ما هي تجميعات المعرفة الصفرية (ZK Rollups)؟

تشكل تجميعات المعرفة الصفرية (Zero knowledge rollups) نقلة نوعية في تكنولوجيا توسعة البلوكشين، خاصة على شبكة Ethereum. مع استمرار تطور منظومة العملات الرقمية، أصبحت حلول الطبقة الثانية (Layer-2) جزءاً محورياً من البنية التحتية لتجاوز التحديات المزمنة المتعلقة بارتفاع رسوم الغاز والازدحام على الشبكة الرئيسية لإيثريوم. من بين هذه الحلول، برزت تجميعات المعرفة الصفرية كإحدى أكثر التقنيات الواعدة في تحقيق التوسع مع الحفاظ على الأمان واللامركزية.

ما هو التجميع في العملات الرقمية (Crypto Rollup)؟

التجميع هو تجميع لعدة معاملات عملات رقمية تتم معالجتها خارج البلوكشين الرئيسي. اشتُق الاسم من فكرة "تجميع" العديد من التحويلات في حزمة رقمية واحدة. على عكس المعاملات المنفذة مباشرة على سلاسل الطبقة الأولى مثل Ethereum، تعتمد التجميعات على برامج متخصصة خارج السلسلة للتحقق وتنظيم بيانات التحويلات قبل إرسالها إلى الشبكة الرئيسية.

تتمثل آلية عمل التجميعات في إرسال بروتوكولات الطبقة الثانية دفعات من المعاملات الرقمية إلى بلوكشين الطبقة الأولى في أوقات محددة سلفاً للتأكيد النهائي. وللاحتفاظ بجوهر اللامركزية في تكنولوجيا البلوكشين، تستخدم حلول الطبقة الثانية العقود الذكية كجسر تواصل مع شبكة الطبقة الأولى.

توفر التجميعات ميزتين أساسيتين لشبكات البلوكشين: أولاً، من خلال تنفيذ المعاملات خارج الشبكة الرئيسية، تقلل بشكل كبير الضغط الحسابي والازدحام على البلوكشين. هذا التحميل الخارجي يسمح للشبكة بالحفاظ على استقرارها حتى مع ارتفاع النشاط. ثانياً، تعتمد بروتوكولات التجميع تقنيات ضغط متقدمة تكثف كميات ضخمة من البيانات ضمن حزم صغيرة فعّالة، مما يزيد من الاستفادة من مساحة الكتل على شبكات الطبقة الأولى. هذه الميزات مجتمعة تعزز كفاءة الشبكات عبر تسريع التأكيد، وزيادة حجم المعاملات، وخفض الرسوم بشكل ملحوظ للمستخدمين. بالإضافة إلى ذلك، يقلل توجيه النشاط بعيداً عن الشبكة الرئيسية من احتمالية الاختناقات الحادة على شبكات الطبقة الأولى.

ما هي تجميعات المعرفة الصفرية (ZK Rollup)؟

تستمد تجميعات المعرفة الصفرية اسمها من "إثباتات المعرفة الصفرية" (zero-knowledge proofs)، وهي منهجية تحقق فريدة تستخدمها هذه الأنظمة قبل إرسال دفعات المعاملات إلى البلوكشين. تتطلب بنية ZK Rollup من الحواسيب ضمن الشبكة إجراء حسابات متقدمة خارج السلسلة قبل نقل سجل المدفوعات إلى الشبكة الرئيسية. وعند إرسال معالج ZK دفعاته إلى السلسلة الرئيسية، يرفق معها "إثبات صحة" — شهادة تشفيرية تثبت أن المعاملات جرى ترتيبها والتحقق منها بشكل صحيح.

يعكس مصطلح "المعرفة الصفرية" وضع مدققي الطبقة الأولى مثل Ethereum، إذ لا يمتلك هؤلاء المدققون أي معرفة مباشرة بخصوص دفعات المعاملات الواردة؛ لكن إثباتات الصحة تعتبر دليلاً قاطعاً على أن معالجات ZK خارج السلسلة قامت بالتحقق الحسابي الكامل للمعاملات. ويمكن تشبيه هذا بالختم الملكي على رسالة رسمية؛ حيث يتحقق المستقبلون من صحة الختم قبل قبول محتوى الرسالة. بالمثل، تتحقق شبكات الطبقة الأولى من إثبات الصحة قبل قبول وتسجيل بيانات المدفوعات على سجل البلوكشين الموزع.

كيف تعمل تجميعات المعرفة الصفرية (ZK Rollup)؟

تشبه آليات عمل تجميعات المعرفة الصفرية إلى حد كبير آلية إثبات العمل (Proof-of-Work) التي تعتمدها شبكة Bitcoin. في نموذج إثبات العمل، تُستخدم أجهزة حاسوب قوية لحل ألغاز خوارزمية معقدة بشكل دوري، ما يشكل حاجزاً يمنع التلاعب بسجل المعاملات أو النظام. تعتمد تجميعات المعرفة الصفرية على مبدأ مماثل، إذ يتعين على المعالجات في الشبكة تنفيذ عمليات حسابية مكثفة لإنتاج إثباتات صحة لدفعات معاملاتهم.

الاختلاف الأساسي بين تجميعات المعرفة الصفرية وشبكات إثبات العمل مثل Bitcoin يكمن في بيئة التنفيذ؛ حيث تعمل ZK Rollups بالكامل خارج الشبكة الرئيسية، وتتم معالجة المعاملات في طبقة منفصلة. علاوة على ذلك، يتم ضغط جميع بيانات المعاملات خارج الشبكة قبل إرسالها إلى السلسلة الرئيسية عبر العقود الذكية. رغم هذا التباين المعماري، تبقى فلسفة التحقق واحدة في كل من تجميعات المعرفة الصفرية وشبكات إثبات العمل — فكلاهما يتطلب جهد حسابي كبير لإثبات صحة المعاملات.

مقارنة بين ZK Rollups و Optimistic Rollups

تشكل التجميعات المتفائلة (Optimistic rollups) نهجاً بديلاً لتوسعة الطبقة الثانية، حيث تتم معالجة المعاملات خارج الشبكة قبل إرسالها إلى بلوكشين الطبقة الأولى. الفارق الجوهري بين تجميعات المعرفة الصفرية والتجميعات المتفائلة يكمن في فلسفة التحقق؛ فبينما توفر ZK Rollups إثبات صحة مع كل دفعة معاملات، تفترض التجميعات المتفائلة صحة جميع السجلات افتراضياً — ومن هنا جاء اسمها "المتفائلة".

وهنا يبرز تساؤل هام: إذا لم تكن التجميعات المتفائلة تفحص المعاملات مسبقاً، كيف يضمن مدققو الطبقة الأولى سلامتها؟ رغم اختلاف الآليات بين التطبيقات، تعتمد جميعها على آلية "إثبات الاحتيال" (fraud proof) بدلاً من إثبات الصحة. الافتراض المتفائل لا يلغي الرقابة، إذ تراقب العُقد باستمرار لاكتشاف أي نشاط مشبوه. في حال اكتشاف معاملة مشكوك بها، يتم وضعها قيد المراجعة الداخلية ولا يتم تسجيلها على السلسلة الرئيسية قبل اجتياز الفحص الكامل دون أي إثبات احتيال.

تدمج بروتوكولات التجميع المتفائل حوافز مالية وعقوبات لردع السلوكيات الاحتيالية؛ فعادةً يُطلب من العُقد رهن عملات رقمية كضمان عند تقديم معاملات جديدة أو طلب إثبات احتيال. إذا ثبت أن معاملة ما غير صحيحة، تصادر الشبكة الضمان وتعطيه للمبلغ عن السلوك الاحتيالي.

مقابل ذلك، تعاني التجميعات المتفائلة من بطء نهائية المعاملة مقارنة بتجميعات المعرفة الصفرية؛ إذ لا يمكن تأكيد دفعات المعاملات قبل اجتياز مرحلة إثبات الاحتيال، ما قد يؤدي إلى انتظار المستخدمين لأكثر من أسبوع في بعض الحالات حتى تسجيل معاملاتهم النهائية حتى مع خلوها من المشكلات. مع ذلك، توفر التجميعات المتفائلة مرونة أكبر في منظومة العملات الرقمية مقارنةً بتجميعات المعرفة الصفرية نظراً لانخفاض متطلباتها الحسابية؛ فهي لا تحتاج لإنتاج إثباتات صحة مع كل معاملة.

مزايا وعيوب تجميعات المعرفة الصفرية (ZK Rollups)

تعتبر تجميعات المعرفة الصفرية طفرة هامة في تكنولوجيا البلوكشين، لكنها، مثل غيرها من حلول التوسع، تتضمن بعض التحديات. لذا ينبغي للمتداولين والمطورين دراسة مزايا وعيوب هذه التجميعات مقارنة ببدائل الطبقة الثانية قبل اتخاذ قرار التنفيذ.

مزايا تجميعات المعرفة الصفرية

توفر ZK Rollups أعلى مستويات الأمان مقارنة بحلول التوسع الأخرى. فعلى عكس التجميعات المتفائلة التي تعتمد على آليات نظرية الألعاب وفترات التحدي، تضمن إثباتات الصحة الصارمة أن بيانات المعاملات التي تصل إلى الشبكة الرئيسية تم التحقق منها مسبقاً، ما يمنع وصول أي معاملات غير صحيحة للبلوكشين.

تقدم هذه التقنية كذلك رسوماً أقل بكثير، إذ تمكن من ضغط آلاف المعاملات بكفاءة في مساحة صغيرة على بلوكشين الطبقة الأولى، ما يخفض التكاليف ويجعل استخدام البلوكشين متاحاً لشريحة أوسع من المستخدمين.

بالإضافة إلى ذلك، تتيح ZK Rollups سرعة أعلى في معالجة المعاملات لشبكات مثل Ethereum، فتعمل على رفع حجم المعاملات وتقليل الازدحام وتحسين الأداء العام للنظام.

عيوب تجميعات المعرفة الصفرية

رغم مزاياها، لا تعتبر تجميعات المعرفة الصفرية الأكثر كفاءة من حيث التكلفة مقارنة ببعض الحلول البديلة؛ فهي تتطلب قدرة حسابية أكبر من التجميعات المتفائلة، ما يجعل رسومها في بعض الحالات أعلى قليلاً من باقي حلول الطبقة الثانية.

كما أن تعقيدها التقني العالي وصعوبتها التشفيرية يجعلها أقل مرونة، إذ يواجه المطورون تحديات كبيرة عند محاولة نقل تطبيقاتهم اللامركزية من Ethereum إلى منصات ZK Rollup، وغالباً ما تتطلب تعديلات جوهرية على الشيفرة البرمجية.

إلى جانب ذلك، يتطلب الانضمام كمعالج ZK بنية تحتية عتادية متقدمة، ما يرفع العائق أمام المشاركة ويحد من عدد المساهمين في الشبكة، الأمر الذي قد يثير مخاوف حول المركزية ويهدد أحد أسس تكنولوجيا البلوكشين.

أمثلة على مشاريع تجميعات المعرفة الصفرية (ZK Rollup)

على الرغم من أن تقنيات ZK Rollup لا تزال في طور النضج، إلا أن هناك مشاريع بارزة قادت هذا المجال. عند البحث في تطبيقات تجميعات المعرفة الصفرية، غالباً ما يختبر المتداولون والمطورون رموز الطبقة الثانية المرتبطة بهذه الحلول الرائدة.

تعد Polygon، التي كانت تُعرف سابقاً بـ Matic Network، منصة توسعة قوية للطبقة الثانية على Ethereum وتوفر مجموعة أدوات تطوير واسعة. في حين اشتهرت Polygon في البداية بسلسلة إثبات الحصة، تقدم حالياً حلاً باسم zkEVM يوفر أمان وسرعة المعاملات التي تمنحها تجميعات المعرفة الصفرية ضمن منظومة Ethereum الشاملة.

طورت StarkWare Industries حلين مختلفين من ZK Rollup لمطوري Ethereum: StarkEx و StarkNet. يعمل StarkEx كمنصة SaaS بإذن تتيح للمطورين دمج تقنية ZK بمشاريعهم، بينما يوفر StarkNet طبقة برمجية دون إذن يمكن لأي مطور استخدامها لإدماج قدرات التجميع في تطبيقاته، مع مرونة أكبر.

أما Immutable X فهو حل توسعة للطبقة الثانية على Ethereum يختص في تطبيق تجميعات المعرفة الصفرية على ألعاب البلوكشين وتداول الرموز غير القابلة للاستبدال (NFT). تستخدم ألعاب شهيرة مثل "Gods Unchained" و "Illuvium" بنية Immutable X لتقديم أمان شبكة Ethereum اللامركزية مع سرعات معاملات أعلى ورسوم أقل لمجتمعات المستخدمين.

الخلاصة

تشكل تجميعات المعرفة الصفرية تطوراً محورياً في تكنولوجيا توسعة البلوكشين، وتقدم حلاً عملياً للتحديات المستمرة التي تواجه شبكات الطبقة الأولى مثل Ethereum. من خلال الدمج بين التحقق التشفيري القوي عبر إثباتات الصحة ومعالجة المعاملات خارج الشبكة، توفر هذه التجميعات أماناً معززاً، وتكاليف أقل، وسرعة تنفيذ أعلى. ورغم وجود بعض التحديات مثل ارتفاع المتطلبات الحسابية وصعوبة التكامل مقارنة ببدائل مثل التجميعات المتفائلة، تجعل بنيتها الأساسية منها خياراً رئيسياً لتوسعة البلوكشين مستقبلاً. ومع تنامي مشاريع ZK Rollup مثل Polygon و StarkWare و Immutable X، تواصل هذه التقنية التقدم والتوسع ضمن منظومة العملات الرقمية. يدعم ذلك أيضاً تبني شخصيات مؤثرة مثل الشريك المؤسس لـ Ethereum، فيتاليك بوتيرين، مما يعزز احتمالية تحول تجميعات المعرفة الصفرية للحل القياسي لتوسعة الطبقة الثانية لتطبيقات Web3. ومع تطور التكنولوجيا وتسهيل أدوات التطوير، تتجه ZK Rollups لتصبح عنصراً محورياً في تمكين البلوكشين من تحقيق التوسع المطلوب للاعتماد الجماهيري مع الحفاظ على الأمان واللامركزية التي تقوم عليها منظومة العملات الرقمية.

الأسئلة المتكررة

ما هي تجميعات المعرفة الصفرية؟

هي حل توسعة للطبقة الثانية يعالج المعاملات خارج السلسلة باستخدام إثباتات تشفيرية لضمان الأمان وخفض التكاليف. تستفيد من أمان الشبكة الرئيسية وتوفر نهائية فورية للمعاملات.

ما هو مثال على ZK Rollup؟

من أبرز الأمثلة zkSync، الذي يستخدم IPFS لتوافر البيانات. تشمل أمثلة أخرى StarkWare و ZkPorter.

ما الفرق بين التجميع (Rollup) و ZK؟

التجميعات هي حلول توسعة للطبقة الثانية. تستخدم ZK Rollups إثباتات المعرفة الصفرية للتحقق من صحة المعاملات، في حين تفترض التجميعات المتفائلة صحتها بشكل افتراضي. وتتميز ZK Rollups بسرعة وكفاءة أكبر في عمليات السحب.

ما الفرق بين تجميعات المعرفة الصفرية والتجميعات المتفائلة؟

تعتمد تجميعات المعرفة الصفرية على إثباتات تشفيرية للتحقق من المعاملات قبل إرسالها، مما يوفر نهائية فورية. أما التجميعات المتفائلة فتفترض صحة المعاملات ما لم يتم الاعتراض عليها، وتعتمد في الأمان على إثباتات الاحتيال.