Ethereum modülerliğinin ilk adımı: Proto-danksharding temel tanıtımı ve çalışma prensibi

Ethereum, iş kanıtından hisse kanıtı konsensüs protokolüne başarıyla geçiş yaptı. Bir sonraki önemli proje EIP-4844, diğer adıyla "ilk veri kullanılabilirliği". Bu kod değişikliği, Ethereum'un üzerinde inşa edilen rollup'ların ölçeklenebilirliğini artırmayı amaçlıyor.

EIP-4844, yeni bir işlem türü olan blob'u tanıttı. Bu, Ethereum bloklarının veri ve depolama gereksinimlerini artırır ve blob'u normal işlemlerden ayrı bir fiyatlandırma ile yeni bir ücret piyasası oluşturur.

Rollup, Ethereum ( gibi Layer 2 blok zincirlerine ) veri kullanılabilirliği ( DA ) protokolüne dayanır. Genel olarak, akıllı sözleşmelere dayalı rollup'lar yalnızca Ethereum'un DA'sına dayanmakla kalmaz, aynı zamanda işlemlerin hesaplanması için de Ethereum'a dayanır. Bu rollup'lar Ethereum gibi DA katmanlarından veri okur ve geçerli işlemleri ve akıllı sözleşme kodunu yürütür.

Ethereum'a büyük miktarda veri yayınlamak genellikle çok maliyetlidir, bunun bir kısmı ağın verileri işlem geçmişinin bir parçası olarak kalıcı olarak depolamasıdır. EIP-4844 ile, her blok 512kB veya 768kB ek veri alanı oluşturacaktır. Bu veriler yaklaşık üç hafta süreyle depolanacaktır. Teorik olarak, rollup'ın Ethereum'a veri yayınlama maliyeti önemli ölçüde düşecektir.

Proto-danksharding, tamamen danksharding'in öncüsü ve "prototipi"dir; bu, Ethereum düğümlerinin blob verilerinin parçalarını indirerek tam blob'un kullanılabilirliğini belirlemesini sağlayacaktır.

Bu makale EIP-4844'ün çalışma prensiplerinin detaylarını, orijinal danksharding'in sınırlamalarını, EIP-4844'ün tam danksharding'e evrim planını ve nihai kullanıcılar ile dapp geliştiricileri üzerindeki doğrudan faydalarını derinlemesine incelemektedir.

Arka Plan

EIP-4844, Ethereum'un ölçeklenebilirlik yükseltmesi olarak görülmektedir. Ancak, bu kod değişikliğinin Ethereum'un kendisinin işlem kapasitesini esasen artırmadığını veya geliştirmediğini belirtmek gerekir. Proto-danksharding, Ethereum'a büyük miktarda veri yayınlama maliyetini düşürerek rollup'ların işletme maliyetlerini azaltır. EIP-4844, Ethereum'un ölçeklenebilirliğini artırdığı düşünülmektedir çünkü Ethereum üzerinde inşa edilen Layer 2 ağlarını daha maliyet etkin hale getirmektedir, ancak bu kod değişikliği, Ethereum'un genel bir blok zinciri olarak ölçeklenebilirliğini artırmamaktadır.

Son yıllarda, Arbitrum, Optimism, StarkNet, zkSync ve Polygon zkEVM gibi Ethereum rollup'larının işlem faaliyetleri artmaktadır. L2Beat.com'a göre, tüm Layer 2 ağlarının gerçekleştirdiği toplam işlem hacmi, Ethereum'un günlük TPS'sinin 3.8 katıdır.

Blockworks Research tarafından Dune Analytics aracılığıyla sağlanan verilere göre, rollup, son kullanıcılar ve dapp geliştiricileri için, kodun doğrudan Ethereum'a dağıtılması ve işlem yapılmasının maliyetine kıyasla %99'dan fazla gaz ücreti tasarrufu sağlamaktadır.

13 Haziran 2023 itibarıyla, en popüler Ethereum rollup'ları olan Optimism ve Arbitrum üzerinde işlem yapmanın maliyeti yaklaşık 0.03 ila 0.05 dolar arasındadır. Ancak, zincir üzerindeki faaliyetlerin sık olduğu ve ağın tıkanık olduğu durumlarda, bu maliyet bazen 1 doların üzerine çıkabilir.

EIP-4844'ün hedefi, blob işlemlerini tanıtarak rollup maliyetlerini daha da azaltmaktır. Aşağıda, EIP-4844 tarafından tanımlanan blob işlemlerinin yaşam döngüsünün adım adım açıklaması bulunmaktadır:

1. Kullanıcı rollup'a işlem gönderir
2. Rollup sıralayıcıları işlemleri paketler.
3. Sıralayıcı, blob işlemi oluşturur ve paketlenmiş işlem verilerini blob olarak kodlar.
4. Blob işlemi Ethereum mempool'üne gönderildi.
5. Doğrulayıcı blob işlemlerini bloğa dahil eder
6. Blok, ağa yayımlanır ve nihayetinde onaylanır
7. Blob verileri, beacon zincirinde yaklaşık 3 hafta saklanır.
8. 3 hafta sonra blob verisi silindi
9. Rollup hâlâ işlem verilerine erişim sağlayan kriptografik taahhüt

EIP-4844, normal işlemlerin bloklara nasıl dahil edileceğini etkilemeyecek, ayrıca Ethereum blok alanı fiyatını belirleyen ücret piyasasını da etkilemeyecek, ancak Ethereum bloklarının depolama gereksinimlerini artırmaktadır. Ek veri alanı, blob işlemlerinin bloklara eklenmesi için ayrılmıştır. Blob, mevcut blok alanını etkilemeden veya kaplamadan Ethereum bloklarına eklenebilen bir yan araç gibidir.

Blob blok alanı, kendi ücret pazarı üzerinden açık artırmaya tabi tutulacak ve EIP-1559'un ücret pazarı tasarımına benzer bir şekilde işleyecektir. Başlangıçta, blob işlemlerinin neredeyse maliyeti olmayacaktır. Daha sonra, her blok onaylandığında, eğer blob blok alanının yarısından fazlası kullanılıyorsa, blob işleminin maliyeti %12.5 artacaktır. Her bir blob blok alanının yeterince kullanılmadığı blok için, blob maliyeti %12.5 azalacaktır.

Blob işlemleri Ethereum'da süresiz olarak depolanmayacak, bunun yerine Ethereum'un konsensüs katmanında (CL) depolanacak ve üç hafta sonra CL düğümünden silinecek. Proto-danksharding, her blokta en fazla 4 blob olmasını sağlayacak, her blob en fazla 128kB ek veri içerebilecek. 512kB'lik blob alanı için maksimum sınır, devam eden EIP-4844 testlerine göre değişebilir. Geliştiriciler, bu sınırı 4 blob'dan 6 blob'a artırma olasılığını aktif olarak tartışıyor.

Ethereum üzerinde her gün yaklaşık 7094 blok üretiliyor, EIP-4844'ten sonra, blok başına 4 blob kısıtlaması varsayıldığında, günde en fazla 28376 blob işlenebilir. ( bu teorik bir maksimum değerdir, blob ücretlerinin dinamik değişimi nedeniyle, pratikte asla ulaşılamayabilir. )

Son altı ayda, Optimism üzerinde çalışan sıralayıcı her gün Ethereum'a yaklaşık 3126 işlem paketi gönderdi. Arbitrum'un onayladığı işlem hacmi, Optimism'in yaklaşık iki katı. Optimism'de, %90'dan fazlası Layer 1 CALLDATA ücretlerinden gelmektedir.

Özel veri depolama alanının getirilmesi, başlangıçta ne kadar küçük olursa olsun, Ethereum'u Ethereum tabanlı tüm rollupların DA katmanı olarak kullanmanın maliyetini düşürmek içindir. Temkinli bir tahminle, rollup geliştiricileri EIP-4844 etkinleştikten sonra rollup ücretlerinin %100 ile %900 arasında azalmasını bekliyor. Ancak, bu tahminler, orijinal veritabanının etkinleştirilmesinden sonraki birkaç ay içinde rollup benimseme ve aktivitelerindeki artışa bağlı olarak değişebilir.

blob işlemlerinin maliyeti, EIP-4844'ün aktif olduğu başlangıçta sıradan işlemlerden daha ucuz olabilir, ancak Ethereum'un üzerine inşa edilen rollup sayısı arttıkça hızla yükselebilir. Ayrıca, her blob'un tek bir sıralayıcıya 128kB veri yayınlama fırsatı sunmak üzere tasarlandığı halde, rollup sıralayıcıları koordinasyon yaparak tek bir blob'un birden fazla rollup'tan gelen verileri içermesini sağlayabilir. Ethereum geliştiricileri, her blokta sınırlı sayıda işlem olduğu ve tek bir işlem paketinin her blob işlemindeki 128kB veri alanının tamamını tam olarak kullanamayabileceği nedeniyle blob'ların ikincil piyasalarda fiyatlandırılabileceğini fark ettiler.

Proto-danksharding, düğüm hesaplama yükünü artırmadan blob maliyetlerini daha da azaltmak için daha gelişmiş teknolojilerin tanıtımına zemin hazırladı. Tam danksharding olarak adlandırılan bu, her bloktaki blob sayısının maksimumunu 4'ten 64'e çıkarma fikridir.

Tam Danksharding

Dört blob, Ethereum blok boyutunu 512kB artırır. Altı blob, Ethereum blok boyutunu ek olarak 768kB artırır. Daha önce belirtildiği gibi, ek blok alanı sadece blob işlemleri için kullanılmakta olup, normal blok alanı gibi kalıcı veri depolamaz. EIP-4844'ün tam vizyonu, Ethereum'a en fazla 64 blob getirmektir ve bunu blok doğrulamasında düğüm hesaplama yükünü büyük ölçüde artırmadan başarmaktır. Tam danksharding'i gerçekleştirmek için Ethereum'un iki teknoloji uygulaması gerekmektedir: veri kullanılabilirliği örnekleme (DAS) ve silme kodlaması.

Veri kullanılabilirliği örneklemesi (DAS )

Layer 2 rollup işlemlerinin doğrulanması bağlamında, DAS'ın hedefi, sıralayıcı tarafından paketlenen tüm veri parçalarının zincire yayınlanmış olduğunu garanti etmektir. Tam düğümler rastgele seçilir, blob'dan bir veri parçası indirir ve veri kullanılabilirlik kanıtı üretir. Tam düğümlerin veri örnekleme sayısı arttıkça, sıralayıcıdan sağlanan tüm verilerin önemli verilerin gizlenmeden sağlandığı olasılığı daha büyük bir kesinlikle belirlenir. Düğüm için, veri örnekleme süreci, tüm blob verisini indirmekten daha az hesaplama yüküne sahiptir, ancak teorik olarak aynı veri kullanılabilirlik garantisini sağlar. Proto-danksharding ile benzer şekilde, tam danksharding altındaki blob veri örneklemesi, sıralayıcıdan gelen işlemlerin doğrulandığını ve değerlendirilmek üzere herhangi bir kullanıcı veya ağ paydaşına sunulmak üzere zincire yayınlandığını garanti edecektir.

DAS sayesinde, Ethereum geliştiricileri, düğüm hesaplama yükünü artırmadan Ethereum'a gönderilen blob sayısını ve veri miktarını artırma konusunda kendilerine güveniyor. Ayrıca, geliştiriciler gelecekteki güncellemelerde tarihi sona erme gibi önerileri uygulayarak düğüm hesaplama yükünü daha da azaltmayı planlıyorlar. Ethereum araştırmacısı Dankrad Feist'in dediği gibi, zamanla Ethereum, "arşiv sistemi yerine kamu ilan panosu" haline gelecek ve işlem geçmişinin tam kopyalarını saklama sorumluluğunu, bu verileri sıkça kullanan ağ paydaşlarına, örneğin Layer 2 rollup ve Infura, Alchemy ve Blockdaemon gibi blok zinciri altyapı şirketlerine devredecektir. EIP-4844 blobları tanıtsa da, bu, bir gün tüm işlemlerin Ethereum'da blob depolaması haline gelebileceğine dair erken bir örnektir.

silme kodu

Silinme kodlama teknolojisi, verilerin örnekleme yeteneğini artırdı. Eğer bir kötü niyetli sıralayıcı, 1% ile 49% arasında herhangi bir yerden birkaç veri bloğunu saklarsa, işlem örneklemesi, bazı örneklerin başlangıçta doğru olarak geri dönmesi olasılıksal olarak yanlış olmasına neden olabilir. Silinme kodlaması, eğer en az yarısı doğrulanmışsa, geri kalan bloğun yeniden inşa edilebileceğini garanti eder. Bu teknoloji, verilerin polinom olarak temsil edildiği, yani iki veya daha fazla cebirsel terimin ifadesi haline geldiği durumlarda geçerlidir. En yaygın silinme kodlama biçimi, yeterli bilinen veri parçaları ile kaybolan verileri çözmek için Reed-Solomon(RS) koduna dayanır; bu, eksik verileri çözmek için kullanılabilecek yüksek düzeyde bir matematiksel formüldür. Sezgisel olarak, yalnızca örnekleme, büyük veri setlerinin kullanılabilirliğini etkili bir şekilde garanti edemeyebilir, özellikle bir kötü niyetli sıralayıcının bir blobdan tek bir veriyi sakladığı varsayıldığında. Silinme kodlaması, blob için veri fazlalığı getirir, böylece kötü niyetli sıralayıcı, herhangi bir veri miktarını saklamak için blob verisinin belirgin bir büyük kısmını saklamaya zorlanır.

DAS ile silme kodlaması arasındaki etkileşim, tamamen danksharding teknolojisinin temelini oluşturur. Bu teknolojiler, Polygon Avail ve Celestia gibi bazı DA katmanlarının arkasındaki teknolojilerdir. Birçok açıdan, modüler blockchain hesaplamasını destekleyen vizyon, diğer blockchain projeleri aracılığıyla küçük ölçekli testlerden geçiriliyor ve Ethereum'da ölçek testleri yapılacak, kısmen proto-danksharding aracılığıyla ve tamamen danksharding ile ciddi testler yapılacaktır.

KZG Taahhüt

DAS ve silme kodlaması, Ethereum'da uygulanmadan önce tamamen danksharding'ın KZG taahhüt şemasını gerçekleştirmesi gerekmektedir. Kate Zaverucha Goldberg(KZG) taahhüdü, tüm polinomun ifşa edilmeden polinomun değerlendirilmesine olanak tanıyan bir sıfır bilgi(ZK) kanıt sistemi olarak tanımlanır. Büyük veri nesneleri, blob gibi, önce polinom olarak temsil edildiklerinde, bilgisayarlar tarafından verimli bir şekilde işlenebilir ve kanıtlanabilir. EIP-4844, KZG taahhüdünü blob'un doğrulama ve kanıt oluşturma sürecinin bir parçası olarak tanıtmaktadır. ZK kanıtlarına dayanan Layer 2 rollup'lar için, KZG taahhüdü işlemlerin hesaplamalarını ve rollup protokolünün durumunu temsil edebilir. EIP-4844 bağlamında, KZG taahhüdü blob'un özelliklerini kontrol edebilir, blob işlemlerinin tüm içeriğini okumaya gerek kalmadan.

KZG Töreni

Blob'un KZG taahhüt şeması, güvenilir bir kurulum aracılığıyla bir kerelik olarak üretilen gizli değerlere dayanır. Zcash, Tornado Cash ve Filecoin gibi bazı kripto protokolleri, tekrar eden zincir üzeri hesaplamalar için güvenli bir gizli değer üretmek amacıyla güvenilir kurulumdan yararlanmaktadır. EIP-4844'ün güvenilir kurulum töreni, 2023 yılının Ocak ayında başlamıştır. Ethereum topluluğundan yaklaşık 100.000 katkı almıştır. Arka plan olarak, güvenilir kurulum töreni, birden fazla tarafın katkılarından bir veri parçası üretmek için tek seferlik bir süreçtir. Birden fazla katkıdan elde edilen entropinin bir araya getirilmesiyle hedef, yeniden üretmenin ya da tahmin etmenin neredeyse imkansız olduğu bir gizli değer oluşturmaktır. Çok önemlidir ki, güvenilir kurulum töreninden elde edilen en...