النظرة الشاملة لتطور معمارية EVM: استراتيجية إيثيريوم للتوسع التدريجي

بينما يتوسع نظام إثيريوم البيئي بسرعة، أصبح كيفية توسيع الشبكة مع الحفاظ على الأمان واللامركزية من أبرز التحديات. يقدم هذا المخطط التقني الذي أشار إليه فيتالك بوتيرين نهجًا شاملًا نحو تحسين ورفع كفاءة EVM. إنه استراتيجية لزيادة القدرة التشغيلية لإثيريوم تدريجيًا عبر طبقتين مختلفتين قصير المدى وطويل الأمد.

تحسين كفاءة إثيريوم EVM على المدى القصير: تحسين الغاز وتوازي التحقق من الكتل

تركز استراتيجيات التوسع قصيرة المدى على تعظيم كفاءة تشغيل تصميم آلة EVM الحالي. من المتوقع أن تؤدي التحسينات التقنية التي تركز على ترقية Glamsterdam إلى تحسين مستمر في قدرة الشبكة على المعالجة.

من خلال إدخال آلية قائمة على مستوى الكتلة للوصول، يصبح من الممكن تسريع عملية التحقق من الكتل في EVM. حيث ستتمكن الأعمال التحقق التي كانت تُنفذ في ترتيب محدد من المعالجة في نفس الوقت عبر عمليات متعددة، مما يؤدي إلى تقليل الوقت الإجمالي لتوليد الكتل. هذه تحسينات ترتبط مباشرة بزيادة سرعة معالجة المعاملات في الشبكة بأكملها.

من المقرر أن يتم إدخال ePBS (فصل مقدم الاقتراحات المشفر - Builder Separation) في Glamsterdam، والذي يحتوي على العديد من الميزات المهمة. النقطة التي يجب التركيز عليها هي أنه يمكن توسيع الوقت المخصص للتحقق من الكتل في كل فتحة من عدة مئات من المللي ثانية إلى نسبة زمنية أكبر. وهذا يتيح مزيدًا من المرونة في عملية التحقق، مما يسمح بمعالجة المزيد من البيانات بأمان.

آلية الغاز متعدد الأبعاد: ابتكار تصميم EVM

آلية إعادة تسعير الغاز لا تعني مجرد تعديل الرسوم، بل تعني تحولًا جذريًا في فلسفة التصميم الأساسية لـ EVM. إذا كانت تكاليف الغاز لمختلف العمليات تتوافق بدقة مع وقت التنفيذ واستهلاك الموارد المقابل، فسيكون من الممكن تخصيص موارد الشبكة بشكل أكثر كفاءة.

إن إدخال الغاز متعدد الأبعاد سيطور آلية الغاز التي كانت تُدار حتى الآن في بُعد واحد إلى هيكل يسمح بإدارة الحدود المستقلة لكل نوع من الموارد. في المرحلة الأولى، من المخطط فصل “تكلفة إنشاء الحالة” عن “تكلفة التنفيذ وcalldata” في ترقية Glamsterdam.

على سبيل المثال، في العملية الحالية SSTORE، يتم استهلاك 20000 غاز عند تغيير فتحة التخزين من صفر إلى غير صفر. بعد إعادة تسعيرها في Glamsterdam، من المتوقع أن ترتفع هذه التكلفة بشكل كبير لتصل إلى حوالي 60000 غاز. هذه التغيرات التي تبدو سلبية في البداية تحمل في الواقع هدفاً استراتيجياً. من خلال توسيع حد الغاز في نفس الوقت، يمكن زيادة سرعة تنفيذ قدرة التحقق من الكتل بشكل كبير، بحيث تتجاوز سرعة توسيع حجم حالة سلسلة الكتل.

في التصميم الحالي لـ EVM، يتم تنفيذ الغاز كبعد واحد فقط. لهذا السبب، تعتمد جميع التعليمات البرمجية مثل GAS و CALL على هذا الافتراض، ولكن الانتقال إلى الغاز متعدد الأبعاد يتطلب عدم تغيير هذا الافتراض الأساسي والحفاظ على التوافق العكسي.

الحل المعتمد يجب أن يلتزم بالشروط الثابتة التالية. أولاً، إذا تم بدء استدعاء باستخدام X غاز، فيجب أن يمتلك هذا الاستدعاء X غاز، ويجب أن يكون قابلاً للاستخدام في العمليات العادية أو إنشاء الحالة، أو في أبعاد أخرى قد تضاف في المستقبل. ثانياً، إذا تم عرض أن هناك Y غاز حاليًا في GAS opcode، فإنه يجب أن يتبقى على الأقل Y − X غاز بعد إصدار استدعاء يستهلك X غاز، ويجب أن يكون متاحًا للاستخدام في العمليات اللاحقة.

في التنفيذ المحدد، يتم إدخال أبعاد الغاز N+1. بشكل افتراضي، N=1 (إنشاء الحالة)، ويطلق على البعد الإضافي “الاحتياطي”. تكون منطق تنفيذ EVM مصممة بحيث تفضل استهلاك غاز الأبعاد المخصصة قدر الإمكان، وعندما يكون هناك نقص، يتم إجراء استهلاك إضافي من الاحتياطي.

على سبيل المثال، في حالة ملكية الغاز (100000 لإنشاء حالة الغاز، 100000 خزان )، عند استخدام SSTORE لإنشاء حالة جديدة ثلاث مرات، سيكون انتقال الغاز (100000، 100000)→ (45000، 95000)→ (0، 80000)→ (0، 20000). في هذا التصميم، يقوم opcode GAS بإرجاع الخزان، بينما يقوم CALL بتمرير كمية الغاز المحددة من الخزان، بينما يمرر في الوقت نفسه جميع الغاز الآخر بخلاف الخزان.

من المتوقع أن يؤدي إدخال تسعير متعدد الأبعاد يطبق رسوم غاز متغيرة مختلفة على أبعاد موارد متعددة إلى تحسين الاستدامة الاقتصادية طويلة الأمد وتحقيق كفاءة أفضل في تخصيص الموارد.

مسار التوسع طويل الأمد: دمج ZK-EVM و Blobs

بينما تعزز التحسينات قصيرة المدى كفاءة آلات EVM الحالية، فإن استراتيجيات التوسع على المدى الطويل تأخذ في الاعتبار تغييرات تصميم أكثر جوهرية. ستشكل اتجاهان رئيسيان هما ZK-EVM (التحقق من تنفيذ EVM القائم على الإثباتات الصفرية) و Blobs (بلوبس) مستقبل إيثيريوم.

في الوقت الحالي، في عام 2026، أصبحت ظهور العملاء المتوافقين مع ZK-EVM واقعًا قريبًا. نحن على وشك الوصول إلى مرحلة حيث يمكن للعقد المشاركة في التحقق من التوقيع (التأكيد على الشبكة) باستخدام ZK-EVM. ومع ذلك، في هذه المرحلة الأولية، لم تصل هذه العملاء بعد إلى مستوى أمان كافٍ، لذلك لا يمكن الاعتماد على الشبكة بالكامل. يُسمح باستخدام ZK-EVM من قبل حوالي 5٪ من العقد في الشبكة، لكن سيتم اتخاذ سياسة لتجنب اعتماد نسبة أعلى من ذلك. في هذه المرحلة، إذا حدثت مشكلة في إثبات ZK-EVM، فلن يتم تجريد مكافآت الستاكينغ للعقد الفردية، لكن هناك احتمال لبناء كتل غير صالحة، مما قد يؤدي إلى فقدان إيرادات تلك العقد.

في عام 2027، من الموصى به الانتقال إلى مرحلة يتم فيها تشغيل المزيد من العقد لـ ZK-EVM. إنها فترة يتم فيها التركيز على التحسين المستمر للتحقق الرسمي والأمان. الأهم من ذلك، أن استخدام 20% فقط من عقد الشبكة لـ ZK-EVM يمكن أن يحقق توفير مسار تحقق منخفض التكلفة لمقدمي الخدمات الفرديين، مما يؤدي إلى تحسين كبير في حد الغاز. بالنظر إلى أن العدد الإجمالي لمقدمي الخدمات الفرديين أقل من 20% من الشبكة، فإن التحسينات في هذه المرحلة ستعود بالفائدة على العديد من المستخدمين.

من المقرر أن يتم إدخال آلية إثبات إلزامية 3 من 5 عندما تصل التكنولوجيا إلى مرحلة ناضجة بما فيه الكفاية. وهذا يعني أنه يجب أن تحتوي الكتلة التي تُعتبر صالحة على الأقل على 3 من 5 أنظمة إثبات مختلفة. ستساعد هذه الآلية المتنوعة للإثبات في تقليل المخاطر المترتبة على الاعتماد على تقنية واحدة، مما يعزز قوة الشبكة بشكل أكبر. في المراحل اللاحقة، من المتوقع أن تنتقل معظم العقد إلى حالة تعتمد على إثبات ZK-EVM، باستثناء العقد التي تحتاج إلى وظيفة الفهرسة.

على المدى الطويل، الهدف هو تحسين ZK-EVM ليصبح أكثر قوة وتنفيذ تحقق رسمي أكثر صرامة. في هذه المرحلة، سيتم النظر أيضًا في تغييرات هيكلية على مستوى الآلة الافتراضية، بما في ذلك اتجاهات مثل RISC-V. وهذا يشير إلى إمكانية تطوير تصميم EVM الآلي بشكل جذري.

التطور إلى Blobs والطبقات المتقدمة للبيانات

بالنسبة لـ Blobs، فإن التحسين المستمر في طبقة النقل PeerDA يهدف في النهاية إلى تحقيق معدل نقل بيانات يبلغ حوالي 8 ميغابايت/ثانية. إن مستوى قدرة معالجة البيانات هذا يمكن أن يلبي بشكل كافٍ الطلب على إثيريوم نفسه. ومع ذلك، فإن إثيريوم لا يهدف إلى أن يكون طبقة بيانات عالمية، بل هو مستوى يلبي الطلب كشبكة مستقلة.

حالياً، يتم استخدام Blobs بشكل رئيسي في تخزين بيانات حلول الطبقة الثانية (L2). كجزء من التطورات المستقبلية، يتم النظر في الاتجاه الذي يسمح بكتابة بيانات كتلة إثيريوم نفسها مباشرة إلى Blobs. الهدف من هذا التغيير هو أمر بالغ الأهمية. سيمكن هذا من التحقق من شبكة إثيريوم ذات النطاق العالي دون الحاجة إلى تنزيل سلسلة كاملة وإعادة تنفيذها.

يتطلب تحقيق هذا الهدف دمج تقنيتين مهمتين. أولاً، تتيح ZK-SNARKs (إثباتات غير تفاعلية قصيرة ذات معرفة صفرية) عدم الحاجة إلى عملية إعادة التنفيذ نفسها. بعد ذلك، من خلال PeerDAS وBlobs، يمكن التحقق من توفر البيانات دون الحاجة إلى تنزيل جميع البيانات. من خلال هذا الجمع، يصبح من الممكن أن يشارك العقد الخفيفة في التحقق الكامل من الشبكة.

تظهر الاستراتيجية الشاملة لتوسيع إثيريوم نهجًا يقوم على زيادة سعة الشبكة تدريجيًا، مع تحقيق توازن بين الكفاءة قصيرة المدى والتطور الهيكلي طويل الأمد. من خلال التحسين المستمر لـ EVM والإدخال التدريجي لتقنيات التحقق الجديدة، سيتحدد تطور شبكة إثيريوم في السنوات القادمة.