همه آنچه که باید درباره بروزرسانی “ادغام” اتریوم بدانید

بروزرسانی ادغام اتریوم آخرین گام در طرح کلی اتریوم برای کنار گذاشتن کامل مکانیزم PoW و پذیرش PoS است. در این مقاله به بررسی عمیق این مفاهیم می‌پردازیم.

زمینه مهم برای درک بروزرسانی ادغام اتریوم

برای درک کامل بروزرسانی “ادغام” اتریوم، ابتدا باید چند مفهوم کلیدی مهم را پوشش دهیم.

مکانیسم‌های اجماع

شبکه اتریوم بر روی گره‌های (نود) توزیع شده در سراسر جهان اجرا می‌شود. چگونه همه این گره‌ها در مورد وضعیت داده‌ها (مانند مانده حساب‌ها و ترتیب تراکنش‌ها) با توجه به تغییر لحظه‌ای آن‌ها توافق دارند؟ چه کسی می تواند بلوک های جدیدی را به زنجیره اضافه کند؟ اتریوم، مانند بیت کوین، در حال حاضر از مکانیسم اجماع اثبات کار (PoW) استفاده می‌کند. در سیستم‌های PoW، ماینرها انرژی زیادی را صرف اعتبارسنجی تراکنش‌ها و ساختن بلوک می‌کنند. این فرآیند زنجیره را در مقابل حملات یا کلاهبرداری ایمن نگه می‌دارد.

برای اینکه هر کسی بتواند بلوک جدیدی از تراکنش ها را به یک بلاک چین اضافه کند، باید یک گواهی اثبات کار معتبر ارائه کند. اگر به آخرین بلوک بیت کوین (749020) نگاه کنید، می توانید اثبات کار آن را دقیقاً در url زیر مشاهده کنید:  00000000000000000003cdd5a7fd45610cc2f0c8cc16693d2e4d1909e9ab8ece

به همه 0 های ابتدای آن توجه کنید. ماینرها باید کار بسیار زیادی برای یافتن این خروجی‌های شروع شده با 0 انجام دهند.

برای بررسی الگوریتم استخراج PoW:

1. مجموعه‌ای از تراکنش‌های تایید نشده را جمع آوری کنید.
2. با آنها یک بلوک “کاندید” بسازید.
3. محتویات داده آن بلوک را با استفاده از ابزار SHA256 هش کنید.
4. آیا خروجی هش، 0 های ابتدایی کافی تولید کرد؟ (به زبان دیگر: آیا سختی آن کمتر از سختی هدف فعال شبکه مورد نظر بود؟)
5. اگر بله، فرایند با موفقیت انجام شده است. شما یک مدرک معتبر پیدا کردید. آن بلوک را به شبکه ارسال کنید و پاداش بگیرید. به مرحله 1 برگردید و تکرار کنید.
6. اگر نه، مرحله 4 را تکرار کنید.

ماینرها برای یافتن بلوک‌ها در سریع‌ترین زمان ممکن با یکدیگر رقابت می‌کنند. الگوریتم بالا توسط ماینرها میلیاردها تا تریلیون‌ها بار در هر بلوک تکرار می‌شود. از نظر ریاضی، با یافتن یک خروجی با صفرهای پیشرو کافی (معروف به حداقل خروجی هدف قابل قبول)، یک ماینر می‌تواند ثابت کند که برای ایمن‌سازی سیستم، سرمایه گذاری کرده است و بنابراین پاداش دریافت می‌کند.  در حال حاضر، پاداش بلوک بیت کوین برابر با 6.25 توکن BTC است در حالی که پاداش بلوک اتریوم برابر با 2 توکن ETH به اضافه کارمزد تراکنش است.

سیستم PoW اتریوم دقیقاً به همین روش کار می‌کند. اگر می‌خواهید بلوک‌هایی را به زنجیره اضافه کنید و برای انجام این کار پاداش دریافت کنید، باید روی سخت‌افزار سرمایه‌گذاری کرده تا الگوریتم PoW را تریلیون‌ها بار انجام دهد.

بنابراین مدل اثبات کار اینگونه عمل می‌کند. ماینرها انرژی و زمان زیادی را صرف رقابت برای یافتن اثبات کار معتبر می‌کنند، فرآیندی که در خدمت امنیت شبکه و دستیابی به اجماع است.

سطوح زیادی برای اجماع وجود دارد

فرآیندی که در بالا توضیح داده شد فقط یک الگوریتم است که توسط نرم افزار استخراج کلاینت اتریوم اجرا می‌شود. تئوری بازی ما را وادار می‌کند تا عواملی را که فقط بر روی نرم‌افزار بیرونی هستند، در نظر بگیریم. شبکه‌های بلاک چین، به عنوان محرک‌های قوی برای فعالیت‌های اجتماعی و اقتصادی، به سیستم‌های زندگی واقعی گسترش پیدا می‌کنند. به عنوان مثال، یک ماینر PoW باید از سرمایه برای موارد زیر استفاده کند:

1. خرید تجهیزات سخت افزاری.
2. دسترسی به برق ارزان فراوان.
3. دسترسی به WiFi قوی.
4. راه اندازی فضا و زیرساخت برای نگهداری ماشین آلات، اگزوز حرارتی، و کنترل گرد و غبار.

اینها همه خطراتی هستند که یک فرد برای تبدیل شدن به یک “ماینر” در یک سیستم PoW باید متحمل شود. همه این شرایط برای اینکه شما همه موارد لازم برای ارائه مدارک معتبر کار و حفظ امنیت شبکه مورد نظر را داشته باشید الزامی است. در اثبات کار، ماینرها با صرف انرژی ثابت می‌کنند که سرمایه‌ی در معرض خطر دارند.

با توجه به موارد فوق، اجماع یک شبکه PoW توسط هزاران ماشین سخت افزاری و تریلیون‌ها کیلووات برق سرمایه گذاری شده توسط ماینرها در سراسر جهان پشتیبانی می‌شود.

یک مکانیزم اجماع دیگر با نام  Proof-of-Stake

اثبات کار تنها یکی از مکانیسم‌های اجماع متعددی است که برای هماهنگ کردن شبکه‌های غیرمتمرکز وجود دارد. این مکانیزم که یک مکانیزم اجماع واقعی است، توسط بیت کوین رایج و توسط اتریوم کپی شده است.

اما اتریوم همیشه طوری طراحی شده بود که استفاده از اثبات کار، مکانیزمی موقتی باشد.

قبل از اینکه در مورد بروزرسانی “ادغام” اتریوم صحبت کنیم، اجازه دهید مکانیزم اثبات سهام (PoS) را بررسی کنیم.

اثبات سهام یک مکانیسم توافقی است که مانند PoW، برای ارائه مواردی که شبکه بلاک چین نیاز دارد، استفاده می‌شود:

1. امنیت شبکه (جلوگیری از کلاهبرداری، هزینه مضاعف و حملات 51 درصد).
2. راهی برای گره‌ها در راستای توافق بر سر اینکه چه زنجیره ای زنجیره “واقعی” است.

اگر می‌خواهید در اعتبارسنجی و پیشنهاد بلوک‌های جدید در زنجیره اثبات سهام شرکت کنید، می‌توانید یک اعتبارسنج در PoS که معادل ماینر در PoW است، باشید. به جای خرید تجهیزات ماینینگ و برق برای نشان دادن سرمایه در معرض خطر برای شبکه، «تأییدکنندگان» سرمایه را در قالب توکن اصلی شبکه به اشتراک می‌گذارند. این روش آنها برای بیان این مطلب است: من به امنیت این شبکه اهمیت می‌دهم. باور نمی‌کنی؟ اینجا سرمایه من در خطر است.

Tezos یک شبکه در حال تولید است که با موفقیت از PoS استفاده می‌کند. شما باید برای تبدیل شدن به یک «نان‌پز» (اصطلاح تزوس برای «تأییدکننده» و «ماینر»)، 6000 دلار XTZ (توکن بومی شبکه تزوس) را استیک کنید( که به آن قفل کردن نیز می‌گویند). ریسک سرمایه برای حمایت از یک شبکه، از نظر تئوری بازی، به درستی بازیگران را تشویق می‌کند تا داوران صادق شبکه باشند، در غیر این صورت سرمایه گذاری آنها سودآور نخواهد بود.

اتریوم + اثبات سهام

اتریوم از ابتدا برای استفاده از اثبات کار به طور موقت طراحی شده است: سازندگان همیشه قصد داشتند مکانیزم آن را به اثبات سهام تغییر دهند. با توجه به موفقیت انکارناپذیر اثبات کار به عنوان یک مدل اجماع برای بیت کوین، اتریوم توانست کار خود را با مکانیزم PoW آغاز کند. این در حالی بود که طراحی پیچیده اتریوم با مکانیزم اثبات سهام را می‌توان با طرحی برای پیاده‌سازی آن در زمانی مناسب که عیب‌یابی و تحقیقات به صورت کامل انجام شده باشد، پیش‌بینی کرد.

برای تبدیل شدن به یک اعتبارسنج (validator) اتریوم، باید 32 ETH (توکن بومی شبکه اتریوم) را به اشتراک بگذارید و کلاینت اتریوم را بر روی یک دستگاه دارای اینترنت (حتی یک لپ تاپ) اجرا کنید. با انجام این کار، به شبکه سیگنال می‌دهید که صادقانه بلوک‌ها را تأیید کرده و ایجاد می‌کنید. چرا؟ زیرا انجام این کار به نفع خود شماست. اگر صادق نباشید، پاداش‌های اعتبارسنجی را از دست خواهید داد و حتی به طور بالقوه شروع به از دست دادن سهام خود خواهید کرد.  حتی ارزش خود توکن نیز ممکن است کاهش یابد، به این معنی که در نهایت به خودتان ضرر خواهید زد.

یک نکته جانبی، اگر 32 اتریوم ندارید، همچنان می‌توانید از طریق چند گزینه در اعتبارسنجی شبکه شرکت کنید: سهام‌بندی تلفیقی (شامل راه‌حل‌های استیکینگ نقدینگی مانند Lido)، سهام‌داری در مبادلات متمرکز، و در نهایت اجرای گره‌ای که هدف آن ایجاد بلوک‌ها نیست، اما همچنان با توجه به بلوک‌های جدید برای تأیید آن‌ها از شبکه پشتیبانی می‌کند.

درست مانند اثبات کار، اگر یک ماینر صادق نباشد و سعی کند بلوکی را ارائه دهد که قوانین را به هر طریقی نقض می‌کند (تراکنش دوباره، تراکنش نامعتبر و غیره)، ماینر هر گونه پاداش بالقوه‌ای که می‌توانست داشته باشد را از دست می‌دهد و بقیه شبکه به سادگی ماینر نادرست را نادیده می‌گیرند زیرا قوانین اجماع را زیر پا گذاشته است. به همین ترتیب، اعتباردهنده‌ای که تلاش می‌کند قوانین را به هر طریقی زیر پا بگذارد، نه تنها نادیده گرفته می‌شود، بلکه دسترسی خود را از دست می‌دهد، به این معنی که بخشی از سهام به عنوان جریمه عدم صداقت از او کسر خواهد شد.

اتریوم اثبات سهام در مقابل اتریوم اثبات کار، مفاهیمی که باید بدانید

در PoW هر کسی که معمای هش را با موفقیت حل کند، یک بلوک به زنجیره اضافه می‌شود. در PoS یک بلوک با انتخاب یک گره تایید کننده تصادفی برای ارائه یک بلوک به زنجیره اضافه می‌شود. سپس مجموعه دوم اعتبار سنجی به صورت تصادفی انتخاب می‌شود تا بلوک ارائه شده توسط نود قبلی را تأیید کند.

مکانیزم اثبات کار اتریوم دارای «ماینرهایی» است که مسئول تأیید بلوک + اضافه کردن آن هستند. مکانیزم اثبات سهام اتریوم دارای «تأییدکننده‌هایی» است که مسئول تأیید بلوک + اضافه کردن آن را بر عهده دارند. ماینرها برای یافتن راه حل هش هدف معتبر جوایزی کسب می کنند، اعتبار سنج‌ها با ساختن بلوکی که به صورت تصادفی برای انجام این کار انتخاب می‌شوند، پاداش دریافت می‌کنند.

برای افزودن بلوک‌ها، در مکانیزم اثبات سهام، نیازی به مصرف انرژی بالایی نیست، در حالی که در مکانیزم اثبات کار برای انجام سریع محاسبات هش به مصرف انرژی شدید نیاز است. برآوردها نشان می‌دهند که نیاز انرژی اثبات سهام 99.95 درصد کمتر از اثبات کار است.

سرمایه مورد بحث در PoW زمان، سخت افزار و برق یک فرد است. سرمایه مورد نظر در PoS زمان یک فرد + 32 توکن اتریوم آنها است. با توجه به طراحی تئوری بازی، بازیگران صادق بیشتر از بازیگران نادرست سود خواهند برد.

نرخ بلوک‌های PoW بر اساس سختی شبکه تعیین می‌شود، که معمولاً به‌خوبی تنظیم شده است تا زمان خاصی را هدف قرار دهد، که ممکن است از آن بیشتر یا کمتر شود. یافتن یک هش هدف معتبر ممکن است زمان متغیری ببرد. نرخ بلوک‌های PoS یک سرعت ثابت است. زمان در PoS به اسلات (12 ثانیه) و دوره (32 اسلات) تقسیم می‌شود. مکانیسم‌های مختلفی وجود دارد که بر اساس این سرعت ثابت عمل می‌کنند، به عنوان مثال: در هر اسلات، کمیته‌ای از اعتبار‌سنج‌ها به طور تصادفی انتخاب می‌شوند و در مورد معتبر بودن بلوک پیشنهادی توسط اعتبارسنج تصادفی دیگر رای گیری می‌کنند.

شرایط و مفاهیم اتریوم اثبات سهام

اعتبار‌سنج: شما به عنوان یک اعتبار سنج، مسئول ذخیره داده‌ها، پردازش تراکنش‌ها و افزودن بلوک‌های جدید به بلاک چین خواهید بود. برای انجام این کار به استیک کردن 32 توکن ETH + سخت افزار فعال + سرویس گیرنده نرم افزار نیاز دارید. انتظار می رود اعتبار‌سنج‌ها سخت افزار و اتصال اینترنتی کافی را تامین کنند تا از طریق اعتبارسنجی و ارائه بلوک پاداش به دست آورند.

Slashing: رفتار مخرب یک اعتبار‌سنج می‌تواند منجر به کاهش سهام استیک شده به میزان روزافزون شود (به یاد داشته باشید که می توانید حتی برای رفتارهای غیر مخرب مانند آفلاین شدن گره خود دچار این موضوع شوید).

اسلات: 12 ثانیه

دوره: 32 اسلات.

Mainnet: زنجیره «واقعی» فعلی اتریوم بر اساس اجماع PoW است که اکنون اجرا می‌شود. برخلاف شبکه آزمایشی مانند Göerli، توکن اتریوم در این شبکه ارزش واقعی دارد.

کلاینت اتریوم: بسته نرم افزاری اجرا شده توسط گره‌های اتریوم که از دو لایه اجرا و اجماع تشکیل شده است. گره‌ای که کلاینت را اجرا می‌کند می تواند یک گره کامل یا یک گره استخراج باشد.

لایه اجرا: لایه کلاینت اتریوم که مسئول اجرای تراکنش‌ها و مدیریت حالت است. اینجا جایی است که EVM کدهای عملیاتی و منطق برنامه نویسی را اجرا می‌کند. کلاینت‌های اجرا عبارتند از: Geth، Erigon و Nethermind.

لایه اجماع: لایه کلاینت اتریوم که مسئول اجماع است. این جایی است که قوانین مربوط به آنچه که یک بلوک یا تراکنش را معتبر می‌کند، به طور زنده وجود دارد. کلاینت اجماع برای Beacon Chain عبارتند از Lighthouse، Prysm و Teku.

Beacon Chain: بلاک چین اثبات سهام جداگانه ایجاد شده در 1 دسامبر 2020 است. کاملاً به موازات شبکه اصلی اتریوم وجود دارد و از زمان ایجاد آن در حال تولید بوده و برای آزمایش استفاده می‌شود. این زنجیزه پس از آماده شدن، به موتور اجماع جدیدی تبدیل خواهد شد که تراکنش‌های آتی اتریوم بر روی آن اجرا می‌شوند.

بروزرسانی ادغام اتریوم چیست؟

اکنون که بسیاری از اصطلاحات و زمینه‌های مهم را در بالا پوشش داده‌ایم، درک اینکه “ادغام” چیست باید آسان‌تر شده باشد.

بروزرسانی «ادغام» آخرین گام در طرح کلی اتریوم برای کنار گذاشتن کامل مکانیزم PoW و پذیرش PoS است.

انتقال اتریوم به اثبات سهام در ابتدا به دو بخش عمده تقسیم شد (به استثنای هارد فورک هایی مانند برلین و لندن، که به عنوان ارتقاء عمومی به “اتریوم قبل از ادغام” رخ داد):

1. راه اندازی زنجیره بیکن: Beacon Chain یک بلاک چین PoS موازی جداگانه است که برای اجرای آزمایش‌ها بدون تأثیر بر شبکه اصلی اتریوم یا صدها میلیارد دلاری که روی آن وجود دارد، استفاده می‌شود. یکی دیگر از دلایل مهم راه‌اندازی Beacon Chain قبل از ادغام رسمی، دادن زمان کافی به سهامداران برای استیکینگ بود. باید به اندازه کافی ETH استیک شده وجود داشته باشد تا به اندازه کافی شبکه را ایمن کند. در زمان نگارش، Beacon Chain دارای 14,000,434 ETH است.
2. ادغام: ادغام لایه اجماع زنجیره Beacon با وضعیت EVM شبکه اصلی اتریوم.

از زمان پیدایش اولین بلوک، اثبات کار شبکه اصلی اتریوم را ایمن کرده است.  از سال 2020، Beacon Chain به موازات اما جدا از اتریوم وجود دارد و لایه اجماع اثبات سهام اصلاح شده را اجرا می‌کند. در حال حاضر، یک گره اتریوم کلاینت‌ای را اجرا می‌کند که لایه اجرایی مبتنی بر EVM و لایه توافقی مبتنی بر PoW را ترکیب می‌کند.

هنگامی که ادغام اتفاق می‌افتد، لایه اجماع PoW فعلی اتریوم با جایگزینی اجماع اثبات سهام از دور خارج می‌شود. وضعیت و تاریخچه تراکنش اتریوم دقیقاً یکسان خواهد ماند. اگر در حال حاضر ارائه‌دهنده نقدینگی در Uniswap هستید، همچنان در سیستم اثبات سهام اتریوم خواهید بود. تنها تفاوت این است که سیستمی که در آن هستید به جای اثبات کار، با اجماع اثبات سهام ایمن می‌شود.

ادغام به طور موثر روشی را که مشتریان اتریوم در حال حاضر لایه‌های اجرا و اجماع را با هم ترکیب می‌کنند، تغییر می‌دهد و آنها را به کلاینت‌های جداگانه خود تقسیم می‌کند. این به این معنی است که یک گره کامل از مکانیزم اثبات سهام می‌تواند یک کلاینت را با موارد زیر اجرا کند: Geth (اجرا) + Lighthouse (اجماع) و  یا هر گونه ترکیبی از کلاینت‌های اجرا و اجماع. و همه اینها را در لحظه انجام خواهد شد.

ادغام مرحله نهایی ارتقای اتریوم به مکانیزم اثبات سهام است، اما در واقع چه اتفاقی می‌افتد؟

در زمان ادغام، کلاینت‌های اجرایی مانند Geth شروع به توجه به بلوک‌هایی که از زنجیره PoS (معروف به زنجیره بیکن) تولید می‌شوند، می‌کنند. زمان راه‌اندازی برای این سوئیچ توسط یک متغیر شبکه جدید به نام Terminal_Total_Difficulty (که توسط بروزرسانی‌ها پیاده سازی شده است) تعیین می‌شود که مجموع دشواری PoW هر بلوک انباشته شده در زنجیره PoW اتریوم را نشان می‌دهد.

مکانیزم اثبات کار اتریوم زمانی به مکانیزم اثبات سهام تبدیل می‌شود که کل سختی ترمینال به تعداد 58,750,000,000,000,000,000,000 برسد.

در آخرین بلوک در زمان نگارش مقاله (بلوک شماره 15347593)، کل سختی محاسبه شده 56,438,897,354,985,249,320,571 بوده است که به این معنی است که تا زمان ادغام دو سکستیلیون دیگر باقی مانده است. سایت https://bordel.wtf/ یک ابزار شمارش معکوس زنده است که تخمین می زند زمان مورد نظر 15 سپتامبر خواهد بود.

خب! حالا شما اطلاعات کافی در اختیار دارید. پس از خواندن این مقاله، باید با تمام اصطلاحات و مفاهیم مهم مربوط به سیستم‌های اجماع بلاک چین، به ویژه برای اثبات کار و اثبات سهام، آشنا شده باشید. وقتی کسی از شما می‌پرسد که ادغام چیست، یک پاسخ طبیعی باید این باشد: «مرحله نهایی در فرآیند انتقال اتریوم از مدل امنیتی PoW به PoS».

آیا این تغییر خطرناک است؟ مطمئنا! Proof-of-work یک مدل امنیتی آزمایش شده عملیاتی است که به بیت کوین برای بیش از دو دهه خدمت رسانی کرده است. از طرف دیگر، اثبات سهام یک مدل امنیتی نسبتاً جدید و پیچیده‌تر است. باید دید که آیا این مدل صدها میلیارد دلار در شبکه اتریوم را به خوبی محافظت می‌کند یا خیر.

هنگامی که اتریوم به نقطه عطف تغییر به اثبات سهام برسد، بروزرسانی‌های بیشتری وجود دارد که برای کمک به اتریوم در افزایش مقیاس و تمرکززدایی بیشتر در نظر گرفته شده است. این نقاط عطف بعدی عبارتند از:

1. بروزرسانی ادغام اتریوم: کنار گذاشته شدن مکانیزم اثبات کار و جایگزینی اثبات سهام به جای آن (زمان احتمالی: 15 سپتامبر)
2. Surge: شاردینگ برای کمک به مقیاس پذیری، به ویژه برای رول‌آپ‌ها (زمان مشخص نشده است)
3. The Verge: کلاینت‌های بدون حالت، اجرای گره‌های اتریوم را آسان تر می‌کند (زمان مشخص نشده است)
4. The Purge: حذف بدهی فنی + حذف داده‌های تاریخی (زمان مشخص نشده است)
5. The Splurge: ویژگی‌های اضافی، نکات مثبت (زمان مشخص نشده است)

نظر شما چیست؟ آیا بروزرسانی اتریوم به یک مدل امنیتی جدید مفید خواهد بود؟ با توجه به اینکه PoW یک مدل امنیتی به ظاهر قابل اعتماد است، آیا آنها باید استفاده از آن‌ را ادامه می‌دادند؟ آیا این امر پذیرش اتریوم را افزایش داده و آن را به جریان اصلی تبدیل می کند یا در دراز مدت به آن آسیب می رساند؟

 

منبع: Coinmarketcap