Yazan: İmparator, 0xkrane

Derleyen: Lynn, Mars Finans

Blockchain, küresel durum üzerinde fikir birliğine olanak sağlayan, küresel olarak dağıtılmış bir defterdir. Bazı blok zincirleri, bu küresel duruma ek olarak programlanabilirliğe olanak tanıyan Turing-complete yürütme ortamlarıyla donatılmıştır. Blockchain yürütme ortamını hedef alan programlara akıllı sözleşmeler, temeldeki blockchaine ise akıllı sözleşme platformu adı veriliyor. Ethereum, Solana ve Avalanche en çok bilinen akıllı sözleşme platformlarıdır. Akıllı sözleşme platformunu, yürütme ortamının (veya sanal makinenin) CPU, devletin de depolama rolü üstlendiği dağıtılmış bir bilgisayar olarak düşünebiliriz.

Blok zincirlere bilgisayar olarak bakmanın bu çerçevesi, özellikle blok zincirler bağlamında yardımcı işlemcilerin/zincir dışı hesaplamanın neden kaçınılmaz olduğunu açıklamada önemlidir. Geleneksel bilgi işlemde, yardımcı işlemciler mikro mimariden doğmuştur ve performansı artırmak için tasarlanmıştır. Benzer şekilde, Ethereum'daki yardımcı işlemciler, temel katman protokollerinin yeteneklerini ve tasarım alanını geliştirmek için geçmiş verilere erişim ve yüksek performanslı çevrimdışı hesaplama vaat ediyor. Daha fazla bilgi edinmek için yardımcı işlemcilerle ilgili bu giriş makalesine bakın.

Bu makale, yardımcı işlemcileri ilk prensiplerinden itibaren inceleyerek onların önemini ve meta özelliklerini açıklamayı amaçlamaktadır. Daha sonra bunları toplamayla karşılaştırırız ve iki kavramın farklı olmasına rağmen yakından ilişkili olduğunu gösteririz. Ayrıca yardımcı işlemcilerle toplamayı ne zaman kullanabileceğinize dair örnekler de sağlıyoruz. Örneğin, tam özellikli bir toplama veya L1 bile ağır kaldırma işlemlerini gerçekleştirmek için bir yardımcı işlemci gerektirebilir.

Bu makaleyi, blockchain'in hesaplamanın merkezileştirildiği ancak doğrulamanın merkezi olmayan bir şekilde kaldığı bir geleceğe doğru ilerlediğini gözlemleyerek sonlandırıyoruz. Toplamalar, yardımcı işlemciler ve diğer doğrulanabilir zincir dışı hesaplama biçimleri, bu geleceğin yalnızca farklı örnekleridir.

Buraya nasıl geldik:

Vitalik, " Blockchain Ölçeklenebilirliğinin Sınırlamaları "nda sıradan kullanıcıların düğümleri çalıştırabilmesinin blockchain ademi merkeziyetçiliği için çok önemli olduğunu belirtti.

Daha önce de belirtildiği gibi, Ethereum birçok açıdan merkezi olmayan küresel bir bilgisayar olarak kavramsallaştırılabilir. Yazılımı çalıştıran ve akıllı sözleşmelerin yürütülmesi için bilgi işlem kaynakları sağlayan bir düğüm ağıdır. Ethereum blok zinciri, bir bilgisayarın depolama ve belleğine benzer şekilde durum bilgilerini ve kodunu saklar. Ethereum Sanal Makinesi (EVM), her düğümde çalışır, işlemleri işler ve bir CPU gibi kod yürütür. Ancak Ethereum, güvenilmeyen düğümler arasında fikir birliğini kullanan izinsiz ve merkezi olmayan bir yapıdadır. Bazı düğümler çevrimdışı olursa ağ çalışmaya devam edecektir. EVM'nin doğru çalışmasını sağlamak için, Ethereum gibi hisse kanıtı (PoS) ağlarındaki doğrulayıcıların bunları doğrulamak için tüm durum geçişlerini gerçekleştirmesi gerekir. Bu, PoS ağındaki en yavaş düğümlerin hızını sınırlayarak uygulama geliştiricilerinin kullanabileceği bilgi işlem miktarını sınırlandırır.

Normal bilgisayarların aksine Ethereum, ağın kötüye kullanılmasını önlemek için hesaplamayı ve depolamayı sınırlar. Her işlem için bir ücret alınır, dolayısıyla sonsuz döngü ekonomik açıdan pratik değildir. Bu yaklaşım, giriş engelini azaltarak Raspberry Pi gibi günlük donanımların ağ düğümlerini çalıştırmasına olanak tanır. Bu kısıtlamalar, herkesin merkezi olmayan Ethereum ağının işletilmesine yardımcı olabileceği kapsayıcı bir sistemi mümkün kılar.

Ethereum düğümlerinin bu hesaplama sınırlamaları nedeniyle, makine öğrenimi modelleri, oyunlar veya bilimsel hesaplama uygulamaları gibi karmaşık uygulamalar şu anda doğrudan Ethereum üzerinde çalıştırılamıyor.

Bu, Ethereum'u temel uygulamaların temeli olarak geniş çapta erişilebilir, güvenli ve sürdürülebilir kılmak için yapılan bir ödündür. Ancak kaçınılmaz olarak sınırsız hesaplamaya sahip bilgisayarlara göre bazı sınırlamalar vardır. Pentium 5 gibi eski işlemcilerle karşılaştırıldığında bile sınırlamaları vardır:

Bu, Ethereum'u temel uygulamaların temeli olarak geniş çapta erişilebilir, güvenli ve sürdürülebilir kılmak için yapılan bir ödündür. Ancak kaçınılmaz olarak sınırsız hesaplamaya sahip bilgisayarlara göre bazı sınırlamalar vardır. Pentium 5 gibi eski işlemcilerle karşılaştırıldığında bile sınırlamaları vardır:

Sonuçta, sınırlı depolama ve hesaplama, uygulamaların kullanabileceği özgürlük derecelerini sınırlar (bu sınırlar blok zincirden blok zincirine değişir, ancak her zaman mevcutturlar). İnsanlar blockchain'i 1970'ler ve 1980'lerin hesaplama açısından kısıtlı ortamlarıyla karşılaştırıyor, ancak biz bazı büyük farklılıklar olduğuna inanıyoruz:

Bütün bunlar, CPU'ların yıllar içinde geliştiğini ve her cihazda daha fazla CPU çekirdeği aldığımızı ve giderek daha karmaşık görevleri yerine getirmemize olanak tanıdığını gösteriyor. Blockchain bilgisayarlarının geleneksel bilgi işlem kadar hızlı olmayacağına inanıyorsak (temel düğüm gereksinimlerinden dolayı), alternatif bilgi işlem kaynakları bulmaya çalışmak mantıklı olacaktır. Buradaki ilginç bir benzetme, geleneksel bilgi işlemdeki CPU'ların grafik işleme görevlerinde iyi olmamasıdır ve bu da hemen hemen her bilgisayarda GPU'ların yükselişine yol açmaktadır. Benzer şekilde, blockchain basit hesaplamalı pilleri mümkün kılan güvenli bir durum deposu olmaya odaklandığından, zincir dışı hesaplamanın uygulama tasarım alanını genişletmesi için açık bir fırsat var. Günümüzde blockchain yalnızca açık erişim, öz-egemenlik, sansüre dayanıklılık ve şekillendirilebilirlik gibi özellikler gerektiren düşük bilgi işlemli uygulamalar için anlamlıdır. Daha geniş bir uygulama yelpazesini zincire koymak için uygulama geliştiricileri üzerindeki kısıtlamaları kaldırmamız gerekiyor. Bunu, bu sınırlamaların deney yapmayı da kolaylaştırdığı varsayımıyla söylüyoruz. Örneğin CLOB, hesaplama kısıtlamaları nedeniyle Ethereum üzerinde verimli bir şekilde çalışamadı, bu nedenle işlem hacmi bir trilyon ABD dolarına ulaşan AMM benimsendi.

Blockchain uygulamalarına daha fazla bilgi işlem gücü sağlamanın iki yaygın yolu vardır:

Temel düğüm gereksinimlerini nispeten sık artırın. Bu, kabaca Solana ve Sui gibi entegre yüksek performanslı blok zincirlerinin izlediği yoldur. Düğümlerin yüksek temel çizgisi, çok hızlı blok zincirler oluşturmalarına olanak tanır ve aynı zamanda uygulama tasarımındaki bazı tasarım kısıtlamalarını da ortadan kaldırır. Phoenix, Solana'da bir limit emir defteri DEX'tir ve şu anda Ethereum (veya herhangi bir L2) üzerine inşa edilemez. Artan temel gereksinimlerin diğer tarafı ise, büyümeye devam etmeleri halinde düğüm çalıştırmanın yalnızca uzman altyapı sağlayıcıları için mümkün olabileceğidir. Geçmiş RAM gereksinimleri, Solana'daki donanım gereksinimlerinin nasıl artmaya devam ettiğinin iyi bir örneğidir:

Arşiv (not: 2020 ortalama RAM talebini kullanıyoruz) hesaplamayı zincir dışı bir üçüncü tarafa taşır. Bu, Ethereum ekosisteminin benimsediği stratejidir. Bu üçüncü tarafların kendisi blockchain (toplama durumunda), zincir dışı doğrulanabilir bilgi işlem cihazları (yani ortak işlemciler) veya güvenilir üçüncü taraflar (dydx sipariş defteri gibi uygulamaya özel zincir dışı bilgi işlem durumunda) olabilir. ))

Zincir dışı bilişimin birleşmesine doğru

Son zamanlarda, zincir dışı doğrulanabilir hesaplamalar sağlayan ortak işlemciler hakkındaki tartışmalarda bir artış oldu. Yardımcı işlemciler, sıfır bilgi kanıtları veya Güvenilir Yürütme Ortamları (TEE'ler) dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere çeşitli şekillerde uygulanabilir. Bazı örnekler:

Aynı zamanda, hesaplamaları boşaltma açısından, Ethereum'un toplama merkezli yol haritası, hesaplamaları Ethereum'daki çeşitli toplamalara aktaracaktır. Geçtiğimiz birkaç yılda geliştiriciler ve kullanıcılar, sundukları daha ucuz, daha hızlı işlemler ve teşvikler nedeniyle Toplamalara geçiş yapıyorlar. İdeal bir dünyada, toplamalar, Ethereum'un genel bilgi işlem gücünü, güven varsayımları eklemeden zincir dışı yürütme yoluyla ölçeklendirmesine olanak tanır. Daha fazla hesaplama, yalnızca daha fazla işlem gerçekleştirmek değil, aynı zamanda her işlemde daha anlamlı hesaplamalar yapmak anlamına gelir. Yeni işlem türleri, uygulamaların kullanabileceği tasarım alanını genişletir ve daha yüksek verim, bu anlamlı işlemleri yürütme maliyetini azaltarak daha yüksek düzey uygulamalara uygun maliyetli erişim sağlar.

Daha ileri gitmeden önce, karışıklığı önlemek için toplama ve yardımcı işlemcileri kısaca tanımlayalım:

Toplamalar: Toplamalar, temel/ana bilgisayar zincirinden ayrı, kalıcı bir bölüm durumunu korur, ancak yine de veri/kanıtları yayınlayarak tabanlarının güvenlik özelliklerini devralır. Toplamalar, durumları ana bilgisayar zincirinin dışına taşıyarak, ana bilgisayara bu durum geçişleri için bütünlük kanıtları yayınlamadan önce durum geçişlerini gerçekleştirmek için ek hesaplama kullanabilir. Toplama, Ethereum'un yüksek ücretlerini ödemek istemeyen ancak Ethereum'un güvenli özelliklerine erişmek isteyen kullanıcılar için en kullanışlıdır.

Yardımcı işlemcilere dalmadan önce, Ethereum'da akıllı sözleşme geliştirmenin mevcut sınırlamalarını anlayalım. Ethereum, küresel durumunda (hesap bakiyeleri, sözleşme verileri vb.) kalıcı durum deposuna sahiptir. Bu veriler süresiz olarak blockchain üzerinde kalır. Ancak bazı sınırlamalar vardır:

Bu sorunu çevreleyen çözüm şudur:

Yardımcı işlemciler: Yardımcı işlemcilerin kendileri herhangi bir durumu korumazlar; AWS'deki lambda işlevleri gibi davranırlar, uygulamalar onlara hesaplamalı görevler gönderebilir ve sonuçları hesaplamalı kanıtlarla birlikte döndürürler. Yardımcı işlemciler temel olarak herhangi bir işlem için mevcut hesaplama miktarını artırır, ancak yardımcı işlemcilere ilişkin kanıtlar da işlem bazında gerçekleştirildiğinden, bunların kullanılması birleştirmeden daha pahalı olacaktır. Maliyet göz önüne alındığında, yardımcı işlemciler, karmaşık tek seferlik görevleri doğrulanabilir bir şekilde gerçekleştirmek isteyen protokoller veya kullanıcılar için yararlı olabilir. Yardımcı işlemcilerin bir başka faydası da, zincir dışı hesaplama kullanan uygulamaların, uygulamanın kendisine herhangi bir güven varsayımı eklemeden Ethereum'un tam geçmiş durumuna erişmesine izin vermesidir; bu, günümüzün normal akıllı sözleşmeleriyle mümkün değildir.

Agregatlar ve yardımcı işlemciler arasındaki farkları anlamak için bu iki ilkelin ZK çeşidine bakalım. ZK toplamaları, sıfır bilgi kanıtlarının doğrulanabilirlik ve sıkıştırma yönlerine erişim sağlayarak ekosistemin verimini radikal bir şekilde artırır. Öte yandan yardımcı işlemci, zk-proofs'un yalnızca doğrulanabilirlik özelliklerine erişir; bu, sistemin genel veriminin değişmeden kaldığı anlamına gelir. Ek olarak, ZK toplamaları, toplamanın sanal makinesini hedefleyen herhangi bir programı kanıtlayabilecek devre gerektirir (örneğin, Ethereum'daki toplamalar, EVM'yi hedefleyen sözleşmeler için zkEVM oluşturmuştur). Bunun aksine, ZK yardımcı işlemcilerinin yalnızca gerçekleştirmeyi amaçladıkları görevlere yönelik devreler oluşturmaları gerekir.

Toplama ve yardımcı işlemciler arasındaki en büyük iki fark şöyle görünüyor:

Son zamanlarda, işlemleri ana bilgisayar zincirinde çalışıyormuş gibi yürüten ve ana bilgisayarın tam durumuna erişim sağlayan Booster Rollup'lar önerildi. Bununla birlikte, Booster Rollup'ların kendi depolama alanları da vardır ve bu, ana bilgisayarlar ve toplamalar arasında bilgi işlem ve depolamayı ölçeklendirmelerine olanak tanır. Booster Toplama teklifi, zincir dışı bilgi işlem tasarımları yelpazesinde, geleneksel toplamaların ve yardımcı işlemcilerin spektrumun zıt uçlarında yer aldığı bir spektruma işaret ediyor. Toplamalar, Güçlendirici Toplamalar ve Yardımcı İşlemcilerin tümü daha fazla hesaplamaya erişim sağlar; tek fark, temeldeki L1'den bölümlenen durum miktarını korumalarıdır.

Modüler Zirve 2023'te "Korumalı işlemler toplamalardır" başlıklı bir konuşmada Henry De Valence tam olarak bu kavramdan bahsetti ve toplamaları tanımlamak için çok basit bir görüntü ortaya çıkardı:

Bu konuşmada, temeldeki zincir tarafından üçüncü bir tarafa devredilen herhangi bir yürütmenin toparlanma olduğu varsayılmaktadır. Onun tanımı gereği, yardımcı işlemci de toplanacak. Bu, toplamaları ve yardımcı işlemcileri zincir dışı doğrulanabilir hesaplama başlığı altında birleştirme görüşümüzden biraz farklıdır, ancak genel düşünce aynı kalır!

Vitalik, Endgame vizyonunda blok üretiminin merkezileştirildiği, blok doğrulamanın güvenilmez olduğu ve son derece merkezi olmayan bir geleceği tartışıyor. Bunun şu anda olup bitenler hakkında düşünmek için kabaca doğru model olduğuna inanıyoruz. Zk-rollup'ta blok üretimi ve durum geçiş hesaplamaları merkezileştirilmiştir. Ancak kanıtlar, doğrulamayı ucuz ve merkezi olmayan hale getirir. Benzer şekilde zk yardımcı işlemcisi de blok üretmez; yalnızca geçmiş verilere erişir ve bu veriler için durum geçişlerini hesaplar. zk yardımcı işlemcisindeki hesaplamalar her zaman merkezi bir makinede gerçekleştirilebilir; bununla birlikte, sonuçlarla birlikte gönderilen geçerlilik kanıtı, herkesin sonuçları kullanmadan önce doğrulamasına olanak tanır. Belki de Vitalik'in vizyonunun tekrar ifade edilmesi doğrudur: "Bilgisayarın geleceği merkezileştirilmiştir, ancak merkezileştirilmiş bilişimin doğrulanması güvenilmez ve son derece merkezi olmayan bir yapıdadır."

Birbirimizi tanıyoruz ama farklılıklar var

Genel olarak benzer olmasına rağmen, toplamalar ve yardımcı işlemciler günümüzde çok farklı pazarlara hizmet etmektedir. Birisi şu soruyu sorabilir: "ETH L1'de yardımcı işlemciler kullanabilir ve onlar için likidite elde edebilirsek, neden toplamalara ihtiyacımız var?" Bu adil bir soru olsa da, toplamaların hala mevcut olmasının birkaç nedeni olduğunu düşünüyoruz. günümüzün yardımcı işlemcilerinden daha iyi bir pazar fırsatı):

Ek olarak, toplamalar işlemleri bu ayrı durumda yürütme yeteneği sağladığından, hala bir blok zinciri (daha hızlı, daha az merkezi olmayan bir blok zinciri, ancak yine de bir blok zinciri) gibi davranırlar, dolayısıyla yapılabilecek hesaplama miktarı konusunda da kendilerine açık sınırlamalar vardır. toplamasından erişildi. Bu durumda, kullanıcı keyfi olarak karmaşık işlemler gerçekleştirmek istiyorsa yardımcı işlemci, toplamalar için kullanışlıdır (şimdi toplamada doğrulanabilir bir işlem gerçekleştiriyorsunuz, bu nedenle yalnızca toplamanın fiziksel yasalarına uymanız gerekir).

Burada dikkat edilmesi gereken bir diğer önemli nokta, likiditenin çoğunluğunun şu anda ETH L1'de bulunmasıdır, bu nedenle ürünlerini geliştirmek için likiditeye dayanan birçok protokolün yine de Ethereum ana ağında başlatılması akıllıca olabilir. Ethereum ana ağındaki uygulamalar, işlemleri ortak işlemcilerde aralıklı olarak yürüterek daha fazla hesaplamaya erişebilir. Örneğin, Ambient veya Uniswap v4 gibi DEX'ler, ücretlerin nasıl değiştirileceğine karar vermek ve hatta piyasa verilerine göre likidite eğrisinin şeklini değiştirmek için karmaşık mantık gerçekleştirmek üzere kancalar ve yardımcı işlemciler kullanabilir.

İlginç bir benzetme, toplama ve yardımcı işlemciler arasındaki etkileşimi zorunlu ve işlevsel programlamayla karşılaştırır. Zorunlu programlama, görevlerin adım adım nasıl gerçekleştirileceğini belirterek değişken duruma ve yan etkilere odaklanır. İşlevsel programlama, durum değişikliklerinden ve yan etkilerden kaçınarak değişmez verileri ve saf işlevleri vurgular. Benzer şekilde, toplamalar, tuttukları durumu değiştiren zorunlu programlar gibidir; yardımcı işlemciler ise durumu değiştirmeyen ancak sonuçlar ve hesaplamalı kanıtlar üreten işlevsel programlar gibidir. Ayrıca, tıpkı zorunlu programlama ve fonksiyonel programlama gibi, toplamaların ve yardımcı işlemcilerin de yeri vardır ve buna göre kullanılmalıdır.

Kanıta dayalı bir gelecek

Eğer bilgi işlemin merkezi olduğu, ancak merkezi bilgi işlemin doğrulanmasının güvenilmez ve son derece merkezi olmayan olduğu bir dünyaya düşersek, Ethereum nereye gidecek? Dünyanın bilgisayarı bir veritabanına mı indirgenecek? Bu kötü bir şey mi?

Sonuçta Ethereum'un hedefi, kullanıcılara güvenilir bilgi işlem ve depolamaya erişim sağlamaktır. Geçmişte, Ethereum'da güvenilir hesaplamaya erişmenin tek yolu, hesaplamanın tüm düğümler tarafından gerçekleştirilmesi ve doğrulanmasıydı. Kanıt teknolojisindeki ilerlemelerle (özellikle sıfır bilgi kanıtları), doğrulayıcı düğümde gerçekleşen hesaplamaların çoğunu zincir dışı hesaplamaya taşıyabilir ve yalnızca doğrulayıcının sonuçları zincir üzerinde doğrulamasını sağlayabiliriz. Bu aslında Ethereum'u dünyanın değişmez ilan panosuna dönüştürüyor. Hesaplamalı kanıtlar, işlemlerin doğru şekilde tamamlandığını doğrulamamıza olanak tanır ve bunları Ethereum'da yayınlayarak bu kanıtların zaman damgalarını ve değişmez tarihsel depolamasını elde edebiliriz. Sıfır bilgi kanıtları keyfi hesaplamalarda daha verimli hale geldikçe, bir noktada ZK'deki hesaplamanın maliyeti, bir blockchain (hatta belki 100 doğrulayıcılı bir CometBFT zinciri) üzerindeki hesaplamanın maliyetinden önemli ölçüde daha düşük hale gelebilir. Böyle bir dünyada ZK kanıtlarının güvenilmez bilişime erişimde baskın mod haline gelmeyeceğini hayal etmek zor. David Wong yakın zamanda benzer düşünceleri dile getirdi:

Gelecekteki herhangi bir hesaplama kanıtlanabilir; bu, Ethereum temel katmanını bu uygulamalar için bir yuva olacak şekilde güçlendirmeye çalışmak yerine, kullanıcı ihtiyaçları olan çeşitli güvenilmez uygulamalar için altyapı oluşturmamıza da olanak tanır. İdeal bir dünyada özelleştirilmiş altyapı, daha kusursuz bir kullanıcı deneyimi yaratacak ve aynı zamanda onun üzerine inşa edilen uygulamalarla da ölçeklenecektir. Bunun, web3 uygulamalarının web2 uygulamalarıyla rekabet etmesine ve şifrepunkların hayalini kurduğu güvenilmez, kanıta dayalı geleceğe öncülük etmesine olanak sağlayacağını umuyoruz.

Sonuç olarak, aşağıdaki paradigmaya doğru ilerlediğimize inanıyoruz:

Güvenmeyin, Doğrulayın.