كيف سيعمل PeerDAS على تحسين توافر البيانات في Ethereum؟

لضمان الإدارة الفعّالة للبيانات والتحقق الآمن، تطورت Ethereum من DA إلى DAS، وأخيرًا أدخلت PeerDAS.

الكاتب: 0XNATALIE

في الاجتماع الأخير لمطوري Ethereum، تمت مناقشة اقتراح تقسيم الهارد فورك Pectra إلى جزئين. تم رفض هذا الاقتراح سابقًا بسبب القلق من تأخير ترقية شجرة Verkle. ومع ذلك، أعاد المطورون طرح هذه الفكرة في هذا الاجتماع لأنهم يرغبون في إضافة المزيد من مقترحات التحسين (EIP) في فورك Pectra. يقترح تقسيم الهارد فورك إلى جزئين: الجزء الأول سيشمل جميع EIP الموجودة حاليًا على Pectra Devnet 3، أما الجزء الثاني من الفورك فسيشمل EOF (تنسيق كائن EVM) وPeerDAS وغيرها. لفهم PeerDAS بشكل أفضل، سنبدأ أولاً من المفهوم الأساسي لتوافر البيانات.

DA: ضمان حصول العقد على بيانات السلسلة

توافر البيانات (Data Availability، DA) يعني ضمان أن جميع بيانات الكتل والمعاملات التي ينشرها مقترح الكتلة يمكن الوصول إليها والتحقق منها بفعالية من قبل المشاركين الآخرين في الشبكة. توافر البيانات هو عامل أساسي في أمان البلوكشين، لأنه إذا لم تكن البيانات متاحة، حتى وإن كانت الكتلة قانونية، فلن تتمكن العقد الأخرى من التحقق من محتواها، مما قد يؤدي إلى مشاكل في الإجماع وهجمات على الشبكة. على سبيل المثال، قد ينشر المهاجم جزءًا فقط من بيانات الكتلة، مما يمنع العقد الأخرى من التحقق.

عندما يتم بث كتلة جديدة، تقوم جميع العقد المشاركة بتنزيل والتحقق من بيانات الكتلة. هذا النمط كان ممكنًا عندما كان حجم الشبكة صغيرًا، لكن مع نمو البلوكشين المستمر، تصبح كمية البيانات ضخمة جدًا، ويزداد حجم التخزين المطلوب لكل عقدة، مما يرفع متطلبات الأجهزة. للسماح للعقد الخفيفة (مثل الأجهزة المحمولة أو الحواسيب) بالمشاركة في التحقق من الكتل، تم إدخال تقنية التقسيم (sharding) في البلوكشين.

تقنية التقسيم تعني تقسيم شبكة البلوكشين إلى عدة "شرائح" (shards) صغيرة. كل شريحة تتعامل فقط مع جزءها من البيانات، ولا تحتاج لمعالجة بيانات البلوكشين بالكامل. لذلك، تحتاج كل عقدة فقط لمعالجة بيانات شريحتها. لكن بما أن كل شريحة تتعامل مع جزء فقط من البيانات، فهذا يعني أن عقد الشرائح الأخرى لا يمكنها الوصول مباشرة إلى البيانات الكاملة. فكيف نضمن أن البيانات داخل الشريحة متاحة، وأن العقد الأخرى يمكنها التحقق من صحة هذه البيانات؟ على سبيل المثال، قد تنشر عقدة في شريحة ما كتلة جديدة، لكنها قد تنشر جزءًا فقط من البيانات. إذا لم تتمكن العقد الأخرى من الحصول على جميع بيانات الكتلة، فلن تتمكن من التحقق من صحة الكتلة.

DAS: التحقق من توافر البيانات الكلية عبر عينات جزئية

لمعالجة مشكلة توافر البيانات في التقسيم، تم اقتراح تقنية أخذ عينات توافر البيانات (Data Availability Sampling، DAS)، والتي تعتمد فكرتها الأساسية على التحقق من توافر بيانات الكتلة عبر أخذ عينات عشوائية، دون الحاجة إلى أن تقوم كل عقدة بتخزين أو تنزيل بيانات الكتلة بالكامل.

تسمح تقنية أخذ عينات توافر البيانات للعقد بالحصول عشوائيًا على جزء من بيانات الكتلة فقط للتحقق من توافر البيانات، فإذا تمكنت العقدة من الحصول والتحقق من هذه الأجزاء العشوائية بنجاح، يمكنها استنتاج أن بيانات الكتلة بالكامل متاحة.

لدعم هذا النوع من التحقق عبر العينات، غالبًا ما يتم ترميز بيانات الكتلة باستخدام RS encoding. يسمح هذا الترميز باستعادة البيانات الكاملة حتى في حال فقدان جزء منها. لذلك، حتى إذا قامت العقدة بتنزيل جزء فقط من بيانات الكتلة، يمكنها استنتاج والتأكد من صحة بيانات الكتلة بالكامل. تقلل DAS من كمية البيانات التي تحتاج كل عقدة لمعالجتها عبر التحقق بالعينات، مما يسمح للعقد الخفيفة بالمشاركة في التحقق من الكتل.

طبقة DA مثل Celestia تعتمد على هذه التقنيات لتحقيق ذلك. وتشمل بشكل رئيسي RS encoding + validity proof + DAS.

• ترميز RS (Reed-Solomon Encoding): يسمح هذا الترميز للعقد التي تستقبل جزءًا فقط من بيانات الكتلة بإعادة بناء الكتلة بالكامل. يشبه رموز تصحيح الأخطاء، ويتميز بقدرة على تحمل الأخطاء، بحيث يمكن إعادة بناء البيانات الكاملة حتى مع فقدان جزء منها.
• Validity Proof (إثبات الصلاحية): يستخدم إثبات المعرفة الصفرية لضمان عدم وجود أخطاء في البيانات أثناء الترميز والنقل. إذا نجح التحقق، يمكن فك ترميز البيانات بالكامل بدون أخطاء.
• DAS (أخذ عينات توافر البيانات): تقوم العقد الخفيفة بأخذ عينات عشوائية من أجزاء RS المشفرة داخل الكتلة، وتتحقق من توافر هذه الأجزاء، ومن ثم تستنتج أن الكتلة بالكامل متاحة.

PeerDAS: التحقق التعاوني للبيانات بين العقد

PeerDAS هو تطبيق محدد لتقنية DAS، حيث يتم أخذ عينات توافر البيانات عبر شبكة نظير إلى نظير (peer-to-peer network)، وهي شبكة تتكون من عدة عقد تتواصل مباشرة فيما بينها. في DAS، تقوم كل عقدة بالتحقق من البيانات بشكل مستقل، بينما يقوم PeerDAS بتحسين هذه العملية من خلال السماح للعقد بالتعاون في مشاركة والتحقق من بيانات الكتلة، مما يزيد من كفاءة التحقق. العقد ليست معزولة، بل يمكنها مشاركة مهام ونتائج التحقق من البيانات، ويمكنها الاعتماد على البيانات التي تم التحقق منها من قبل عقد أخرى. بذلك، لا تتحمل كل عقدة عبء التحقق بالكامل بمفردها، بل يتم توزيع المهام عبر التعاون، مما يقلل من عبء العقد. كما أن التحقق التعاوني يزيد من صعوبة التلاعب بالبيانات، حيث يحتاج المهاجم إلى التأثير على عدة عقد تحقق في نفس الوقت ليتمكن من التلاعب بالبيانات بنجاح.

حاليًا، ووفقًا لأحدث اجتماعات Ethereum حول PeerDAS، قام فريق عميل Ethereum Lighthouse بدمج فرع DAS في الفرع الرئيسي، ويجري حاليًا اختبارات لضمان التوافق مع PeerDAS. عادةً ما يُستخدم الفرع لتطوير واختبار ميزات أو تحسينات جديدة بشكل مستقل، ودمجه في الفرع الرئيسي يعني أن هذه الميزة أو التحسين قد اكتمل تطويره، وهناك ثقة في استقراره، ويمكن دمجه في الكود الأساسي.