الدليل الموجز حول المحضر الذي يستهدف تخفيض (وفي نهاية الأمر إزالة) ربحية استخراج الاثريوم.
Casper : ما هذا؟
Casper هو عبارة عن تجديد Ethereum طال انتظاره يسمح الإضافة إلى البلوكشين الوحدات المحقق منها بواسطة خوارزمية Proof-of-Stake.
إلى حد ما Casper (الشبح المعروف من الرسوم المتحركة للأطفال) هو سليل GHOST (ما يعني بالإنجليزية الشبح) أو Greedy Heaviest Observed Subtree. محضر GHOST – الذي أدرج إلى النظام البيئي لـ Ethereum عام 2013 – يعيق المركزية. في أثناء عمل الشبكة تنشأ بين الحين والآخر ما يسمى بالوحدات المهجورة أو الوحدات اليتيمة (الوحدات التي تمت معاينتها بنجاح ولم تلتحق بالسلسلة الجارية)، وفي Ethereum غالباً ما يسمونها بـ"الأعمام" من أجل التشديد على الاختلاف عن وحدات الآباء والأولاد.
وحدات كهذه قد مرت عبر المعاينة بنجاح، بيد أن الشبكة رفضتها بسبب هيمنة سلسلة أخرى أكثر طولاً. تتفوق أسرع وأقوى التعدينات عند حل الوحدات وإنشاء السلاسل الأكثر طولاً. في نهاية الأمر كانت هيمنتها تؤدي إلى المركزية الفائضة للسلسلة. من أجل التهرب من هذا يقوم Ethereum بمكافأة إنشاء الوحدات المهجورة فيحفز بذلك المشاركة في بناء شبكات كل المعدنين وليس فقط أكثرهم ثروة.
خوارزميات التوافق
تخزن البلوكشينات معلومات هامة لذا إضافة وحدات جديدة مع قدرات أدنى للمكائد هي المهمة من الدرجة الأولى لكل خوارزمية. تحدد خوارزميات التوافق كيف تتصل الوحدات الجديدة بالسلسلة، ومن بين أكثرها انتشاراً Proof-of-Work اختصاراً (PoW) و Proof-of-Stake واختصاراً (PoS).
ضمن إطار PoW يضيف المعدنون وحدات إلى السلسلة فيحلون بذلك مسألة رياضية معقدة ويتنافسون فيما بينهم. من الظاهر أنه في مثل هذه الظروف يتفوق المعدنون ذات معدات أقوى. وهذا يقوض لامركزية الشبكة ويجعلها عرضة للضرر.
يستخدم PoS مفاهيم نظريات الألعاب لتحفيز أفضل التصرفات والتقليل إلى الحد الأدنى أسوأ التصرفات. في هذا الحال لا يتنافس المعدنون فيما بينهم وإنما يرهنون مبلغاً معيناً على الوحدات المقترحة للضم. إذا حاول معدّن ما أن يمكر وتم رفض الوحدة فهو يخسر المال المرهون.
تستخدم طريقة PoW كميات هائلة من الكهرباء. يشتري المعدنون أقوى معدات من أجل زيادة فرصة الانتصار. أما طريقة PоS فتخفض متطلبات المعدات واستهلاك الكهرباء كثيراً.
عمل المدققين
يمثل محضر Casper بجوهرته خوارزمية PоS لـ Ethereum. يقوم المدقق بالرهان في العقد الذكي ويشغل العقدة ويحافظ على عمل الشبكة. تتحمل طريقة Casper the Friendly Finality Gadget واختصاراً (CFFG) المسؤولية عن إضافة الوحدات إلى السلسلة. يقبض المدققون المكافأة على أتعابهم ولكنهم يفقدون الرهان في حال حدوث مشكلات.
يكشف Casper عن مخالفات ويميز المدققين سيئي النية ويعاقبهم. كما أنه يسمح للمدققين الجدد بدخول المنظومة والخروج منها للمدققين الموجودين. توفير الأمن هو جزء لا يتجزأ عن Casper.
لـ Casper شكل الوحدة المستقلة ويتعلق بآلية العرض. في الوقت الراهن آلية عرض Ethereum مبنية على PоW. وهكذا فإن الجيل الأول من محضر Casper متعلق بالخوارزمية الموجودة PоW وتنتج عن ذلك منظومة هجينة PоW/PоS. وفي المستقبل يجوز أن يمتنع المصممون عن PоW لصالح طريقة أخرى ما، ويجوز أن تكون هذه الطريقة هي الخوارزمية المبنية على Round-robin (الخوارزمية الدورية لتوزيع الحمل بطريقة البحث الشامل).
قضايا الأمن
من وجهة نظر الأمن يوجد فارق بسيط ألا وهو أن Casper يصبح عاجزاً في حال إذا تم المساس بالآلية الأساسية لعرض الوحدات. وما دام Casper يستلم الإشعارات المناسبة و"الحقيقية" من آلية العرض يبقى يعمل كالعادة.
يعتمد أمن خوارزمية POS على مفهوم المكافآت والعقوبات من نظرية الألعاب. يضمن المدققون الأمن وصحة الوحدات بأحجام ودائعهم. إذا اضطر المدقق غير الأمين على صرف 100 اثريوم من أجل سرقة 5 سيمتنع عن هذه الفكرة. ومن جهة أخرى يمكنه تماماً أن يسرق إذا تمكن من قبض 100 اثريوم بإنفاق 5 فقط. في هذا الحال سينظر إلى الخسائر على أساس هي تكاليف "الأعمال".
مزايا Casper
تتوجب على Casper – بصفته آلية شبكية – سلامة السلسلة وعليه الحفاظ المستمر على القدرة على العمل.
المزايا الأساسية لـ Casper هي معلومات لا لبس فيها والتوازن. تبعد المعلومات التي لا لبس فيها ظهور معلومات متناقضة في البلوكشين (يجوز التناقض فقط في الحال إذا خالف القواعد ثلث المدققين على الأقل). أما التوازن فيضمن إمكانية إنهاء وحدة جديدة بشرط أن ثلثي المدققين على الأقل يلتزمون بالمحضر.
في المحاضر القياسية PoW يكون التفضيل عادة من نصيب أطول سلسلة. بهذا المعنى Casper أكثر صعوبة. توجد حالات قصوى حين يضر اختيار أطول سلسلة الشبكة. لذا يحسب المنطق البرمجي لدى Casper العقد الجذرية لشجرة نقاط التحكم وتختار أطول سلسلة تلبي الشروط.
مواد إضافية
بني Casper على نظرية الألعاب، وتطور المحضر متعلق بكمية كبيرة من الأبحاث والتصاميم الرياضية. في كثير من النواحي إنها منظومة معقدة. في 15 نوفمبر عام 2017 نشر فيتاليك بوتيرين وفيرجيل غريفيث تفاصيلها الفنية.
ومستند بنفس العنوان ولكن كما يبدو جلياً أبكر منه (ولو غير مرتبط بتاريخ معين) يحتوي على معلومات مختلفة تماماً. ومؤلفه بوتيرين نفسه وهو منشور في موقعه الخاص. يتم النظر في هذا المستند في مشكلات الأمن المتوقعة التي يحلها Casper.
وكذلك في 1 أغسطس من عام 2015 تم نشر في مدون Ethereum وصف من فلاد زمفير.
خاتمة
في الوقت الراهن أفلحت خوارزمية التوافق PoW. تتم إضافة الوحدات إلى السلسلة بنجاح والمستخدمون يثقون بالنتيجة. بيد أن العملية تسير ببطء وتستهلك كميات هائلة من الكهرباء وتحتاج إلى مصروفات ضخمة على التجهيزات. تعتمد طريقة Casper على نظرية الألعاب وتستبعد الكثير من مشكلات PoW وتوفر الأمن المناسب.
يجوز أن يصطدم المحضر الجديد بمصاعب غير متوقعة لكن وجوده بمثابة وحدة مستقلة يسهل حل المشكلات وتحسين الكود. Casper هو حل مبتكر مبني على الأبحاث والتصاميم الرياضية التي بالتأكيد ستؤدي إلى موجة من الأفكار والمقترحات الجديدة.