Proto-danksharding: Kavram ve Çalışma Prensibi

Birleşim ve Shanghai yükseltmesinin tamamlanmasıyla birlikte, Ethereum başarılı bir şekilde iş kanıtı (PoW) konsensüs protokolünden hisse kanıtı (PoS) konsensüs protokolüne geçiş yaptı. Ethereum'un gelişim yol haritasındaki bir sonraki önemli proje, Ethereum İyileştirme Önerisi (EIP) 4844, diğer adıyla "prototip veri parçalama"dır. Bu kod değişikliği, Ethereum üzerinde inşa edilen rollup'ların ölçeklenebilirliğini artırmayı amaçlamaktadır. EIP 4844, Ethereum'un ana geliştiricisi "Protolambda" ve Dankrad Feist'in ismiyle anılmakta olup, 'blobs' adı verilen yeni bir işlem türünü tanıtarak Ethereum bloklarının veri ve depolama gereksinimlerini artırmakta ve blobs'u normal işlemlerden ayrı fiyatlandıran yeni bir ücret piyasası oluşturmaktadır.

Rollup'lar, Ethereum gibi Layer 2 blok zincirlerine ( veri kullanılabilirliği ) DA ( ) işlemleri toplu olarak yaymak ve geçici olarak depolamak için kullanılan bir protokoldür. Genel olarak, akıllı sözleşmelere dayalı rollup'lar yalnızca Ethereum'un DA'sına değil, aynı zamanda Ethereum'u işlem hesaplaması ( doğrulaması ) için de kullanır. Bu rollup'lar, Ethereum gibi DA katmanlarından veri okumak ve geçerli işlemleri ve akıllı sözleşme kodunu yürütmek için özelleştirilmiştir. Ethereum üzerine inşa edilen rollup'lar, işlemlerin geçerliliğini sağlamak için Ethereum bloklarında yer alan toplu işlem verilerine dayanır. Sıralayıcı, kullanıcı işlemlerini maliyet etkin bir şekilde toplamak ve sıkıştırmak için DA katmanına sunulacak şekilde işlemleri işler.

Genel olarak, Ethereum'a büyük miktarda veri göndermenin maliyeti yüksektir; bunun bir kısmı, ağın verileri "CALLDATA" adı verilen bir alanda işlem geçmişinin bir parçası olarak kalıcı bir şekilde depolamasıdır. EIP 4844 ile her blok için rollup kullanımı amacıyla ek 512kB veya 768kB veri alanı oluşturulacaktır. Ethereum çekirdek geliştiricileri, blob işlemleri için ne kadar ek alan oluşturulması gerektiğini değerlendiriyor. Önemli olan, bu alana gönderilen verilerin yaklaşık üç hafta boyunca saklanacak olmasıdır. Blob işlemleriyle doğrulanan verilerin geçiciliği ve diğer işlem türlerinden izole bir blob fiyatlandırma bağımsız ücret pazarı nedeniyle, teorik olarak, rollup'ın Ethereum'a veri göndermenin maliyeti büyük ölçüde azalacaktır. Zamanla, geliştiricilerin veri örnekleme tekniklerini tanıtması bekleniyor; bu sayede blob verilerinin tümünün Ethereum tam düğümüne indirilmesi gerekmeyecek ve rollup maliyetleri daha da düşecektir. Proto-danksharding, tamamen danksharding'in bir öncüsü ve "prototipi" olup, Ethereum düğümlerinin blob verilerinin parçalarını indirerek tam blob'un kullanılabilirliğini belirlemesine olanak tanıyacaktır.

Bu rapor, EIP-4844'ün çalışma prensiplerinin detaylarını, prototip parçalamanın sınırlamalarını, EIP-4844'ün tam parçalamaya evrim planını derinlemesine incelemekte ve 2023 sonbaharında planlandığı gibi uygulanacak kod değişikliklerinin nihai kullanıcılar ve merkeziyetsiz uygulama(dapp) geliştiricileri üzerindeki doğrudan faydaları hakkında bazı değerlendirmeleri içermektedir. Orijinal danksharding'in odak noktası, Layer 2 rollup ekosistemini desteklemek ve Ethereum'u modüler genişletme yoluyla geliştirmek olduğundan, bir sonraki Ethereum yükseltmesinde uygulanacak kod değişiklikleri, dünya üzerindeki en büyük kamu blok zincirlerinden birinde modüler blok zincir teorisinin ölçek üzerinde uygulanması için önemli bir test alanı olacaktır.

Arka Plan

EIP-4844, Ethereum'un ölçeklenebilirlik yükseltimi olarak kabul edilmektedir. Ancak, bu kod değişikliğinin Ethereum'un kendisi için işlem kapasitesine yönelik somut bir iyileştirme sağlamadığına dikkat etmek gerekir. Proto-danksharding, Ethereum'a büyük miktarda veri yayınlama maliyetini düşürerek rollup'ların işletme maliyetlerini azaltmaktadır. EIP-4844, Ethereum'un ölçeklenebilirliğine bir iyileştirme olarak değerlendirilmektedir çünkü bu, Ethereum'un üzerine inşa edilen Layer 2 ağlarını daha maliyet etkin hale getirmektedir, ancak bu kod değişikliği, Ethereum'un işlem ve akıllı sözleşme kodu yürütme açısından genel bir blok zinciri olarak ölçeklenebilirliğini artırmamaktadır.

Son dört yılda, Ethereum rollup işlem faaliyetleri artış göstermiştir. Bir veri platformu, tüm Layer 2 ağlarında gerçekleştirilen her saniye işlem hacminin (TPS) olduğunu ve bunun Ethereum'un günlük ortalama TPS'sinin 3.8 katı olduğunu tahmin ediyor.

Bir araştırma kuruluşunun belirli bir analiz platformu aracılığıyla sağladığı verilere göre, rollup, son kullanıcılar ve dapp geliştiricileri için Ethereum'a doğrudan kod dağıtma ve işlem yapma maliyetlerine kıyasla %99'dan fazla gaz maliyeti tasarrufu sağlamaktadır.

2023 yılı 13 Haziran itibarıyla, en popüler iki Ethereum rollup'ında işlem gönderme maliyetleri, 0.03 dolar ile 0.05 dolar arasında bir trend göstermektedir. Ancak, zincir üzerindeki faaliyetlerin sık olduğu ve ağın yoğun olduğu durumlarda, bu maliyetler bazen 1 doların üzerine çıkmaktadır.

EIP-4844'ün amacı, rollup maliyetlerini azaltmak için yeni bir işlem türü olan ikili büyük nesneleri veya blob olarak adlandırılan bir şeyi tanıtmaktır. Aşağıda EIP-4844 tarafından tanımlanan blob işleminin yaşam döngüsünün adım adım açıklaması bulunmaktadır:

EIP-4844, Ethereum mempool'a sunulan sıradan işlemlerin bloklara nasıl dahil edileceğini etkilemez, ayrıca Ethereum blok alanı fiyatını belirleyen ücret piyasasını da etkilemez; ancak EIP-4844, Ethereum bloklarının depolama gereksinimlerini artırır. Ek veri alanı, blob işlemlerinin bloklara eklenmesi için ayrılmıştır. Blob, Ethereum bloklarına eklenebilen bir yan araç gibidir ve mevcut blok alanını etkilemeden ya da sıkıştırmadan sıradan işlemleri işlemek için kullanılabilir. Blob blok alanı, EIP 1559'un ücret piyasası tasarımına benzer bir şekilde kendi ücret piyasası aracılığıyla açık artırmaya sunulacaktır. Başlangıçta, blob işlemlerinin neredeyse hiçbir maliyeti olmayacaktır. Daha sonra, her bir blok onaylandığında, eğer blob blok alanının ('den en az %50'si 256kB) kullanılıyorsa, blob işlemlerinin maliyeti %12.5 artacaktır. Yeterince kullanılmayan her blob blok alanı için, yani blob blok alanı %50 doldurulmadığında, blob'un maliyeti %12.5 azalacaktır.

Blob işlemleri Ethereum üzerinde sonsuza dek saklanmayacak, bunun yerine Ethereum'un konsensüs katmanı (CL), yani Beacon Chain üzerinde saklanacak ve üç hafta sonra CL düğümünden silinecek. Proto-danksharding, her blokta en fazla dört blob olmasını sağlayacak, her blob en fazla 128kB ek veri içerebilecek. Her blokta 512kB'lık blob alanının maksimum sınırı, devam eden EIP-4844 testlerine bağlı olarak değişebilir. Geliştiriciler, bu sınırı 4 blob'dan 6 blob'a artırma olasılığını aktif olarak tartışıyorlar. Her blob, Ethereum'a tek bir işlem grubunu onaylamak için bir rollup sıralayıcısının fırsatıdır. Ethereum üzerinde günde yaklaşık 7094 blok üretiliyor, EIP 4484'ten sonra 4 blob/blok sınırı varsayıldığında, günde en fazla 28376 blob işlenebilir. ( bu teorik bir maksimum değerdir, blob ücretlerinin dinamik değişimi nedeniyle pratikte asla ulaşılmayabilir. Her blokta maksimum sayıda blob'un işlenmesinin maliyeti bir sıralayıcı için çok pahalıdır ).

Son altı ayda, belirli bir rollup üzerinde çalışan sıralayıcı, işlem aktivitesine göre ikinci en popüler Ethereum rollup'ı oldu ve Ethereum'a günde yaklaşık 3126 işlem grubu gönderdi.

Bir rollup onaylanan işlem hacmi, bu rollup'ın yaklaşık iki katıdır ve bu rollup gibi, sıralayıcılar aracılığıyla CALLDATA kullanarak Ethereum'a veri göndererek işlemleri tamamlar. Ethereum'da popüler olan diğer rollup örnekleri arasında, ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere bazı rolluplar bulunmaktadır. Bir rollup'ta, %90'dan fazlası Layer 1 CALLDATA ücretlerinden gelmektedir.

Özel veri depolama alanının tanıtılması, başlangıçta ne kadar küçük olursa olsun, Ethereum'un tüm Ethereum tabanlı rollupların DA katmanı olarak kullanılmasının maliyetini düşürmek içindir. Rollup geliştiricileri, EIP 4844'ün aktivasyonundan itibaren rollup maliyetlerinin %100 ila %900 oranında azalacağını tahmin ediyor. Ancak, bu tahminler, ana veritabanının aktivasyonundan önce ve sonra birkaç ay içinde yapılan rollup benimsemeleri ve etkinliklerdeki artışa bağlı olarak değişebilir.

Blob işlemlerinin maliyeti, EIP 4844'ün etkinleştirildiği ilk dönemlerde normal işlemlerden daha ucuz olabilir; ancak Ethereum üzerinde inşa edilen rollup sayısının artması durumunda hızla yükselebilir. Ayrıca, her blob'un tek bir sıralayıcı için 128kB veri yayınlama fırsatı sunması amaçlansa da, rollup sıralayıcıları, tek bir blob'un birden fazla rollup'tan veri içermesi için koordine olma potansiyeline sahiptir. Ethereum geliştiricileri, her blokta sınırlı sayıda işlem bulunduğu ve tek bir işlem grubunun her blob işlemindeki toplam 128kB veri alanını tam olarak kullanamayabileceği için blob'ların fiyatlandırıldığı bir ikincil pazarın ortaya çıkabileceğinin farkındadır. Zincir dışı ikincil pazarların oluşumunu engellemek önceliklidir; bununla birlikte, bu olasılığı önlemek için daha yüksek seviyede protokol karmaşıklığı getirmek yerine, geliştiriciler şu anda EIP 4844 aracılığıyla blob'ları tanıtmakta "bekle ve gözlemle" yaklaşımını benimsemektedir ve gelecekte EIP 4844'ü daha da optimize etmeyi planlamaktadır.

Prototip parçalama, daha ileri teknolojilerin entegrasyonuna zemin hazırlamıştır ve bu sayede düğüm hesaplama yükünü artırmadan blob maliyetlerini daha da azaltmayı mümkün kılmaktadır. Tam parçalama olarak adlandırılan blob'un tam tasarımı, her bir blob parçasının maksimum sayısını 4'ten 64'e çıkarmayı hedeflemektedir.

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 yalnızca blob işlemleri için kullanılır ve normal blok alanı gibi kalıcı veri depolamaz. EIP 4844'ün tam vizyonu, Ethereum'a en fazla 64 blob getirmektir ve bunu blok doğrulamanın düğüm hesaplama yükünü önemli ölçüde artırmadan başarmaktır. Tam danksharding'i gerçekleştirmek için Ethereum'un iki teknolojiyi uygulaması gerekir: veri kullanılabilirliği örnekleme (DAS) ve silme kodlaması.

( Veri Erişilebilirliği Örnekleme )DAS ###

Layer 2 rollup işlemlerinin doğrulanması bağlamında, DAS'ın amacı, sıralayıcılar tarafından paketlenen tüm veri parçalarının zincire yayınlandığından emin olmaktır. Tam düğümler rastgele seçilir, bir blob'dan bir veri parçası indirir ve veri kullanılabilirliği kanıtı oluşturur. Tam düğümlerin veri örnekleme sayısı arttıkça, tüm verilerin sıralayıcıdan sağlandığı ve önemli verilerin saklanmadığı olasılığının kesinliği artar. Düğümler için, veri örnekleme süreci, tüm blob verilerini indirmekten daha az hesaplama yükü gerektirse de, teorik olarak aynı veri kullanılabilirliği garantisini sunar. Prototip parçalama ile aynı şekilde, tam parçalama altındaki blob veri örneklemesi, sıralayıcıdan gelen işlemlerin doğrulandığını ve zincire yayınlandığını garanti eder, böylece herhangi bir kullanıcı veya ağ paydaşının değerlendirmesi için. Daha sonra, kullanıcılar ve paydaşlar bu işlemleri incelemek için bir süreye sahip olabilir, bunların Ethereum gibi bir DA katmanında nihai olarak tamamlandığını doğrulayabilir ve önceki işlem grubuna dayalı olarak yeni işlem grupları oluşturabilirler.

DAS sayesinde, Ethereum geliştiricileri artış olmadan güvenle