TrueBit: حل قابل للتوسع للتحقق من سلاسل الكتل

جدول المحتويات

1. تأمين الحسابات بالاقتصاد

عملات التشفير القائمة على إجماع ناكاموتو مثل Bitcoin و Ethereum توفر سجلاً عاماً نهائياً للمعاملات المالية يُعرف بسلسلة الكتل. تتيح تقنية الإجماع هذه معاملات Bitcoin الأساسية بينما تنفذ معاملات Ethereum نصوصاً حسابية أكثر تعقيداً من خلال العقود الذكية.

يحدد المعدنون المجهولون صحة المعاملات دون سلطة مركزية، لكن نزاهة سلسلة الكتل تعتمد على الحد الأدنى من عبء التحقق. رغم امتلاك أقوى مورد حسابي في التاريخ، لا تقدم Bitcoin و Ethereum قوة تحقق أكثر من هاتف ذكي عادي بسبب معضلة المُتحقِّق.

1.1 الحوسبة الخارجية

يُمكّن النظام من إجراء حسابات خارجية آمنة لشبكة Ethereum، مما يسمح للمستخدمين بالحصول على إجابات صحيحة للحسابات المعقدة مع الحفاظ على أمان سلسلة الكتل.

1.2 الأثر العملي

تشمل التطبيقات الفورية تجمعات التعدين اللامركزية التي تديرها العقود الذكية في Ethereum، وعملات التشفير ذات إنتاجية المعاملات القابلة للتوسع، وتحويل العملات الموثوقة بين أنظمة عملات التشفير المنفصلة.

1.3 العقود الذكية

تمكن العقود الذكية في Ethereum من إجراء عمليات مالية وقاعدة بيانات معقدة مشروطة بتقييم النص الحسابي، مما يوفر الأساس لنظام التحقق في TrueBit.

2. آلية عمل TrueBit

يتكون TrueBit من طبقة حوافز مالية فوق طبقة حل النزاعات التي تأخذ شكل "لعبة تحقق" متعددة الاستخدامات. تمكن هذه البنية ذات الطبقتين من إجراء حسابات قابلة للتوسع على Ethereum مع الحفاظ على ضمانات الأمان.

2.1 خصائص النظام

يوفر النظام النزاهة الحسابية، والحيوية، والتوافق مع الحوافز من خلال آليات اقتصادية مصممة بعناية.

2.2 الافتراضات

يفترض TrueBit وجود فاعلين اقتصاديين عقلانيين ووجود مُتحقِّق صادق واحد على الأقل في النظام للحفاظ على الأمان.

2.3 نموذج المهاجم

يدافع البروتوكول ضد نواقل هجوم متنوعة بما في ذلك هجمات سيبيل، وتجمعات التواطؤ، والاستغلال الاقتصادي من خلال هياكل حوافز متطورة.

3. طبقة حل النزاعات

الابتكار الأساسي لـ TrueBit هو لعبة التحقق، التي تمكن من حل النزاعات بكفاءة للنتائج الحسابية.

3.1 الاختناق: معضلة المُتحقِّق

تحدث معضلة المُتحقِّق عندما لا يكون لدى المعدنين حافز كافٍ للتحقق من الحسابات المعقدة، مما قد يسمح بدخول معاملات غير صالحة إلى سلسلة الكتل. تجلى هذا في انقسام Bitcoin في 4 يوليو وهجمات الحرمان من الخدمة على Ethereum في 2016.

3.2 الحل: لعبة التحقق

تستخدم لعبة التحقق أنظمة الإثبات التفاعلية وبروتوكولات التقسيم الثنائي لتحديد مواقع الأخطاء الحسابية بكفاءة مع تقليل الموارد على السلسلة إلى الحد الأدنى.

3.3 البروتوكول التفصيلي

يتضمن البروتوكول جولات متعددة يتحدى فيها المُتحقِّقون حسابات المحللين، مع حل النزاعات من خلال التحقق من التنفيذ خطوة بخطوة.

3.4 تحليل وقت التشغيل والأمان

يحقق النظام تعقيداً لوغاريتمياً في حل النزاعات بالنسبة لحجم الحساب، مما يجعله عملياً للحسابات واسعة النطاق.

4. طبقة الحوافز

تضمن الطبقة الاقتصادية المشاركة الصادقة من خلال المكافآت والجزاءات المُعايرة بعناية.

4.1 الجوائز الكبرى

توفر مكافآت الجوائز الكبرى العشوائية حوافز اقتصادية للمُتحقِّقين للمشاركة بنشاط في عملية التحقق.

4.2 الضرائب

تمول ضرائب المعاملات مجموعة الحوافز وتضمن التشغيل المستدام لنظام التحقق البيئي.

4.3 الودائع

تُنشئ الودائع الأمنية من المحللين والمُتحقِّقين مخاطر اقتصادية تثبط السلوك الضار.

4.4 توليد الأخطاء القسرية

يقدم النظام عمداً أخطاء قسرية لاختبار يقظة المُتحقِّق وضمان المشاركة النشطة.

4.5 اختيار المحلل والمُتحقِّق

يتم اختيار المشاركين من خلال آليات أخذ العينات العشوائية التي تمنع التلاعب بالنظام.

4.6 نظرة عامة على البروتوكول

يدمج البروتوكول الكامل حل النزاعات مع الحوافز الاقتصادية في نظام متماسك.

4.7 فحص السلامة

تضمن آليات التحقق المتعددة نزاهة النظام وتمنع الاستغلال.

5. الدفاعات

يتضمن TrueBit دفاعات متطورة ضد نواقل هجوم متنوعة.

5.1 هجمات سيبيل الزوجية

يمنع النظام هجمات سيبيل من خلال الحواجز الاقتصادية وآليات التحقق من الهوية.

5.2 الثلاثية

تعمل ثلاث آليات دفاع تكميلية معاً لتوفير ضمانات أمان قوية.

5.3 تجمعات التواطؤ

تمنع المثبطات الاقتصادية وأخذ العينات العشوائية التواطؤ بين المشاركين.

5.4 عن الثمار المنخفضة

يتناول النظام نواقل الهجوم الشائعة التي تستغل عادة أنظمة التحقق.

5.5 مشكلة معادلة النقد

تضمن الآليات الاقتصادية بقاء الحوافز متوافقة مع أمان النظام.

6. التنفيذ

يتضمن تنفيذ TrueBit آلة TrueBit الافتراضية والتكامل مع العقود الذكية في Ethereum للتشغيل السلس.

7. التطبيقات

يمكن البروتوكول العديد من التطبيقات العملية beyond التحقق الأساسي من الحسابات.

7.1 التعدين المجمع اللامركزي العملي

تزيل تجمعات التعدين اللامركزية التي تديرها العقود الذكية نقاط الفشل المركزية.

7.2 جسر Dogecoin-Ethereum

تمكن الجسور الموثوقة بين أنظمة عملات التشفير من نقل القيمة بسلاسة.

7.3 إنتاجية المعاملات القابلة للتوسع

يمكن TrueBit عملات التشفير ذات سعة المعاملات الأعلى بشكل ملحوظ.

7.4 نحو نظام للبيانات الضخمة

تدعم البنية معالجة البيانات واسعة النطاق على شبكات سلسلة الكتل.

التحليل الأصلي

التفاصيل التقنية

النتائج التجريبية

أمثلة التعليمات البرمجية

// يقدم المحلل مهمة
function submitTask(bytes memory code, bytes memory input) public payable {
    require(msg.value >= MIN_DEPOSIT);
    
    Task memory newTask = Task({
        solver: msg.sender,
        code: code,
        input: input,
        deposit: msg.value,
        status: TaskStatus.Pending
    });
    
    tasks[taskCounter] = newTask;
    emit TaskSubmitted(taskCounter, msg.sender);
    taskCounter++;
}

// يتحدى المُتحقِّق النتيجة
function challengeResult(uint taskId, bytes memory claimedOutput) public {
    require(tasks[taskId].status == TaskStatus.Pending);
    
    challenges[taskId] = Challenge({
        verifier: msg.sender,
        claimedOutput: claimedOutput,
        round: 0
    });
    
    initiateVerificationGame(taskId);
}

// بروتوكول التقسيم الثنائي لحل النزاعات
function performBisection(uint taskId, uint step) public {
    Challenge storage challenge = challenges[taskId];
    
    // تنفيذ خطوة واحدة وتقديم دليل Merkle
    (bytes32 stateHash, bytes32 proof) = executeStep(
        tasks[taskId].code, 
        tasks[taskId].input, 
        step
    );
    
    // تقديم تنفيذ الخطوة للتحقق
    emit StepExecuted(taskId, step, stateHash, proof);
    
    // متابعة التقسيم الثنائي حتى تحديد الخطأ
    if (challenge.round < MAX_ROUNDS) {
        challenge.round++;
    } else {
        resolveFinalStep(taskId, step);
    }
}

التطبيقات المستقبلية

المراجع