میمبل ویمبل چیست؟

میمبل‌ ویمبل (MimbleWimble)، پروتکلی است که شباهت زیادی به بلاک چین بیت کوین دارد و نامش را از طلسم‌های سری کتاب‌های هری‌ پاتر گرفته است. قابلیت‌های محرمانگی که از چندین فناوری‌ گرفته شده و برخی از آن‌ها به صورت پایدارتر از بقیه پیاده‌سازی شده‌اند.

میمبل ویمبل (MimbleWimble) که به اختصار آن را MW می‌نامند، یک طرح بلاک چین است که از روشی نوین در ساختار و ذخیره تراکنش‌ها استفاده می‌کند. این طرح، یک اجرای متفاوت از Blockchain بر مبنای اثبات کار بوده که امکان افزایش حریم خصوصی و مقیاس ‌پذیری بهتر شبکه را فراهم می‌کند.

طراحی میمبل ویمبل در اواسط سال 2016 توسط فردی (یا گروهی) با نام مستعار تام الویس جدیوسر (Tom Elvis Jedusor) معرفی شد. اگرچه او ایده‌هایی را مطرح و ‌صحبت‌های زیادی پیرامون MW انجام داد، اما اولین سند MimbleWimble سوالات متعدد زیادی را مطرح و بی‌پاسخ رها کرد. این امر باعث شد تا اندرو پولسترا (Andrew Poelstra)، محقق بلاک استریم (Blockstream)، مفهوم اصلی آن را مطالعه و بهبود بخشد. اندکی بعد، پولسترا مقاله‌ای تحت عنوان میمبل ویمبل نوشت که در اکتبر 2016 منتشر شد.

از آن زمان، بسیاری از محققان و توسعه‌دهندگان در حال بررسی امکانات پروتکل میمبل ویمبل بوده‌اند. برخی می‌گویند که اجرای آن در بیت کوین بسیار دشوار خواهد بود، اگرچه از نظر فنی امکان‌پذیر است. پولسترا و دیگر صاحب نظران معتقدند MimbleWimble ممکن است در نهایت شبکه Bitcoin را با روش ایجاد یک زنجیره جانبی در کنار بلاک چین اصلی بهبود بخشد.

اجزای کلیدی میمبل‌ ویمبل:

• رمزنگاری منحنی بیضوی (ECC)، که امکان رمزنگاری کلید‌عمومی/خصوصی را فراهم کند. این شیوه‌ای است که شما می‌توانید ادعای دانستن چیزی را داشته باشد، بدون اینکه محتوای اطلاعات را فاش کنید.

• تراکنش‌های محرمانه، که اجازه اعتبارسنجی عمومی یک تراکنش را بدون افشای هرگونه اطلاعات قابل توجهی از آن مانند مبلغ تراکنش یا آدرس‌های تراکنش می‌دهد. این در ماهیت پروتکل میمبل‌ ویمبل گنجانده نشده اما بعداً به آن خواهیم پرداخت.

• کوین‌جوینز (CoinJoins)، که از طریق سازوکاری برای ناشناس‌ماندن، امکان یک‌دسته شدن تراکنش‌ها را از سوی فرستندگان مختلف در یک تراکنش فراهم می‌کند.

• و در نهایت دندلیون (Dandelion) که یک پروتکل شبکه سخن‌چینی بهبودیافته است مکانیزم‌های کاراتری برای افزایش محرمانگی دربر دارد. این پروتکل از هاب‌‌های بین نودها قبل از مخابره و عمومی شدن تراکنش‌ها به نودهای همسایه استفاده می‌کند.

تاریخ به من آموخته که هر فناوری‌ای بیانگر ابزار دستیابی به یک هدف است. هدف میمبل‌ ویمبل نیز مشابه هدف بیت کوین است: فراهم‌کردن امکان انتقال ارزش و ذخیره آن در روشی غیرمتمرکز، خصوصی و بدون دخالت واسطه‌ها.

تاریخچه میمبل‌ ویمبل

امروز وظیفه من این است که به دوستان غیر اهل فن توضیح دهم که این فناوری چگونه کار می‌کند و اینکه چرا بسیاری از دوستداران برجسته ارزهای دیجیتال از جمله توسعه‌دهندگان بیت کوین کور، آندریاس آنتونوپولوس و جیمی سانگ یا نویسندگانی مانند کریس دیکسون و دنیل جفریس درباره این فرضیه که میمبل‌ ویمبل با بهبود نمایی ویژگی‌های محرمانگی بیت کوین، در حال تبدیل شدن به یک پروتکل زنجیره جانبی جدی است، بحث می‌کنند.

وایت‌پیپر اولیه میمبل‌ ویمبل توسط تام جدوسور (Tom Jedusor) در سال ۲۰۱۶ و با ارجاع واضحی به کار گرگ مکسول بر روی تراکنش‌های محرمانه و کوین‌جوین منتشر شده و امضاهای متراکم یک‌طرفه (One-way Aggregate Signatures) را معرفی کرده بود، ارائه شد. مقاله منتشر شده در سال ۲۰۱۳ عملگری بود که ورودی‌ها (input) و خروجی‌ها (output) را مانند کوین‌جوین ناشناس می‌کرد. اولین پیاده‌سازی بر روی میمبل ویمبل که بیم (Beam) نام داشت، در ۳ ژانویه ارائه شد. هم‌اکنون نیز بیم قابل استخراج و در حال اجراست. این بدان معناست که هرکسی می‌تواند با پیوستن به شبکه از آن حمایت کند. هرچند لازمه این کار نیاز به سخت‌افزارهای مخصوص که شامل یک پردازنده گرافیک می‌شود و دانش فنی برای راه‌اندازی یک نود است.

هرچند قدیمی‌ترین پیاده‌سازی میمبل‌ ویمبل که بر روی آن تمرکز خواهیم کرد، گرین (Grin) نام دارد.

اولین شبکه آزمایشی گرین در نوامبر ۲۰۱۷ راه‌اندازی شد. از طرفی فعالیت بر روی پروژه نیز از ژانویه ۲۰۱۵ در جریان است. مخزن گیت‌هاب گرین نیز فعلاً توسط توسعه‌دهندگان گمنامی اداره می‌شود و مدل کسب‌وکار واضحی تا به اینجای کار برای آن مشخص نشده است. این در حالی است که بیم ساختاریافته‌تر بوده و سلسله مراتب به مانند بلاک‌استریم در آن مشاهده می‌شود.

هر دو پروتکل سعی دارند به هدف مشابهی دست یابند و این هدف ساخت شبکه‌ای در حال اجرا و وظیفه‌مند برای میمبل‌ ویمبل است.

عملکرد MimbleWimble چگونه است؟

میمبل ویمبل مدل سنتی تراکنش‌های بلاک چین را تغییر داده و این امکان را برای یک شبکه فراهم می‌کند تا داده‌ها حجم‌تری کمتری داشته باشند و در نتیجه آن، بارگیری، همگام‌سازی و تأیید، راحت‌تر و سریع‌تر انجام شود.

در یک بلاک چین MimbleWimble، هیچ آدرس قابل شناسایی یا قابل استفاده مجددی وجود ندارد، به این معنا که تمام تراکنش‌ها از نظر یک فرد خارجی، شبیه به داده‌های تصادفی به‌نظر می‌رسد. داده‌های تراکنش فقط برای شرکت‌کنندگان مربوطه قابل مشاهده است. بنابراین، یک بلاک میمبل ویمبل ترکیبی از چندین تراکنش است، در حالی که مانند یک تراکنش بزرگ به نظر می‌رسد. این بدان معنی است که بلاک‌ها قابل تأیید هستند، اما هیچ جزئیاتی در مورد تراکنش‌ها نمی‌دهند. همچنین هیچ راهی برای پیوند دادن ورودی‌های منفرد با خروجی مربوطه وجود ندارد.

اجازه دهید برای شفافیت بیشتر، موضوع مورد بحث را با یک مثال ادامه دهیم. آلیس 5 سکه از مادرش و 5 سکه از پدرش دریافت می‌کند. سپس، این 10 سکه را برای باب می‌فرستد. معاملات تأیید می‌شوند، اما جزئیات آن‌ها مشخص نیستند. تنها چیزی که باب می‌داند این است که آلیس 10 سکه برای او ارسال کرده، اما نمی‌تواند بگوید چه کسی قبلا آن‌ها را برای آلیس فرستاده است. برای جابه‌جایی سکه‌ها روی بلاک چین میمبل ویمبل، فرستنده و گیرنده باید اطلاعات تأیید را رد و بدل کنند. بنابراین ما هنوز به آلیس و باب برای برقراری ارتباط نیاز داریم، اما برای انجام تراکنش نیازی نیست که آن‌ها همزمان آنلاین باشند.

علاوه بر این‌ها، میمبل ویمبل از یک ویژگی به نام برش (Cut-through) استفاده می‌کند که با حذف اطلاعات اضافی تراکنش، داده‌های بلاک را کاهش می‌دهد. بنابراین به‌جای ثبت هر ورودی و خروجی (از والدین آلیس به او، و از آلیس به باب)، بلاک مربوطه فقط یک جفت ورودی – خروجی (از والدین آلیس به باب) را ضبط می‌کند.

از نظر فنی، طرح میمبل ویمبل مفهوم تراکنش محرمانه (Confidential Transaction) را كه توسط آدام بک (Adam Back) در سال 2013 پیشنهاد شده و توسط گرگ مکسول (Greg Maxwell) و پیتر وایله (Pieter Wuille) پیاده‌سازی شده است، پشتیبانی و گسترش می‌دهد. به زبان ساده، تراکنش محرمانه ابزاری برای حفظ حریم خصوصی است که میزان انتقال در بلاک چین را پنهان می‌کند.

میمبل ویمبل و بیت کوین

بلاک چین بیت کوین داده‌های هر تراکنش را از زمان نخستین بلاک شبکه حفظ کرده، به این معنی که هر کسی قادر به دانلود و تأیید تاریخچه عمومی آن است. در Blockchain بیت کوین هر تراکنش با توجه به تراکنش قبل از آن به شبکه اضافه می‌شود. در مقابل، یک بلاک چین مبتنی بر میمبل ویمبل فقط اطلاعات ضروری را حفظ کرده و در عین حال حریم خصوصی بیشتری نیز ایجاد می‌کند. اعتبارسنج‌ها اطمینان حاصل می‌کنند که هیچ فعالیت غیرمعمولی اتفاق نمی‌افتد (به عنوان مثال، دوبار خرج کردن) و میزان کوین‌های در گردش دقیق است.

علاوه بر موارد فوق‌الذکر، میمبل ویمبل سیستم اسکریپت بیت کوین را که لیستی از دستورالعمل‌هایی بوده که نحوه ساختار تراکنش‌ها را تعریف می‌کند، حذف می‌نماید. حذف اسکریپت در بلاک چین‌های Mimblewimble این امکان را ایجاد می‌کند که آن‌ها آجرهای بیشتری روی دیوار حریم خصوصی گذاشته، به‌طوری که به‌هیچ عنوان آدرس‌ها قابل ردیابی نباشند و با توجه به اینکه داده‌های بلاک چین کمتر شده، مقیاس ‌پذیری بهبود یابد.

بنابراین، تفاوت کلیدی دیگر بین بیت کوین و میمبل ویمبل، اندازه نسبی داده‌های بلاک چین آن‌ها بوده که مربوط به ویژگی برش داده‌ها از داده‌های قبلی است. با حذف داده‌های غیرضروری تراکنش، میمبل ویمبل به صرف انرژی محاسباتی کمتری نیاز دارد.

سایز بلاک چین در MimbleWimble

همانطور که گفته شد، میمبل ویمبل با امکان فشرده‌سازی داده‌ها، کاهش اندازه کلی بلاک چین را فراهم می‌کند. نودها می‌توانند با صرف انرژی بسیار کمتری، تاریخ تراکنش را خیلی سریع‌تر بررسی کنند. علاوه بر این، دانلود و همگام‌سازی با بلاک چین Mimblewimble برای نودهای جدید آسان‌تر است. هزینه‌های کاهش یافته برای پیوستن به شبکه و اجرای یک نود ممکن است سرانجام به جامعه متنوع‌تر و توزیع شده‌تری منجر شده و احتمالا، باعث کاهش تمرکز استخراج در بسیاری از بلاک چین‌های دارای سیستم اجماع اثبات کار گردد.

مقیاس پذیری در MimbleWimble

در نهایت، میمبل ویمبل ممکن است به عنوان یک راه حل زنجیره جانبی استفاده شود و می‌تواند به بیت کوین یا زنجیره اصلی دیگری متصل شود. طراحی Mimblewimble همچنین ممکن است باعث بهبود عملکرد کانال‌های پرداخت مانند کانال‌هایی شود که توسط شبکه لایتنینگ (Lightening Network) استفاده می‌گردد.

حریم شخصی در MimbleWimble

حذف سیستم اسکریپت بیت کوین در کنار استفاده از تراکنش‌های محرمانه، باعث ایجاد سطح بالایی از حریم خصوصی کاربر می‌شود و جزئیات تراکنش‌ها را مبهم می‌کند. علاوه بر این، کوین‌های مبتنی بر بلاک چین‌های Mimblewimble، جزء کوین‌های قابل تعویض (Fungible) هستند. این مسئله، ویژگی است که باعث می‌شود هر واحد از یک کوین، با هر واحد دیگری از همان کوین قابل تعویض بوده و جداسازی یک کوین غیر ممکن باشد.

محدویت‌های MimbleWimble

میمبل ویمبل علیرغم مزایای متعددی که دارد، دارای محدویت‌هایی است که در صورت توجه توسعه‌دهندگان به آن می‌توان برای حل آن‌ها امیدوار بود. در ادامه به محدودیت‌های Mimblewimble می‌پردازیم.

توان عملیاتی تراکنش‌های میمبل ویمبل

تراکنش‌های محرمانه به دلیل بزرگتر بودن حجم داده، تمایل دارند که میزان تراکنش را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. بنابراین در مقایسه با یک سیستم عمومی، یک بلاک چین که از تراکنش محرمانه استفاده می‌کند حریم خصوصی بیشتری دارد، اما نرخ TPS یا همان تراکنش بر ثانیه پایین‌تر است. البته برخی معتقدند که حجم کمتر در میمبل ویمبل محدودیت TPS ناشی از تراکنش‌های محرمانه را جبران می‌کند. همچنین لازم به ذکر است که عملکرد تراکنش به عوامل دیگری مانند اندازه بلاک و فرکانس ایجاد آن نیز بستگی دارد.

مقاوم نبودن در برابر کامپیوترهای کوانتومی

به طور کلی، پروتکل میمبل ویمبل در برابر رایانه‌های کوانتومی مقاوم نیست، زیرا به ویژگی‌های نسبتاً ساده امضاهای دیجیتالی متکی است. هر چند احتمالا با ساخت یک کامپیوتر کوانتومی دهه‌ها فاصله داریم و ارزهای رمزنگاری شده با استفاده از MimbleWimble احتمالاً در سال‌های آینده راه‌هایی برای جلوگیری از حملات کوانتومی پیدا می‌کنند و حتی برخی از راه حل‌ها اکنون در حال آزمایش هستند.

تاکنون در چند پروژه بلاک چین مانند لایت کوین (Litecoin)، گرین (Grin) و بیم (Beam) از طراحی میمبل ویمبل استفاده شده است. در حالی که گرین یک پروژه جامعه محور بوده و روی اثبات کم حجم مفهوم پروتکل Mimblewimble کار می‌کند، اما بیم یک رویکرد استارتاپی را در پیش گرفته است. در حالی که هر دو پروژه مبتنی بر میمبل ویمبل هستند، اما از نظر فنی از یکدیگر متمایزند، زیرا هر یک روش خاصی برای اجرای طراحی میمبل ویمبل دارند. میمبل‌ ویمبل این پتانسیل را دارد که هم هزینه‌ تراکنش‌ها را و هم سایز بلاک چین را به طور قابل‌توجهی کاهش دهد. در حالی که بلاک چین‌های دیگر نیاز دارند تا در طول زمان رشد کنند، مجموعه داده مورد نیاز میمبل‌ ویمبل احتیاجی به این ندارد و خود این اتفاق سبب حل مشکل مقیاس‌پذیری می‌گردد.

از نقطه‌نظر تکنولوژیکی، میمبل‌ ویمبل یک پروتکل برتر با ویژگی‌های خیره‌کننده به نظر می‌رسد که می‌تواند آغازگر موج جدیدی از حرکت به سوی توسعه بلاک چین باشد.

اگر گرین (و همینطور بیم) قادر به اثبات این مدل اجماع با استناد به تراکنش‌های غیرشفافشان بدون داشتن آدرس‌ها، مقادیر و امضاها باشند، بالاخره می‌توان حریف قدرتمندی برای پادشاه ارزهای دیجیتال یعنی بیت کوین و همچنین ارزهای دیجیتال پیگیر گریز، متصور شد.

نکات اصلی که پروتکل مطرح می‌کند و مزایای آن در مقایسه با بیت کوین شامل موارد زیر است:

• مقیاس‌پذیری بسیار بالا، چراکه بخش غالب داده‌های تراکنش می‌تواند در طول زمان و بدون دست‌بردن در امنیت پروتکل، حذف شود.

• افزایش محرمانگی با ترکیب و حذف داده‌های تراکنش

• زمان همزمان‌شدن سریعتر نودها، چراکه نودها به طور بسیار موثرتری می‌توانند با بقیه شبکه ارتباط داشته باشند.