دليل على الاحتيال وZK Fraud Proof: مبادئ تنفيذ تقنيات الأمان الحديثة في البلوكتشين

دليل على الاحتيال هو حل تقني مستخدم على نطاق واسع في مجال البلوكتشين، وقد نشأ في البداية من مجتمع الإيثريوم، حيث اعتمدته مشاريع مشهورة مثل Arbitrum وOptimism. بعد ظهور نظام بيتكوين البيئي في عام 2023، طرح Robin Linus خطة BitVM، التي تعتمد على فكرة دليل على الاحتيال، حيث وفرت نموذج أمان جديد لطبقة بيتكوين الثانية أو الجسور، مستندة إلى تقنيات بيتكوين الموجودة مثل Taproot.

شهدت BitVM تطورًا عبر عدة نسخ نظرية، بدءًا من BitVM0 في وقت مبكر إلى BitVM2 لاحقًا، حيث نضجت طرق التنفيذ التقنية ذات الصلة، مما جذب اهتمامًا واسعًا في الصناعة. قامت عدة مشاريع مثل Bitlayer وCitrea وBOB بإنجاز نسخ مختلفة تعتمد على BitVM كأساس تقني.

ستتناول هذه المقالة خطة دليل الاحتيال الخاصة بـ Optimism كمثال، وتحلل خطتها المستندة إلى آلة MIPS الافتراضية ودليل الاحتيال التفاعلي، بالإضافة إلى الأفكار الرئيسية وراء تحويل دليل الاحتيال إلى ZK.

OutputRoot و StateRoot

Optimism هو مشروع معروف من نوع Optimistic Rollup، حيث يتكون هيكله الأساسي من المصفوفة وعقد ذكي على شبكة الإيثيريوم. بعد معالجة بيانات المعاملات، يتم إرسال هذه البيانات إلى شبكة الإيثيريوم. يمكن للمستخدمين الذين يقومون بتشغيل عميل عقدة Optimism تنزيل هذه البيانات، وتنفيذ المعاملات محليًا، وحساب تجزئة مجموعة الحالة الحالية.

إذا قام المنسق بتحميل تجزئة مجموعة الحالة الخاطئة، فإن النتائج المحسوبة محليًا ستختلف عنها، وفي هذه الحالة يمكن بدء الاستفسار من خلال نظام دليل على الاحتيال. تستخدم البلوكتشين التي تعتمد على EVM عادةً هيكل بيانات شجرة ميركل لتسجيل مجموعة الحالة، وتسمى World State Trie. بعد تنفيذ المعاملات، ستتغير World State Trie، وستتم تحديث التجزئة النهائية لها. تُعرف إيثيريوم هذه التجزئة باسم StateRoot، والتي تُستخدم لتمثيل تغييرات مجموعة الحالة.

نظام حسابات Optimism مشابه لنظام إيثريوم، حيث يستخدم أيضًا حقل StateRoot لتعكس تغييرات مجموعة الحالة. سيقوم المنظم بانتظام بتحميل OutputRoot إلى إيثريوم، حيث يتم حساب OutputRoot من خلال StateRoot وحقلي بيانات آخرين.

آلة MIPS والشجرة ميركل في الذاكرة

للتحقق من صحة OutputRoot على البلوكتشين، فإن أبسط طريقة هي تنفيذ عميل عقد OP على الإيثيريوم، لكن هذا يواجه مشكلتين:

1. العقود الذكية لا يمكنها الحصول تلقائيًا على معلمات الإدخال اللازمة لدليل على الاحتيال
2. حد غاز الإيثريوم لا يدعم المهام الحسابية المعقدة

يمكن حل المشكلة الأولى عن طريق نشر عقد PreimageOracle. بالنسبة للمشكلة الثانية، كتب فريق OP جهاز MIPS الظاهري باستخدام Solidity، مما يحقق بعض وظائف عميل العقد.

نظرًا لأنه لا يمكن تنفيذ جميع المعاملات بالكامل على السلسلة، صممت OP نظام دليل على الاحتيال التفاعلي، حيث تم تفصيل عملية معالجة المعاملات إلى معالجة مرتبة لأكواد MIPS. بعد تنفيذ كل كود، سيتغير تجزئة حالة الآلة الافتراضية، وتجمع هذه السجلات في شجرة ميركل.

في عملية دليل على الاحتيال، يجب تحديد أي رمز عملية MIPS تسبب في ظهور مشكلة في حالة تجزئة الجهاز الافتراضي، ثم إعادة إنشاء الحالة في ذلك الوقت على السلسلة، وتنفيذ رمز العملية، ومقارنة النتائج. يتطلب ذلك تحميل جزء من معلومات حالة جهاز MIPS الافتراضي إلى السلسلة.

دليل على الاحتيال التفاعلي

طوّر فريق OP لعبة نزاع الأخطاء ( FDG )، والتي تشمل دورين هما المتحدي والمدافع. يجب على المشاركين بناء شجرة اللعبة محلياً، وتتكون من شجرتين ميركل. العقد الورقية للشجرة الأولى هي OutputRoot لكتل مختلفة، بينما العقد الورقية للشجرة الثانية هي hash حالة الآلة الافتراضية MIPS.

تفاعل الطرفين عدة مرات على البلوكتشين، وفي النهاية تم تحديد كود العملية المتنازع عليه MIPS. تشمل الآلية الأساسية لدليل على الاحتيال التفاعلي:

1. تتطلب عملية تحديد FDG تنفيذ رموز MIPS وحالة VM على البلوكتشين.
2. تنفيذ رمز العملية في آلة MIPS الافتراضية على شبكة الإيثريوم، والحصول على النتيجة النهائية

ZK化 دليل على الاحتيال

التفاعل المعقد لدليل الاحتيال التقليدي، هناك مشاكل كما يلي:

1. توليد تكاليف الغاز الكبيرة من التفاعلات المتعددة.
2. عملية التفاعل طويلة، وخلالها لا يمكن لـ Rollup تنفيذ المعاملات بشكل طبيعي
3. صعوبة تطوير تنفيذ أوامر إعادة تشغيل VM محددة على البلوكتشين

لحل هذه المشكلات، اقترحت Optimism مفهوم دليل احتيال ZK. الجوهر هو أنه عندما تحدث التحديات، يقدم منظم Rollup دليل ZK للمعاملات المت challenged، والذي يتم التحقق منه بواسطة عقود Ethereum الذكية. إذا نجح التحقق، فهذا يدل على أن معالجة المعاملة صحيحة.

بالمقارنة مع دليل الاحتيال التفاعلي، يبسط دليل الاحتيال ZK التفاعل المتعدد إلى جولة واحدة من إنشاء وإثبات ZK، مما يوفر الوقت والتكاليف. بالمقارنة مع ZK Rollup، يقوم OP Rollup المعتمد على دليل الاحتيال ZK بإنشاء إثبات ZK فقط عند التحدي، مما يقلل من تكاليف الحساب.

تم اعتماد هذه الفكرة أيضًا من قبل BitVM2. تستخدم المشاريع التي تعتمد على BitVM2 مثل Bitlayer و Goat Network، برامج تحقق ZK Proof من خلال برنامج Bitcoin، مما أدى إلى تقليص كبير في حجم البرامج التي تحتاج إلى أن تكون على البلوكتشين.