Ethereum'in Olası Geleceği: The Surge

Ethereum'un yol haritası başlangıçta iki tür ölçeklendirme stratejisi içeriyordu: parçalama ve Layer2 protokolleri. Parçalama, her düğümün yalnızca bir kısmı işlemleri doğrulaması ve saklaması gerektiği anlamına gelirken, Layer2 çoğu veri ve hesaplamayı ana zincir dışında tutar. Bu iki yöntem nihayetinde bir araya gelerek Rollup merkezli bir yol haritası oluşturdu; bu, Ethereum'un mevcut ölçeklendirme stratejisi olmaya devam etmektedir.

Rollup merkezli yol haritası, basit bir iş bölümü öneriyor: Ethereum L1, güçlü ve merkeziyetsiz bir temel katman olmaya odaklanırken, L2 ekosistemin genişlemesine yardımcı olma görevini üstleniyor. Bu model toplumda oldukça yaygındır: Mahkeme sistemi (L1), sözleşmeleri ve mülkiyet haklarını korumak için var iken, girişimciler (L2) bu temelin üzerine inşa ediyorlar.

Bu yıl, Rollup merkezli yol haritasında önemli gelişmeler kaydedildi: EIP-4844 blobs'un kullanıma sunulması, Ethereum L1'in veri bant genişliğini önemli ölçüde artırdı ve birçok EVM Rollup ilk aşamaya girdi. Her L2, bağımsız bir "parça" olarak varlık gösteriyor ve parça uygulama çeşitliliği artık bir gerçeklik haline geldi. Ancak bu yol, bazı benzersiz zorluklarla karşı karşıya. Şu anki görevimiz, Rollup merkezli yol haritasını tamamlamak, bu sorunları çözmek ve aynı zamanda Ethereum L1'in dayanıklılığını ve merkeziyetsizliğini korumak.

The Surge: Ana Hedefler

1. Gelecekte Ethereum, L2 sayesinde 100.000'in üzerinde TPS'ye ulaşabilir;
2. L1'in merkeziyetsizliğini ve dayanıklılığını koruyun;
3. En azından bazı L2'ler Ethereum'un temel özelliklerini tamamen devralmıştır ( güvenilmez, açık, sansüre dayanıklı );
4. Ethereum, 34 farklı blok zinciri değil, bir bütünleşik ekosistem gibi hissettirmelidir.

Ölçeklenebilirlik Üçgen Paradoksu

Ölçeklenebilirlik üçgeni paradoksu, blok zincirinin üç özelliği arasında bir çelişki olduğunu savunur: merkeziyetsizlik, ölçeklenebilirlik ve güvenlik. Bir sezgisel matematik argümanı sunar: Eğer merkeziyetsiz dostu bir düğüm saniyede N işlem doğrulayabiliyorsa ve senin k*N işlem işleyebilen bir zincirin varsa, o zaman (i) her bir işlem yalnızca 1/k kadar düğüm tarafından görülebilir, bu da demektir ki, bir saldırgan sadece birkaç düğümü yok ederek kötü niyetli bir işlem yapabilir, ya da (ii) düğümlerin güçlü hale gelecektir, ama zincirin merkeziyetsiz olmayacaktır.

Ancak, veri kullanılabilirliği örneklemesi ile SNARK'ların birleşimi gerçekten üçgen paradoksunu çözüyor: Bu, istemcilerin yalnızca az miktarda veri indirip çok az hesaplama yaparak belirli bir miktar verinin kullanılabilir olduğunu ve belirli bir miktar hesaplama adımının doğru bir şekilde gerçekleştirildiğini doğrulamasına olanak tanır. Diğer bir çözüm, veri kullanılabilirliğini izleme sorumluluğunu kullanıcılara devreden Plasma mimarisidir. SNARK'ların yaygınlaşmasıyla birlikte, Plasma mimarisi daha geniş kullanım senaryoları için daha uygulanabilir hale geliyor.

Veri Erişilebilirliği Örneklemesi ile İlgili İlerlemeler

Mevcut Ethereum'da her 12 saniyede bir slotta 3 adet yaklaşık 125 kB blob bulunmaktadır, veri kullanılabilir bant genişliği yaklaşık 375 kB'dir. İşlem verilerinin doğrudan zincir üzerinde yayınlandığını varsayarsak, ERC20 transferi yaklaşık 180 bayt olduğundan, Ethereum üzerindeki Rollup'ın maksimum TPS'si 173.6'dır. Orta vadeli hedefimiz her slotta 16 MB'dir, eğer Rollup veri sıkıştırma iyileştirmeleri ile birleştirilirse, yaklaşık 58000 TPS sağlayacaktır.

PeerDAS, "1D sampling"in görece basit bir uygulamasıdır. Ethereum'da, her blob 253 bit asal alanında tanımlanan 4096. dereceden bir polinomdur. Polinomun paylarını yayımlıyoruz, burada her pay toplamda 8192 koordinattan bitişik 16 koordinattaki 16 değerlendirme değerini içerir. Bu 8192 değerlendirme değerinden herhangi 4096'sı blob'u geri yüklemek için kullanılabilir.

PeerDAS'ın çalışma prensibi, her bir istemcinin az sayıda alt ağı dinlemesini sağlamaktır; burada i'nci alt ağ, herhangi bir blob'un i'nci örneğini yayar ve küresel p2p ağındaki eşlerden ihtiyaç duyduğu diğer alt ağlardaki blob'ları talep eder. Daha temkinli bir versiyon olan SubnetDAS, ek bir eş katmanına sorgu yapmadan yalnızca alt ağ mekanizmasını kullanır.

Teorik olarak, "1D örnekleme" ölçeğini oldukça büyük bir şekilde genişletebiliriz: Eğer blob'un maksimum sayısını 256( hedefi için 128)'e çıkarırsak, 16MB hedefine ulaşabiliriz ve veri kullanılabilirliği örneklemesinde her düğümün her slotta 1 MB veri bant genişliğini işlemesi gerekiyor. Bu, tolerans sınırımızın zor bir şekilde içinde demektir, yani bant genişliği kısıtlı istemciler örnekleme yapamaz.

Bu nedenle, nihayet daha ileri gitmek istiyoruz ve 2D örnekleme yapmak istiyoruz; bu, yalnızca blob içinde değil, aynı zamanda bloblar arasında rastgele örnekleme yapılmasını içeriyor. KZG taahhütlerinin lineer özelliği, aynı bilgiyi fazla kodlamak için yeni sanal blob listesini içeren bir bloktaki blob kümesini genişletmek için kullanılır.

Son derece önemlidir ki, hesaplama taahhüdünün genişletilmesi için blob'a ihtiyaç yoktur, bu nedenle bu öneri temelde dağıtık blok inşasına dosttur. Blok inşa eden düğümlerin yalnızca blob KZG taahhüdüne sahip olması gerekir ve veri bloğunun kullanılabilirliğini doğrulamak için veri kullanılabilirliği örneklemesi (DAS)'a güvenebilirler.

Sonraki adım, PeerDAS'ın uygulanması ve piyasaya sürülmesidir. Ardından, PeerDAS üzerindeki blob sayısını sürekli artırmak, aynı zamanda ağı dikkatle izlemek ve yazılımı güvenliği sağlamak için geliştirmek gerekmektedir; bu, kademeli bir süreçtir. Ayrıca, PeerDAS ve diğer DAS sürümlerinin ve bunların çatallaşma seçim kuralları gibi güvenlik sorunlarıyla etkileşimi konusunda daha fazla akademik çalışma yapılmasını umuyoruz.

Gelecekte daha ileri aşamalarda, 2D DAS'ın ideal versiyonunu belirlemek ve güvenlik özelliklerini kanıtlamak için daha fazla çalışma yapmamız gerekecek. Ayrıca nihayetinde KZG'den kuantum güvenli ve güvenilir bir kurulum gerektirmeyen bir alternatif çözüme geçmeyi umuyoruz.

Bana göre uzun vadeli gerçeklik yolu şudur:

1. İdeal 2D DAS'ı uygulamak;
2. 1D DAS kullanımına devam etmek, örnekleme bant genişliği verimliliğinden feragat etmek, basitlik ve sağlamlık adına daha düşük veri üst sınırını kabul etmek.
3. DA'dan vazgeçmek ve Plasma'yı dikkate alacağımız ana Layer2 mimarisi olarak tamamen kabul etmek.

Lütfen dikkat edin, L1 katmanında doğrudan genişleme gerçekleştirmeye karar verssek bile, bu seçenek mevcuttur. Bunun nedeni, L1 katmanı yüksek TPS seviyelerini işlemek zorunda kalırsa, L1 bloklarının çok büyük hale gelmesidir. İstemcilerin bunların doğruluğunu doğrulamak için verimli bir yönteme ihtiyaç duyacakları için, L1 katmanında ZK-EVM ve DAS( gibi Rollup) ile aynı teknolojileri kullanmak zorunda kalacağız.

Veri Sıkıştırma

Rollup içindeki her işlem çok miktarda zincir üstü veri alanı tüketir: ERC20 transferi yaklaşık 180 bayt gerektirir. İdeal veri kullanılabilirliği örneklemesi olsa bile, bu Layer protokollerinin ölçeklenebilirliğini sınırlar. Her slot 16 MB olduğuna göre, şunu elde ederiz:

16000000 / 12 / 180 = 7407 TPS

Eğer sadece payın sorununu değil, aynı zamanda paydanın sorununu da çözebilirsek ve her Rollup içindeki işlemlerin zincirde daha az byte kaplamasını sağlayabilirsek, ne olur?

Veri sıkıştırmanın birkaç yolu vardır:

• Sıfır bayt sıkıştırma: Her uzun sıfır bayt dizisini iki baytla değiştirerek, kaç tane sıfır bayt olduğunu belirtir.

• İmza Birleştirme: ECDSA imzasından BLS imzasına geçiş, BLS imzasının özelliği, birden fazla imzanın tek bir imza haline getirilebilmesidir; bu imza, tüm orijinal imzaların geçerliliğini kanıtlayabilir.

• adresleri pointer'lar ile değiştirmek: Daha önce kullanılan bir adres varsa, 20 baytlık adresi, geçmişteki bir konuma işaret eden 4 baytlık bir pointer ile değiştirebiliriz.

• İşlem değerinin özel serileştirilmesi: Çoğu işlem değerinin basamak sayısı azdır, örneğin, 0.25 Eter 250.000.000.000.000.000 wei olarak temsil edilir. Maksimum temel işlem ücreti ve öncelik ücreti de benzer şekilde. Bu nedenle, çoğu para birimi değerini temsil etmek için özel ondalık kayan nokta formatı kullanabiliriz.

• İşlevsellik kanıtına dayalı Rollups yayın durumu farkları yerine işlem.

Sonraki adım, yukarıdaki planın fiilen uygulanmasıdır. Ana değerlendirmeler şunlardır:

1. BLS imzasına geçmek büyük çaba gerektirir ve güvenliği artırabilecek güvenilir donanım yongalarıyla uyumluluğu azaltır. Bunun yerine diğer imza şemalarının ZK-SNARK paketleri kullanılabilir.

2. Dinamik sıkıştırma ( Örneğin, adres ) yerine işaretçiler kullanmak istemcinin kodunu karmaşık hale getirecektir.

3. Durum farklarını zincire yaymak yerine işlem yapmak, denetlenebilirliği azaltacak ve birçok yazılım (, örneğin blok gezgini ), çalışamaz hale gelecektir.

ERC-4337'yi benimseyerek ve nihayetinde bazı içeriklerini L2 EVM'ye dahil ederek, toplama teknolojisinin dağıtımını büyük ölçüde hızlandırabiliriz. ERC-4337'nin bazı içeriklerini L1'e yerleştirmek, L2'de dağıtımını hızlandırabilir.

Genelleşmiş Plasma

16 MB'lık blob ve veri sıkıştırması kullanılsa bile, 58.000 TPS, tüketici ödemeleri, merkeziyetsiz sosyal medya veya diğer yüksek bant genişliği alanlarının ihtiyaçlarını tamamen karşılamak için yeterli olmayabilir. Özellikle gizlilik faktörlerini dikkate almaya başladığımızda, bu ölçeklenebilirliği 3-8 kat azaltabilir. Yüksek işlem hacmine sahip, düşük değerli uygulama senaryoları için mevcut bir seçenek Validium kullanmaktır; bu, verileri zincir dışında saklar ve ilginç bir güvenlik modeli benimser: operatörler kullanıcıların fonlarını çalamaz, ancak tüm kullanıcıların fonlarını geçici veya kalıcı olarak dondurabilirler. Ancak daha iyisini yapabiliriz.

Plasma, bir ölçeklenebilirlik çözümüdür, bir operatörün blokları zincir dışına yayınlamasını ve bu blokların Merkle köklerini zincire yerleştirmesini içerir. ( Rollup'tan farklıdır, Rollup tam blokları zincire yerleştirir. ) Her blok için, operatör her kullanıcıya, kullanıcının varlıklarının ne şekilde değiştiğini veya değişmediğini kanıtlamak için bir Merkle dalı gönderir. Kullanıcılar, varlıklarını çekmek için Merkle dalını sağlayabilirler. Önemli olan, bu dalın en son durum için kök olması gerekmediğidir. Bu nedenle, veri kullanılabilirliği sorunları olsa bile, kullanıcılar kullanılabilir en son durumu çekerek varlıklarını geri alabilirler. Eğer bir kullanıcı geçersiz bir dal gönderirse (, örneğin, başka birine göndermiş oldukları varlıkları çekmeye çalışıyorsa veya operatör kendiliğinden bir varlık yaratmışsa ), varlığın meşru mülkiyeti zincirdeki meydan okuma mekanizması aracılığıyla belirlenebilir.

Erken Plasma sürümleri yalnızca ödeme durumlarını işleyebiliyordu ve etkili bir şekilde daha fazla yaygınlaşamıyordu. Ancak, her kökün SNARK ile doğrulanmasını talep edersek, Plasma çok daha güçlü hale gelecektir. Her bir zorluk oyunu büyük ölçüde basitleştirilebilir, çünkü operatörlerin dolandırıcılık yapma olasılıklarının çoğunu dışlamış oluyoruz. Aynı zamanda, Plasma teknolojisinin daha geniş varlık sınıflarına genişlemesini sağlayan yeni yollar açılmaktadır. Son olarak, operatör dolandırıcılık yapmadığında, kullanıcılar fonlarını hemen çekebilirler ve bir haftalık zorluk süresini beklemek zorunda kalmazlar.

Bir anahtar içgörü, Plasma sisteminin mükemmel olmasına gerek olmadığıdır. Sadece varlıkların bir alt kümesini ( koruyabiliyorsanız, örneğin yalnızca son bir hafta içinde hareket ettirilmeyen token'ları ), mevcut aşırı ölçeklenebilir EVM ( yani Validium ) durumunu büyük ölçüde iyileştirmiş olursunuz.

Başka bir yapı, örneğin Intmax gibi karışık Plasma/Rollup'tır. Bu yapılar, her kullanıcının çok az miktarda verisini zincire ( yerleştirir. Örneğin, 5 bayt ), bu şekilde Plasma ve Rollup arasında bazı özellikler elde edilebilir: Intmax durumunda, çok yüksek ölçeklenebilirlik ve gizlilik elde edebilirsiniz, ancak 16 MB kapasitede bile teorik olarak yaklaşık 16 ile sınırlıdır.