المفضل الجديد لدى فيتاليك بوتيرين: ما هو بروتوكول GKR؟

إثيريم شريك مؤسس فيتاليك بوتيرين لديها كشف اهتمامه المتزايد بإطار التشفير المعروف باسم بروتوكول جولدرايش-كاهان-روثبلوم (GKR)ويصفه بأنه جزء أساسي من التكنولوجيا التي تدعم العديد من أسرع السيارات في الوقت الحاضر. إثبات المعرفة الصفرية (ZK) نظم.

في  المادة الأخيرةيوضح بوتيرين أن GKR قادرة على خفض تكلفة البراهين بشكل كبير من خلال إزالة الحاجة إلى معالجة طبقات البيانات الوسيطة. بدلاً من ذلك، تركز فقط على التزامات المدخلات والمخرجات، مما يسمح بإثبات العمليات الحسابية بكفاءة أكبر.

وبعبارات بسيطة، تساعد GKR أدوات إثبات ZK - وهي الأدوات التي تثبت أن العمليات الحسابية أجريت بشكل صحيح - على العمل بشكل أسرع وأرخص.

الأساسيات: ما يفعله بروتوكول GKR

بروتوكول GKR هو نظام الإثبات التشفيري مُصمم للتحقق من العمليات الحسابية المعقدة بجهد أقل. وهو فعال بشكل خاص للمهام التي تتكرر فيها العديد من العمليات الصغيرة عبر عدة طبقات، مثل دوال التجزئة أو معالجة الشبكات العصبية.

بدلاً من تسجيل كل خطوة من خطوات الحساب، يُبسّط GKR العملية. فهو يتحقق فقط من نقطتي البداية والنهاية، متجاوزًا معظم ما يحدث بينهما. هذا التصميم يجعله مناسبًا تمامًا لكليهما. البراهين ZK و أدلة الاستدلال على التعلم الآلي، والتي تشترك في أنماط هيكلية مماثلة.

يُعزز مفهوم "الحوسبة الدفعية متعددة الطبقات" كفاءة GKR. فهو يُعالج مجموعات ضخمة من البيانات عبر طبقات متعددة، ولكنه يتجنب الالتزامات التشفيرية المُكررة، مُحافظًا فقط على ما هو أساسي.

لماذا يُعدّ GKR مهمًا لإثباتات المعرفة الصفرية

تُعدّ أدلة المعرفة الصفرية أساسيةً في خطط إيثريوم للتوسع على المدى الطويل. فهي تسمح لأحد الأطراف بإثبات صحة عملية حسابية دون إظهار جميع البيانات المعنية. لكن معظم أنظمة ZK - مثل SNARKs أو STARKs - تستهلك طاقة حوسبة هائلة لأنها يجب أن تتعامل مع كل طبقة من طبقات الحوسبة.

بروتوكول GKR يعالج هذه المشكلة.

وفقًا لبوتيرين، عندما يتم استخدامه لإثبات وظائف التجزئة Poseidon2يمكن لـ GKR تقليل تكلفة الإثبات النظري من 100x إلى حوالي 10x- تحسن كبير مقارنة بأجهزة STARK التقليدية.

ببساطة، يمكن أن يجعل ZK-proofs أسرع وأرخص بعشر مرات.

اكتشف المشاريع الواعدة...

مشاريع واعدة...

(إعلان)

تستمر المقالة...

المكونات الرئيسية وراء كفاءة GKR

1. التزامات أقل

تتطلب براهين STARK التقليدية التزامات - ملخصات تشفيرية - في كل طبقة وسيطة من عملية الحوسبة. يتضمن كل التزام تجزئة مكثفة وعمليات متعددة الحدود.
تتجنب شركة GKR هذا الأمر من خلال الالتزام فقط بـ مدخلات ومخرجات، مما يوفر آلاف العمليات لكل دليل.

2. بروتوكول سومشيك

في قلب GKR يكمن شيك سوم، وهي طريقة للتحقق من إجراء عملية حسابية كبيرة بشكل صحيح دون إعادة تنفيذها.

كل جولة من عملية التحقق من المجموع تؤكد صحة علاقات رياضية محددة عبر جميع طبقات البيانات. هذه العملية خفيفة الوزن و قابل للتوازي، مما يعني أنه يتناسب جيدًا مع وحدات معالجة الرسومات أو وحدات المعالجة المركزية متعددة النواة.

3. خدعة جرون والدفعة الخطية

يذكر بوتيرين أيضًا تحسينات مثل خدعة جرون و الدفعة الخطيةمما يُخفّض تكاليف الذاكرة والحوسبة بشكل أكبر. تتيح هذه الطرق لعمليات حسابية متعددة متشابهة مشاركة خطوات التحقق بدلاً من تكرارها بشكل فردي.

4. الجولات الجزئية وتجزئة Poseidon2

في مقالته، يستخدم بوتيرين دالة تجزئة Poseidon2 كمثال عملي. يُستخدم Poseidon2 بكثرة في أنظمة ZK نظرًا لتصميمه الملائم للحسابات. تُحسّنه GKR باستخدام جولات جزئية- دورات رياضية أخف تحافظ فقط على العناصر المكعبة الأولى - مما يوفر الوقت دون تقليل سلامة الإثبات.

كيف يتكامل GKR مع البروتوكولات الأخرى

يمكن دمج إطار عمل GKR مع أنظمة إثبات أخرى مثل قاعدة قابلة للطي و جمعة (أدلة التقارب التفاعلية السريعة من أوراكل - ريد سولومون). تتيح هذه التكاملات للأدلة المستندة إلى GKR الحفاظ على قوة الالتزامات متعددة الحدود، وهو متطلب للعديد من تنفيذات ZK القابلة للتطوير.

في هذه الإعدادات، يعمل GKR بمثابة "المحرك" للحوسبة، بينما تتولى أنظمة مثل BaseFold أو FRI ترميز البيانات وتناسق التحقق.

مقارنة GKR مع STARKs

لطالما كانت STARKs (حجج المعرفة الشفافة القابلة للتطوير) هي الخيار الأمثل لإثباتات ZK الشفافة. فهي آمنة ولا تتطلب ثقة، لكنها مكلفة حسابيًا.

ويقدر بوتيرين أن شركة GKR تقلل التكاليف النظرية بمقدار حتى 100x مقارنةً بأنظمة STARK التقليدية. تُظهر التطبيقات العملية نتائج أفضل - أحيانًا أقل من 10 أضعاف النفقات العامة.

مع ذلك، يُشير إلى أن هذه الأرقام تعتمد على تحسين الأجهزة. عمليًا، قد يُبطئ خلط الذاكرة أثناء عمليات التحقق من المجموع، ولكن نظرًا لأن بنية GKR متوازية للغاية، فإن الأداء لا يزال أفضل من أساليب التجزئة القياسية.

ليس المعرفة الصفرية في حد ذاتها

هناك تمييز حاسم: GKR ليس بروتوكولًا خاليًا من المعرفة في حد ذاته. أنه يوفر الإيجاز—أي أنه يجعل الأدلة أصغر وأسرع— لكنه لا يخفي المعلومات.

لإضافة الخصوصية، يمكن تغليف أدلة GKR داخل ZK-سنارك or زد كيه ستارك يتيح هذا التوزيع الطبقي للمطورين الجمع بين مكاسب أداء GKR وفوائد السرية التي توفرها أدلة المعرفة الصفرية الحقيقية.

التطبيقات العملية لـ GKR

يُسلّط فيتاليك الضوء على مدى ملاءمة تصميم GKR لمجموعة واسعة من المهام الحسابية المُكثّفة. ومن الأمثلة على ذلك:

• التحقق من التجزئة: إثبات أن ملايين التجزئات تم حسابها بشكل صحيح.
• التحقق من صحة البلوكشين: تمكين إثبات ZK-EVM بشكل أسرع لطبقة Ethereum 1.
• أدلة التعلم الآلي: التحقق من خطوات استنتاج نموذج اللغة الكبيرة باستخدام الحد الأدنى من الحساب.

نظرًا لأن GKR يناسب كلًا من الحسابات التشفيرية وحسابات الذكاء الاصطناعي، فيمكن أن يلعب دورًا حيويًا في ZK-ML (التعلم الآلي بدون معرفة) الأنظمة.

تحدي فيات-شامير: الحذر مطلوب

يُضيف بوتيرين أيضًا ملاحظة تحذيرية. فبينما تُسرّع GKR العمليات الحسابية، فإن كفاءتها تأتي مع مُقايضة:مخاطر القدرة على التنبؤ في بعض الدوائر التي تستخدم استدلال فيات-شامير.

تُحوّل هذه الطريقة الأدلة التفاعلية إلى أدلة غير تفاعلية باستخدام دوال التجزئة، ولكن إذا طُبّقت بشكل غير دقيق، فقد تسمح بظهور عشوائية متوقعة، مما يُضعف الأمان. ينصح بوتيرين بتصميم الدوائر بعناية لتجنب مثل هذه الثغرات الأمنية.

الخاتمة

يُمثل بروتوكول GKR نقلة نوعية في هيكلة الأدلة التشفيرية. فبدلاً من التركيز على كل خطوة وسيطة، يُبسط البروتوكول العملية لتقتصر على العناصر الأساسية فقط.

بالنسبة إلى Ethereum وأنظمة blockchain الأخرى التي تسعى إلى التحقق بشكل أسرع وأرخص، تقدم GKR مسارًا عمليًا. إنه ليس وعدًا تسويقيًا، بل مجموعة من التقنيات الرياضية التي تدعم بالفعل الموجة التالية من أدوات إثبات السرعة العالية في مجالات ZK والذكاء الاصطناعي.

ممارستنا

1. برنامج تعليمي لـ GKR - مقال بقلم فيتاليك بوتيرين: https://vitalik.eth.limo/general/2025/10/19/gkr.html

2. منصة فيتاليك بوتيرين X: https://x.com/VitalikButerin

3. حول إثباتات المعرفة الصفرية: https://www.chainalysis.com/blog/introduction-to-zero-knowledge-proofs-zkps/