المعضلة الكمية لبيتكوين: توسيع الكتل أم اعتماد براهين STARK؟

المؤلف: Andrew Fenton؛ المصدر: Cointelegraph؛ الترجمة: Shaw، Golden Finance

صرح الشريك المؤسس لـ StarkWare، إيلي بن ساسون، بأن ZK-STARK هو الحل الأمثل للمشكلات الناتجة عن تحقيق الأمان الكمي لبيتكوين، مع دفع البيتكوين نحو التبني الجماعي.

بالإضافة إلى ذلك، قال إن آدم باك، مؤسس Blockstream، يشاركه هذا الرأي.

هذا الأسبوع، تصدر إيلي بن ساسون عناوين الأخبار بعد نشره لاقتراح مثير للجدل على منصة X، دعا فيه إلى رفع معدل التضخم السنوي للبيتكوين إلى 4%. أظهر تحليل Grok للتعليقات أن لا أحد يؤيد الاقتراح بشكل واضح.

لكن بصفته أحد المشاركين في اختراع نظام STARK (نظام إثبات المعرفة الصفرية القائم على التجزئة والآمن كمياً)، فإن حججه على هذا المسار التقني أكثر صلابة، وقد أبدى عدد من كبار الباحثين في البيتكوين موافقتهم على هذا النهج.

المشروع الذي يقوده إيلي بن ساسون، StarkNet، كشف الأسبوع الماضي عن خارطة طريق المرحلة الثالثة، بهدف تحقيق الأمان الكمي لشبكته الخاصة.

التحدي: حجم التوقيعات بعد الكمومية (PQ) الضخمة للبيتكوين

إدخال إثباتات المعرفة الصفرية ببساطة إلى البيتكوين لا يجعل السلسلة blockchain آمنة كمياً بشكل مباشر. إدخال إثباتات ZK هو لحل المشكلات الناتجة عن نشر حلول التوقيع بعد الكمومية (PQ) الأكبر حجمًا بكثير في البيتكوين.

التوقيعات بعد الكمومية التي حددها المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتقنية (NIST) حاليًا، أكبر بـ 10 إلى 100 مرة من توقيعات ECDSA و Schnorr الحالية للبيتكوين.

يرى البعض أنه إذا تم نشر هذه التوقيعات بشكل مباشر، فقد ينخفض إنتاجية شبكة البيتكوين إلى أقل من معاملة واحدة في الثانية. لكن يمكن ضغط جميع توقيعات المعاملات الضخمة في كتلة واحدة إلى دليل ZK-STARK صغير جدًا. وبما أن هذا الدليل أصغر حتى من الحجم الإجمالي للتوقيعات الحالية، فمن المحتمل أن تتحسن سرعة السلسلة blockchain في النهاية.

أشار إيلي بن ساسون: "إذا لم يتم اعتماد حل تجميع توقيعات ZK-STARK، فسيكون ذلك بلا شك خطوة سيئة، لأنه لا يحل المشكلة الأساسية حقًا: هل يمكن للأشخاص العاديين استخدام البيتكوين بسلاسة؟"

"لتحقيق الهدف، يجب أن تتمتع الشبكة بقدرة توسع عالية جدًا. ولتحقيق ذلك، فإن تقنيات مثل تجميع التوقيعات ضرورية، وتوسيع حجم الكتلة ببساطة ليس كافيًا."

مسار آخر في العصر الكمي: توسيع حجم كتلة البيتكوين

قال مارين إيفيزيتش، كاتب في PostQuantum.com ومؤسس Applied Quantum، لـ Cointelegraph: إن حل SegWit (العزلة المنفصلة) للبيتكوين يمكن أن يقلل من التأثير الناتج عن التوقيعات الكبيرة بنسبة تصل إلى 75%. لكنه أجرى حسابات نموذجية لخوارزمية ML-DSA-44 من NIST: حجم التوقيع الواحد يصل إلى 2420 بايت، مما سيخفض عدد المعاملات في الكتلة من 2500–3000 حاليًا إلى حوالي 500–700 معاملة، مما يثير من جديد نقاش حجم الكتلة.

توسيع سعة كتلة البيتكوين هو بالفعل خيار بديل قابل للتطبيق، لكن المجتمع انقسم بشدة في عام 2017 حول اقتراح مضاعفة سعة الكتلة. العديد من أسباب المعارضة آنذاك لا تزال قائمة حتى اليوم: توسيع الكتلة هو حل غير دقيق، يتطلب من جميع العقد نقل وتخزين والتحقق من كميات أكبر بكثير من البيانات. مما يرفع تكلفة تشغيل العقد والحواجز التقنية، ويرى النقاد أن هذا سيدفع الشبكة نحو المركزية.

باحثو Blockstream كانوا يدرسون في الأشهر الأخيرة كيفية ضغط حلول التوقيع بعد الكمومية القائمة على التجزئة والمطبقة على البيتكوين، وقد أطلقوا خوارزميات توقيع واعدة مثل SHRINCS و SHRIMPS. في السيناريوهات العادية، حجم كلا التوقيعين حوالي 5 أضعاف توقيعات البيتكوين الحالية؛ لكن إذا فقد المستخدم محفظته وكان بحاجة لاستعادة الحساب، يمكن أن يتضخم حجم التوقيع حتى 40 ضعفًا من التوقيعات الحالية.

على الرغم من أن SHRINCS تم استخدامها بالفعل لتوقيع معاملات حقيقية على سلسلة Liquid الجانبية، إلا أن هذه التقنية لا تزال في مراحل بحثية مبكرة، وتعاني من صعوبات في التعقيد التنفيذي وتجربة الاستخدام. ما لم يتم توسيع سعة الكتلة بشكل متزامن، فإن التوقيعات المتضخمة ستظل تبطئ السلسلة blockchain بأكملها.

بخصوص توسيع الكتلة، علق مارين إيفيزيتش: "زيادة الإنتاجية الأصلية للشبكة هي الأسهل من الناحية الهندسية، لكنها الأصعب من ناحية الحوكمة. لم يعد لدينا وقت كافٍ للانخراط في مثل هذه النقاشات المتكررة."

مزايا تجميع إثباتات ZK المتعددة

بالمقارنة مع حل توسيع الكتلة، يمكن لتجميع إثباتات ZK أيضًا تحسين سعة الشبكة، مع الحفاظ على اللامركزية وزيادة كفاءة البيتكوين، مما يجعله خيارًا أفضل.

ببساطة، إثبات المعرفة الصفرية (ZK) هو وسيلة رياضية للتحقق: يمكن إثبات حقيقة معلومة دون الكشف عن جميع التفاصيل. على سبيل المثال، باستخدام إثبات ZK، يمكنك إثبات أنك تعرف كلمة مرور الخزنة دون إخبار الطرف الآخر بكلمة المرور نفسها.

نظريًا، تحتاج كل كتلة إلى إنشاء دليل ZK واحد فقط (يمكن إنشاء نسخ إضافية للأمان من باب التكرار)؛ وتكلفة تشغيل الأجهزة اللازمة أقل بكثير من أجهزة التعدين التجارية.

تكلفة أجهزة إنشاء الأدلة في خطة Ethereum المبسطة (Lean Ethereum) أقل من 100 ألف دولار، ويمكن نشرها في بيئة منزلية عادية. بينما التحقق من دليل ZK لا يتطلب أجهزة متطورة، ويمكن إجراؤه حتى على أجهزة صغيرة مثل Raspberry Pi.

قال إيلي بن ساسون: إن مطوري البيتكوين الأوائل مثل جريج ماكسويل ومايك هيرن ينظرون بإيجابية إلى ZK-STARK. هذه التقنية آمنة كميًا ولا تتطلب إعدادًا موثوقًا. ويعتقد أن المطور الأساسي للبيتكوين لوك داش-جيه آر ومؤسس Blockstream آدم باك قد بدآ في قبول هذا المسار التقني.

"سمعت آراءهم مباشرة. إنهم ينظرون بإيجابية إلى الحلول القائمة على ZK-STARK. أعتقد أن كلاهما قدما تقييمات إيجابية سواء بشكل خاص أو علني. آدم باك ولوك داش-جيه آر يختلفان في العديد من القضايا، لكن في هذه المسألة، أعتقد أنهما متفقان: هذه تقنية ممتازة، ومع توفر الظروف المناسبة، يمكن تطبيقها على البيتكوين."

تواصلت Cointelegraph مع آدم باك للتعليق، لكنها لم تتلق ردًا حتى الآن.

المطور في إيثريوم، جاستن دريك، أعرب علنًا عن أمله في أن تتبنى البيتكوين تقنية تجميع إثباتات ZK من Ethereum المبسّط، لدفع هذه التقنية لتصبح معيارًا عالميًا في الصناعة. لكن بسبب الخلافات في حوكمة المجتمع، قد يكون تحقيق هذه الرؤية صعبًا.

هدف إيثريوم هو تحقيق الحوسبة بعد الكمومية بحلول عام 2029. المصدر: مؤسسة إيثريوم

الاقتراحات المتعلقة بإثباتات المعرفة الصفرية للبيتكوين

نظرًا للطبيعة المحافظة لمجتمع البيتكوين، فإن المسار الأكثر قابلية للتطبيق حوكميًا لإدخال تقنيات المعرفة الصفرية في شبكة البيتكوين هو على الأرجح إعادة تفعيل OP_CAT - وهو رمز تشغيلي مكون من 9 أسطر فقط كتبه ساتوشي ناكاموتو في الأصل.

قال إيلي بن ساسون: "ساتوشي أضاف OP_CAT في البداية، ثم أزالها لاحقًا. بمجرد استعادة هذا الرمز التشغيلي، يمكن للمطورين تنفيذ وظائف STARK proof، وتجميع التوقيعات، والأمان بعد الكمومي."

"أعتقد أن هذا هو أفضل وأضمن مسار لإعادة إطلاق مسار التطوير التقني الذي بدأه ساتوشي وكان يأمل في استمراره."

على الرغم من أن سوق النقاش حول OP_CAT شهد موجة من الاهتمام قبل 12 إلى 24 شهرًا، إلا أن الزخم في الآونة الأخيرة قد ضعف بشكل ملحوظ (على الرغم من أنه من الصعب التنبؤ بتوجهات حوكمة مجتمع البيتكوين).

يوجد أيضًا اقتراحات أكثر استشرافًا، مثل OP_STARK_VERIFY، الذي يقترح إضافة رمز تشغيلي مخصص لتمكين البيتكوين من التحقق من أدلة STARK بشكل أكثر كفاءة. بالإضافة إلى ذلك، اقترح إيثان هيلمان، المشارك في كتابة BIP-360، خطة BitZip التي تهدف إلى تجميع مجموعات متعددة من التوقيعات والمفاتيح العامة في البيتكوين في دليل STARK واحد.

قال هيلمان لـ Cointelegraph في وقت سابق من هذا العام: هناك مساران تقنيان رئيسيان لتحقيق الهدف: "الخيار الأول: إضافة سلسلة من الرموز التشغيلية العامة في البيتكوين، وبناء هيكل يشبه ZK Rollup على هذا الأساس؛ أو دعم STARK الأصلي في طبقة الإجماع للبيتكوين. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لحلول تجميع محدودة الأداء مثل CISA (تجميع التوقيعات عبر المدخلات) أن تلعب دورًا أيضًا."

ما مدى احتمالية تحقيق هذا المسار؟

يرى مارين إيفيزيتش أن العقبة ليست في القدرة التقنية، بل في حوكمة مجتمع البيتكوين.

قال: "المخططات التشفيرية التي قدمها إيلي بن ساسون لا تشوبها شائبة تقنيًا: تعتمد بالكامل على افتراضات التجزئة، ولا تتطلب إعدادًا موثوقًا، ويمكن ضغط آلاف التوقيعات في دليل صغير واحد. الصعوبات تكمن كلها في المكونات المحيطة بهذه المخططات التشفيرية."

"حاليًا، سكربت البيتكوين لا يدعم التحقق من أدلة STARK. مقارنةً برمز تشغيلي بسيط لتجزئة التوقيعات، فإن برنامج التحقق من STARK الجاهز للإنتاج سيوسع بشكل كبير سطح الهجوم في طبقة الإجماع. حتى رمز تشغيلي بسيط مثل OP_CAT استغرق سنوات من النقاش، لذا فإن وجود مدقق STARK أصلي في الطبقة الأساسية، من الناحية الواقعية، لن يطرح إلا بعد عام 2030 على الأقل."

في الوقت نفسه، تخطط إيثريوم لإكمال الترقية بعد الكمومية بحلول عام 2029، بينما تقوم Solana بتجربة دمج التوقيعات بعد الكمومية. يمكن لـ StarkNet الاستفادة من تجريد الحساب في خارطة طريقها للتحول الكمي في المرحلة الثالثة: عند ترقية نظام التشفير الأساسي، لا يحتاج كل مستخدم إلى نقل أصوله يدويًا إلى حسابات جديدة.

بناءً على ذلك، علق إيلي بن ساسون بأن مسار الترقية بعد الكمومية لـ Solana و Ethereum سيكون "صعبًا للغاية".

"تمتلك StarkNet ميزة أساسية: دعم تجريد الحساب والمحافظ الذكية بشكل أصلي. وهذا يعني أن الآليات ذات الصلة ليست مقيدة في البروتوكول الأساسي، ونحن قادرون على ترقية المحافظ والبنية التحتية بسهولة لتحقيق التحول بعد الكمومي."