Parçalama Teknolojisi Keşfi: Ethereum'dan Shardeum'a İnovasyon Yolu

15 Eylül 2022'de, Ethereum dikkat çekici bir birleşim (Merge) gerçekleştirdi. Bu güncelleme Ethereum'u iş kanıtı (PoW) mekanizmasından hisse kanıtı (PoS) mekanizmasına dönüştürdü, ancak doğrudan daha yüksek ölçeklenebilirlik, güvenlik ve sürdürülebilirlik sağlamadı. Bu hedeflere ulaşmak için, parçalama yeteneğine sahip bir ana ağ ve ölçeklenebilirliği artıran Layer2 çözümleri gibi daha kapsamlı çözümler gereklidir.

Parçalama, ölçeklenebilirlik üçlemesindeki bir genişleme çözümüdür. Ağı oluşturan düğümleri daha küçük gruplara ayırarak farklı işlem setlerini işler ve paralel işlemeyi gerçekleştirir. Tüm ağ verilerinin işlenmesi üzerindeki yükü hafifleterek, parçalama işlem verimliliğini artırabilir; bu, bir mağazanın kuyruk bekleme süresini azaltmak için daha fazla kasa eklemesine benzer.

Parçalamanın prensibi basit ve doğrudan olsa da, uygulama sürecinde hala birçok zorlukla karşılaşılmaktadır. Bu makale, parçalama teknolojisinin gelişim yönlerini ve sıkıntılarını gözden geçirerek, bir parçalama kaşifinin yol haritasını çizecektir. Aynı zamanda mevcut parçalama çözümlerini karşılaştırarak ortak sorunları belirleyecek ve yeni bir keşif yönü önerecektir: Shardeum ve dinamik parçalama.

"Parçalama" Hakkında

Ethereum bir koordinat noktası olarak alındığında, blok zincirinin ölçeklenebilirlik yöntemlerini iki ana kategoriye ayırabiliriz:

Dikey Ölçekleme(Vertical Scaling): Mevcut donanım performansını artırarak gerçekleştirilir. Bu yöntem basit ve etkilidir, gecikmeye duyarlı senaryolar için uygundur, ancak ağın merkezileşme derecesini sınırlayabilir.

Horisontal Ölçekleme(Horizontal Scaling): Temelde üç ana yaklaşım vardır:

1. İşlem hesaplama yükünü birden fazla bağımsız blok zincirine dağıtmak
2. Modüler blok zinciri, altyapıyı yürütme katmanı, veri kullanılabilirlik katmanı ve konsensüs katmanına ayırır.
3. Bir blok zincirini birden fazla parçaya ayırarak paralel olarak çalıştırın

Bu ölçeklendirme yaklaşımları yalnızca birbirinden bağımsız değildir; her çözüm, imkânsız üçgende denge arayışındadır ve makro ve mikro düzeyde etkili bir denge sağlamak için ekonomik teşvik mekanizmaları ile tasarlanmıştır.

"Parçalama" hakkında tartışmak için, birkaç anahtar soruyu baştan ele almamız gerekiyor:

1. Genel ağ düğümlerinin/doğrulayıcılarının hangi Parçalama'ya ait olduğunu nasıl belirleyebilirim? Yani ağ Parçalama (Network Sharding)
2. Her bir işlemin hangi parçalamaya atanacağını nasıl belirleriz? Yani işlem parçalama (Transaction Sharding)
3. Blok zinciri verileri farklı parçalamalarda nasıl depolanır? Yani durum parçalama (State Sharding)
4. Tüm sistem güvenliğinin parçalanmasını nasıl önleyebiliriz?

Ağ Parçalama (Network Sharding )

Ağ parçalama, blok zinciri ağını parçalara ayırmak anlamına gelir; böylece her bir parça zincir üzerindeki işlemleri işleyebilir ve defter tutma hakkı için yarışabilir. Ana zorluk, düğümlerin farklı parçalara ayrılmasıyla, saldırganların zorluk ve maliyetinin büyük ölçüde azalmasıdır.

Çözümler genellikle belirli bir dereceye kadar tarafsız rastgelelik inşa etmektir, saldırganların başarılı olma olasılığını en aza indirmektir. Örneğin, Ethereum her 6.4 dakikada bir belirli bir parçanın doğrulayıcısını rastgele seçer ve döngüye sokar.

Ancak, blok zincirindeki rastgelelik kendisi zorlu bir konu. Mevcut birçok tasarım, Ethereum ve Near'ın Beacon zinciri, PolkaDot'un Relay zinciri, Cosmos'un Cosmos Hub'ı gibi tüm ağı sürdürmek için ayrı zincirler geliştirmiştir.

交易Parçalama(Transaction Sharding)

İşlem parçalama, işlemlerin hangi parçalara dağıtılacağını belirlemek için kurallar oluşturulmasını ifade eder. Blok zincirinin defter modeli, işlem parçalamanın geliştirilmesini etkiler.

Şu anda iki ana defter tutma yöntemi vardır:

UTXO modeli: Tipik temsilcisi Bitcoin'dir. UTXO modelinde, işlem parçaları arasında parçalar arası iletişim gereklidir. Olası bir yol, işlemleri farklı parçalara dağıtmak için hash fonksiyonları kullanmaktır.

Hesap/Bakiye Modeli: Ethereum gibi temsil eder. İşlemleri gönderici adresine göre parçalara ayırmak yeterlidir, böylece aynı hesabın birden fazla işlemi aynı parçalama içinde işlenir ve çift harcama etkili bir şekilde engellenir. Bu nedenle, parçalama teknolojisini benimseyen çoğu blok zinciri hesap defteri sistemini kullanır.

Durum Parçalama(State Sharding)

Durum parçalama, blok zinciri verilerinin farklı parçalar içinde nasıl dağıtıldığını ifade eder. Bu, parçalama teknolojisinin en büyük zorluğudur, çünkü parçalama mekanizması altında, işlemler adreslere göre farklı parçalarda işlenir, durum yalnızca kendi adresinin bulunduğu parçada saklanır.

Ana zorluk, (Cross-Sharding) işlemlerini ele almaktır. Örneğin, A hesabının B hesabına para göndermesi ve her iki hesabın farklı parçalama (shard) içinde bulunması durumunda. Bu durumda, parçalama (shard)lar arası iletişim gereklidir ve bu, işlem işleme verimliliğini düşürebilir.

Bu sorunu çözmek için iki ana yaklaşım vardır:

Senkranşlar Arası Senkronizasyon (Synchronous): Ayrıca yakın bağlantı (Tight Coupling) olarak da bilinir. Parçalama arası bir işlem gerçekleştirildiğinde, ilgili bloklar aynı anda gerçekleşir ve her bir parça düğümü işlemi gerçekleştirmek için işbirliği yapar.

Asenkron Parçalama(Asynchronous): Ayrıca gevşek bağlantı(Loosely Coupling) olarak da bilinir. Bu yöntem, NEAR, Ethereum, Cosmos, Kadena gibi daha geniş bir uygulama alanına sahiptir. En büyük zorluk, işlemlerin atomikliğini sağlamaktır.

Parçalamanın Keşfi ve Denemeleri

Bazı tanınmış halka açık blok zincirlerinin parçalama teknolojisi çözümlerini gözden geçireceğiz ve bu sayede Shardeum'un yenilikçiliğini tartışacağız.

Parçalama

Zilliqa, parçalamayı denemeye başlayan en eski akıllı sözleşme platformlarından biridir. İşlemleri doğrulama görevini farklı parçalara ayıran hesaplama parçalama yöntemini kullanır. Ancak her düğüm hala tüm işlemleri alıp tüm hesap durumlarını güncellediğinden, ağ bant genişliği ve depolama işlemleri hala bir darboğazdır.

Statik Durum Parçalama

Daha genel bir parçalama yöntemi, hesap adresi alanını sabit boyutlu parçalara ayırmak ve düğümleri farklı parçalara atamaktır. Near, Elrond ve Harmony gibi platformlar bu yöntemi kullanmaktadır.

Ethereum'ın veri parçalama tasarımı

Ethereum, kullanılabilirliği artırmak için veri parçalama uygulamayı planlıyor. Bir çözüm, tüm verilerin kullanılabilir olup olmadığını doğrulamak için "veri kullanılabilirliği örnekleme" kullanan "veri kullanılabilirliği" temelli parçalamadır. Diğer bir çözüm, her parçaya ek işlevsellik ekleyerek onu mevcut Ethereum ana ağına daha benzer hale getirmektir.

Harmony

Harmony, standart bir parçalama yöntemini benimseyerek, birden fazla parçayı koordine eden bir işaret zinciri (beacon chain) kullanır. Bu, büyük yatırımcıların stake ettiği tokenlerin birden fazla parçaya dağıtılmasını sağlayan etkin bir hisse kanıtı (EPoS) mekanizması ve güvenli rastgele parçalama teknolojisi kullanarak, tek bir parçanın saldırıya uğramasını önler.

(# Elrond

Elrond, uyumlu durum parçalama kullanır ve parçaların sayısını dinamik olarak ayarlar. Güvenli bir doğrulama kanıtı konsensüs mekanizması kullanır ve )Meta Chain### aracılığıyla hızlı bir şekilde parçalar arası işlem kesinliği sağlar.

(# Yakın

Near, Nightshade protokolünü ) olarak tanıttı ve sistemi tek bir blok zinciri olarak modelledi, blok seviyesinde parçalama gerçekleştiriyor. Parçalama zinciri yoktur, bunun yerine tüm blok üreticileri ve doğrulayıcılar bir ana zincir inşa ediyor.

![Bin kelimeyle açıklama yeni halka Shardeum: Parçalamanın bir başka olasılığı]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-21183f66edba6389ed99a8c668bb88d6.webp(

Shardeum ve Dinamik Durum Parçalama

Shardeum, mevcut parçalama teknolojisinin sınırlamalarına karşı iki yenilikçi çözüm önerdi:

) İşlem Seviyesi Konsensüsü

Shardeum, yasal kişi sayısını kanıtlayan ( PoQ ) ve hisse kanıtı ### PoS ( ile birlikte, işlem seviyesinde ve blok seviyesinde değil, konsensüsü tamamlar. Bu, parçalama arasında aynı anda işlem yapılmasına izin verir ve atomik işlemleri sağlamak için gerekli olan karmaşıklığı ortadan kaldırır.

) Doğrusal Genişleme

Shardeum, dinamik durum parçalama kullanarak her bir düğümün farklı ve örtüşen adres aralıklarına sahip olmasına izin verir. Bu yöntem daha karmaşık bir yapıdadır, ancak gerçek bir doğrusal ölçeklenebilirlik sağlamaktadır.

Shardeum şu anda 10 adet parçalama ile her parçalamada 128 düğüm, toplamda 1280 düğüm barındırıyor. 2022 yılının dördüncü çeyreğinde, ana ağın çevrimiçi olması bekleniyor. Liberty 2.0 test ağında, Shardeum 100 TPS kapasitesini göstermiştir.

Sonuç

Gerçek parçalama ve ölçeklenebilir blok zinciri sıfırdan inşa edilmelidir, aynı şekilde güçlü bir topluluk da sürekli çaba gerektirir. Shardeum'un test ağı çevrimiçi olduktan sonra geniş bir ilgi gördü, ancak sorgulamalarla karşılaşsa da, ilerleme yolunun her zaman engebeli olduğuna inanıyoruz.

Eski bir deyişle, "Ülkede altı görev var, yüz işçi bunlardan birinde yer alır. Kimisi oturup tartışır, kimisi ise yaparak hareket eder." Jsquare, daha fazla inşaatçının merkeziyetsiz ve parçalama keşfine katılmasını umuyor. Web3'ün büyük ölçekli benimsenmesi gerçekleştiğinde, ancak o zaman yüksek kaliteli ve yüksek performanslı merkeziyetsiz kamu blok zincirleri öne çıkabilir. Sorgulama, tartışma ve tekrar tekrar kanıtlama süreçlerinden geçen topluluklar, merkeziyetsiz yolunda daha da ilerleyebilir.

![Bin kelimelerle yeni halka Shardeum: Parçalamanın bir diğer olasılığı]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-d20b7d1dbc15c9f665151aba3a8d52de.webp(

![On bin kelimeyle yeni blok zinciri Shardeum: Parçalama'nın başka bir olasılığı])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-93daeddd2b8a13824f6237ed7fd61163.webp(

![Bin kelimeyle yeni blok zinciri Shardeum: Parçalamanın bir başka olasılığı])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-d5254a1f137b64c6ce1a1f4033286822.webp(