Gasper

Gasper هو مزيج من أداة النهائية الصديقة Casper (Casper-FFG) وخوارزمية اختيار الانقسام LMD-GHOST. تشكل هذه المكونات معًا آلية الإجماع التي تؤمن إيثريوم القائم على إثبات الحصة. Casper هي الآلية التي تقوم بترقية كتل معينة إلى "نهائية" (finalized) بحيث يمكن للوافدين الجدد إلى الشبكة أن يكونوا واثقين من أنهم يقومون بمزامنة السلسلة الأساسية (canonical chain). تستخدم خوارزمية اختيار الانقسام الأصوات المتراكمة لضمان قدرة العقد على اختيار السلسلة الصحيحة بسهولة عند حدوث انقسامات في البلوك تشين.

ملاحظة تم تحديث التعريف الأصلي لـ Casper-FFG قليلاً لإدراجه في Gasper. في هذه الصفحة، نأخذ في الاعتبار الإصدار المحدث.

المتطلبات الأساسية

لفهم هذه المادة، من الضروري قراءة الصفحة التمهيدية حول إثبات الحصة.

دور Gasper

يعمل Gasper فوق بلوك تشين يعتمد على إثبات الحصة حيث تقدم العقد الإيثر كوديعة ضمان يمكن إتلافها إذا كانت كسولة أو غير صادقة في اقتراح أو التحقق من الكتل. Gasper هي الآلية التي تحدد كيف يتم مكافأة ومعاقبة المدقّقين، وتقرر الكتل التي يجب قبولها ورفضها، وأي انقسام من البلوك تشين يجب البناء عليه.

ما هي النهائية؟

النهائية هي خاصية لكتل معينة تعني أنه لا يمكن التراجع عنها ما لم يكن هناك فشل حرج في الإجماع وقام المهاجم بإتلاف ما لا يقل عن 1/3 من إجمالي الإيثر المحصص. يمكن اعتبار الكتل النهائية كمعلومات يثق بها البلوك تشين تمامًا. يجب أن يمر البلوك عبر إجراء ترقية من خطوتين ليصبح نهائيًا:

يجب أن يصوت ثلثا إجمالي الإيثر المحصص لصالح إدراج هذا البلوك في السلسلة الأساسية. هذا الشرط يرقي البلوك إلى "مبرر" (justified). من غير المحتمل أن يتم التراجع عن الكتل المبررة، ولكن يمكن أن يحدث ذلك في ظل ظروف معينة.
عندما يتم تبرير بلوك آخر فوق بلوك مبرر، تتم ترقيته إلى "نهائي" (finalized). إن جعل البلوك نهائيًا هو التزام بإدراجه في السلسلة الأساسية. لا يمكن التراجع عنه ما لم يقم المهاجم بإتلاف الملايين من الإيثر (مليارات الدولارات الأمريكية).

لا تحدث ترقيات الكتل هذه في كل خانة (slot). بدلاً من ذلك، يمكن فقط تبرير وجعل كتل حدود العصر (epoch-boundary blocks) نهائية. تُعرف هذه الكتل باسم "نقاط التحقق" (checkpoints). تأخذ الترقية في الاعتبار أزواجًا من نقاط التحقق. يجب أن يوجد "رابط الأغلبية العظمى" (supermajority link) بين نقطتي تحقق متتاليتين (أي أن ثلثي إجمالي الإيثر المحصص يصوتون على أن نقطة التحقق B هي السليل الصحيح لنقطة التحقق A) لترقية نقطة التحقق الأقدم إلى نهائية والبلوك الأحدث إلى مبرر.

نظرًا لأن النهائية تتطلب اتفاق ثلثي الأصوات على أن البلوك أساسي، فلا يمكن للمهاجم إنشاء سلسلة نهائية بديلة دون:

امتلاك أو التلاعب بثلثي إجمالي الإيثر المحصص.
إتلاف ما لا يقل عن ثلث إجمالي الإيثر المحصص.

ينشأ الشرط الأول لأن ثلثي الإيثر المحصص مطلوب لجعل السلسلة نهائية. ينشأ الشرط الثاني لأنه إذا صوت ثلثا إجمالي التحصيص لصالح كلا الانقسامين، فيجب أن يكون ثلث قد صوت على كليهما. التصويت المزدوج هو شرط من شروط العقوبة (slashing) الذي سيُعاقب عليه بأقصى حد، وسيتم إتلاف ثلث إجمالي التحصيص. اعتبارًا من مايو 2022، يتطلب هذا من المهاجم حرق ما قيمته حوالي 10 مليارات دولار من الإيثر. الخوارزمية التي تبرر وتجعل الكتل نهائية في Gasper هي شكل معدل قليلاً من أداة النهائية الصديقة Casper (Casper-FFG) (opens in a new tab).

الحوافز والعقوبة

يُكافأ المدقّقون على اقتراح الكتل والتحقق منها بصدق. يتم منح الإيثر كمكافأة وإضافته إلى تحصيصهم. من ناحية أخرى، فإن المدقّقين الغائبين والذين يفشلون في التصرف عند استدعائهم يفقدون هذه المكافآت ويفقدون أحيانًا جزءًا صغيرًا من تحصيصهم الحالي. ومع ذلك، فإن عقوبات عدم الاتصال بالإنترنت صغيرة، وفي معظم الحالات، ترقى إلى تكاليف الفرصة البديلة لفقدان المكافآت. ومع ذلك، من الصعب جدًا القيام ببعض إجراءات المُدقِّق عن طريق الخطأ وتشير إلى بعض النوايا الخبيثة، مثل اقتراح كتل متعددة لنفس الخانة، أو الإقرار بكتل متعددة لنفس الخانة، أو التناقض مع أصوات نقاط التحقق السابقة. هذه سلوكيات "قابلة للعقوبة" (slashable) يُعاقب عليها بقسوة أكبر — تؤدي العقوبة إلى إتلاف جزء من تحصيص المُدقِّق وإزالة المُدقِّق من شبكة المدقّقين. تستغرق هذه العملية 36 يومًا. في اليوم الأول، تكون هناك عقوبة أولية تصل إلى 1 ETH. ثم يُستنزف إيثر المُدقِّق المعاقب ببطء طوال فترة الخروج، ولكن في اليوم 18، يتلقون "عقوبة ارتباط" (correlation penalty)، والتي تكون أكبر عندما يتم معاقبة المزيد من المدقّقين في نفس الوقت تقريبًا. الحد الأقصى للعقوبة هو التحصيص بأكمله. تم تصميم هذه المكافآت والعقوبات لتحفيز المدقّقين الصادقين وتثبيط الهجمات على الشبكة.

تسرب الخمول

بالإضافة إلى الأمان، يوفر Gasper أيضًا "حيوية معقولة" (plausible liveness). هذا هو الشرط الذي ينص على أنه طالما أن ثلثي إجمالي الإيثر المحصص يصوت بصدق ويتبع البروتوكول، فستتمكن السلسلة من الوصول إلى النهائية بغض النظر عن أي نشاط آخر (مثل الهجمات أو مشكلات زمن الوصول أو العقوبات). بعبارة أخرى، يجب اختراق ثلث إجمالي الإيثر المحصص بطريقة ما لمنع السلسلة من الوصول إلى النهائية. في Gasper، هناك خط دفاع إضافي ضد فشل الحيوية، يُعرف باسم "تسرب الخمول" (inactivity leak). يتم تنشيط هذه الآلية عندما تفشل السلسلة في الوصول إلى النهائية لأكثر من أربعة عصور. يتم استنزاف تحصيص المدقّقين الذين لا يقرون بنشاط لسلسلة الأغلبية تدريجيًا حتى تستعيد الأغلبية ثلثي إجمالي التحصيص، مما يضمن أن إخفاقات الحيوية مؤقتة فقط.

اختيار الانقسام

تضمن التعريف الأصلي لـ Casper-FFG خوارزمية اختيار الانقسام التي فرضت القاعدة: اتبع السلسلة التي تحتوي على نقطة التحقق المبررة التي لها أكبر ارتفاع حيث يُعرّف الارتفاع بأنه أكبر مسافة من بلوك التكوين (genesis block). في Gasper، تم إيقاف قاعدة اختيار الانقسام الأصلية لصالح خوارزمية أكثر تطورًا تسمى LMD-GHOST. من المهم إدراك أنه في ظل الظروف العادية، لا تكون قاعدة اختيار الانقسام ضرورية - فهناك مقترح الكتلة واحد لكل خانة، ويقر المدقّقون الصادقون بذلك. فقط في حالات عدم التزامن الكبير في الشبكة أو عندما يراوغ مقترح الكتلة غير الصادق، تكون خوارزمية اختيار الانقسام مطلوبة. ومع ذلك، عندما تنشأ هذه الحالات، فإن خوارزمية اختيار الانقسام هي دفاع حاسم يؤمن السلسلة الصحيحة.

يرمز LMD-GHOST إلى "الشجرة الفرعية المرصودة الأثقل الجشعة المدفوعة بأحدث رسالة" (latest message-driven greedy heaviest observed sub-tree). هذه طريقة مليئة بالمصطلحات لتعريف خوارزمية تختار الانقسام الذي يحتوي على أكبر وزن متراكم من الإقرارات باعتباره الانقسام الأساسي (الشجرة الفرعية الأثقل الجشعة) وأنه في حالة تلقي رسائل متعددة من مُدقِّق، يتم أخذ أحدث رسالة فقط في الاعتبار (مدفوعة بأحدث رسالة). قبل إضافة البلوك الأثقل إلى سلسلته الأساسية، يقوم كل مُدقِّق بتقييم كل بلوك باستخدام هذه القاعدة.