قدم فيتاليك بوتيرين، المؤسس المشارك لإيثيريوم، في 6 سبتمبر، نموذجًا للمعاملات على المدى الطويل يمكن أن يسمح للشبكة بمعالجة بعض أعمال التحقق بالتوازي.

يقترح بوتيرين فصل الآثار الناتجة عن المعاملات عن الشروط التي يجب استيفاؤها قبل أن تحدث تلك الآثار.

وصف بوتيرين المكونين بأنهما "إجراءات" و"تبعية" في منشور مفصل. الإجراءات تغير حالة إيثيريوم، مثل تحويل الإيثيريوم (ETH) أو استدعاء عقد. تغطي التبعيات المعلومات المطلوبة لإثبات أن المعاملة صالحة.

التوقيع الرقمي هو أحد أمثلة التبعية. ومن الأمثلة الأخرى إثباتات ميركل (Merkle proofs) التي تظهر وجود مخرجات غير منفق عليها، وإثباتات عدم المعرفة (zero-knowledge proofs)، وشروط الحالة التي يجب أن تظل صحيحة عندما تدخل المعاملة كتلة.

جادل بوتيرين بأن جعل هذا التمييز واضحًا يمكن أن يساعد إيثيريوم على التوسع دون التخلي عن بيئة التنفيذ المرنة. ومع ذلك، لا يزال الاقتراح جزءًا من أبحاث البروتوكول المستمرة. ولم يوافق مطورو إيثيريوم على التصميم الكامل للنشر.

يمكن لإيثيريوم معالجة تبعيات المعاملات بالتوازي

تجمع معاملات إيثيريوم حاليًا التفويض ودفع الرسوم والتنفيذ ضمن تدفق معالجة مشترك. تتحقق العقد مما إذا كانت المعاملة موقّعة بشكل صحيح، وما إذا كان المرسل يمكنه دفع الرسوم، وما إذا كانت تعليماتها تنفذ بنجاح.

بعض هذه الفحوصات لا تعتمد على تغييرات الحالة النهائية للمعاملة. وقال بوتيرين إن هذه التبعيات يمكن معالجتها بشكل منفصل، وفي كثير من الحالات، في نفس الوقت.

على سبيل المثال، قد يحتاج المدقق إلى تأكيد توقيع قبل قبول المعاملة. لا يحتاج هذا التحقق بالضرورة إلى انتظار توقيعات غير مرتبطة مرفقة بمعاملات أخرى. إذا كانت هناك فحوصات مستقلة متعددة معروفة مسبقًا، يمكن للعملاء توزيع العمل عبر موارد المعالجة المتاحة.

تتطلب الفحوصات المعتمدة على الحالة مزيدًا من العناية. قد يصبح الشرط المرتبط برصيد الحساب أو خانة التخزين غير صالح إذا غيرت معاملة سابقة نفس الحالة. وقال بوتيرين إن مجمعات الذاكرة (mempools) يمكن أن تفكر في هذه الشروط بشكل أكثر فعالية عندما تعلن المعاملات عن أجزاء الحالة التي تصل إليها.

سيكافئ هذا النهج المعاملات القابلة للتنبؤ. يمكن للعمليات التي تحدد تبعياتها بوضوح أن تحصل على تكاليف غاز أقل لأن العملاء يمكنهم التحقق منها بكفاءة أكبر. ستظل المعاملات التي تتطلب استدعاءات ديناميكية ووصولًا غير متوقع إلى الحالة ممكنة ولكن قد تكلف أكثر.

قدر بوتيرين أن أكثر من 90% من نشاط إيثيريوم من حيث الحجم لا يتطلب المستوى الكامل من المرونة الديناميكية للشبكة. هذا الرقم هو تقييمه الخاص وليس قياسًا منشورًا للشبكة ضمن المنشور. الحجة الأوسع هي أن التحويلات الشائعة والتفاعلات الروتينية للعقود يمكن أن تستخدم تنسيقات أكثر تقييدًا دون الحد من التطبيقات المتخصصة.

سيحافظ النموذج المقترح على نظام حسابات إيثيريوم المرن للمعاملات التي تحتاج إليه. يمكن للنشاط الأكثر قابلية للتنبؤ استخدام هياكل قابلة للتحليل الثابت تشبه أجزاء من نموذج معاملات بيتكوين.

يستخدم بيتكوين نموذج مخرجات المعاملات غير المنفقة (UTXO) حيث تحدد المعاملة المخرجات التي تنوي إنفاقها. تستخدم إيثيريوم عادةً حسابات ذات أرصدة ونونسات وتخزين عقود قابل للبرمجة. لا يقترح بوتيرين أن تستبدل إيثيريوم نموذج حساباتها ببنية بيتكوين. لقد وصف طيفًا يجمع أفكارًا من كلا النظامين.

يقدم EIP-8141 إطار عمل معاملات عامًا

EIP-8141 هو مسودة اقتراح تحسين إيثيريوم (EIP) لنوع جديد من المعاملات يُعرف بمعاملة الإطار (Frame Transaction). يقسم المعاملة إلى إطارات استدعاء عقود يمكنها التحقق من الصلاحية، والموافقة على دفع الغاز، وتنفيذ عمليات المستخدم.

ينص الاقتراح الرسمي على أن صلاحية المعاملة ودفع الرسوم لن يعتمدا فقط على توقيع قياسي مرفق بالمعاملة الخارجية. بدلاً من ذلك، يمكن لرمز الحساب تحديد قواعد التفويض والدفع اللازمة.

يمكن لمعاملات الإطار دعم الرسوم المدعومة، والمدفوعات بالرموز المميزة بخلاف الإيثيريوم (ETH)، وتدوير المفاتيح، وتجميع المعاملات. كما يمكن أن تسمح للحسابات المملوكة خارجيًا بالحصول على ميزات تجريد الحساب دون الاعتماد على نفس نشر العقد عبر كل شبكة متوافقة.

وفقًا للهيكل المقترح، ستحدد إطارات التحقق ما إذا كان المرسل قد فوض المعاملة. ويمكن لإطارات منفصلة تحديد من يدفع الرسوم ثم تنفيذ العمليات المطلوبة.

يتوافق هذا الهيكل مع تقسيم بوتيرين بين التبعيات والإجراءات. تتعامل إطارات التحقق مع الشروط التي يجب استيفاؤها. وتتعامل إطارات المرسل مع العمليات التي تغير الحالة.

يمكن أن يحسن التنسيق أيضًا قابلية التشغيل البيني بين شبكات الآلة الافتراضية لإيثيريوم (EVM). يمكن للسلاسل المختلفة دعم نفس هيكل المعاملات الأدنى مع تطبيق أدوات التحقق الخاصة بها، أو عمليات ما قبل التجميع (precompiles)، أو ميزات الحساب.

وصف بوتيرين التنسيق المحتمل كقائمة أساسية من الاستدعاءات مع علامات تحدد وظيفتها. يمكن تعليم الاستدعاء بأنه تبعية خالصة، أو تحقق معتمد على الحالة، أو إجراء. ستحتوي المعاملة أيضًا على معلومات قياسية مثل منشأها ونونسها.

لا يزال EIP-8141 مصنفًا كمسودة اقتراح أساسي (Core proposal). تتضمن مواصفاته الحالية قواعد مفصلة لقبول مجمع الذاكرة (mempool)، وتنفيذ الإطار، والإيصالات، والتوقيعات، ومحاسبة الغاز، وانتشار المعاملات. يمكن أن تتغير هذه التفاصيل أثناء المراجعة.

وقد ناقش مطورو إيثيريوم أيضًا مخاوف فنية. تشمل هذه المخاطر مخاطر حجب الخدمة (denial-of-service)، وقواعد استبدال المعاملات، وتغييرات الأدوات، وحدود المعاملات المعلقة، والقيود المفروضة على إطارات التحقق.

أشارت إحدى المناقشات إلى أن مجمع الذاكرة العام المقترح سيحتفظ عادةً بمعاملة إطار واحدة معلقة لكل مرسل. وقد تساءل المطورون عن كيفية تأثير هذه القاعدة على الحسابات التي ترسل بانتظام عدة معاملات ضمن كتلة واحدة.

وقد فحص مشاركون آخرون ما إذا كان التنسيق يقدم تعقيدًا إضافيًا للمحافظ ومنشئي الكتل وواجهات استدعاء الإجراءات عن بُعد لإيثيريوم. يجب حل هذه الأسئلة قبل أن تتمكن فرق العملاء من تنفيذ مواصفات مستقرة.

يمكن لإثباتات STARK التكرارية إزالة التحقق المتكرر

يتجاوز نموذج بوتيرين طويل الأجل EIP-8141. واقترح أن التبعيات التي لا تتطلب الوصول إلى الحالة يمكن فحصها مرة واحدة في طبقة مجمع الذاكرة بدلاً من تكرارها من قبل كل مدقق.

قد تتضمن التبعية الخالصة توقيعًا تشفيريًا أو إثباتًا لا تتغير صلاحيته مع حالة إيثيريوم. بعد فحصه، يمكن للشبكة استبدال أجزاء متعددة من أعمال التحقق بإثبات STARK تكراري يؤكد أن جميع الفحوصات قد اكتملت بشكل صحيح.

STARK هو إثبات تشفيري يسمح لطرف واحد بإثبات أن عملية حسابية تم إجراؤها بشكل صحيح. يمكن للإثباتات التكرارية التحقق من إثباتات أخرى، مما يجعل من الممكن دمج العديد من الفحوصات في مهمة تحقق أصغر.

يمكن لمجمع الذاكرة المقترح تجميع توقيعات المعاملات، وإثباتات الصلاحية، وغيرها من التبعيات قبل تنفيذ الكتلة. سيقوم المدققون بعد ذلك بالتحقق من الإثبات المجمع بدلاً من تكرار كل عملية حسابية أصلية بشكل مستقل.

اقترح بوتيرين أن هذا النهج قد يقلل أيضًا من كمية بيانات التحقق الموضوعة على السلسلة. إذا أثبت الإثبات التكراري أن جميع التبعيات كانت صالحة، فمن المحتمل حذف بعض البيانات الأصلية.

هذه النتيجة ليست جزءًا من مواصفات EIP-8141 الحالية. سيتطلب ذلك بحثًا إضافيًا يغطي إنشاء الإثبات، وتنسيق مجمع الذاكرة، وتوفر البيانات، والحماية ضد التجميع غير الصالح.

يرتبط التصميم أيضًا بتحضير إيثيريوم للتشفير ما بعد الكم. التوقيعات المقاومة للكم تكون بشكل عام أكبر وأكثر تكلفة للتحقق من توقيعات ECDSA المستخدمة من قبل حسابات إيثيريوم العادية.

يمكن أن يسمح EIP-8141 للحسابات بتحديد مخططات تفويض جديدة دون انتظار إيثيريوم لاستبدال معيار توقيع ثابت واحد. يمكن لتجميع الإثبات التكراري بعد ذلك تقليل تكلفة التحقق من توقيعات ما بعد الكم الكبيرة.

يمكن أن يساعد EIP-8141 حسابات إيثيريوم على اعتماد تفويض ما بعد الكم إذا أصبحت أنظمة التوقيع العملية متاحة. يظل هذا مسارًا أمنيًا طويل الأجل بدلاً من استجابة فورية لتهديد كمي نشط.

يمكن للنونسات المفتاحية إزالة اختناقات المعاملات

تستخدم حسابات إيثيريوم نونسات متسلسلة لمنع إعادة تشغيل المعاملات. إذا أرسل حساب معاملات مرقمة 10 و11 و12، فإن الشبكة تعالجها عادةً بهذا الترتيب.

يمكن أن يخلق التسلسل اختناقًا. إذا أصبحت المعاملة 10 عالقة أو غير صالحة، فقد تنتظر المعاملات اللاحقة من نفس الحساب أيضًا، حتى لو كانت عملياتها غير مرتبطة.

ستمنح النونسات المفتاحية (Keyed nonces) الحساب عدة سلاسل نونس مستقلة. يمكن للمعاملات المخصصة لمفاتيح مختلفة المضي قدمًا دون انتظار تقدم سلسلة أخرى.

يمكن أن يساعد هذا الحسابات الذكية، وأنظمة الخصوصية، والتطبيقات التي ترسل عدة عمليات مستقلة في وقت واحد. يمكن لكل سير عمل الحصول على نطاق النونس الخاص به مع الاحتفاظ بحماية إعادة التشغيل.

أفادت Crypto.news سابقًا أن النونسات المفتاحية يمكن أن تمنع المعاملات الخاصة المستقلة من حجب بعضها البعض. هذه الميزة جزء من جهد أوسع لتحسين معاملات الخصوصية، والحسابات المرنة، ومقاومة الرقابة.

ربط بوتيرين أيضًا عمل المعاملات بنماذج الحالة البديلة، بما في ذلك تصميمات UTXO الأصلية وهياكل الحالة القائمة على الإثبات. تستكشف هذه المشاريع ما إذا كانت بعض الأصول أو العمليات يمكن أن تستخدم قواعد حالة قابلة للتنبؤ بينما تحتفظ العقود المعقدة بالمرونة الحالية لإيثيريوم.

يمكن أن يخلق هذا النهج عدة مستويات معالجة. ستكون العمليات البسيطة والمُعلنة أسهل في التحليل ويمكن أن تحصل على رسوم أقل. ستستمر استدعاءات العقود الديناميكية في العمل ولكنها ستستهلك المزيد من الموارد لأن العملاء لا يمكنهم إعداد تنفيذها بنفس الطريقة.

سيحاول هذا التسعير المتباين مواءمة الرسوم مع قيود التوسع الفعلية التي تنشئها كل معاملة. ولن يضمن رسومًا أقل لكل مستخدم أو تطبيق.

لا يزال EIP-8141 يتطلب موافقة المطورين واختباره

يجب أن يجتاز EIP-8141 عدة مراحل قبل أن يتمكن من التأثير على مستخدمي إيثيريوم. يحتاج المطورون الأساسيون أولاً إلى الاتفاق على أن معاملات الإطار تقدم مسارًا أفضل من تصميمات تجريد الحساب المنافسة.

سيتطلب الاقتراح بعد ذلك تطبيقات للعملاء، وشبكات تطوير، واختبار قابلية التشغيل البيني، ودعم المحفظة، ومراجعة أمنية. سيحتاج المطورون أيضًا إلى اختبار كيفية تفاعل معاملات الإطار مع منشئي الكتل (block builders)، ومجمعات الذاكرة (mempools)، وأسواق الرسوم، والعقود الذكية الحالية.

ناقشت المناقشات السابقة للمطورين EIP-8141 لترقية إيثيريوم المستقبلية Hegotá. ومع ذلك، أفادت crypto.news أن معاملات الإطار ظلت قيد الدراسة بدلاً من جدولتها رسميًا.

وقد نوقش FOCIL، وهو اقتراح منفصل يهدف إلى تحسين مقاومة الرقابة من خلال قوائم إدراج المعاملات، جنبًا إلى جنب مع EIP-8141. يعالج الاقتراحان مشاكل مختلفة. تتعلق معاملات الإطار بهيكل التفويض والتنفيذ، بينما يتعلق FOCIL بإدراج المعاملات المؤهلة في الكتل.

وقد جادل المطورون بأن استخدامهما معًا يمكن أن يوفر تجريدًا أصليًا للحساب مع مقاومة أقوى للرقابة. هذا التوليفة لا تزال حزمة مقترحة، وليست التزامًا معتمدًا بخارطة طريق إيثيريوم.

لذلك، تصف تعليقات بوتيرين في 6 سبتمبر اتجاهًا محتملاً لتصميم معاملات إيثيريوم. وهي لا تعلن عن ترقية مكتملة، أو تاريخ تفعيل، أو تغيير مؤكد في رسوم غاز الشبكة الرئيسية.

ستكون المعالم القابلة للتحقق التالية هي الدعم الرسمي للمطورين، والإدراج في نطاق الترقية، وتطبيقات عاملة على شبكات التطوير. حتى ذلك الحين، يظل EIP-8141 ومجمعات ذاكرة STARK التكرارية مقترحات بحث وهندسة نشطة.

الأسئلة الشائعة