دالة التأخير القابلة للتحقق (VDF)

ما هي دالة التأخير القابلة للتحقق (VDF)؟

دالة التأخير القابلة للتحقق (VDF) هي دالة تشفيرية تستغرق مدة متوقعة من الوقت المتسلسل لحسابها، لكن يمكن لأي شخص التحقق منها بسرعة.

في الكريبتو، تفيد VDF لأنها تستطيع إثبات أن تأخيرًا معينًا قد مر بالفعل قبل إنتاج المخرجات.

توضح ورقة Verifiable Delay Functions الأصلية لبونيه وبونو وبونز وفيش أن VDF تتطلب عددًا محددًا من الخطوات المتسلسلة للتقييم، ومع ذلك تنتج مخرجًا فريدًا يمكن التحقق منه بكفاءة وبشكل علني.

وهذا يجعل VDF مختلفة عن الهاش العادي، إذ يمكن عادةً حساب الهاش العادي بسرعة وبالتوازي عبر عدة أجهزة.

صُممت VDF بحيث لا يستطيع حتى المهاجم الذي يمتلك عددًا كبيرًا من أجهزة الكمبيوتر تجاوز فترة الانتظار بسهولة.

الفكرة الأساسية هي التسلسل.

تعتمد كل خطوة على الخطوة السابقة، لذا لا ينبغي أن يؤدي إضافة المزيد من الأجهزة إلى تسريع الحساب بدرجة كبيرة.

للمبتدئين، أبسط تعريف هو: دالة التأخير القابلة للتحقق هي أداة تشفيرية تنشئ فترة انتظار يمكن التحقق منها علنًا.

لماذا تهم VDF في الكريبتو؟

تكتسب VDF أهميتها لأن شبكات البلوكشين تحتاج غالبًا إلى توقيت عادل، وعشوائية غير متحيزة، وترتيب مقاوم للتلاعب.

العشوائية صعبة على البلوكشين لأن جميع العقد يجب أن تتفق على النتيجة نفسها.

إذا أمكن التنبؤ بالعشوائية أو التأثير فيها مبكرًا جدًا، فقد يحصل المدققون أو المعدنون أو البوتات أو المطلعون على ميزة غير عادلة.

يمكن أن تساعد VDF عبر تأخير المخرج النهائي إلى ما بعد التزام المشاركين بأفعالهم بالفعل.

قد يقلل ذلك التلاعب في اختيار القائد، واختيار اللجان، واليانصيب، وسك توكنات NFT، ونتائج الألعاب، والتسلسل العادل، ومنارات العشوائية.

ترتبط VDF أيضًا بأنظمة إثبات المساحة والوقت، حيث تحتاج الشبكة إلى دليل على مرور الوقت بعد الالتزام بالتخزين.

تصف وثائق Chia الرسمية لإثبات الوقت VDF بأنها إثبات على تنفيذ دالة متسلسلة عددًا معينًا من المرات.

يوضح ذلك أن VDF ليست مجرد فكرة نظرية.

فلها تطبيقات فعلية في تصميم البلوكشين، رغم أنها ما تزال معقدة ولا تُستخدم على نطاق واسع في كل شبكة.

كيف تعمل VDF؟

تتكون VDF عادةً من ثلاثة أجزاء أساسية.

الجزء الأول هو الإعداد.

يحدد الإعداد المعلمات العامة وهدف التأخير.

الجزء الثاني هو التقييم.

يأخذ التقييم مُدخلًا وينفذ سلسلة عمليات لا يمكن موازاتها بشكل مجدٍ.

الجزء الثالث هو التحقق.

يتحقق من صحة المخرجات دون إعادة الحساب البطيء كاملًا.

ويُعد الفرق بين التقييم البطيء والتحقق السريع القيمة الأساسية لـ VDF.

يقضي المُثبت وقتًا في حساب النتيجة.

ويتحقق المدقق من النتيجة بكفاءة.

في أنظمة البلوكشين، يعني ذلك أن العديد من العقد يمكنها التحقق من الإثبات دون أن تهدر جميعها المقدار نفسه من الوقت.

ينبغي أن تكون VDF المفيدة بطيئة بما يكفي لإنشاء تأخير حقيقي، لكنها منخفضة التكلفة بما يكفي للتحقق منها على نطاق واسع.

إذا كانت تكلفة التحقق مرتفعة جدًا، تصبح VDF غير عملية لشبكات البلوكشين.

الخصائص الأساسية لـ VDF

ينبغي أن تتميز VDF الآمنة بحساب متسلسل.

وهذا يعني أن أسرع طريقة معروفة لحساب المخرجات تتطلب تنفيذ العمل خطوة بخطوة.

ينبغي أن تتميز VDF الآمنة بتحقق فعّال.

وهذا يعني أن أي شخص يستطيع التحقق من النتيجة بسرعة أكبر بكثير من حسابها من الصفر.

ينبغي أن تتميز VDF الآمنة بمخرجات فريدة.

أي يجب أن يكون لكل مُدخل مخرج صالح واحد فقط.

تكتسب الفريدة أهمية لأنها تمنع المُثبت من الاختيار بين عدة مخرجات محتملة.

ينبغي كذلك أن تقاوم VDF الآمنة تسريع المعالجة المتوازية.

أي لا يستطيع المهاجم ببساطة شراء آلاف الأجهزة والانتهاء في وقت أبكر بكثير.

وينبغي أن تتضمن VDF العملية أيضًا معلمات واضحة.

إذا كان التأخير قصيرًا جدًا، قد يكتسب المهاجمون ميزة باستخدام أجهزة أسرع.

وإذا كان التأخير طويلًا جدًا، فقد يصبح النظام بطيئًا وغير مريح للاستخدام.

VDF مقابل VRF

تختلف VDF عن دالة العشوائية القابلة للتحقق، أو VRF.

تنشئ VRF مخرجًا شبه عشوائي وإثباتًا من مفتاح سري ومُدخل.

تصف وثائق Chainlink VRF الرسمية VRF بأنها مولد أرقام عشوائية قابل للتحقق وعادل بشكل قابل للإثبات، يتيح للعقود الذكية الوصول إلى قيم عشوائية.

تفيد VRF عندما يحتاج النظام إلى عشوائية قابلة للتحقق من مصدر تشفيري معروف.

وتفيد VDF عندما يحتاج النظام إلى تأخير يصعب تجاوزه.

تركز VRF على العشوائية القابلة للتحقق.

وتركز VDF على التأخير الزمني القابل للتحقق.

ويمكن الجمع بينهما أيضًا.

فمثلًا، قد يستخدم بروتوكول VRF أو نظام commit-reveal لإنشاء مُدخل، ثم يمرر هذا المُدخل عبر VDF لتقليل التلاعب.

يمكن أن تجعل هذه التركيبة العشوائية أصعب انحيازًا، لأن المشاركين لا يستطيعون معرفة النتيجة النهائية فورًا عند لحظة الالتزام.

VDF مقابل إثبات العمل

تختلف VDF أيضًا عن إثبات العمل.

يمكن عادةً موازاة إثبات العمل، لأن العديد من المعدنين يستطيعون تجربة هاشات مختلفة في الوقت نفسه.

ولهذا يكافئ تعدين إثبات العمل من يجد حلًا صالحًا أولًا بين محاولات متوازية كثيرة.

أما VDF فمصممة لتكون متسلسلة.

ولا ينبغي أن تقلل الأجهزة الإضافية التأخير بعامل كبير من النوع نفسه.

يثبت إثبات العمل أن جهدًا حسابيًا قد بُذل.

وتثبت VDF أن تأخيرًا متسلسلًا معينًا قد مر.

يُستخدم إثبات العمل غالبًا للإجماع وإنتاج الكتل.

وغالبًا ما تُقترح VDF للعشوائية والتوقيت والإنصاف.

كلاهما يستخدم الحساب، لكنهما يحلان مشكلات مختلفة.

قد يؤدي الخلط بين VDF وإثبات العمل إلى افتراضات سيئة في تصميم البلوكشين.

VDF مقابل لغز القفل الزمني

ترتبط VDF بألغاز القفل الزمني، لكنها ليست الشيء نفسه تمامًا.

يُصمم لغز القفل الزمني بحيث لا يمكن كشف سر أو رسالة إلا بعد قدر معين من الحساب.

وتضيف VDF تحققًا علنيًا فعّالًا من المخرج المتأخر.

تكتسب خاصية التحقق هذه أهمية لأن أنظمة البلوكشين تتطلب من العديد من العقد فحص النتائج بسرعة.

ألهمت أفكار القفل الزمني الأقدم العديد من بنى VDF.

غالبًا ما تستخدم أبحاث VDF الحديثة التربيع المتكرر في مجموعات ذات ترتيب غير معروف، أو إثبات الأسّية، أو أدوات رياضية مرتبطة بذلك.

يوضح استطلاع Stanford حول VDF لبيرتشاك وفيسولوفسكي أن هذه VDF العملية قائمة على تقنيات إثبات الأسّية.

بالنسبة للمستخدمين، الخلاصة بسيطة.

ينشئ لغز القفل الزمني تأخيرًا، بينما تنشئ VDF تأخيرًا إضافة إلى تحقق علني فعّال.

VDF وعشوائية البلوكشين

العشوائية أحد أهم حالات استخدام VDF في البلوكشين.

تحتاج شبكات البلوكشين إلى العشوائية لاختيار المدققين، وتعيين اللجان، وانتخاب القادة، وكشف NFT، والألعاب، واليانصيب، وأخذ عينات البروتوكول.

لكن قد تتعرض عشوائية البلوكشين للهجوم إذا استطاع مشارك اختيار كشف المعلومات أو حجبها بعد رؤية أثرها.

يُسمى هذا الانحياز أو تلاعب آخر كاشف.

يمكن أن تقلل VDF هذه المشكلة بتأخير المخرج العشوائي النهائي.

بعد أن يلتزم المشاركون ببذرة، تنشئ VDF تأخيرًا قبل معرفة العشوائية النهائية.

ويمنح ذلك المهاجمين قدرة أقل على الاختيار بين النتائج المواتية في اللحظة الأخيرة.

بحثت Ethereum Foundation في VDF للعشوائية، ووصف تحديث دعم منظومة Ethereum Foundation VDF بأنها أساس للعشوائية غير القابلة للانحياز في أبحاث Ethereum.

لا يعني ذلك أن VDF مستخدمة تلقائيًا في كل مكان اليوم.

بل يعني أنها مهمة في مسار البحث نحو عشوائية أكثر مقاومة للتلاعب.

VDF وEthereum

درست Ethereum VDF للعشوائية، ولا سيما في أبحاث إثبات الحصة وسلسلة المنارة السابقة.

يستخدم اختيار مدققي Ethereum الحالي RANDAO بدلًا من منارة قائمة على VDF منشورة.

توضح وثائق اقتراح الكتل في Ethereum أن Ethereum تحقق عشوائية اختيار المدققين باستخدام RANDAO، الذي يمزج هاش مقترح الكتلة مع بذرة تتحدث مع كل كتلة.

يهم هذا التمييز لأن بعض وثائق أبحاث Ethereum الأقدم تناقش تصاميم RANDAO مع VDF.

تبقى تلك الأفكار مهمة، لكن ينبغي ألا يفترض المستخدمون أن كل اقتراح VDF خضع للبحث يعمل على الشبكة الرئيسية لـ Ethereum.

تبقى VDF ذات صلة بـ Ethereum لأن جودة العشوائية تؤثر في اختيار المدققين، وقابلية التنبؤ بالمقترحين، وفرص MEV، وأخذ عينات اللجان، وتصميم البروتوكول المستقبلي.

يواصل باحثو Ethereum دراسة سبل تحسين العشوائية وتقليل التلاعب وحماية اختيار المدققين.

قد تكون VDF إحدى الأدوات المحتملة ضمن هذا النطاق الأوسع للتصميم.

ومع ذلك، تتطلب تغييرات بروتوكول Ethereum البحث والهندسة والتدقيقات وتنفيذ العملاء والاختبار والإجماع الاجتماعي.

فكرة VDF ليست ترقية مجدولة.

VDF وإثبات الوقت في Chia

تعد Chia من أوضح أمثلة البلوكشين التي تستخدم مفاهيم إثبات الوقت الشبيهة بـ VDF في بيئة الإنتاج.

تجمع Chia بين إثبات المساحة وإثبات الوقت.

يوفر المزارعون إثباتات التخزين، بينما ينتج Timelords إثباتات الوقت باستخدام VDF.

توضح وثائق Chia Timelord الرسمية أن Timelord يبث إثبات وقت باستخدام VDF لإثبات مرور الوقت منذ التحدي الأخير.

يستخدم هذا التصميم VDF كجزء من توقيت الإجماع بدلًا من كونها مجرد أداة عشوائية خارجية.

الفكرة هي أن التخزين يثبت الالتزام بالموارد، وأن VDF تثبت الوقت المتسلسل المنقضي.

يساعد ذلك في منع مشارك من إنشاء العديد من السجلات البديلة فورًا دون انتظار.

توضح حالة استخدام Chia سبب وصف VDF غالبًا بإثبات الوقت.

فهي لا تقيس الوقت بساعة الحائط وحدها.

بل تثبت تنفيذ حساب متسلسل مطلوب.

VDF وأبحاث Filecoin

تعاونت Filecoin وEthereum Foundation أيضًا في أبحاث VDF.

يصف منشور Filecoin الرسمي عن التعاون بشأن VDF جهدًا بحثيًا مشتركًا مع Ethereum Foundation حول VDF وتحدياتها العملية.

تكتسب Filecoin أهمية خاصة لأن شبكات التخزين اللامركزية تحتاج إلى عشوائية وإثباتات وحوافز يصعب التلاعب بها.

لكن منظومة العشوائية العامة الحالية في Filecoin ترتبط أيضًا بشكل وثيق بـ drand.

توضح وثائق Filecoin drand الرسمية أن drand يُستخدم كمنارة عشوائية لانتخاب القائد في Filecoin.

تفيد هذه المقارنة لأن drand ليس مثل VDF.

يستخدم Drand تشفير العتبة الموزع لإنتاج عشوائية علنية بفواصل زمنية ثابتة.

وتستخدم VDF حسابًا متسلسلًا لفرض التأخير وتقديم مخرج قابل للتحقق.

كلاهما قد يدعم تصميمات العشوائية، لكنهما يستخدمان نماذج أمان مختلفة.

VDF ومنارات العشوائية

منارة العشوائية خدمة أو بروتوكول ينتج قيمًا عشوائية علنية على فواصل منتظمة.

يمكن لشبكات البلوكشين استخدام منارات العشوائية لانتخاب القائد، واختيار اللجان، والألعاب، واليانصيب، وإيردروب، وأخذ العينات، والبروتوكولات التشفيرية.

يمكن لمنارة عشوائية قائمة على VDF أن تأخذ بذرة وتؤخر المخرج النهائي بحيث لا يستطيع أي مشارك معرفة النتيجة أو اختيارها فورًا.

قد يقلل ذلك التلاعب في الأنظمة التي تكون للعشوائية المستقبلية فيها قيمة اقتصادية.

تصف وثائق drand الرسمية drand بأنها منارة عشوائية موزعة تولد قيمًا عشوائية علنية قابلة للتحقق وغير متحيزة وغير قابلة للتنبؤ على فواصل ثابتة.

يمثل Drand وVDF نهجين مختلفين، لكنهما يبرزان سبب كون العشوائية العلنية مشكلة بنية تحتية مهمة.

في الكريبتو، لا تقتصر العشوائية على الألعاب.

فقد تؤثر في من يقترح الكتل، ومن يكسب المكافآت، ومن يتلقى NFT، ومن يُختار للجان، ومن يستطيع استغلال MEV.

لذلك يعد تصميم العشوائية مسألة أمنية، وليس مجرد ميزة للراحة.

VDF وMEV

تعني MEV القيمة القصوى القابلة للاستخراج.

وهي تشير إلى القيمة التي يمكن اكتسابها عبر ترتيب المعاملات أو تضمينها أو استبعادها أو إعادة ترتيبها.

قد تهم VDF بالنسبة إلى MEV لأن العشوائية المتوقعة والترتيب المتوقع قد يمنحان الجهات المتطورة ميزة.

إذا استطاع مدقق أو باحث معرفة العشوائية المستقبلية قبل الآخرين، فقد يهيئ نفسه لتحقيق ربح.

وإذا أمكن التنبؤ بيانصيب أو كشف NFT أو عملية اختيار مدقق مبكرًا جدًا، فقد تستغلها البوتات.

يمكن أن تقلل VDF بعض أشكال المعرفة المبكرة بإجبار الجميع على انتظار المخرج النهائي.

لكن هذا لا يلغي MEV بمفرده.

تعتمد MEV أيضًا على ترتيب المعاملات، وبناء الكتل، ومجمعات المعاملات الخاصة، وزمن الاستجابة، والسيولة، وتحديثات Oracle، وقواعد البروتوكول.

تعد VDF أداة محتملة لتقليل التلاعب في الأنظمة المعتمدة على العشوائية.

وليست حلًا كاملًا لـ MEV.

VDF والتسلسل العادل

يعني التسلسل العادل ترتيب المعاملات أو الأفعال بطريقة تقلل ميزات الترتيب غير العادلة.

في منصات التداول اللامركزية وسك NFT والمزادات والألعاب، يمكن أن يؤثر الترتيب بقوة في النتائج.

إذا استطاع طرف رؤية الإجراءات المعلقة والتصرف قبل الآخرين، فقد يواجه المستخدمون السبق في التنفيذ أو التلاعب.

يمكن لـ VDF دعم تصميمات أكثر إنصافًا عبر تأخير كشف معلومات معينة إلى ما بعد تثبيت الالتزامات.

فمثلًا، قد يقدم المستخدمون التزامات أولًا، ثم يحدد مخرج VDF لاحقًا الترتيب أو يكشف النتائج.

قد يجعل هذا النهج من الأصعب على المشاركين التكيف فورًا بعد رؤية أفعال المستخدمين الآخرين.

لكن التسلسل العادل مشكلة واسعة.

وقد يتطلب أيضًا مجمعات معاملات مشفرة، وتشفير العتبة، ومخططات commit-reveal، ومزادات دفعات، وفصل المقترح عن الباني، وقواعد الحوكمة.

يمكن أن تساعد VDF في التوقيت، لكنها لا تحل جميع مشكلات الترتيب بمفردها.

VDF وكشف NFT

يمكن أن تفيد VDF في كشف NFT عندما ترغب مجموعة في تخصيص السمات بشكل عادل بعد السك.

إذا أمكن التأثير في عشوائية الكشف من قبل المنشئ أو المعدن أو المدقق أو المشارك الأخير، فقد تُخصص NFT النادرة بشكل غير عادل.

يمكن لـ VDF تأخير العشوائية النهائية بحيث لا يستطيع أحد معرفة نتيجة الكشف فورًا وقت السك.

قد يدعم ذلك تخصيصًا أكثر عدلًا للسمات عند دمجه مع عملية commit-reveal جيدة.

لكن VDF ليست آلات سحرية للإنصاف.

ما زال عقد NFT يحتاج إلى كود صحيح، وإدارة شفافة للبيانات الوصفية، وقواعد عرض ثابتة، ومنطق كشف جدير بالثقة.

إذا أمكن تغيير البيانات الوصفية بعد مخرج VDF، فقد تختفي فائدة الإنصاف.

وإذا استطاع فريق المشروع تعديل السمات يدويًا، فقد تنشئ VDF إحساسًا زائفًا بالأمان فقط.

يتطلب كشف NFT العادل عشوائية تشفيرية وضوابط صادقة للبيانات الوصفية.

ينبغي للمستخدمين فحص تصميم الكشف كاملًا، لا مجرد وجود ذكر لـ VDF.

VDF والألعاب على السلسلة

تحتاج الألعاب على السلسلة غالبًا إلى العشوائية للمعارك، وإسقاط الغنائم، وتوليد الخرائط، والمطابقة، وسحب البطاقات، والمكافآت.

يمكن استغلال مصدر عشوائية ضعيف من البوتات أو المستخدمين المتقدمين.

قد تساعد VDF عندما تتطلب اللعبة عشوائية مؤجلة لا يستطيع اللاعبون معرفتها مسبقًا.

فمثلًا، قد يلتزم اللاعبون بحركاتهم قبل أن تحدد قيمة عشوائية مؤجلة النتيجة.

قد يقلل ذلك احتمال اختيار لاعب إجراءً بعد معرفة العشوائية النهائية سرًا.

لكن الألعاب تهتم أيضًا بالسرعة وتجربة المستخدم.

قد يكون تأخير VDF المقبول لاختيار المدققين بطيئًا جدًا للعبة سريعة.

يجب على مصممي الألعاب الموازنة بين الإنصاف وزمن الاستجابة والتكلفة وتجربة اللاعبين.

في كثير من الحالات، قد تُستخدم VRF أو أنظمة commit-reveal أو خوادم ألعاب خارج السلسلة بدلًا من ذلك.

تكون VDF أكثر فائدة عندما يكون التأخير نفسه جزءًا من الهدف الأمني.

VDF وتشفير القفل الزمني

يتيح تشفير القفل الزمني بقاء البيانات مشفرة حتى وقت أو حدث مستقبلي.

يمكن أن تدعم VDF هذه الفكرة لأنها تجعل حساب قيمة مرتبطة بفك التشفير قبل مرور التأخير أمرًا صعبًا.

قد يفيد تشفير القفل الزمني في مزادات العطاءات المغلقة، وكشف الحوكمة المؤجل، وعمليات الإطلاق العادلة، والالتزامات الخاصة، والإفصاحات المرحلية.

يدعم Drand أيضًا تشفير القفل الزمني عبر تصميم مختلف.

توضح وثائق تشفير القفل الزمني في drand مخططًا يشفر البيانات باستخدام القيمة العشوائية لجولة مستقبلية.

تفيد المقارنة لأن ليس كل نظام قفل زمني يستخدم VDF.

يعتمد بعضها على شبكات العشوائية الموزعة.

ويعتمد بعضها الآخر على الحساب المتسلسل.

الهدف المشترك هو تأخير الوصول إلى المعلومات.

في الكريبتو، قد تدعم المعلومات المؤجلة الإنصاف عندما تمنح المعرفة المبكرة ميزة.

طرق بناء VDF

تستخدم عدة تصميمات VDF عملية التربيع المتكرر في مجموعات ذات ترتيب غير معروف.

أي إن المُقيِّم يربع قيمة مرارًا كثيرة في مجموعة رياضية لا يعرف أي طرف اختصارًا فيها يعتمد على ترتيب المجموعة.

تعد VDF لبيرتشاك وفيسولوفسكي نهجين مهمين قائمين على إثبات الأسّية.

تبني ورقة Wesolowski حول VDF الفعالة VDF يتطلب تقييمها عددًا معينًا من الخطوات المتسلسلة، ويمكن التحقق من نتيجتها بكفاءة.

تدرس أبحاث VDF الأخرى مجموعات الأصناف ومجموعات RSA ومخاوف الإعداد الموثوق وحجم الإثبات وتكلفة التحقق وتسريع الأجهزة.

هذه التفاصيل تقنية، لكنها مهمة لأن أنظمة البلوكشين تحتاج إلى الأمان والعملية معًا.

قد تكون VDF أنيقة نظريًا، لكنها قد تظل مكلفة جدًا أو بطيئة جدًا أو صعبة الضبط بأمان.

يتطلب التصميم الجيد لـ VDF علم التشفير والوعي بالأجهزة واقتصاديات البروتوكولات.

أجهزة VDF وASIC

تكتسب الأجهزة أهمية بالنسبة إلى VDF لأن التأخير يعتمد على مدى سرعة أفضل آلة متاحة في حساب الدالة المتسلسلة.

إذا امتلك مهاجم واحد أجهزة أسرع بكثير من الجميع، فقد ينهي VDF مبكرًا ويكتسب ميزة.

ولهذا يصعب اختيار معلمات VDF.

فالتأخير الذي يبدو آمنًا على الأجهزة العادية قد لا يكون آمنًا أمام الأجهزة المتخصصة.

استكشفت بعض أبحاث VDF الأجهزة المخصصة وتصميم ASIC.

يجمع موقع VDF Research الرسمي أبحاثًا حول دوال التأخير القابلة للتحقق وتصميم الأجهزة والأعمال التشفيرية ذات الصلة.

يعد عدم اليقين المتعلق بالأجهزة أحد أسباب صعوبة نشر VDF في أنظمة البلوكشين عالية القيمة.

يجب أن تفترض البروتوكولات أن المهاجمين قد يستثمرون في أجهزة أسرع إذا كانت المكافأة كبيرة بما يكفي.

ينشئ ذلك مشكلة أمن اقتصادي، وليس مشكلة تشفيرية فقط.

يجب أن يصعب اختصار VDF الآمنة رياضيًا واقتصاديًا.

الأمن الاقتصادي لـ VDF

يعني الأمن الاقتصادي أن تأخير VDF يجب أن يكون آمنًا أمام مهاجمين مستعدين لإنفاق المال للحصول على ميزة.

في أنظمة البلوكشين، قد يشتري المهاجمون أجهزة متخصصة إذا كانت المعرفة المبكرة بالعشوائية تحقق ربحًا.

قد يأتي هذا الربح من MEV أو اختيار المدققين أو التلاعب بسمات NFT أو نتائج المزادات أو جوائز اليانصيب أو توقيت الحوكمة.

توضح ورقة حديثة عن الأمن الاقتصادي لمنارات العشوائية القائمة على VDF أن معلمات تأخير VDF ينبغي أن تراعي المهاجمين العقلانيين وتسريع الأجهزة وتكاليف التشغيل وارتفاعات المكافآت.

وهذا مهم لأن VDF قد تكون متسلسلة تشفيريًا، لكنها ضعيفة اقتصاديًا إذا كانت مكافأة التغلب على التأخير كبيرة جدًا.

ينبغي ألا يختار البروتوكول معلمات VDF بقياس متوسط الأجهزة فقط.

بل عليه أن يسأل عن مقدار ما قد يكسبه المهاجم إذا كان أسرع.

إذا كانت المكافأة مرتفعة بما يكفي، فقد تهم حتى مزايا السرعة الصغيرة.

يجب أن يراعي أمن الكريبتو الحوافز إلى جانب الرياضيات.

فوائد VDF

الفائدة الأولى لـ VDF هي التأخير القابل للتحقق.

يمكن لأي شخص التحقق من صحة المخرج دون إعادة حساب التأخير بالكامل.

الفائدة الثانية هي مقاومة الاختصارات المتوازية.

ينبغي ألا تصبح VDF المصممة جيدًا أسرع بكثير لمجرد أن المهاجم يستخدم عدة أجهزة.

الفائدة الثالثة هي إنصاف أفضل للعشوائية.

يمكن أن تقلل VDF انحياز المحرك الأخير في أنظمة commit-reveal أو المنارات.

الفائدة الرابعة هي التحقق العلني.

يمكن لعقد البلوكشين أو العقود الذكية أو المستخدمين التحقق من الإثبات بدل الثقة بطرف واحد.

الفائدة الخامسة هي الأمان القائم على التوقيت.

تحتاج بعض البروتوكولات إلى إثبات حدوث حساب معين شبيه بالوقت قبل الخطوة التالية.

الفائدة السادسة هي دعم التطبيقات اللامركزية.

قد تساعد VDF اليانصيب والألعاب والمزادات وكشف NFT واختيار المدققين وتصميمات التسلسل العادل.

مخاطر VDF وقيودها

الخطر الأول هو تعقيد التنفيذ.

VDF أدوات تشفيرية متقدمة تتطلب هندسة دقيقة.

الخطر الثاني هو ميزة الأجهزة.

قد يقلل مهاجم يمتلك أجهزة متخصصة أسرع من التأخير الفعلي.

الخطر الثالث هو اختيار المعلمات بشكل سيئ.

قد لا يحمي التأخير القصير جدًا البروتوكول، بينما قد يضر التأخير الطويل جدًا بقابلية الاستخدام.

الخطر الرابع هو الإعداد الموثوق.

تتطلب بعض تصميمات VDF افتراضات إعداد يجب التعامل معها بعناية.

الخطر الخامس هو تكلفة التحقق.

قد لا يكون الإثبات المكلف جدًا للتحقق عمليًا على السلسلة.

الخطر السادس هو التسويق المضلل.

قد يزعم مشروع استخدام VDF دون توضيح ما إذا كان التنفيذ آمنًا أو خضع للتدقيق أو ذا صلة.

الخطر السابع هو عدم اكتمال تغطية التهديدات.

يمكن لـ VDF تقليل التلاعب بالتوقيت، لكنها لا تستطيع إصلاح اقتصاديات توكن سيئة أو مخاطر Oracle أو سرقة المحافظ أو أخطاء العقود الذكية أو الاستيلاء على الحوكمة.

مفاهيم خاطئة شائعة حول VDF

أحد المفاهيم الخاطئة الشائعة هو أن VDF تنشئ العشوائية بنفسها.

تؤخر VDF الحساب وتتحقق منه، لكن بذرة المُدخل تظل مهمة.

يمكن لعشوائية الإدخال السيئة أن تنتج عشوائية مخرجات ضعيفة.

وهناك مفهوم خاطئ آخر يتمثل في أن المزيد من أجهزة الكمبيوتر يمكنه دائمًا حساب VDF أسرع.

تُصمم VDF الآمنة بحيث لا يمنح الحساب المتوازي اختصارًا كبيرًا.

ومفهوم خاطئ آخر هو أن VDF هي VRF نفسها.

توفر VRF شبه عشوائية قابلة للتحقق، بينما توفر VDF تأخيرًا قابلًا للتحقق.

ومن المفاهيم الخاطئة الأخرى أن VDF توقف كل MEV تلقائيًا.

قد تقلل بعض التلاعب حول العشوائية المؤجلة، لكنها لا تحل كل مشكلات الترتيب أو الاستخراج.

ومفهوم خاطئ آخر هو أن كل اقتراح VDF جاهز للإنتاج.

لا تزال أفكار VDF كثيرة تعتمد بصورة كبيرة على البحث وتتطلب اختبارًا دقيقًا قبل تأمين أنظمة قيّمة.

كيفية تقييم مشروع كريبتو يستخدم VDF

ابدأ بالتحقق من سبب حاجة المشروع إلى VDF.

ينبغي أن تحل VDF مشكلة حقيقية في التوقيت أو الإنصاف أو العشوائية.

ثم تحقق مما إذا كان المشروع يشرح مصدر المُدخل.

لا تفيد الدالة المؤجلة إلا إذا لم يكن بوسع المهاجمين التحكم بسهولة في المُدخل.

تحقق مما إذا كان بناء VDF معروفًا وخضع لمراجعة الأقران.

تحقق مما إذا كان التحقق يحدث على السلسلة أو خارج السلسلة أو عبر خدمة موثوقة.

تحقق مما إذا كانت تكلفة التحقق عملية للمستخدمين والمدققين.

تحقق مما إذا كانت معلمة التأخير مبررة في مواجهة الأجهزة المتخصصة.

تحقق مما إذا كان التنفيذ قد خضع للتدقيق.

تحقق مما إذا كان لا يزال بالإمكان تجاوز مخرج VDF بواسطة مفاتيح المشرف أو تغييرات البيانات الوصفية أو ضوابط Oracle أو قرارات الحوكمة.

VDF ليست سوى جزء واحد من تصميم بروتوكول آمن.

ويجب أن يكون النظام المحيط آمنًا أيضًا.

VDF بعبارات بسيطة

تشبه دالة التأخير القابلة للتحقق مؤقتًا تشفيريًا.

فهي تجبر شخصًا على قضاء مقدار حقيقي من الوقت المتسلسل في حساب مخرج.

وبعد إنتاج المخرج، يمكن للجميع فحصه بسرعة.

يفيد ذلك عندما تحتاج أنظمة الكريبتو إلى عشوائية عادلة أو معلومات مؤجلة.

يمكن لـ VDF أن تساعد في منع مشارك من معرفة النتيجة النهائية أو اختيارها فورًا.

ويمكن أن تدعم اختيار المدققين ومنارات العشوائية وكشف NFT والمزادات والألعاب وأنظمة إثبات الوقت.

لكن VDF ليست ميزة بسيطة قابلة للتوصيل.

فهي تحتاج إلى تشفير قوي وتنفيذ صحيح واختيارات دقيقة للمعلمات وتحليل للأمن الاقتصادي.

للمبتدئين، القاعدة الأساسية بسيطة.

تثبت VDF حدوث تأخير، لكن البروتوكول بأكمله يجب أن يظل مصممًا بأمان.

الأسئلة الشائعة

ماذا تعني Verifiable Delay Function؟

دالة التأخير القابلة للتحقق هي دالة تشفيرية تستغرق مقدارًا مطلوبًا من الوقت المتسلسل لحسابها، لكن يمكن التحقق منها بسرعة.

إلى ماذا يشير اختصار VDF؟

يشير VDF إلى Verifiable Delay Function.

لماذا تفيد VDF في الكريبتو؟

تفيد VDF في العشوائية المؤجلة، واختيار القادة العادل، وإثبات الوقت، وكشف NFT، والمزادات، والألعاب، وتصميم بروتوكولات مقاومة للتلاعب.

هل تنشئ VDF العشوائية بنفسها؟

لا، تؤخر VDF الحساب وتتحقق منه، لكنها تحتاج عادةً إلى بذرة مُدخل من عملية عشوائية أو التزام أخرى.

ما الخاصية الرئيسية لـ VDF؟

الخاصية الرئيسية هي أن الحساب يجب أن يكون متسلسلًا وبطيئًا، بينما ينبغي أن يكون التحقق سريعًا.

هل VDF هي نفسها VRF؟

لا، توفر VRF مخرجًا شبه عشوائي قابلًا للتحقق، بينما توفر VDF تأخيرًا زمنيًا قابلًا للتحقق.

هل VDF هي نفسها إثبات العمل؟

لا، يمكن موازاة إثبات العمل على نطاق واسع، بينما صُممت VDF لمقاومة تسريع المعالجة المتوازية.

كيف يمكن أن تساعد VDF عشوائية البلوكشين؟

يمكنها تأخير مخرج العشوائية النهائي، بحيث تكون قدرة المشاركين أقل على انحياز النتيجة أو التلاعب بها بعد رؤية معلومات جزئية.

هل تستخدم Ethereum VDF اليوم؟

بحثت Ethereum في VDF، لكن عشوائية اختيار المدققين الحالية تستخدم RANDAO بدلًا من منارة عشوائية قائمة على VDF منشورة.

هل تستخدم Chia VDF؟

نعم، تستخدم Chia مفاهيم إثبات الوقت القائمة على VDF كجزء من تصميم الإجماع الخاص بها.

هل يمكن أن تقلل VDF من MEV؟

يمكنها تقليل بعض التلاعب المتعلق بالعشوائية، لكنها لا تحل كل مشكلات MEV أو ترتيب المعاملات.

هل تستطيع العقود الذكية التحقق من VDF؟

يمكن لبعض إثباتات VDF أن تخضع للتحقق بواسطة العقود الذكية، لكن يجب مراعاة تكلفة التحقق وتعقيد التنفيذ.

ما إثبات VDF؟

إثبات VDF هو دليل على تنفيذ الحساب المؤجل بصورة صحيحة.

لماذا تهم أجهزة VDF؟

تهم الأجهزة لأن الأجهزة المتخصصة الأسرع قد تقلل التأخير الفعلي وتنشئ ميزات غير عادلة.

ما منارة العشوائية القائمة على VDF؟

هي نظام يستخدم VDF لإنتاج عشوائية علنية بعد تأخير قابل للتحقق.

هل يمكن استخدام VDF لكشف NFT؟

نعم، قد تساعد في جعل كشف سمات NFT أصعب تلاعبًا عند دمجها مع عملية commit-reveal وبيانات وصفية آمنة.

هل VDF جاهزة للإنتاج لكل بلوكشين؟

لا، تعد VDF قوية لكنها معقدة، وتحتاج كل حالة استخدام إلى مراجعة تشفيرية واقتصادية وهندسية دقيقة.

ما أكبر مخاطر VDF؟

أكبر خطر هو افتراض أن VDF وحدها تجعل البروتوكول عادلًا، بينما قد يظل مصدر المُدخل والمعلمات والتنفيذ والقواعد المحيطة ضعيفة.

الخلاصة

تعد دالة التأخير القابلة للتحقق (VDF) من أهم الأفكار التشفيرية المتعلقة بتوقيت البلوكشين والعشوائية والإنصاف.

فهي تنشئ تأخيرًا يصعب تجاوزه ويسهل التحقق منه.

وهذا يجعلها مفيدة عندما يحتاج بروتوكول إلى منع المشاركين من معرفة نتيجة أو التلاعب بها مبكرًا جدًا.

يمكن لـ VDF دعم منارات العشوائية واختيار المدققين وأخذ عينات اللجان وكشف NFT والألعاب على السلسلة والمزادات والتسلسل العادل وأنظمة القفل الزمني وتصميمات إجماع إثبات الوقت.

وهي قيّمة بوجه خاص لأن شبكات البلوكشين شفافة وحتمية، ما يجعل العشوائية الآمنة صعبة.

لكن VDF ليست سحرية.

فهي لا تنشئ عشوائية جيدة من مُدخلات سيئة.

ولا تلغي كل مشكلة من مشكلات MEV.

ولا تزيل مخاطر العقود الذكية.

ولا تضمن الإنصاف إذا كانت للبروتوكول المحيط ضوابط للمشرف أو قواعد بيانات وصفية ضعيفة أو حوافز سيئة أو تنفيذ رديء.

يحتاج نظام VDF الآمن إلى افتراضات تشفيرية قوية وتحقق فعّال ومعلمات تأخير دقيقة وتصميم يراعي الأجهزة وتحليلًا للأمن الاقتصادي.

ينبغي للمشاريع التي تذكر VDF أن تشرح بدقة كيفية استخدامها، والمُدخل الذي تتلقاه، ومن يحسبها، ومن يتحقق منها، وما الذي يحدث إذا تأخر الإثبات أو غاب.

بالنسبة إلى مستخدمي الكريبتو، أفضل طريقة لفهم VDF هي اعتبارها ساعة تشفيرية علنية.

فهي تثبت أن عملًا متسلسلًا شبيهًا بالوقت حدث قبل قبول النتيجة التالية.

عند استخدامها بصورة صحيحة، قد تجعل هذه المهلة الأنظمة اللامركزية أكثر إنصافًا وأصعب تلاعبًا.

وعند استخدامها بإهمال، قد تصبح مصطلحًا تقنيًا رنانًا يخفي تصميم بروتوكول ضعيفًا.