ناقش Sidechain و Rollup: أوجه التشابه والاختلاف في البنية ، وضمان الأمان ، وقابلية التوسع

原文 ： 《Sidechains مقابل Rollups: تحطيم الاختلافات لتطوير dapp بقلم إيمانويل أووسيكا

تصنيف: ديب تايد تك فلو

Sidechains و Rollups هما حلان لمشكلات قابلية تطوير blockchain. في قلب كلا الحلين ، تكمن فكرة تفريغ الحساب من سلاسل الكتل المقيدة بالموارد مثل Ethereum إلى سلاسل الكتل المستقلة المحسّنة للتوسع. يجلب هذا النهج فوائد مثل انخفاض التكلفة لكل معاملة ، وزمن وصول أقل ، وزيادة الإنتاجية الإجمالية. لكن أوجه الشبه بينهما تنتهي هناك.

تختلف سلاسل Sidechains و Rollups اختلافًا جوهريًا في نهجها في القياس ، وتختلف في قرارات التصميم والمفاضلات. للمطورين الذين يتطلعون إلى الاستفادة من كلا الحلين لبناء تطبيقات رقمية قابلة للتطوير ، من المهم فهم الاختلافات.

تقدم هذه المقالة نظرة عامة على المجموعات الجانبية والسلاسل الجانبية ، وتستكشف الاختلافات في البنية ، وضمانات الأمان ، وقياس الأداء ، والمزيد.

** ما هي السلسلة الجانبية؟ **

السلسلة الجانبية هي شبكة من blockchain تعمل بالتوازي مع blockchain آخر (تسمى “السلسلة الرئيسية”). عادةً ما يتم توصيل السلاسل الجانبية بالسلسلة الرئيسية عبر جسر ثنائي الاتجاه عبر سلسلة ، مما يسمح بنقل الأصول بين الشبكتين ، وربما البيانات التعسفية مثل حالات العقد ، وإثباتات Merkle ، ونتائج معاملات محددة.

تمتلك معظم السلاسل الجانبية آلية إجماع خاصة بها ومصادقات منفصلة عن السلسلة الرئيسية. يتيح ذلك للمجموعات الجانبية تسوية المعاملات وإتمامها دون الاعتماد على سلاسل الكتل الأخرى. ومع ذلك ، فإن هذا يعني أيضًا أن أمان الأموال الموصولة إلى سلاسل جانبية تعتمد على وجود حوافز اقتصادية مشفرة قوية لمنع السلوك الضار بين المدققين.

** نوع السلسلة الجانبية **

** سلاسل جانبية متوافقة مع EVM وغير متوافقة مع EVM: ** تستخدم السلاسل الجانبية المتوافقة مع EVM تطبيقًا مخصصًا لـ Ethereum Virtual Machine ، وهي بيئة تنفيذ لنشر العقود الذكية على Ethereum. في الواقع ، كانت معظم سلاسل الكتل هذه متشعبة في البداية من go-ethereum (المعروف أيضًا باسم Geth ، وهو التطبيق الأكثر شيوعًا لبروتوكول الإيثريوم).

مع الاحتفاظ بمعظم ميزات تصميم Ethereum (مثل دعم العقود الذكية) ، يتم تحسين سلاسل جانبية متوافقة مع EVM في جوانب أخرى ، لا سيما آلية الإجماع ، لتحسين كفاءة التنفيذ والإنتاجية. اليوم ، تدير سلاسل المفاتيح الجانبية المتوافقة مع EVM معظم العقود الذكية المكتوبة بلغات EVM مثل Solidity ، مع تقليل التكاليف ووقت الاستجابة لمستخدمي التطبيقات اللامركزية.

تنفذ السلاسل الجانبية غير التابعة لـ EVM بنيات مختلفة للآلة الافتراضية ولا يمكنها تشغيل dapps الأصلية من Ethereum دون إعادة بناء الكود الشامل. لا يمكن للمطورين الذين يعتمدون على سلاسل غير تابعة لـ EVM استخدام بيئات وأدوات تطوير EVM المألوفة (مثل Truffle و Remix و Hardhat) ، وقد يحتاجون إلى تعلم لغات أخرى (مثل Rust أو Golang) لإنشاء dapps.

ملاحظة: Avalanche و Fantom و Celo و Palm هي أمثلة على سلاسل جانبية متوافقة مع EVM. NEAR و Solana و Algorand هي أمثلة على سلاسل جانبية غير EVM.

** سلاسل الالتزام والسلاسل الجانبية المتفائلة **: لا تعتمد كل سلسلة جانبية كليًا على أمانها الخاص ؛ فبعض السلاسل الجانبية ، لا سيما سلاسل الالتزام والسلاسل المتفائلة ، تعتمد على السلسلة الرئيسية لتوفير ضمانات أمنية معينة. تقدم سلسلة الالتزام بشكل دوري التزامات التشفير (مثل رؤوس الكتلة) إلى blockchain آخر لتحديث أحدث حالة لها. لا تستطيع السلسلة الرئيسية التحقق من براهين الحالة هذه لأنها لا تملك حق الوصول إلى حالة السلسلة الجانبية ، ولكنها تضمن أن المشاركين الصادقين يمكنهم تحدي رؤوس الكتل غير الصالحة قبل تأكيدها.

عادة ، يتم ذلك من خلال تنفيذ عقد ذكي على السلسلة الرئيسية التي تتعامل مع المكافآت ، والتراكم ، والتناوب ، والعقوبات لمدققي السلسلة الجانبية. إذا ارتكب المدقق انتهاكًا يمكن إثباته (مثل توقيع كتلتين على نفس الارتفاع) ، فيمكن لأي شخص إرسال الدليل إلى العقد الذكي وخفض حصة المدقق.

تعمل سلسلة Optimistic بشكل مشابه ، حيث تتطلب من المدققين إرسال رؤوس الكتل بشكل دوري إلى عقد ذكي على السلسلة الرئيسية. ومع ذلك ، لا تحتوي سلسلة Optimistic على آلية إجماع منفصلة - يُفترض ببساطة أن رؤوس الكتل صالحة حتى يتم تحديها عن طريق منع الاحتيال. وبالتالي ، يمكن للسلسلة المتفائلة أن تعمل مع مدقق واحد (صادق) فقط ، في حين أن السلسلة الجانبية للالتزام تتطلب مدققين متعددين لتعمل بشكل صحيح.

في كلتا الحالتين ، يمكن للممثلين الصادقين أن يثبتوا لـ blockchain الأصل أن السلوك الضار حدث في السلسلة الجانبية. بهذه الطريقة ، حتى لو كان معظم محققي السلسلة الجانبية شريرين ، فلا يزال بإمكان المستخدمين الحصول على ضمان أمان معين.

لكن من المهم ملاحظة أن الجهات الفاعلة الصادقة لا يمكنها إثبات السلوك الضار دون الوصول إلى بيانات الحالة المخزنة في الكتلة. ومع ذلك ، نظرًا لأن السلسلة الرئيسية لا تتلقى سوى رؤوس الكتل (وليس الأجسام الكتلية) من سلاسل جانبية ، فلا يمكنها ضمان توفر الكتلة. يسمح هذا لمقدمي الكتل غير النزيهة بإخفاء بيانات الكتلة لأفعال غير شريفة مثل سرقة الأموال من الجسور عبر السلاسل.

تُعرف هذه المشكلة بمشكلة توافر البيانات ، وهي في صميم الاختلافات في خصائص الأمان لجميع السلاسل الجانبية (ليس فقط سلاسل الالتزام ، والسلاسل الجانبية المتفائلة ، والتراكميات).

** ما هو التراكمي؟ **

يعمل التراكمي على تحسين قابلية التوسع في blockchain الأساسي من خلال معالجة المعاملات في بيئة تنفيذ منفصلة. على غرار السلسلة الجانبية ، تمتلك Rollups جسرًا عبر سلسلة لنقل الأصول بين blockchain الأصلي و Rollup. كما يقومون بتنفيذ تحسينات لزيادة سرعة الحوسبة وفعالية التكلفة للمستخدمين.

ومع ذلك ، فإن التراكمية سترسل بشكل دوري الكتل إلى السلسلة الرئيسية ، وبالتالي ترث خصائص الأمان واللامركزية للسلسلة الرئيسية. هذا يعني أن blockchain الأصل يوفر Rollup بضمانات لخصائص الأمان التالية:

1. ** التوفر **: يتم ضمان توافر كتل التجميع لأن البيانات مخزنة على الشبكة الأم الأكثر أمانًا ولامركزية. على سبيل المثال ، يمكن للمستخدمين دائمًا أن يشهدوا بتفاصيل عقود الجسر عبر السلسلة لحالة التجميع (مثل امتلاك رموز معينة) وسحب الأموال بينما تخفي مدققو التراكم بيانات المعاملات.
2. ** الصلاحية **: يمكن فقط إنهاء الكتل التراكمية التي تفي بشروط الصلاحية التي تفرضها السلسلة الأصلية.
3. ** البقاء على قيد الحياة **: نظرًا لأنه يتم تخزين بيانات التجميع على الطبقة الأساسية ، يمكن لأي شخص إعادة بناء آخر حالة صالحة من التراكمية وإنشاء كتل جديدة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمستخدمين فرض إدراج معاملة في Rollup عن طريق إرسالها إلى العقد الذكي على السلسلة الخاص بـ Rollup.

** نوع التجميع **

يحتوي التراكم على شكلين: متفائل ومعرفة صفرية. ترسل مجموعات المعرفة الصفرية (المعروفة أيضًا باسم مجموعات الصلاحية) الكتل إلى السلسلة الأصلية جنبًا إلى جنب مع البراهين لتأكيد التنفيذ الصحيح للمعاملات خارج السلسلة. إذا تم التحقق من الإثبات على السلسلة ، فسيتم إنهاء الكتلة على الطبقة الأساسية.

لا يوجد أي دليل على الكتل المقدمة من Optimistic Rollup لإثبات صحة العمليات الحسابية خارج السلسلة. يُفترض ببساطة أن تكون الكتل صالحة ما لم يتم الطعن في نتيجة المعاملة من قبل طرف آخر عن طريق “إثبات الاحتيال”. يتخذ إثبات الاحتيال شكل لعبة تحقق ، وبتدخل من السلسلة الأصلية ، يعترض طرفان على عملية حسابية حتى يتم العثور على الطرف المخادع.

يتم تسمية التراكميات المتفائلة على اسم الافتراضات المتفائلة بأن معظم انتقالات الحالة صالحة. ومع ذلك ، فإن هذا الافتراض المتفائل جنبًا إلى جنب مع الحوافز الاقتصادية المشفرة يضمن أنه ما لم يتم التصدي للكتلة غير الصالحة لفترة طويلة ، فلن يتم الانتهاء منها من قبل السلسلة الرئيسية.

ملاحظة: Arbitrum و Optimism هما مثالان على التراكمية المتفائلة.

يعد توافق EVM فرقًا آخر جدير بالملاحظة بين Optimistic و Zero-Knowledge Rollups. في حين أن التراكمية المتفائلة متوافقة مع EVM ، تختلف مجموعات Zero-Knowledge في توافق EVM. نظرًا لأن إثبات تعليمات EVM الأصلية في دائرة برهان أمر معقد ومكثف الموارد ، فإن بعض مجموعات الفعالية الافتراضية تستخدم مجموعات تعليمات آلة افتراضية مخصصة محسّنة للحصول على براهين أكثر كفاءة.

بالنسبة إلى ZK-Rollup المتوافق مع EVM ، نصف بيئة التنفيذ الخاصة به على أنها “ZK-Knowledge EVM” (ZK-EVM). يمكن لـ ZK-EVM تنفيذ عقود Ethereum الذكية خارج السلسلة وإثبات أن جميع أجزاء الحساب قد تم تنفيذها بشكل صحيح. لذلك ، تعتبر ZK-Rollup أكثر أمانًا من Optimistic Rollup ، والتي تعتمد على الحوافز الاقتصادية المشفرة وافتراضات الصدق لمنع التنفيذ غير الصحيح.

Linea هو مثال على فعالية الطبقة الثانية Rollup مع دعم EVM الكامل ، مما يسمح للمطورين بإعادة استخدام البنية التحتية Ethereum والأدوات لبناء dapps. في المقابل ، يتطلب النشر على غير EVM ZK-Rollup مثل StarkNet (أ) بناء عقود ذكية بمكدس مختلف ، أو (ب) تعديل قاعدة الكود ليتم تشغيلها في الجهاز الظاهري StarkNet.

** كيف تختلف السلسلة الجانبية عن Rollup؟ **

** الإنتاجية **: عادةً ما تتمتع السلاسل الجانبية بمتوسط إنتاجية أعلى للمعاملات مقارنة بالتجميعات لأنها لا تعتمد على إجماع السلسلة الرئيسية وتوافر البيانات. على سبيل المثال ، يمكن أن تحقق السلسلة الجانبية أحجام كتل كبيرة وأوقات كتلة سريعة للغاية لإنتاجية أعلى ، وهو ما لا يمكن لـ Rollup القيام به.

يجب أن يتجنب التجميع معالجة العديد من المعاملات بحيث لا يمكن أن تتناسب مجموعات المعاملات في كتلة سلسلة رئيسية واحدة. خلاف ذلك ، سيؤدي هذا إلى إعادة حدوث الازدحام في الطبقة الأساسية ويجعل من الصعب مواكبة الكتل التي تنتجها Rollup. وبالتالي ، فإن عرض النطاق الترددي لسلسلة البيانات الأصلية لـ Rollup يفرض حدًا فعالًا على إنتاجيته.

حتى السلاسل الجانبية التي تعتمد جزئيًا على أمان السلسلة الرئيسية (مثل سلاسل الالتزام والسلاسل المتفائلة) لا تزال تتفوق على التجميع في الإنتاجية.

** التكلفة **: مقارنةً بالتجميع ، قد يدفع المستخدمون رسومًا أقل للمعاملات في السلسلة الجانبية. كما هو الحال مع الاختلافات الأخرى بين السلاسل الجانبية و Rollups ، فإن هذا يتعلق باعتماد Rollups على السلسلة الأصلية للتسوية والنهاية. فيما يلي بعض تكاليف التشغيل التي يتكبدها التراكمي (يتحمل المستخدم هذه التكاليف):

• ** تخزين البيانات **: يؤدي تنفيذ كتلة Rollup إلى الطبقة الأساسية إلى تكلفة ثابتة (تكلفة تضمين المعاملة في الكتلة) وتكلفة متغيرة (بناءً على حجم كتلة Rollup). نتيجة لذلك ، يفرض التراكمي رسومًا على المستخدمين مقابل الحساب والبيانات ، وتدفع المعاملات التي تحتوي على أحجام بيانات أكبر المزيد ، والعكس صحيح.
• ** إنشاء الإثبات والتحقق منه **: يحتاج Zero-Knowledge Rollup إلى إنشاء براهين صلاحية للتحقق من الطبقة الأساسية ، والتي ستتكبد تكاليف إضافية. يتطلب التحقق من إثبات الصلاحية الكثير من الموارد ، على سبيل المثال ، تبلغ التكلفة الحالية على Ethereum حوالي 500000 غاز.

لا تتحمل السلاسل الجانبية النقية التكاليف المذكورة أعلاه ، لذا فإن استخدامها أقل تكلفة. قد يؤدي الالتزام بالسلاسل أو السلاسل الجانبية المتفائلة إلى تكبد بعض التكاليف الإضافية ، مثل إرسال رؤوس المجموعات ، ولكن هذه التكاليف لا تكاد تذكر. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تقليل التكاليف عن طريق تجميع رؤوس كتل متعددة في معاملة واحدة.

** نهائية **: السلسلة الجانبية المسؤولة بالكامل عن أمنها لها نهائية فورية ، حيث لا يمكن إبطال الكتلة بمجرد الموافقة عليها من قبل غالبية المصدقين. ومع ذلك ، لا تنطبق سلاسل الالتزام أو السلاسل الجانبية المتفائلة على هذه القاعدة ، حيث يجب أن تأخذ في الاعتبار التحديات التي قد تؤخر إنهاء رأس الكتلة.

عادةً ما يكون للعروض التراكمية أوقات نهائية أطول من السلسلة الجانبية النقية ، وذلك لأسباب مختلفة. على سبيل المثال ، يؤدي Optimistic Rollup إلى تأخير تأكيد المعاملات لضمان حصول المشاركين الصادقين على الوقت الكافي لتحدي تحديثات الحالة غير الصالحة.

مجموعات الصلاحية لها نهائية فورية (بمجرد التحقق منها) ، ولكن لها وقت نهائي أطول من سلاسل جانبية نقية. نظرًا لارتفاع تكلفة إنشاء إثباتات الصلاحية والتحقق منها ، يفضل المسلسلون تجميع عدد كبير من المعاملات قبل إنشاء وتقديم أدلة على صحة دفعة.

** الأمان **: يتم ضمان أمان التراكمي (التفاؤل أو عدم المعرفة) من خلال blockchain الأساسي ، مما يقلل من افتراضات ثقة المستخدم. كما أوضحنا سابقًا ، يعتمد التراكمي على السلسلة الرئيسية (الآمنة اقتصاديًا) للإجماع وتوافر البيانات (على عكس السلاسل الجانبية). هذا يقلل من مخاطر الرقابة ، والسحوبات المجمدة ، والإعدام غير الصحيح ، وما إلى ذلك.

سلاسل جانبية نقية مسؤولة عن أمنهم. ومع ذلك ، يمكن أن يكون بدء أدوات تحقق متنوعة وموثوقة أمرًا صعبًا ، ولهذا السبب تعتبر السلسلة الجانبية أقل أمانًا من المجموعات الإضافية.

تعد سلاسل الالتزام والسلاسل الجانبية المتفائلة أكثر أمانًا قليلاً من السلاسل الجانبية البحتة ، ولكن يجب على المستخدمين الوثوق في توفر البيانات للمدققين والمعارضين. في حالة حدوث هجوم لإخفاء البيانات دون عقوبة ، لن يكون لسلسلة الالتزام والسلسلة الجانبية المتفائلة أي ضمانات أمنية.

** جسر عبر السلسلة **: تستخدم المجموعات المجمعة والسلاسل الجانبية (في معظمها) نفس مخطط تجسير الأصول: قفل الرموز X في عقد ذكي على السلسلة الرئيسية ، و Mint X tokens للمستخدمين في السلسلة الفرعية. تختلف في كيفية تأمين الأموال المودعة في عقد الجسر.

نظرًا لأن Rollups خاصة بـ blockchain لطبقة أساسية معينة ، فعادة ما يكون هناك “جسر أساسي” يربط بين الاثنين. يتم تأمين الأموال المودعة في جسر Rollup من خلال السلسلة الأم:

• لا يمكن سحب الأموال المودعة في مجموعة الصلاحية إلا بعد التحقق من التحقق من البراهين المرتبطة بالدفعة التي تحتوي على معاملة الخروج على السلسلة.
• بالنسبة إلى Optimistic Rollup ، يمكن للمستخدمين سحب الأموال فقط إذا لم يتم الطعن في الكتلة التي تحتوي على معاملة سحب المستخدم بعد نهاية نافذة النزاع (حوالي أسبوع إلى أسبوعين).

بدلاً من ذلك ، يعتمد أمان الأموال المودعة في جسر سلسلة جانبية على تصميمه. على سبيل المثال ، إذا كان للسلسلة الجانبية جسر متقاطع متعارف عليه مع blockchain آخر ، فإن أمان أموال الجسر مرتبط بمدى صدق المدققين. سؤال آخر هو ما إذا كان الجسر قد تم التحقق منه بواسطة مدقق كامل (على سبيل المثال ، جسر Polygon PoS) أو مجموعة صغيرة من المدققين الخارجيين (على سبيل المثال ، جسر Avalanche-Ethereum).

يشرح أيضًا الاختلاف في وقت النهاية بين التجسير التراكمي والسلسلة الجانبية الفرق بينهما. على سبيل المثال ، سيواجه مستخدمو Optimistic Rollup مزيدًا من التأخير عند إعادة الأموال إلى السلسلة الرئيسية بسبب الحاجة إلى انتظار نافذة النزاع. باستخدام سلسلة جانبية ، يمكن للمستخدمين سحب الأموال من عقد الجسر عبر السلسلة بمجرد استلام رأس الكتلة النهائي (وإذا لزم الأمر ، إثبات Merkle صالح).

** اختر بين Rollup و Sidechain **

عند نشر العقود الذكية ، يعتمد الاختيار بين استخدام المجموعات الجانبية أو المجموعات الجانبية على أهدافك وتعليقات المستخدمين واحتياجات المشروع. فيما يلي مزايا استخدام Rollups أو sidechains أو كليهما في مواقف مختلفة.

** متى تستخدم التراكمية **:

1. يتوقع المستخدمون أعلى مستوى من الأمان.
2. يمكن للمستخدمين تحمل تكلفة أعلى قليلاً وزيادة وقت الاستجابة / النهاية. التراكمية أرخص بكثير وأسرع (أوامر من حيث الحجم) من Ethereum ، ولكن لا يمكن أن تتطابق مع سلاسل جانبية في هذه المقاييس.
3. أنت (أو المستخدمون لديك) تريدون علاقة أوثق مع النظام البيئي للسلسلة الأم (مثل Ethereum).
4. أنت تخطط لتحسين تجربة المستخدم لمستخدمي DApp على التراكمي. قد يعني هذا استخدام موفري السيولة لتقليل وقت الاستجابة في سحب الأموال من مجموعة Optimistic Rollup ، أو تنفيذ تحسينات الكود لتقليل كمية بيانات المعاملات التي يتم إنشاؤها عندما يتفاعل المستخدمون مع عقدك الذكي.
5. أنت تريد استخدام أدوات وبنية أساسية عند إنشاء DApp. معظم Rollups متوافقة مع EVM وتستخدم نفس الأدوات وبرامج العميل وواجهات برمجة تطبيقات العقدة مثل Ethereum.

** متى تستخدم السلاسل الجانبية **:

1. المستخدمون يريدون التعامل بأقل رسوم.
2. يتوقع المستخدمون أن تتم معالجة المعاملات بسرعة ، خاصة عند تحويل الأموال.
3. يمكن للمستخدمين تحمل افتراضات الثقة المتزايدة وضمانات الأمان الأقل.
4. لا تعتبر أنت (أو المستخدمون لديك) أن العلاقة القوية مع النظام البيئي للسلسلة الرئيسية أولوية.
5. يمكنك تعلم كيفية استخدام مجموعة جديدة من لغات البرمجة والأدوات والبنية التحتية لبناء DApps (في حالة استخدام سلاسل جانبية بخلاف EVM).

** متى تستخدم Sidechain و Rollup في نفس الوقت **:

1. أنشأ مشروعك تأثير شبكة قويًا على blockchain واحد وهو جاهز للتوسع في أنظمة بيئية متعددة في وقت واحد (على سبيل المثال ، لزيادة السيولة).
2. تريد تلبية احتياجات أنواع مختلفة من المستخدمين وتجنب تنفير جانب واحد من السوق.
3. يحتوي مشروعك على موارد كافية للتعامل مع التحجيم عبر السلاسل. قد يعني هذا وجود فرق مختلفة مسؤولة عن نشر DApp على منصات blockchain مختلفة.