"המחשב העולמי הקריפטוגרפי": המושגים שמאחורי הכותרת של ויטליק בוטרין

ויטליק בוטרין, ממקימי רשת איתריום, מנהל שנים בלוג אישי שבו הוא מפרסם מסות טכניות ארוכות. לפי הבלוג שלו, ב-27 בספטמבר פורסמה שם רשומה בשם "המחשב העולמי הקריפטוגרפי" (The cryptographic world computer).

הרשומה פורסמה בבלוג של בוטרין; לא נסכם כאן את טיעוניה ולא נייחס לכותב עמדות שלא בדקנו. מה שכן נעשה כאן הוא הדבר שלדעתנו מועיל יותר לקורא שנתקל בכותרת כזאת ואינו בטוח במה מדובר: לפרק אותה לשלושת המושגים שהיא מורכבת מהם — "מחשב", "עולמי", "קריפטוגרפי" — ולהסביר מה עומד מאחורי כל אחד מהם, ומה המחיר שכל אחד מהם גובה.

מחשב אחד, אלפי עותקים

הצירוף "מחשב עולמי" מתאר את איתריום כמעט מיום הקמתה, והוא אינו מטאפורה שיווקית אלא תיאור טכני למדי. במחשב רגיל יש מעבד אחד שמריץ תוכנית אחת, ומצב פנימי אחד — הזיכרון — שמשתנה בעקבות הריצה. ברשת כמו איתריום, התוכנית מורצת במקביל על ידי אלפי מחשבים עצמאיים הפזורים בעולם, וכולם מגיעים לאותה תוצאה בדיוק. ה"מצב" המשותף הזה כולל את יתרות החשבונות ואת הנתונים שכל יישום שמור בהם.

התוכניות עצמן נקראות חוזים חכמים. אלו קטעי קוד שמונחים על הרשת, וכל בקשה שנשלחת אליהם מופעלת לפי כללים קבועים וגלויים. אין למי לפנות בבקשה לחרוג מהם, גם לא לכותב הקוד עצמו, אלא אם בנה מראש מנגנון כזה לתוך החוזה.

ההשוואה שממחישה את זה היטב מגיעה מעולם מוכר. כשמישהו מבצע העברה בנקאית בישראל, קיים גורם אחד — הבנק — שמחזיק את הרשומה הרשמית, ויכול לתקן טעות, לעכב פעולה או להקפיא חשבון. ברשת מבוזרת אין רשומה "רשמית" אצל גורם יחיד; יש עותקים זהים אצל כל המשתתפים, וכלל הכרעה שקובע איזה עותק תקף. היתרון ברור, וכך גם החיסרון: מי שאיבד את המפתחות לארנק שלו אינו יכול להתקשר לאיש ולבקש אותם בחזרה.

העולמי שבשם, והמחיר שלו

החלק ה"עולמי" אינו רק גאוגרפי. הכוונה היא שכל אחד יכול לכתוב חוזה, לשלוח אליו בקשה או להריץ עותק משלו של הרשת, בלי לבקש רשות ובלי הליך אישור. אותו קוד פועל באותו אופן עבור משתמש בתל אביב, בטוקיו או בבואנוס איירס.

הפתיחות הזאת גובה מחיר שהוא לב הבעיה ההנדסית של התחום כולו. אם אלפי מחשבים חייבים לחזור על אותו חישוב כדי שכולם יסכימו על התוצאה, המחשב המשותף הזה חלש בהרבה מכל מחשב נייד. כל פעולה גם עולה כסף — עמלה שנקראת גז, שנועדה לתמחר את המשאב היקר הזה ולמנוע הצפה של הרשת. מכאן נובעת כל העבודה שנעשית בשנים האחרונות סביב שכבות שנייה (rollups), רשתות שמבצעות את החישוב הכבד בצד ומסתמכות על הרשת המרכזית רק כדי לעגן את התוצאה.

מדוע נדרשת קריפטוגרפיה מעבר לחתימה

כאן נכנסת המילה השלישית. קריפטוגרפיה קיימת בבלוקצ'יין מהיום הראשון, בצורה הבסיסית: חתימה דיגיטלית שמוכיחה שבעל הארנק הוא שאישר את הפעולה, ופונקציות גיבוב שקושרות את הבלוקים זה לזה. אבל השימוש שמעניין את החוקרים בשנים האחרונות שונה באופיו, ומכונה בקצרה הוכחות אפס-ידיעה.

הרעיון המרכזי הוא ההפרדה בין ביצוע לבין בדיקה. במקום שכל משתתף ברשת יריץ מחדש את כל החישוב, גורם אחד מריץ אותו ומפיק לצידו הוכחה מתמטית קצרה לכך שהחישוב בוצע נכון. כל אחד יכול לאמת את ההוכחה במהירות, גם אם החישוב המקורי היה כבד מאוד, ובלי לראות את הנתונים שנכנסו אליו. שתי תכונות נובעות מכך: קיבולת גדולה יותר, מפני שהאימות זול מהביצוע; ואפשרות לפרטיות, מפני שניתן להוכיח טענה על נתון בלי לחשוף את הנתון עצמו.

זו גם הסיבה שהצירוף "מחשב עולמי קריפטוגרפי" מתאר משהו שונה מ"מחשב עולמי" סתם: לא רשת שכולם בה חוזרים על אותה עבודה, אלא רשת שבה עבודה נעשית פעם אחת ומוכחת לכולם.

הגבולות של הרעיון

שלושה גבולות ראוי להחזיק לפני העיניים כשקוראים על התחום הזה, והם נכונים לכל טקסט בנושא — כולל לכתבה שלפניכם.

ראשית, מסה במחשבתו של מפתח אינה תכנית עבודה שאושרה. בלוג של חוקר הוא מקום לחשיבה בקול רם; המרחק בין רעיון שמוצג שם ובין שינוי שנכנס בפועל לרשת נמדד לרוב בשנים, ולעיתים אינו נגמר ביעד. אין בפרסום רשומה עצמו שום התחייבות לשינוי כלשהו.

שנית, שיפור טכני אינו תחזית מחיר. קיבולת גבוהה יותר או עמלות נמוכות יותר הן עובדות הנדסיות, ולא קשר סיבתי לשווי של נכס כלשהו. מי שמסיק מן האחד את השני מסיק יותר ממה שהחומר מאפשר.

שלישית, המתמטיקה שמאחורי הוכחות אפס-ידיעה חזקה, אבל המימוש שלה הוא קוד שאדם כתב. בשנים האחרונות נמצאו באגים במערכות הוכחה, לא מפני שההוכחה שבורה אלא מפני שהתרגום שלה לקוד הוא משימה מסובכת מאוד, שמעטים בעולם יודעים לבדוק לעומק. תוספת של שכבות חדשות היא גם תוספת של מקומות שבהם משהו יכול להישבר.

מיני-גלוסר

• חוזה חכם — קוד המונח על הרשת ומופעל לפי כללים קבועים וגלויים, בלי גורם שיכול לחרוג מהם.
• מצב (state) — סך הנתונים שהרשת מחזיקה בכל רגע: יתרות, נתוני יישומים, ותוכני החוזים.
• גז — יחידת המידה לעלות של פעולה ברשת, והבסיס לעמלה שהמשתמש משלם.
• שכבה שנייה (rollup) — רשת שמבצעת חישוב מחוץ לרשת המרכזית ומעגנת בה רק את התוצאה, כדי להוזיל את העלות.
• הוכחת אפס-ידיעה — הוכחה מתמטית קצרה לכך שחישוב בוצע כהלכה, שניתן לאמת אותה בלי לחזור על החישוב ובלי לראות את נתוני הקלט.

במדור הלימוד באתר תמצאו את המסלול על יסודות הבלוקצ'יין ואת השיעור על חוזים חכמים ועל אופן פעולתה של רשת איתריום — שם מוסברים המושגים הבסיסיים שהמדריך הזה נשען עליהם.

מקורות: Vitalik Buterin

המידע בכתבה נועד להרחבת הדעת בלבד ואינו מהווה ייעוץ השקעות או תחליף לייעוץ מקצועי.