راهکار ZKEVM چیست و چگونه مشکل کارمزد و سرعت اتریوم را حل می‌کند؟

در روزهای شلوغ بازار رمزارزها، قصد دارید یک توکن جدید بخرید یا یک NFT مینت کنید؛ ناگهان شبکه اتریوم شبیه به یک اتوبان پرترافیک می‌شود که برای عبور از آن باید ده‌ها دلار کارمزد پرداخت کنید و ساعت‌ها منتظر تایید تراکنش بمانید. در این شرایط، حرکت دادن سرمایه عملا توجیه اقتصادی خود را از دست می‌دهد. در این مقاله، بدون درگیر شدن با اصطلاحات سنگین برنامه‌نویسی، نحوه کارکرد سیستم zkEVM را بررسی می‌کنیم تا ببینیم این نوآوری چگونه قرار است مشکل سرعت و کارمزدهای نجومی را برای همیشه در اکوسیستم اتریوم حل کند.

چالش مقیاس‌پذیری اتریوم و نیاز به راهکارهای نوین

شبکه‌ی اتریوم یکی از بزرگترین و مهم‌ترین دستاوردهای دنیای رمزارزها است و به عنوان بستر اصلی قراردادهای هوشمند شناخته می‌شود. اما این شبکه‌ی قدرتمند با یک مشکل اساسی به نام مقیاس‌ پذیری (Scalability - یعنی توانایی شبکه برای پردازش همزمان تعداد زیادی تراکنش با سرعت بالا و هزینه‌ی کم) دست‌وپنجه نرم می‌کند. هرچه افراد بیشتری بخواهند از این شبکه استفاده کنند، فشار روی آن بیشتر می‌شود و اتریوم به نوعی به نفس‌نفس می‌افتد. برای درک اینکه چرا به فناوری‌های جدیدی مانند zkEVM نیاز داریم، اول باید ریشه‌ی این مشکل را بشناسیم.

چرا شبکه اتریوم در زمان شلوغی کند و گران می‌شود؟

برای درک بهتر این موضوع، شبکه‌ی اتریوم را شبیه به یک اتوبان بزرگ در نظر بگیرید. در این اتوبان، هر بلاک (Block - بسته‌ی دیجیتالی که اطلاعات تراکنش‌ها در آن ذخیره و تایید می‌شود) مانند یک اتوبوس است که فقط ظرفیت محدودی مسافر یا همان تراکنش را در خود جای می‌دهد. شبکه‌ی اتریوم به گونه‌ای طراحی شده است که پردازش هر بلاک زمان مشخصی می‌برد.

زمانی که بازار آرام است، این اتوبوس‌ها به راحتی مسافران را به مقصد می‌رسانند. اما در زمان‌های شلوغی بازار، مثلا وقتی یک توکن جدید سروصدا می‌کند، ناگهان هزاران نفر می‌خواهند همزمان سوار شوند. در این حالت دو اتفاق مهم و ناخوشایند می‌افتد:

• ترافیک سنگین و کندی شبکه: چون ظرفیت شبکه‌ی اتریوم محدود به پردازش حدود ۱۵ تراکنش در ثانیه است، تراکنش‌های اضافی در یک صف انتظار طولانی گیر می‌کنند و زمان تایید آن‌ها بسیار طولانی می‌شود.
• افزایش شدید هزینه‌ی تراکنش: در شبکه‌ی اتریوم، کاربران برای اینکه تراکنش آن‌ها زودتر از بقیه تایید شود، به ماینرها یا تاییدکنندگان شبکه پول بیشتری پیشنهاد می‌دهند. این رقابت باعث می‌شود که هزینه‌ی گس فی (Gas Fee - کارمزدی که برای انجام هر عملیات در شبکه پرداخت می‌کنید) به شدت افزایش یابد. به همین دلیل در زمان‌های شلوغی، گاهی برای یک انتقال ساده مجبور می‌شوید ده‌ها دلار کارمزد بدهید که اصلا منطقی نیست.

اهمیت لایه دوم‌ها Layer 2 در نجات آینده اتریوم

با توجه به چالش‌های گفته شده، توسعه‌دهندگان به جای اینکه خود اتوبان اتریوم را دستکاری کنند (که کار بسیار سخت و خطرناکی برای امنیت کل سیستم است)، راهکار هوشمندانه‌ی دیگری پیدا کردند: ساختن شبکه‌های لایه‌ی دوم اتریوم (Layer 2).

راهکارهای لایه‌ی دوم، شبکه‌ها یا مسیرهای فرعی و پرسرعتی هستند که روی شبکه‌ی اصلی اتریوم (که به آن لایه‌ی اول می‌گوییم) سوار می‌شوند. وظیفه‌ی آن‌ها این است که بار سنگین پردازش‌ها را از روی دوش اتریوم بردارند. روند کار این شبکه‌ها به شکل زیر است:

• پردازش سریع در بیرون از شبکه: لایه‌ی دوم، هزاران تراکنش کاربران را در محیط مخصوص به خود و با سرعت بسیار بالا و کارمزد نزدیک به صفر پردازش می‌کند.
• فشرده‌سازی اطلاعات: سپس این شبکه‌ها، تراکنش‌های انجام شده را مانند یک فایل زیپ کامپیوتری، به شدت فشرده می‌کنند و حجم داده‌ها را کاهش می‌دهند.
• ارسال به شبکه‌ی اصلی: در نهایت، نتیجه‌ی نهایی این تراکنش‌های فشرده شده را به عنوان یک بسته‌ی واحد و کوچک به شبکه‌ی اصلی اتریوم می‌فرستند تا برای همیشه در آنجا ثبت و ایمن شود.

با این روش جذاب، شبکه‌های لایه‌ی دوم موفق می‌شوند امنیت بی‌نظیر شبکه‌ی اتریوم را با سرعت بالا و هزینه‌ی بسیار پایین ترکیب کنند. در واقع لایه‌ی دوم‌ها آمده‌اند تا استفاده‌ی روزمره‌ی رمزارزها را برای تمام مردم جهان امکان‌پذیر کنند و نجات‌بخش آینده‌ی اتریوم باشند.

پیش‌نیازهای درک zkEVM: ماشین مجازی و رول‌آپ‌ها

برای اینکه بتوانیم مفهوم پیچیده‌ی ماشین مجازی دانش صفر را به خوبی درک کنیم، ابتدا باید اجزای سازنده‌ی آن را بشناسیم. عبارت zkEVM در واقع از ترکیب دو مفهوم بزرگ و کلیدی در دنیای رمزارزها ساخته شده است: ماشین مجازی اتریوم و فناوری رول‌آپ. در این بخش، این دو پیش‌نیاز را به ساده‌ترین شکل ممکن بررسی می‌کنیم تا ذهن شما برای ورود به بحث اصلی کاملا آماده شود.

ماشین مجازی اتریوم یا EVM چیست و چه وظیفه‌ای دارد؟

عبارت EVM مخفف Ethereum Virtual Machine یا همان ماشین مجازی اتریوم است. برای درک بهتر، شبکه‌ی اتریوم را شبیه به یک کامپیوتر جهانی و غول‌پیکر در نظر بگیرید. در این سیستم، EVM دقیقا نقش مغز متفکر یا پردازنده‌ی مرکزی این کامپیوتر را بازی می‌کند.

وظیفه‌ی اصلی این ماشین مجازی، خواندن و اجرای قراردادهای هوشمند (Smart Contract - کدهای برنامه‌نویسی شده‌ای که شرایط یک توافق را بدون نیاز به واسطه و به صورت خودکار اجرا می‌کنند) است. به طور کلی، EVM وظایف حیاتی زیر را در شبکه مدیریت می‌کند:

• پردازش دقیق نقل و انتقال توکن‌ها بین کاربران مختلف
• فراهم کردن بستر اجرای برنامه‌های غیرمتمرکز و اپلیکیشن‌های مالی
• محاسبه‌ی کارمزدها و ثبت نهایی تغییرات در دفتر کل شبکه

به زبان ساده‌تر، EVM همان محیطی است که تمام اتفاقات و محاسبات شبکه‌ی اتریوم در آن رقم می‌خورد و بدون آن، اتریوم فقط یک دفترچه‌ی یادداشت ساده خواهد بود. اما همان‌طور که در بخش قبلی اشاره کردیم، این مغز متفکر در زمان شلوغی شبکه نمی‌تواند تمام درخواست‌ها را به سرعت پردازش کند و به همین دلیل به یک نیروی کمکی قدرتمند نیاز دارد.

آشنایی ساده با فناوری رول‌آپ و تکنولوژی ZK-Rollup

کلمه‌ی رول‌آپ در زبان انگلیسی به معنای لوله کردن یا جمع کردن است. در دنیای بلاکچین، رول‌ آپ (Rollup - یک راهکار لایه‌ی دوم که تراکنش‌ها را در خارج از شبکه‌ی اصلی پردازش کرده و سپس به صورت فشرده به اتریوم می‌فرستد) دقیقا همین کار را با تراکنش‌های ما انجام می‌دهد.

فرض کنید می‌خواهید صد نامه‌ی جداگانه را برای یک اداره در شهر دیگری پست کنید. اگر بخواهید برای هر نامه هزینه‌ی پست جداگانه‌ای بدهید، مبلغ بسیار زیادی می‌شود. راهکار هوشمندانه‌تر این است که تمام این صد نامه را در یک جعبه‌ی بزرگ بسته‌بندی کنید و فقط هزینه‌ی ارسال یک جعبه را بپردازید. فناوری رول‌آپ دقیقا همان جعبه‌ی بزرگ است که هزاران تراکنش کاربران را جمع‌آوری کرده و در قالب یک بسته‌ی کوچک به شبکه‌ی اتریوم می‌فرستد.

اما تکنولوژی ZK-Rollup چیست؟ پیشوند ZK مخفف Zero-Knowledge یا دانش صفر است. در این نوع خاص و پیشرفته از رول‌آپ‌ها، سیستم به جای اینکه تمام اطلاعات و جزئیات ریز تراکنش‌ها را به اتریوم بفرستد، فقط یک اثبات رمزنگاری (Cryptographic Proof - یک تاییدیه یا سند ریاضی پیچیده که ثابت می‌کند تمام محاسبات بدون هیچ‌گونه تقلب و خطایی انجام شده است) را ارسال می‌کند.

برای درک بهتر، یک رستوران را تصور کنید. وقتی شما صورت‌حساب را پرداخت می‌کنید، نیازی ندارید که وارد آشپزخانه شوید و دستور پخت غذاها یا نحوه‌ی کار آشپز را تماشا کنید؛ شما فقط رسید نهایی را می‌بینید که ثابت می‌کند سفارش شما آماده شده و هزینه‌ی آن چقدر است. سیستم ZK-Rollup نیز به همین شکل عمل می‌کند؛ بدون اینکه جزئیات تک‌تک تراکنش‌ها را فاش کند، با یک فرمول ریاضی به شبکه‌ی اتریوم ثابت می‌کند که تمام تراکنش‌های داخل بسته کاملا معتبر هستند. این کار باعث می‌شود بار پردازشی شبکه‌ی اصلی به شدت کاهش یابد، سرعت تراکنش‌ها بالا برود و هزینه‌ی نهایی کاربران به حداقل ممکن برسد.

مفهوم zkEVM چیست؟

حالا که با دو قطعه‌ی اصلی پازل، یعنی ماشین مجازی و فناوری رول‌آپ آشنا شدیم، زمان آن رسیده است که به سراغ ستاره‌ی اصلی داستان برویم. ماشین مجازی دانش صفر یا zkEVM دقیقا از ترکیب این دو مفهوم به وجود آمده است.

به زبان ساده، zkEVM یک محیط نرم‌افزاری است که می‌تواند قراردادهای هوشمند را دقیقا مانند شبکه‌ی اصلی اتریوم اجرا کند، اما با یک تفاوت شگفت‌انگیز: این سیستم تمام محاسبات را در بیرون از شبکه‌ی اتریوم انجام می‌دهد و در نهایت فقط یک تاییدیه‌ی ریاضی غیر قابل دستکاری را برای شبکه‌ی اصلی می‌فرستد. این یعنی ما می‌توانیم از تمام امکانات و امنیت بی‌نظیر اتریوم بهره‌مند شویم، اما دیگر درگیر ترافیک و کارمزدهای سنگین آن نخواهیم شد.

چرا ترکیب فناوری ZK و ماشین مجازی اتریوم یک دستاورد بزرگ است؟

شاید بپرسید که چرا ساخت چنین سیستمی تا این حد در دنیای رمزارزها سروصدا به پا کرده است؟ پاسخ در یک مشکل تاریخی نهفته است. در سال‌های گذشته، فناوری اثبات دانش صفر فقط برای کارهای ساده‌ای مانند انتقال توکن از یک کیف پول به کیف پول دیگر قابل استفاده بود و نمی‌توانست از قراردادهای هوشمند پیچیده پشتیبانی کند.

از طرف دیگر، ماشین مجازی اتریوم از همان روز اول برای کار با این نوع رمزنگاری پیشرفته طراحی نشده بود. به همین دلیل، بسیاری از متخصصان تصور می‌کردند که ترکیب کردن کدهای اتریوم با فناوری دانش صفر تقریبا غیرممکن است. اما توسعه‌دهندگان با ساخت zkEVM موفق شدند این سد بزرگ را بشکنند.

این دستاورد بزرگ به این معناست که برنامه‌نویسان دیگر نیازی ندارند برای ساخت برنامه‌های سریع و ارزان، زبان‌های جدیدی را یاد بگیرند. آن‌ها می‌توانند از همان کدهای قبلی خود با زبان سالیدیتی (Solidity - زبان برنامه‌نویسی اصلی و استاندارد شبکه‌ی اتریوم) استفاده کنند و این برنامه‌ها به صورت خودکار به قدرت و سرعت فناوری دانش صفر مجهز می‌شوند. در نتیجه، برنامه‌های بیشتری با سرعت بالاتر در دسترس کاربران قرار می‌گیرد.

تفاوت اصلی zkEVM با ماشین مجازی معمولی اتریوم

برای اینکه تفاوت این دو سیستم را بهتر درک کنیم، بیایید آن‌ها را با یک مثال ساده مقایسه کنیم. فرض کنید یک معلم ریاضی می‌خواهد برگه‌های امتحانی صد دانش‌آموز را تصحیح کند.

در ماشین مجازی معمولی اتریوم (EVM)، تمام گره‌ ها (Nodes - کامپیوترهایی که به شبکه‌ی بلاکچین متصل هستند و وظیفه‌ی پردازش و تایید تراکنش‌ها را بر عهده دارند) باید تک‌تک برگه‌ها و تمام فرمول‌های نوشته شده را از اول تا آخر بررسی و محاسبه کنند. این کار به شدت زمان‌بر است و انرژی بسیار زیادی از شبکه می‌گیرد.

اما در ماشین مجازی دانش صفر اتریوم (zkEVM)، روند کار کاملا متفاوت است و به شکل زیر انجام می‌شود:

• محاسبه توسط یک دستیار هوشمند: ابتدا یک سیستم فوق‌سریع به نام پروور (Prover - بخش اثبات‌کننده در سیستم که محاسبات سنگین را به تنهایی انجام داده و یک تاییدیه‌ی ریاضی تولید می‌کند) تمام برگه‌ها را در یک چشم به هم زدن تصحیح می‌کند.
• صدور تاییدیه‌ی نهایی: سپس این دستیار، یک برگه‌ی تاییدیه‌ی معتبر یا ولیدیتی پروف (Validity Proof - یک سند رمزنگاری شده که ثابت می‌کند محاسبات به درستی و بدون تقلب انجام شده‌اند، بدون اینکه نیاز باشد جزئیات دیده شوند) صادر می‌کند.
• بررسی سریع توسط شبکه: در نهایت، شبکه‌ی اتریوم فقط همین یک برگه‌ی تاییدیه را بررسی می‌کند و دیگر نیازی به خواندن تک‌تک برگه‌های امتحانی آن صد نفر ندارد.

به طور خلاصه، تفاوت اصلی در این است که ماشین مجازی معمولی تمام مراحل پردازش را قدم به قدم و در حضور همه‌ی اعضای شبکه انجام می‌دهد، در حالی که zkEVM بار اصلی کار را به بیرون از شبکه منتقل می‌کند و فقط نتیجه‌ی نهایی و اثبات شده را به اتریوم ارائه می‌دهد. همین تفاوت ساده باعث می‌شود تا سرعت پردازش به طرز چشمگیری افزایش یابد و هزینه‌ی نهایی کاربران به حداقل ممکن برسد.

سیستم zkEVM چگونه کار می‌کند؟

ورود به دنیای فنی بلاکچین ممکن است در نگاه اول کمی ترسناک به نظر برسد، اما اگر قطعات این پازل را یکی‌یکی در کنار هم قرار دهیم، متوجه می‌شویم که همه‌چیز بر پایه‌ی یک منطق بسیار زیبا و ساده بنا شده است. در این بخش می‌خواهیم ببینیم این سیستم جادویی در پشت پرده چگونه تراکنش‌های ما را با سرعت بالا و هزینه‌ی کم پردازش می‌کند.

رمزنگاری اثبات دانش صفر یا zk-SNARK به زبان بسیار ساده

برای اینکه سیستم بتواند بدون نشان دادن اطلاعات، درستی آن‌ها را ثابت کند، از یک فناوری بسیار پیشرفته به نام zk-SNARK (یک نوع خاص از اثبات دانش صفر که با حجم داده‌ی بسیار کم و بدون نیاز به ارتباط دوطرفه، درستی اطلاعات را از نظر ریاضی ثابت می‌کند) استفاده می‌کند.

برای درک این کلمه‌ی طولانی و عجیب، یک مثال روزمره را تصور کنید. فرض کنید می‌خواهید وارد یک وب‌سایت شوید که فقط به افراد بالای ۱۸ سال اجازه‌ی ورود می‌دهد. در حالت عادی، شما باید تصویر کارت ملی خود را آپلود کنید؛ در این صورت، وب‌سایت نه تنها سن شما، بلکه نام، نام خانوادگی، آدرس و شماره ملی شما را هم می‌فهمد.

اما اگر این وب‌سایت به سیستم zk-SNARK مجهز باشد، شما مشخصات خود را به یک ماشین ریاضی معتمد می‌دهید. این ماشین بدون اینکه اطلاعات شما را به وب‌سایت بدهد، فقط یک تیک سبز رنگ تولید می‌کند که می‌گوید: این شخص بالای ۱۸ سال سن دارد. وب‌سایت با دیدن این تیک سبز، در ورود را برای شما باز می‌کند. در شبکه‌ی بلاکچین نیز تراکنش‌ها به همین شکل تایید می‌شوند؛ یعنی بدون فاش شدن جزئیات غیرضروری تراکنش، اعتبار آن تایید می‌شود.

نحوه پردازش و تایید تراکنش‌ها در ماشین مجازی دانش صفر

حالا که می‌دانیم این سیستم چگونه رازدار اطلاعات ماست، بیایید مسیر یک تراکنش را از ابتدا تا انتها در شبکه‌ی مجهز به zkEVM بررسی کنیم. این فرآیند در سه مرحله‌ی ساده انجام می‌شود:

• اجرای تراکنش در بیرون از شبکه اصلی: ابتدا کاربران تراکنش‌های خود (مانند خرید و فروش ارز دیجیتال یا انتقال دارایی) را ارسال می‌کنند. این تراکنش‌ها به جای اینکه مستقیم به اتریوم بروند، وارد محیط zkEVM می‌شوند و در آنجا به سرعت پردازش می‌شوند.
• تولید سند اثبات: در این مرحله، سیستم تمام تراکنش‌های انجام شده را بررسی می‌کند و با استفاده از همان فرمول‌های ریاضی که در بخش قبل گفتیم، یک سند اثبات رمزنگاری شده تولید می‌کند. همچنین سیستم باید وضعیت (State - آخرین موجودی حساب‌ها و تغییرات ثبت شده‌ی کاربران در شبکه) را نیز به‌روزرسانی کند.
• ارسال به اتریوم برای تایید نهایی: در نهایت، این سند اثبات کوچک و فشرده به همراه خلاصه‌ای از تغییرات موجودی حساب‌ها، به شبکه‌ی اصلی اتریوم فرستاده می‌شود. اتریوم فقط همین سند را چک می‌کند و چون می‌داند این سند از نظر ریاضی غیرقابل تقلب است، کل تراکنش‌ها را تایید و برای همیشه ثبت می‌کند.

جدول مقایسه عملکرد اتریوم عادی در برابر شبکه مجهز به zkEVM

برای اینکه تفاوت این فناوری نوین را با حالت سنتی بهتر متوجه شوید، جدول زیر یک مقایسه‌ی شفاف و ساده را ارائه می‌دهد:

ویژگی‌های شبکه	شبکه‌ی اتریوم عادی (لایه اول)	شبکه‌ی مجهز به zkEVM (لایه دوم)
محل پردازش تراکنش‌ها	مستقیما روی خود شبکه	خارج از شبکه اصلی (سپس ارسال نتیجه)
سرعت تایید تراکنش	کند (حدود ۱۵ تراکنش در ثانیه)	بسیار سریع (هزاران تراکنش در ثانیه)
هزینه‌ی گس فی (کارمزد)	بسیار بالا (به خصوص در زمان شلوغی)	بسیار پایین (کسری از یک دلار)
نیاز به تایید مجدد اطلاعات	بله (توسط تمام اعضای شبکه)	خیر (فقط سند اثبات چک می‌شود)

چرا ساخت و توسعه ماشین‌های zkEVM تا این حد دشوار زمان‌بر بود؟

شاید برای شما این سوال پیش بیاید که اگر این فناوری تا این حد کارآمد است، چرا زودتر ساخته نشد؟ پاسخ این است که ماشین مجازی اتریوم (EVM) سال‌ها پیش از اختراع فناوری‌های مدرن اثبات دانش صفر طراحی شده بود.

ماشین مجازی اتریوم برای انجام محاسبات خود از دستورات خاصی به نام آپکدها (Opcodes - دستورالعمل‌های پایه‌ای و زبان ماشین که به کامپیوتر می‌گویند دقیقا چه عملیاتی را باید انجام دهد) استفاده می‌کند. مشکل بزرگ اینجا بود که این دستورات قدیمی، اصلا برای تبدیل شدن به معادلات پیچیده‌ی ریاضی در سیستم ZK طراحی نشده بودند.

توسعه‌دهندگان برای ساخت zkEVM مجبور بودند تمام این آپکدها را یکی‌یکی به مدارهای ریاضی اثبات دانش صفر ترجمه کنند. این کار درست شبیه به این بود که بخواهید یک شعر زیبای فارسی را به زبانی ترجمه کنید که فقط از اعداد صفر و یک تشکیل شده است، بدون اینکه حتی ذره‌ای از معنی و مفهوم شعر تغییر کند. این فرآیند ترجمه و سازگاری، یک چالش بزرگ مهندسی بود که سال‌ها زمان و تلاش شبانه‌روزی متخصصان را می‌طلبید تا در نهایت به سرانجام رسید.

انواع مختلف zkEVM بر اساس دسته‌بندی ویتالیک بوترین

ویتالیک بوترین (Vitalik Buterin - خالق و بنیان‌گذار شبکه‌ی اتریوم) مقاله‌ی معروفی دارد که در آن سیستم‌های ماشین مجازی دانش صفر را به چهار دسته‌ی اصلی تقسیم می‌کند. این دسته‌بندی بر اساس یک چالش همیشگی در دنیای فناوری شکل گرفته است: شما نمی‌توانید همه‌چیز را با هم داشته باشید!

در ساخت شبکه‌های zkEVM، توسعه‌دهندگان باید بین میزان سازگاری شبکه با کدهای اتریوم و همچنین سرعت شبکه یکی را فدا کنند؛ یعنی هرچه سیستم بیشتر شبیه اتریوم باشد، سرعت پردازش آن کندتر می‌شود. بیایید این چهار نوع را با زبانی ساده بررسی کنیم.

نوع اول: شبکه‌های کاملا معادل و هم‌تراز با خود اتریوم

این نوع از شبکه‌ها دقیقا مثل یک خواهر دوقلو برای شبکه‌ی اتریوم هستند. هدف نوع اول این است که هیچ تغییری در کدهای پایه‌ای و ساختار اصلی اتریوم ایجاد نکند و همه‌چیز دقیقا کپی برابر اصل باشد.

• مزیت بزرگ: برنامه‌نویسان نیازی ندارند حتی یک کلمه از کدهای خود را تغییر دهند و تمام برنامه‌ها با بالاترین سطح امنیت اجرا می‌شوند.
• نقطه‌ی ضعف: از آنجایی که اتریوم در ابتدا برای فناوری دانش صفر ساخته نشده بود، تولید سند اثبات (Proof Generation - فرآیند ساخت همان تاییدیه‌ی ریاضی غیرقابل دستکاری که قبلا توضیح دادیم) در این سیستم‌ها بسیار سخت است و تایید تراکنش‌ها گاهی به ساعت‌ها زمان نیاز دارد.

نوع دوم: شبکه‌های معادل با ماشین مجازی اتریوم EVM

شبکه‌های نوع دوم، یک قدم از کپی برابر اصل بودن عقب‌نشینی کرده‌اند تا سرعت را کمی بالاتر ببرند. این سیستم‌ها از بیرون کاملا شبیه اتریوم به نظر می‌رسند و برنامه‌های غیرمتمرکز (DApps - اپلیکیشن‌های مالی یا بازی‌هایی که روی بلاکچین اجرا می‌شوند و تحت کنترل هیچ شخص خاصی نیستند) بدون مشکل روی آن‌ها کار می‌کنند. اما در پشت پرده، تغییرات ساختاری کوچکی برای سازگاری بهتر با ریاضیات اعمال شده است.

این نوع سیستم مانند این است که ظاهر و موتور یک ماشین دقیقا همان ماشین قبلی باشد، اما شاسی آن را با یک آلیاژ سبک‌تر عوض کرده باشند تا تندتر برود. سرعت در این شبکه‌ها بسیار بهتر از نوع اول است، اما تولید تاییدیه هنوز هم جای پیشرفت دارد.

نوع سوم: سیستم‌های نیمه‌سازگار برای توسعه سریع‌تر

نوع سوم، در واقع یک راه‌حل میان‌بر و کاربردی است. تیم‌های برنامه‌نویسی متوجه شدند که تبدیل کردن بخش کوچکی از کدهای بسیار پیچیده‌ی اتریوم به معادلات دانش صفر، به طرز وحشتناکی زمان‌بر است. بنابراین در شبکه‌های نوع سوم، سیستم از خیر پشتیبانی این بخش‌های دردسرساز می‌گذرد.

• مزیت بزرگ: با حذف این کدهای پیچیده، هم روند توسعه‌ی خود شبکه سریع‌تر پیش می‌رود و هم سرعت پردازش و تایید تراکنش‌ها به شدت بالا می‌رود.
• نقطه‌ی ضعف: برخی از برنامه‌های خاص که به آن کدهای حذف شده نیاز دارند، نمی‌توانند مستقیما روی شبکه نصب شوند و توسعه‌دهندگان باید تغییرات کوچکی در کدهای خود ایجاد کنند.

نوع چهارم: سازگار با زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا و ساده‌سازی برای برنامه‌نویسان

شبکه‌های نوع چهارم تصمیم گرفته‌اند راه خود را به طور کامل از ساختار پایین‌رده و سنتی ماشین مجازی اتریوم جدا کنند. در این سیستم‌ها، کدهای نوشته شده با زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا (مثل زبان‌هایی که انسان راحت‌تر آن‌ها را می‌فهمد) مستقیما به یک زبان کاملا جدید و سازگار با فناوری دانش صفر ترجمه می‌شوند.

برای درک بهتر، تصور کنید به جای اینکه یک کتاب را کلمه به کلمه و تحت‌الفظی ترجمه کنید، فقط مفهوم داستان را می‌خوانید و سپس آن را با یک زبان کاملا جدید، روان و مدرن می‌نویسید. این روش باعث می‌شود سرعت پردازش شبکه به طرز خیره‌کننده‌ای بالا برود و کارمزد تراکنش‌های شما به حداقل ممکن برسد. البته در این مدل، برنامه‌نویسان دیگر نمی‌توانند از برخی ابزارهای قدیمی شبکه‌ی اتریوم استفاده کنند.

مهم‌ترین مزایا و کاربردهای فناوری zkEVM برای کاربران مبتدی و حرفه‌ای

تا اینجای کار با ساختار و نحوه‌ی عملکرد ماشین مجازی دانش صفر آشنا شدیم. اما سوال اصلی اینجاست که این فناوری پیچیده، در عمل چه فایده‌ای برای ما دارد؟ چه یک کاربر تازه‌کار باشید که به تازگی وارد بازار شده است و چه یک معامله‌گر حرفه‌ای، سیستم zkEVM تغییرات بسیار مثبت و ملموسی در تجربه‌ی کاربری شما ایجاد می‌کند. در این بخش، مهم‌ترین مزایای این فناوری را با زبانی ساده بررسی می‌کنیم.

کاهش چشمگیر کارمزد تراکنش‌ها (گس فی) در شبکه

قطعا یکی از آزاردهنده‌ترین تجربه‌ها در دنیای رمزارز، مواجهه با کارمزدهای نجومی است. وقتی می‌خواهید یک تراکنش ساده در شبکه‌ی اصلی انجام دهید، اتریوم از شما گس فی (Gas Fee - کارمزدی که شبکه‌ی بلاکچین برای پردازش محاسبات و ثبت تراکنش از کاربر دریافت می‌کند) می‌گیرد. در زمان‌هایی که بازار هیجانی است، این رقم می‌تواند به ده‌ها دلار برسد که برای کاربران عادی اصلا منطقی نیست.

فناوری zkEVM این مشکل را به شکلی هوشمندانه حل می‌کند. این سیستم به جای ارسال تک‌تک تراکنش‌ها، هزاران تراکنش را در قالب یک بسته‌ی فشرده به شبکه‌ی اصلی می‌فرستد. در نتیجه:

• هزینه‌ی ثبت این بسته‌ی اطلاعاتی در اتریوم، بین هزاران کاربر تقسیم می‌شود.
• سهم شما از این کارمزد به شدت کاهش می‌یابد و به جای پرداخت چند دلار، تنها کسری از یک سنت پرداخت می‌کنید.
• انجام خریدهای کوچک و جابه‌جایی مبالغ کم، دوباره توجیه اقتصادی پیدا می‌کند.

حل بحران مقیاس‌پذیری و افزایش محسوس سرعت تایید تراکنش‌ها

در کنار هزینه‌ی بالا، کندی شبکه نیز یکی دیگر از مشکلات بزرگ اتریوم است. شبکه‌ی اصلی اتریوم در حالت عادی می‌تواند تنها حدود ۱۵ تراکنش را در ثانیه پردازش کند. زمانی که کاربران زیادی همزمان قصد انتقال دارایی دارند، تراکنش‌ها در یک صف انتظار طولانی گیر می‌افتند.

این فناوری با ویژگی مقیاس‌پذیری (Scalability - توانایی یک سیستم برای پردازش حجم بسیار بالایی از اطلاعات بدون اینکه سرعت یا کیفیت آن افت کند) به کمک کاربران می‌آید. سیستم zkEVM چون محاسبات سنگین را در محیطی خارج از شبکه‌ی اصلی و با قدرت پردازش بالا انجام می‌دهد، می‌تواند هزاران تراکنش را در یک ثانیه تایید کند. این یعنی تراکنش شما به جای اینکه ساعت‌ها در صف بماند، در یک چشم بر هم زدن انجام می‌شود.

بهره‌مندی از امنیت بی‌نظیر شبکه اصلی اتریوم بدون هیچ‌گونه فداکاری

در دنیای تکنولوژی یک قانون نانوشته وجود دارد، برای به دست آوردن سرعت بالا، معمولا باید کمی از امنیت چشم‌پوشی کنید. بسیاری از شبکه‌های جایگزین اتریوم، سرعت بالایی دارند اما امنیت آن‌ها توسط تعداد کمی از کامپیوترها تامین می‌شود که این موضوع خطر هک شدن را افزایش می‌دهد.

اما ماشین مجازی دانش صفر، این قانون را زیر پا می‌گذارد! از آنجایی که سیستم zkEVM در مرحله‌ی آخر، سند اثبات رمزنگاری شده‌ی خود را برای بررسی و ثبت نهایی به خود شبکه‌ی اتریوم می‌سپارد، شما دقیقا از همان چتر امنیتی قدرتمند اتریوم برخوردار می‌شوید. این ویژگی به شما اطمینان می‌دهد که حتی اگر شبکه‌ی لایه‌ی دوم دچار مشکل شود، دارایی‌های شما به لطف امنیت لایه‌ی اول (اتریوم) کاملا محفوظ و در امان می‌مانند.

تاثیر مستقیم و مثبت zkEVM بر رشد بازار NFT و بازی‌های مبتنی بر Web3

بازارهای مدرن و سرگرم‌کننده‌ی دیجیتال، بیشترین آسیب را از کندی و گرانی اتریوم دیده‌اند. به عنوان مثال، در یک بازی بلاکچینی یا هنگام خرید و فروش توکن‌های غیرقابل تعویض (NFT - دارایی‌های دیجیتال منحصربه‌فردی که مالکیت یک اثر هنری، تصویر یا آیتم درون بازی را ثابت می‌کنند)، کاربران باید به طور مداوم تراکنش‌های کوچکی را انجام دهند.

تصور کنید در یک بازی مبتنی بر وب ۳ (Web3 - نسل جدید اینترنت که غیرمتمرکز است و مالکیت اطلاعات و دارایی‌ها مستقیما در دست خود کاربران قرار دارد) می‌خواهید یک شمشیر مجازی ارزان‌قیمت بخرید، اما شبکه از شما کارمزدی بیشتر از قیمت خود شمشیر طلب می‌کند!

فناوری zkEVM با از بین بردن این موانع قیمتی و زمانی، باعث می‌شود:

• توسعه‌دهندگان بتوانند بازی‌های بسیار روان‌تر و جذاب‌تری بسازند.
• خرید و فروش و ساخت آثار هنری دیجیتال برای هنرمندان و خریداران مقرون‌به‌صرفه شود.
• اکوسیستم برنامه‌های غیرمتمرکز با سرعت بسیار بیشتری رشد کند و پذیرای میلیون‌ها کاربر جدید باشد.

معرفی برترین پروژه‌های پیشگام در توسعه zkEVM

حالا که متوجه شدیم ماشین مجازی دانش صفر چیست و چقدر می‌تواند برای آینده‌ی اتریوم سرنوشت‌ساز باشد، شاید این سوال برایتان پیش بیاید که چه کسانی در حال ساخت این فناوری هستند؟ در حال حاضر، رقابت بسیار جذاب و تنگاتنگی بین تیم‌های بزرگ برنامه‌نویسی در جریان است تا بهترین و سریع‌ترین شبکه‌ی zkEVM را به دنیای رمزارزها معرفی کنند. در این بخش، با ۵ پروژه‌ی برتر و پیشگام در این حوزه به زبانی ساده آشنا می‌شویم تا اگر قصد سرمایه‌گذاری یا فعالیت در این شبکه‌ها را داشتید، با دیدی بازتر تصمیم بگیرید.

پروژه Polygon zkEVM و تحولات جدید آن

نام پالیگان برای بسیاری از کاربران رمزارز نامی آشناست؛ شبکه‌ای که همیشه دغدغه‌ی مقیاس‌پذیری و افزایش سرعت اتریوم را داشته است. شرکت پالیگان برای ورود قدرتمند به این حوزه، پروژه‌ای به نام هرمز را خریداری کرد و با ترکیب تیم‌های خود، شبکه‌ی Polygon zkEVM را راه‌اندازی کرد.

مهم‌ترین ویژگی پروژه‌ی پالیگان این است که به صورت متن‌ باز (Open-Source - کدهایی که به صورت شفاف در دسترس عموم قرار دارند تا همه بتوانند آن‌ها را بررسی کرده یا در توسعه‌ی آن‌ها مشارکت کنند) توسعه می‌یابد. این شبکه در دسته‌ی شبکه‌های معادل اتریوم قرار می‌گیرد؛ یعنی توسعه‌دهندگان می‌توانند برنامه‌های فعلی خود را بدون نیاز به تغییرات سخت و پیچیده، مستقیما روی پالیگان اجرا کنند و از کارمزدهای بسیار پایین آن لذت ببرند.

شبکه zkSync و برنامه‌های حکمرانی آن

پروژه‌ی زی کی سینک که توسط شرکتی به نام Matter Labs ساخته شده است، یکی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین شبکه‌های لایه‌ی دوم در حال حاضر به شمار می‌رود. نسخه‌ی جدید این شبکه که zkSync Era نام دارد، یک ماشین مجازی دانش صفر کامل است که تمرکز بسیار زیادی روی تجربه‌ی کاربری روان و امنیت بالا دارد.

یکی از جذابیت‌های اصلی زی کی سینک برای کاربران، حرکت این پروژه به سمت سیستم حکمرانی (Governance - ساختاری که در آن مالکان توکن می‌توانند در تصمیم‌گیری‌های مهم و مسیر آینده‌ی شبکه مشارکت کرده و حق رای داشته باشند) است. این یعنی سازندگان شبکه قصد دارند در آینده، کنترل کامل پروژه را به دست خود کاربران بسپارند تا یک اکوسیستم کاملا غیرمتمرکز شکل بگیرد.

شبکه StarkNet و رویکرد متفاوت آن

استارک نت رویکردی کمی متفاوت و بسیار خلاقانه نسبت به سایر رقبا دارد. این شبکه به جای استفاده از فناوری معمول، از سیستم رمزنگاری اختصاصی خود استفاده می‌کند که قدرت پردازش بسیار بالایی دارد. اما یک چالش کوچک در اینجا وجود داشت: زبان برنامه‌نویسی اختصاصی استارک نت با زبان اتریوم فرق می‌کرد.

برای حل این مشکل و تبدیل شدن به یک zkEVM، توسعه‌دهندگان استارک نت از یک مترجم کد (Transpiler - ابزاری نرم‌افزاری که دستورات یک زبان برنامه‌نویسی را به صورت خودکار به زبانی دیگر ترجمه می‌کند تا دو سیستم متفاوت حرف هم را بفهمند) استفاده کردند. با این ابتکار جالب، کدهای استاندارد اتریوم به راحتی به زبان استارک نت ترجمه شده و با سرعتی خیره‌کننده پردازش می‌شوند.

پروژه Scroll

اسکرول یکی از پروژه‌هایی است که با چراغ خاموش اما با قدرتی بی‌نظیر در حال توسعه است. این پروژه یک ویژگی بسیار مهم دارد: تیم اسکرول از همان روز اول، همکار و شریک مستقیم تیم اصلی توسعه‌دهندگان اتریوم بوده است.

هدف نهایی پروژه‌ی اسکرول این است که به بالاترین سطح از سازگاری با اتریوم برسد (همان نوع اول که در بخش‌های قبلی توضیح دادیم). آن‌ها می‌خواهند شبکه‌ای بسازند که کدهای آن مو به مو شبیه به خود اتریوم باشد، اما با موتور محرکه‌ی دانش صفر کار کند. به همین دلیل، اسکرول یکی از امن‌ترین و استانداردترین گزینه‌ها برای آینده‌ی لایه‌ی دوم‌ها محسوب می‌شود.

پروژه Linea متعلق به شرکت توسعه‌دهنده ConsenSys

اگر تا به حال در دنیای رمزارزها از کیف پول معروف متامسک استفاده کرده باشید، به صورت غیرمستقیم با شرکت کانسن‌سیس (ConsenSys) آشنا هستید. این شرکت بزرگ که سازنده‌ی کیف پول متامسک است، شبکه‌ی اختصاصی خود را با نام لاینیا (Linea) روانه‌ی بازار کرده است.

بزرگترین مزیت لاینیا این است که چون توسط خالقان متامسک ساخته شده، هماهنگی و یکپارچگی فوق‌العاده‌ای با این کیف پول محبوب دارد. این یعنی کاربران مبتدی می‌توانند بدون هیچ پیچیدگی و سردرگمی خاصی، شبکه‌ی لاینیا را در کیف پول خود اضافه کنند و از انتقال سریع و ارزان دارایی‌هایشان در یک محیط کاملا آشنا و کاربرپسند لذت ببرند.

جمع‌بندی: آینده اکوسیستم اتریوم با گسترش فناوری zkEVM

فناوری ماشین مجازی دانش صفر یا همان zkEVM، تنها یک به‌روزرسانی فنی ساده برای بلاکچین نیست، بلکه کلید طلایی برای ورود اتریوم به دوران جدیدی از پذیرش همگانی (Mass Adoption - فراگیری و استفاده‌ی گسترده‌ی عموم مردم از یک فناوری جدید) است. تا پیش از این، کاربران و برنامه‌نویسان همیشه مجبور بودند بین امنیت بی‌نظیر شبکه‌ی اصلی اتریوم و سرعت بالای شبکه‌های جایگزین، یکی را فدا کنند؛ اما سیستم zkEVM این معادله‌ی دشوار را برای همیشه تغییر داد.

با تکامل و بلوغ پروژه‌های پیشگامی که در این مقاله معرفی کردیم، آینده‌ی اکوسیستم اتریوم بسیار روشن و هیجان‌انگیز به نظر می‌رسد؛ آینده‌ای که در آن کار با برنامه‌های مالی، انجام بازی‌های دیجیتال و ثبت تراکنش‌های روزمره، به اندازه‌ی ارسال یک پیامک ساده، سریع، ارزان و امن خواهد بود و اتریوم را بیش از پیش به بستر اصلی اقتصاد غیرمتمرکز در سراسر جهان تبدیل خواهد کرد.

منابع:

Chain Link

Binance

Orochi Network