إطلاق عقدة جديدة لـ Zcash على Zakura: المدفوعات الخصوصية قادرة على الوصول إلى 50 ألف معاملة في الثانية (TPS)، بهدف منافسة Visa وMastercard

المؤلف: كويندِسك

الترجمة: ديـب تشاو تيكفلو

تقديم ديـب تشاو: لا تستطيع Zcash حاليًا إلا معالجة نحو 1 عملية خصوصية في كل ثانية. أما عقدة جديدة تُسمّى Zakura، فيهدف منشئوها إلى تحقيق 50,000 TPS مع الحفاظ على الخصوصية الكاملة. وهذه إشارة مهمة لكل من يهتم بخصوصية المدفوعات وتوسّع البلوكشين: لم يعد من الضروري اختيار الخصوصية أو الأداء بمعزل عن الآخر.

لدى القائمين على إعادة بناء Zcash حلم يتمثل في الوصول إلى مستوى عمالقة المدفوعات العالميين Visa وMastercard، مع الحفاظ على إمكانية التحقق الكاملة وضمانات الخصوصية القوية، بحيث تتم معالجة عشرات الآلاف من المدفوعات في كل ثانية.

تتمثل القطعة الأولى من هذا المخطط في Zakura، وهو برنامج عقدة كاملة جديد صدر يوم الأربعاء بإصدار 1.0.0. تتم صيانته من قِبل كل من Sean Bowe، وهو أحد مؤسسي التشفير للمعرفة الصفرية في Zcash، وDev Ojha، الذي كان الشريك المؤسس لشركة Osmosis ويتولى حاليًا مسؤولية رئاسة Valar Group. وتُموَّل كلا الفريقين عبر تبرعات ZEC خاصة، وليس عبر شركات أو مؤسسات.

قالت منشورة على مدونة: "حلمنا هو دعم المدفوعات على مستوى العالم. تتجاوز Mastercard وVisa 50,000 عملية في كل ثانية؛ وهذه هو الحد الأدنى لدينا. وبحسب مخطط التشفير الحالي في Zcash، فإن هذا الحجم من العمليات يتطلب من العقد معالجة معدل تدفق يفوق 500 MB في كل ثانية". وأضافت: "إن منظومة التقنيات الحالية لا تصل إلى هذا الهدف. إن تقنيات التشفير التي يعمل فريقنا على تطويرها ستقلص معظم الفجوة".

العقدة الكاملة هي برنامج يحتفظ بنسخة كاملة من سلسلة الكتل، ويقصد هنا سجل Zcash، ويقوم بشكل مستقل بالتحقق من كل عملية لمعرفة ما إذا كانت تلتزم بقواعد الشبكة. وZakura هو إصدار مُفترَع من برنامج عقدة مؤسسة Zcash Zebra — أي أنه بُني من كود المؤسسة الرسمي مع إعادة تشكيله.

قواعد الإجماع هي دليل القواعد المشتركة التي تنفذها كل عقدة، وتحدد ما إذا كانت الشبكة ستقبل الكتل والمعاملات التي تُعَد صالحة. وإذا طبقت عقدة قواعد مختلفة، فإنها ستنشئ تفرعًا (fork) وتتوقف عن تبع السلسلة نفسها التي تتبعها بقية العقد.

التقليم واللقطات والتوافق

يمكن لـ Zakura أيضًا القيام بالتقليم، أي حذف بيانات سلسلة كتل قديمة لم تعد العقد بحاجة إليها، ما يقلص استخدام القرص بشكل كبير. وهذا يجعل السلسلة مضغوطة بما يكفي، إذ نشر الفريق نسخة جاهزة. بعد إزالة البيانات القديمة، يبلغ الحجم حوالي 11 GB، ويمكن للعقدة الجديدة تنزيلها مباشرة دون الحاجة إلى سحب التاريخ الكامل قطعة قطعة من عقد أخرى.

وهذا يختصر زمن التشغيل من الصفر حتى تصبح العقدة جاهزة بأقل من دقيقتين، ويقول الفريق إن ذلك "يُسرّع بنسبة 680 مرة".

أما وضع التوافق فيعيد أيضًا إنشاء واجهات عميل Zcash الأصلي zcashd، الذي سينتهي عمره في 18 يوليو، وبالتالي يمكن أن تستمر تكاملات المحافظ وبورصات العملات المبنية عليه في العمل كما هي.

هدف الإنتاج ودور Tachyon

سبب بناء كل ذلك هو مسألة حسابية.

تقوم Mastercard وVisa بمعالجة أكثر من 50,000 عملية في كل ثانية، ويقول الفريق إن هذا الرقم هو "حد أدنى وليس هدفًا". ويتطلب مخطط التشفير الحالي في Zcash أن تستقبل العقدة وتتحقق من بيانات بأكثر من 500 MB في كل ثانية حتى تواكب السرعة، لأن كل عملية خصوصية تتضمن إثباتًا، وحجم الإثبات كبير.

ويعادل ذلك تقريبًا تلقي قرص DVD كامل كل 10 ثوانٍ بشكل مستمر، ولا يستطيع أي برنامج من برامج Zcash حاليًا الاقتراب من هذا المستوى. لكن الأهم هو فهم أسباب كل عنق زجاجة.

مشروع Tachyon الذي يقوده Bowe يعالج هذه المشكلة عبر الإثباتات التكرارية (recursive proofs). فالإثبات الواحد يمكنه إثبات صحة آلاف الإثباتات الأخرى، ما يقلل بشكل كبير حجم البيانات التي يجب فحصها على مستوى الإجماع.

في خطة Tachyon، تتحقق العقدة من إثبات واحد بدلًا من آلاف الإثباتات، ويقول الفريق إن ذلك سيخفض متطلبات بيانات الإجماع من 100 MB إلى 500 MB في كل ثانية. ويرى الفريق أنه يمكن تحقيق ذلك تقنيًا عبر هندسة دقيقة.

عنق الزجاجة في المحافظ وحل Valar بتقنية PIR

تواجه المحافظ مشكلة مختلفة. نظرًا لأن Zcash يخفي المرسل إليه الخاص بكل عملية، فلا يمكن للمحفظة أن تسأل الخادم عن العمليات التي تنتمي إليها دون كشف نفسها. لذا يتعين عليها جلب كل شيء واختبار كل عملية على حدة، وهذا هو السبب في أن أفضل برامج المحافظ لا يمكنها الوصول إلا إلى نحو عملية واحدة في كل ثانية.

ولإزالة هذا عنق الزجاجة، تعمل Valar Group على تقنيات استرجاع معلومات خاصة تمكن المحافظ من الحصول على بياناتها من الخادم دون أن يعرف الخادم أي عناصر تم طلبها.

انتشار الكتل بسرعة

يعني انتشار الكتل بسرعة أن يتم بث الكتل الجديدة المستخرجة في شبكة البلوكشين بأسرع ما يمكن. ويقوم Zakura بطبقة البرمجيات المسؤولة عن هذه المهمة.

يجب أن يكون سريعًا بما يكفي لنقل الكتل الجديدة بين العقد بحيث تتحقق إمكانات التدفق الكبير للأدلة وحركة المحافظ. وهو مزود بنظام تجريبي يهدف إلى تمرير كل كتلة إلى كل عقدة في غضون نصف ثانية، وهو ما يكون مغلقًا افتراضيًا حاليًا.

تأتي الاختبارات القريبة لهذه الأفكار في أواخر يوليو. سيُفعَّل Ironwood، وباسمه الرسمي NU6.3، في كتلة الشبكة الرئيسية رقم 3,428,143، وذلك في حوالي 8:00 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة في 28 يوليو، ويقوم Zakura بدعمه منذ وقت إصدارِه.

قال Bowe في 10 يوليو إن جميع المنظمات الرئيسية تعهدت بتفعيل هذا الارتفاع، لكن بعد أسبوع من الخطة الأصلية لأن شركات البورصات ومقدمي المحافظ يحتاجون إلى وقت للتحضير.

منشأ Ironwood

وجود Ironwood جاء نتيجة ثغرة كادت أن تدمر Zcash في أواخر يونيو تقريبًا. تُعرف مجموعة الإخفاء بأنها واجهة الخصوصية في الشبكة، حيث يتم إخفاء المبالغ والمشاركين، وتعمل إثباتات المعرفة الصفرية كدليل على صحة عمليات حسابية.

في 29 مايو، اكتشف الباحث في Shielded Labs Taylor Hornby أن دائرة إثبات Orchard (آخر مجموعة إخفاء) تحتوي على ثغرة في السلامة (sanity)، تسمح للمهاجم بصك ZEC مزيف على السلسلة دون أن يترك أثرًا. كانت هذه الثغرة قائمة منذ تفعيل Orchard في مايو 2022.

عطل المطورون Orchard عبر استجابة طارئة اكتملت في 2 يونيو، ثم استعادوا تفعيله في 3 يونيو عبر شوكة صلبة NU6.2 عند الكتلة 3,364,600 باستخدام دائرة مُصححة.

لم تعالج الرقعة (patch) السنوات الأربع التي ظلت فيها الثغرة مفتوحة. إذ إن إثباتات المعرفة الصفرية لا تكشف أي معلومات بخلاف حقيقة أن التحقق تم. لذلك لا يوجد سجل على السلسلة لعمليات تحويل Orchard، ولا يستطيع أحد إثبات أنه لم تتم صناعة ZEC مزيف.

تم بناء Ironwood لمعالجة هذه المشكلة. إن ما يُسمى "بوابة دوّارة" عند حدود المجموعة يحدّ مما يمكن أن يغادر وما يمكن أن يدخل، مستفيدًا من حقيقة أن مبالغ ZEC عند الدخول والخروج من مجموعة الإخفاء تكون معلومة، حتى لو كانت معاملات داخل المجموعة خاصة. وبإغلاق Orchard لمنع الإيداعات الجديدة، تصبح البوابة الدوّارة هي المخرج الوحيد، ومن ثم يتم حبس أي عملة مزيفة بداخلها.

بعبارة بسيطة: يمكن للأرصدة الصحيحة أن تغادر مع الوقت، بينما قد تُمنع العملات المزيفة من الخروج بالكامل والعودة إلى التداول ضمن العرض المتداول. يضع هذا الإعداد أي محاولة لزيادة العرض المفرطة داخل الحدود، ويعيد الاعتماد في استعادة موثوقية العرض للرموز.