یلو پیپر اتریوم که توسط دکتر گوین وود نوشته شده است، سند فنی حاوی جزئیات نحوه کار پروتکل اتریوم است. این سند جزئیات ماشین مجازی اتریوم (EVM)، زبان برنامه نویسی داخلی، ساختار بلاک ها و عملکرد کلی اکوسیستم اتریوم را تشریح می کند. در این مطلب به بررسی یلو پیپر و یک نمای فنی جامع از مفاهیم کلیدی آن می پردازیم.

پروتکل اتریوم: یک دیدگاه ریاضی

قدرت اتریوم به عنوان یک پلتفرم غیرمتمرکز از اساس آن در مفاهیم پیچیده ریاضی و الگوریتم‌های قوی ناشی می‌شود. طراحی آن به گونه ای است که هر مرحله محاسباتی، تأیید تراکنش، و مکانیسم اجماع از مجموعه ای تعریف شده از قوانین و پروتکل های ریاضی پیروی می کند.

ماشین مجازی اتریوم (EVM)

در این رابطه بخوانید‌ : الگوریتم اجماع اثبات سوزاندن چیست؟ و چگونه کار میکند؟

EVM سنگ بنای شبکه اتریوم است که مسئول اجرای تمام قراردادهای هوشمند است. در زردنامه به عنوان یک ماشین کامل شبه تورینگ توصیف شده است که به توانایی آن در حل هر مشکل محاسباتی با توجه به زمان و منابع کافی اشاره دارد.

عملیات EVM در بایت کد مبتنی بر stack بر روی یک ماشین استک ساده اجرا می شود. این بدان معناست که دستورالعمل ها را با افزودن و حذف داده ها در ساختار داده Last-In-First-Out (LIFO) که به عنوان استک شناخته می شود، پردازش می کند. هر عملیات دارای هزینه ای است که در گس اندازه گیری می شود و با استفاده از فرمول های پیچیده ریاضی بر اساس پیچیدگی محاسباتی تعیین می شود.

گس و هزینه گس

مفهوم گس یک جنبه اساسی از اقتصاد محاسباتی شبکه اتریوم است. گس به عنوان یک اندازه گیری محاسباتی عمل می کند و به طور موثر اجرای تراکنش ها را بر اساس پیچیدگی آنها اندازه گیری می کند.

یلو پیپر یک مدل پیچیده برای محاسبه و مصرف گس مشخص می کند. هزینه‌های گس پایه برای هر عملیات را در یک پیوست فهرست می‌کند که بر اساس شدت محاسباتی عملیات تعیین می‌شود.

هزینه واقعی یک تراکنش در اتر (ETH) با استفاده از فرمول زیر به دست می آید:

هزینه تراکنش (ETH) = گس مصرفی * قیمت گس

که در آن قیمت گس مقداری است که توسط آغازگر معامله تعیین شده است.

حساب های اتریوم

دفتر کل اتریوم یک ساختار داده قابل دسترسی جهانی به نام “World State” (W) را حفظ می کند. این یک نقشه برداری بین آدرس ها (شناسه های 160 بیتی) و وضعیت های حساب است. از نظر ریاضی، به عنوان یک تابع W: A -> S تعریف می شود که در آن A مجموعه ای از آدرس های اتریوم و S مجموعه ای از تمام حالت های حساب ممکن است.

دو نوع حساب وجود دارد: حساب های تحت مالکیت خارجی (EOA) و حساب های قراردادی. EOA ها دارای کلیدهای خصوصی هستند و می توانند معاملات را آغاز کنند. حساب‌های قرارداد دارای کد قرارداد هستند و نمی‌توانند تراکنش‌ها را آغاز کنند، اما می‌توانند تماس‌های پیام (معاملات) از EOA یا سایر قراردادها را پردازش کنند.

همچنین بخوانید : انواع آدرس های بیت کوین: لگسی، سگویت، تپروت

ساختار بلاک

ساختار بلاک اتریوم با استفاده از ساختارهای داده ریاضی پیچیده تعریف شده است. هر هدر بلوک (H) از پانزده جزء داده شامل هش مادر، ریشه وضعیت، ریشه گیرنده و ریشه تراکنش تشکیل شده است.

عملکرد انتقال حالت اتریوم

زردنامه تابع انتقال حالت را به صورت σ تعریف می کند: S x T -> S’، که σ تابع انتقال حالت است، S وضعیت فعلی، T تراکنش و S’ حالت جدید است.

تابع انتقال حالت وضعیت فعلی و یک تراکنش را دریافت میکند، تراکنش را طبق مجموعه ای از قوانین از پیش تعریف شده تأیید می کند، تراکنش را اعمال می کند و سپس وضعیت جدید را برمی گرداند.

درختان پاتریشیا (Trie)

یلو پیپر نسخه ای از ساختار داده اصلاح شده Merkle Patricia Tree (trie) را برای ذخیره سازی و دستکاری حالت کارآمد معرفی می کند. این نوعی درخت جستجو است، یک ساختار داده درختی مرتب شده که در آن کلیدها معمولاً اعداد هستند و هر برگ دارای یک مقدار (وضعیت حساب یا داده‌های تراکنش) است. اتریوم از این ساختار درختی برای حفظ یک ساختار داده تایید شده رمزنگاری شده استفاده می کند، یک جنبه مهم که امنیت شبکه و یکپارچگی داده ها را تضمین می کند.

پیشوند طول بازگشتی RLP

اتریوم از یک روش منحصر به فرد به نام پیشوند طول بازگشتی (RLP) برای ذخیره سازی و انتقال ساختارهای داده استفاده می کند. این اساساً روش اصلی رمزگذاری اتریوم است که برای سریال‌سازی اشیاء استفاده می‌شود. زردنامه نمایش ریاضی و الگوریتم های رمزگذاری و رمزگشایی RLP را ارائه می دهد.

ایجاد قرارداد

برای ساخت یک حساب در بلاک چین تریوم، از چندین پارامتر بدیهی استفاده می‌شود از جمله فرستنده، سازنده اصلی، گس در دسترس، گس پرایس مورد نظر و موجودی و البته چند معیار دیگه که جنبه ریاضیاتی دارند.

مشخصات رمزنگاری

زردنامه همچنین الگوریتم‌های رمزنگاری مختلف مورد استفاده در اتریوم، از جمله تابع هش Keccak-256 و الگوریتم امضای دیجیتال منحنی بیضی (ECDSA) را توضیح می‌دهد.

اجرای تراکنش

یلوپیپر شامل یک الگوریتم دقیق برای اجرای تراکنش است که پیچیده‌ترین بخش پروتکل اتریوم است: این اتفاق، تابع تغییر وضعیت را تعریف می‌کند که با Y آن را نمایش می‌دهند.

آنکل بلاک یا (Ommers)

اتریوم از یک رویکرد منحصربه‌فرد برای مدیریت تأخیر شبکه و حفظ مکانیسم اجماع امن‌تر و منصفانه‌تر به نام Uncle blocks (یا Ommers) استفاده می‌کند. زردنامه مشخصات ریاضی را برای اعتبارسنجی و پاداش دادن به چنین بلاک هایی ارائه می دهد.

قانون انتخاب فورک

یکی از جنبه های اساسی هر پروتکل بلاک چین، قانون انتخاب فورک آن است، مکانیزمی که به وسیله آن گره ها بر روی یک زنجیره توافق می کنند. اتریوم از قانون “طولانی ترین زنجیره” استفاده می کند و زنجیره ای را ترجیح می دهد که بیشترین سختی را داشته باشد.

Opcode و قراردادهای از پیش کامپایل شده

زردنامه اتریوم فهرست کاملی از کدهای عملیاتی استفاده شده توسط ماشین مجازی اتریوم و هزینه گس مربوط به هر کدام را ارائه می دهد. همچنین مفهوم قراردادهای از پیش کامپایل شده را مورد بحث قرار می دهد، قراردادهایی که در کد EVM نوشته شده اند اما در واقع برای اهداف کارآمدی در کد مشتری پیاده سازی می شوند.

ترجمه شده توسط مجله خبری نیپوتو