإن التقدم في تقنية المعرفة الصفرية (opens in a new tab) يثير اهتمامًا متجددًا بتغليف حوسبة EVM في إثباتات المعرفة الصفرية. تتجه هذه الجهود نحو إنشاء تطبيق zkEVM يمكنه التحقق بكفاءة من صحة تنفيذ البرنامج. يعيد zkEVM إنشاء أكواد تشغيل EVM الحالية للإثبات/التحقق في الدوائر، مما يسمح بتنفيذ العقود الذكية.

مثل EVM، ينتقل zkEVM بين الحالات بعد إجراء الحوسبة على بعض المدخلات. الفرق هو أن zkEVM ينشئ أيضًا إثباتات المعرفة الصفرية للتحقق من صحة كل خطوة في تنفيذ البرنامج. يمكن أن تتحقق إثباتات الصلاحية من صحة العمليات التي تمس حالة الآلة الافتراضية (الذاكرة، المكدس، التخزين) والحوسبة نفسها (أي، هل استدعت العملية أكواد التشغيل الصحيحة ونفذتها بشكل صحيح؟).

من المتوقع أن يساعد إدخال تجميعات المعرفة الصفرية المتوافقة مع EVM المطورين على الاستفادة من ضمانات قابلية التطوير والأمان لإثباتات المعرفة الصفرية. والأهم من ذلك، التوافق مع البنية التحتية الأصلية لإيثيريوم يعني أنه يمكن للمطورين بناء تطبيقات لامركزية (dapps) صديقة لـ ZK باستخدام أدوات ولغات مألوفة (ومختبرة في المعارك).

How do ZK-rollup fees work?

يعتمد المبلغ الذي يدفعه المستخدمون مقابل المعاملات على تجميعات المعرفة الصفرية على رسوم الغاز، تمامًا كما هو الحال في شبكة إيثيريوم الرئيسية. ومع ذلك، تعمل رسوم الغاز بشكل مختلف على طبقة 2 (L2) وتتأثر بالتكاليف التالية:

1. كتابة الحالة: هناك تكلفة ثابتة للكتابة إلى حالة إيثيريوم (أي تقديم معاملة على سلسلة كتل إيثيريوم). تقلل تجميعات المعرفة الصفرية من هذه التكلفة عن طريق التجميع في دفعات للمعاملات وتوزيع التكاليف الثابتة عبر مستخدمين متعددين.

2. نشر البيانات: تنشر تجميعات المعرفة الصفرية بيانات الحالة لكل معاملة إلى إيثيريوم كـ calldata. تخضع تكاليف calldata حاليًا لـ EIP-1559 (opens in a new tab)، والذي ينص على تكلفة 16 غاز للبايتات غير الصفرية و 4 غاز للبايتات الصفرية من calldata، على التوالي. تتأثر التكلفة المدفوعة على كل معاملة بمقدار calldata الذي يجب نشره على السلسلة من أجلها.

3. رسوم مشغل طبقة 2 (L2): هذا هو المبلغ المدفوع لمشغل التجميع كتعويض عن التكاليف الحسابية المتكبدة في معالجة المعاملات، تمامًا مثل "رسوم الأولوية (الإكراميات)" للمعاملة على شبكة إيثيريوم الرئيسية.

4. إنشاء الإثبات والتحقق منه: يجب على مشغلي تجميعات المعرفة الصفرية إنتاج إثباتات الصلاحية لدفعات المعاملات، وهو أمر يستهلك الكثير من الموارد. يكلف التحقق من إثباتات المعرفة الصفرية على الشبكة الرئيسية أيضًا غازًا (حوالي 500,000 غاز).

بصرف النظر عن التجميع في دفعات للمعاملات، تقلل تجميعات المعرفة الصفرية الرسوم للمستخدمين عن طريق ضغط بيانات المعاملات. يمكنك رؤية نظرة عامة في الوقت الفعلي (opens in a new tab) على تكلفة استخدام تجميعات المعرفة الصفرية لإيثيريوم.

How do ZK-rollups scale Ethereum?

ضغط بيانات المعاملة

تعمل تجميعات المعرفة الصفرية على توسيع قدرة المعالجة على الطبقة الأساسية لإيثيريوم عن طريق أخذ الحوسبة خارج السلسلة، ولكن الدفعة الحقيقية للتوسيع تأتي من ضغط بيانات المعاملات. يحد حجم الكتلة في إيثيريوم من البيانات التي يمكن أن تحتفظ بها كل كتلة، وبالتالي، عدد المعاملات التي تتم معالجتها لكل كتلة. من خلال ضغط البيانات المتعلقة بالمعاملات، تزيد تجميعات المعرفة الصفرية بشكل كبير من عدد المعاملات التي تتم معالجتها لكل كتلة.

يمكن لتجميعات المعرفة الصفرية ضغط بيانات المعاملات بشكل أفضل من التجميعات المتفائلة لأنها لا تضطر إلى نشر جميع البيانات المطلوبة للتحقق من صحة كل معاملة. يتعين عليهم فقط نشر الحد الأدنى من البيانات المطلوبة لإعادة بناء أحدث حالة للحسابات والأرصدة على التجميع.

الإثباتات العودية

إحدى مزايا إثباتات المعرفة الصفرية هي أن الإثباتات يمكن أن تتحقق من إثباتات أخرى. على سبيل المثال، يمكن لـ زي كي سنارك واحد التحقق من زي كي سنارك أخرى. تسمى "إثباتات الإثباتات" هذه بالإثباتات العودية وتزيد بشكل كبير من قدرة المعالجة على تجميعات المعرفة الصفرية.

حاليًا، يتم إنشاء إثباتات الصلاحية على أساس كتلة بكتلة وتقديمها إلى عقد طبقة 1 (L1) للتحقق منها. ومع ذلك، فإن التحقق من إثباتات الكتلة الفردية يحد من قدرة المعالجة التي يمكن أن تحققها تجميعات المعرفة الصفرية حيث يمكن جعل كتلة واحدة فقط نهائية عندما يقدم المشغل إثباتًا.

ومع ذلك، تجعل الإثباتات العودية من الممكن جعل عدة كتل نهائية بإثبات صلاحية واحد. هذا لأن دائرة الإثبات تجمع بشكل عودي إثباتات كتل متعددة حتى يتم إنشاء إثبات نهائي واحد. يقدم مشغل طبقة 2 (L2) هذا الإثبات العودي، وإذا قبله العقد، فستصبح جميع الكتل ذات الصلة نهائية على الفور. مع الإثباتات العودية، يزداد عدد معاملات تجميع المعرفة الصفرية التي يمكن جعلها نهائية على إيثيريوم على فترات.

إيجابيات وسلبيات تجميعات المعرفة الصفرية

شرح مرئي لتجميعات المعرفة الصفرية

شاهد Finematics يشرح تجميعات المعرفة الصفرية:

Who is working on a zkEVM?

تشمل المشاريع التي تعمل على zkEVMs ما يلي:

• zkEVM (opens in a new tab) - zkEVM هو مشروع ممول من مؤسسة إيثيريوم لتطوير تجميع معرفة صفرية متوافق مع EVM وآلية لإنشاء إثباتات الصلاحية لكتل إيثيريوم.

• بوليغون zkEVM (opens in a new tab) - هو تجميع معرفة صفرية لامركزي على شبكة إيثيريوم الرئيسية يعمل على آلة إيثيريوم الافتراضية ذات المعرفة الصفرية (zkEVM) التي تنفذ معاملات إيثيريوم بطريقة شفافة، بما في ذلك العقود الذكية مع عمليات التحقق من إثبات المعرفة الصفرية.

• Scroll (opens in a new tab) - Scroll هي شركة تعتمد على التكنولوجيا تعمل على بناء حل طبقة 2 (L2) أصلي لـ zkEVM لإيثيريوم.

• Taiko (opens in a new tab) - Taiko هو تجميع معرفة صفرية لامركزي ومكافئ لإيثيريوم (النوع 1 ZK-EVM (opens in a new tab)).

• ZKsync (opens in a new tab) - ZKsync Era هو تجميع معرفة صفرية متوافق مع EVM تم بناؤه بواسطة Matter Labs، ومدعوم بـ zkEVM الخاص به.

• ستارك نت (opens in a new tab) - ستارك نت هو حل توسيع من طبقة 2 (L2) متوافق مع EVM تم بناؤه بواسطة StarkWare.

• Morph (opens in a new tab) - Morph هو حل توسيع تجميع هجين يستخدم إثبات المعرفة الصفرية لمعالجة مشكلة تحدي حالة طبقة 2 (L2).

• Linea (opens in a new tab) - Linea هي طبقة 2 (L2) لـ zkEVM مكافئة لإيثيريوم تم بناؤها بواسطة كونسينسيس، وتتوافق تمامًا مع نظام إيثيريوم البيئي.

قراءات إضافية حول تجميعات المعرفة الصفرية

• ما هي تجميعات المعرفة الصفرية؟ (opens in a new tab)
• ما هي تجميعات المعرفة الصفرية؟ (opens in a new tab)
• الدليل العملي لتجميعات إيثيريوم (opens in a new tab)
• STARKs مقابل SNARKs (opens in a new tab)
• ما هو zkEVM؟ (opens in a new tab)
• أنواع ZK-EVM: مكافئ لإيثيريوم، مكافئ لـ EVM، النوع 1، النوع 4، وكلمات طنانة غامضة أخرى (opens in a new tab)
• مقدمة إلى zkEVM (opens in a new tab)
• ما هي شبكات طبقة 2 (L2) لـ ZK-EVM؟ (opens in a new tab)
• موارد Awesome-zkEVM (opens in a new tab)
• كيف تعمل ZK-SNARKS من الداخل (opens in a new tab)
• كيف تكون SNARKs ممكنة؟ (opens in a new tab)

برامج تعليمية: الخصوصية والمعرفة الصفرية على إيثيريوم

• استخدام المعرفة الصفرية لحالة سرية – كيفية استخدام إثباتات ZK ومكونات الخادم خارج السلسلة للحفاظ على حالة اللعبة السرية على السلسلة.
• استخدام العناوين المخفية – كيف تتيح العناوين المخفية لـ ERC-5564 تحويلات ETH مجهولة باستخدام اشتقاق مفتاح التشفير.
• استخدام إيثيريوم لمصادقة ويب 2 – كيفية دمج توقيعات محفظة إيثيريوم مع أنظمة مصادقة ويب 2 القائمة على SAML.