PACE: Policy-Bound Multi-Party Authorization with State-Consistent Execution for Smart Contracts
تقدم هذه الورقة PACE، وهو إطار عمل للعقود الذكية يضمن التفويض متعدد الأطراف المتسق مع الحالة من خلال ربط القرارات الجماعية بالسياسات النشطة وسياقات التنفيذ عبر مخطط توقيع قائم على الشبكة مكون من جولتين، مما يضمن الاتساق عبر السياسة والقرار والطلب والتنفيذ مع الحفاظ على تكاليف تحقق مستقرة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
في عالم العقود الذكية الرقمي، يعمل الكود كقانون، حيث ينفذ الاتفاقيات تلقائياً عند استيفاء شروط معينة. وغالباً ما تدير هذه البرامج أصولاً قيمة أو أذونات حساسة، مما يتطلب قواعد صارمة بشأن من يحق له فعل ماذا. تقليدياً، قد يمنح شخص واحد أو كلمة مرور بسيطة حق الوصول، ولكن بالنسبة للقرارات عالية المخاطر التي تشمل منظمات متعددة، غالباً ما يكون وجود نقطة موافقة واحدة أمراً شديد الخطورة. بدلاً من ذلك، يجب أن يتفق مجموعة من الأطراف الموثوقة معاً قبل اتخاذ أي إجراء. ويُعرف هذا باسم التفويض متعدد الأطراف. ومع ذلك، توجد فجوة كبيرة بين اللحظة التي توافق فيها المجموعة على طلب ما واللحظة التي ينفذ فيها العقد هذا الطلب فعلياً. بين هاتين اللحظتين، قد تتغير القواعد، أو قد يتم تعديل الطلب، أو قد يُستخدم الإذن مرتين. إذا لم يقم النظام بربط الاتفاقية بإحكام بالعمل المحدد وبالقواعد الحالية، فقد يُساء استخدام توقيع صالح من مجموعة لتفويض شيء لم يقصدوا تفويضه، أو لتنفيذ معاملة بعد أن تكون القواعد قد تغيرت بالفعل.
لقد طور الباحثون إطار عمل جديداً يسمى PACE لحل مشكلة الروابط المفككة في التفويض الرقمي. قام الفريق، بقيادة ياوي وي سون وزملائه، بإنشاء نظام يضمن بقاء الإذن الممنوح من مجموعة من السلطات مرتبطاً تماماً بالطلب المحدد، وبالقواعد الحالية، وباللحظة الدقيقة للتنفيذ. تخيل مجموعة من مديري البنوك يوقعون على شيك؛ مع PACE، لا يكون التوقيع مجرد علامة موافقة فحسب، بل هو ختم رقمي يربط التوقيع بالمبلغ المحدد، وبفرع البنك المحدد، وبالتاريخ الحالي، مما يمنع أي شخص من تغيير التفاصيل أو استخدام التوقيع في يوم آخر. لقد بنى الباحثون نموذجاً أولياً لاختبار هذه الفكرة، محاكيين سيناريو حيث يجب أن تتفق سلطات متعددة قبل أن يقوم عقد ذكي بعملية محمية. ويظهر عملهم أنه من خلال ربط الموافقة بنسخة سياسة محددة وجلسة فريدة، يمكنهم منع الإجراءات غير المصرح بها حتى لو تغيرت القواعد أو إذا حاول طرف خبيث إعادة استخدام إذن قديم.
جوهر نظام PACE هو عملية مكونة من ثلاث خطوات تربط الأشخاص والقواعد والإجراء في سلسلة واحدة غير قابلة للكسر. أولاً، ينشئ النظام تكويناً مرتبطاً بالسياسة. وهذا يعني أنه قبل أن تتمكن أي مجموعة من إعطاء الإذن، يقوم النظام بتسجيل القواعد النشطة بالضبط والأشخاص المحددين المخولين بالتوقيع. إذا تغيرت القواعد لاحقاً، ينتقل النظام إلى "حقبة" جديدة، أو نسخة جديدة، وتصبح التوقيعات القديمة من النسخة السابقة غير صالحة. هذا يمنع المجموعة من استخدام اتفاق قديم لتجاوز القيود الجديدة. ثانياً، تشارك السلطات في تفويض مشترك مرتبط بالسياق. عندما يأتي طلب ما، يراجع كل شخص مخول التفاصيل الدقيقة للطلب – العقد المحدد الذي سيتم استدعاؤه، والبيانات التي سيتم إرسالها، والمهلة الزمنية. ثم يعملون معاً لإنشاء دليل تشفيري واحد. هذا الدليل ليس مجرد مجموعة من التوقيعات الفردية، بل هو إثبات موحد بأن المجموعة بأكملها وافقت على هذه المجموعة المحددة من التفاصيل في هذا الوقت المحدد. يستخدم النظام تقنيات رياضية متقدمة تعتمد على الهياكل الشبكية (lattice structures)، المصممة لتكون آمنة حتى ضد الحواسيب الكمومية المستقبلية، لإنشاء هذا الإثبات المشترك.
أخيراً، يقوم النظام بتنفيذ متسق مع الحالة. عندما يصل الطلب إلى العقد الذكي، لا يكتفي العقد بالتحقق مما إذا كان التوقيع يبدو صالحاً، بل يقوم بسلسلة من الفحوصات الصارمة لضمان مطابقة كل شيء. فهو يتحقق من أن القواعد النشطة في لحظة التنفيذ هي نفسها القواعد التي وافقت عليها المجموعة. ويتحقق من أن الطلب الذي يتم تنفيذه مطابق تماماً للطلب الذي راجعته المجموعة. كما يؤكد أن الإذن لم ينتهِ ولم يُستخدم من قبل. والأهم من ذلك، يربط النظام استهلاك الإذن بتنفيذ الإجراء في خطوة ذرية واحدة (atomic step). وهذا يعني أنه إذا فشل الإجراء لأي سبب، فلا يُستهلك الإذن، وإذا استُخدم الإذن، فيجب أن ينجح الإجراء. لا توجد فجوة حيث يمكن إنفاق إذن دون نتيجة مقابلة، أو حيث يمكن حدوث نتيجة دون استهلاك الإذن بشكل صحيح.
لاختبار مدى فعالية هذا النظام، بنى الباحثون محاكاة باستخدام معالج كمبيوتر قياسي ومجموعة محددة من المعايير الرياضية المصممة للتعامل مع ما يصل إلى اثنتين وثلاثين سلطة مختلفة. أجروا آلاف الاختبارات لمعرفة كيفية سلوك النظام تحت ظروف مختلفة، مثل تغيير عدد الأشخاص في المجموعة أو حجم البيانات التي تتم معالجتها. أظهرت النتائج أن النظام نجح في فرض جميع القواعد المقصودة. عندما حاول الباحثون خداع النظام عبر تقديم إذن قديم، أو تغيير تفاصيل الطلب، أو محاولة استخدام إذن مرتين، رفض النظام المحاولة بشكل صحيح. وأكدت الاختبارات أن فحوصات اتساق السياسة، وارتباط الطلب، وحالة التفويض عملت كما هو مخطط لها. وفي السيناريوهات التي فشل فيها الإجراء المستهدف، قام النظام بشكل صحيح بالتراجع عن العملية بأكملها (rollback)، مما ضمن عدم ترك أي تغييرات جزئية في الحالة.
درس الباحثون أيضاً تكلفة تشغيل هذا النظام من حيث الوقت والبيانات. كان الجزء الأكثر استهلاكاً للوقت في العملية هو التوقيع التعاوني وتجميع الأدلة، والذي استغلك معظم وقت الحوسبة. ومع زيادة عدد السلطات، نما الوقت المطلوب لإنشاء الدليل المشترك، لكن الوقت المطلوب للعقد للتحقق من النتيجة النهائية ظل مستقراً نسبياً. على سبيل المثال، مع اثنتين وثلاثين سلطة، استغرقت عملية إنشاء الدليل المشترك حوالي ثماني ثوانٍ، بينما استغرق التحقق من جانب العقد أقل من ثانية. كما نما مقدار البيانات التي يجب تبادلها بين السلطات مع عدد المشاركين، لتصل إلى أكثر من مائة ميجابايت لمجموعة مكونة من اثنتين وثلاثين سلطة، ولكن القطعة النهائية من الدلة المقدمة إلى العقد ظلت صغيرة وثابتة الحجم. يشير هذا إلى أنه بينما يتطلب النظام تنسيقاً كبيراً بين المجموعة، فإن العبء على خط التنفيذ النهائي يمكن التحكم فيه.
استكشف الباحثون أيضاً كيفية تعامل النظام مع عملية "أخذ عينات الرفض" (rejection sampling) الرياضية، وهي طريقة تُستخدم لضمان أمن التوقيعات من خلال استبعاد المحاولات التي لا تستوفي معايير إحصائية صارمة بشكل عرضي. ووجدوا أنه من خلال السماح ببضع محاولات إعادة، يمكن للنظام إكمال عملية التفويض بنجاح باحتمالية عالية جداً. وحتى مع وجود مجموعة كبيرة من السلطات، تمكن النظام من إكمال المهمة بنجاح في جميع الحالات تقريباً عند منحه عدداً معقولاً من المحاولات. يشير هذا إلى أن النظام قوي بما يكفي للتعامل مع "الهفوات" الرياضية العرضية دون الفشل في تقديم تفويض صالح. وتخلص الدراسة إلى أن PACE يوفر أساساً متيناً للتحكم متعدد الأطراف الآمن في العقود الذكية، مما يغلق بفعالية الفجوة بين الموافقة والتنفيذ. وبينما يفترض الإصدار الحالي إعداداً موثوقاً واتفاقاً نوعياً معيناً للمجموعات، فإن النتائج تظهر أن الفكرة الجوهرية المتمثلة في ربط السياسة والطلب والحالة معاً هي مسار قابل للتطبيق نحو حوكمة رقمية أكثر أماناً.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.