Ethereum, EVM aracılığıyla programlanabilir akıllı sözleşmeleri tanıttı.
Orijinal başlık: "Parallel Power Unlocked"
Yazan: ROBERT MCTAGUE, Yatırım Analisti, Amber Labs
Derleyen: Yvonne
Blockchain endüstrisinin karşı karşıya olduğu mevcut zorluklar
Şu anda ana blok zincirleri, DeFi, NFT, sosyal medya ve hatta oyunlar dahil olmak üzere bir dizi uygulama sağlıyor. Bununla birlikte, bu uygulamaların kalitesi ve yetenekleri, temel bir sınırlama ile sınırlıdır: blok zincirlerinin aynı anda birden fazla işlemi gerçekleştirmedeki zorluğu. Paralel yürütme, merkezi olmayan uygulamalarda çok önemlidir çünkü akıllı sözleşme platformlarının birden fazla işlemi aynı anda işlemesine izin vererek ağın genel verimini ve yanıt verebilirliğini artırır. Bu kritik engeli aşmak için, son beş yıldaki endüstri gelişmeleri, paralelleştirme yoluyla blockchain performansını iyileştirmeye odaklandı.
Önceki raporlarda, modüler tasarımları, DAG gibi yenilikçi mimarileri ve Aptos ve Sui gibi vaka incelemelerini sergileyerek ölçeklenebilirliği artırmanın çeşitli yollarını araştırdık. Bununla birlikte, blok zinciri alanında genellikle gözden kaçan bir husus, ağın paralel yürütmeyi nasıl ele aldığı ve bu yaklaşımların nasıl karşılaştırıldığıdır.
Bu araştırma raporu, mevcut blok zincirlerinin sorunlarını çözmeye ve gelecekteki paralel yürütme için bir taksonomi çerçevesi oluşturmaya yardımcı olacak, yaklaşmakta olan 1. katman blok zincirlerine ışık tutmayı amaçlamaktadır. Bu çözümlerin paralel yürütmeyi nasıl mümkün kıldığına odaklanacağız ve mevcut blockchain ağlarının sınırlamalarının üstesinden gelme yaklaşımlarını karşılaştıracağız. Bu yeni nesil blok zincirleri tarafından kullanılan çeşitli strateji ve teknikleri inceleyerek, paralel yürütmenin geleceği ve blok zinciri inovasyonunu yönlendirmedeki rolü hakkında değerli bilgiler sağlamayı umuyoruz.
EVM
Günümüzde çoğu akıllı sözleşme platformu, Ethereum Sanal Makinesi'ne (EVM) dayanmaktadır, ancak büyük bir dezavantajı vardır: işlemleri aynı anda yürütemez. Bu sınırlama, ölçeklenebilirliği ve verimliliği artırmanın bir yolu olarak paralel yürütmeyi vurgulayan yeni bir L1 çözümleri dalgasının geliştirilmesine yol açtı.
Bir akıllı sözleşme blok zincirinin iki ana bileşeni vardır: düğümlerin işlem sıralaması ve dahil etme konusunda anlaşmaya varmasına yardımcı olan bir mutabakat mekanizması ve uygulama kodunu çalıştıran ve uygulama durumunu ve hesap bakiyelerini güncelleyen bir sanal makine. Ethereum, her düğümün tüm uygulamaların ve durumlarının bir kopyasını tuttuğu paylaşılan bir sistem olan EVM aracılığıyla programlanabilir akıllı sözleşmeler başlattı. Popülaritesine rağmen, EVM kullanan blok zincirleri işlem hızı açısından sınırlıdır. Örneğin, Ethereum saniyede yaklaşık 10 işlem (tps) işleyebilirken, en hızlı EVM zinciri BinanceChain yalnızca 200 tps'nin üzerine ulaşabilir. Bu verimsizlik, EVM'nin sıralı işleme modelinden kaynaklanmaktadır, yani işlemler birbiri ardına işlenmektedir.
Ölçeklenebilirliğe odaklanan bir L1 olan Monad, yakın tarihli bir gönderide bu analizi doğru bir şekilde yapıyor: "Referans olarak: Her 10 saniyede bir hareket eden 10.000 kullanıcılı basit bir kart oyunu, 1000 tps gerektirir." Mevcut duruma bakılırsa, EVM'nin bunu desteklemesi olası değildir. bir zincirde birçok işlem.
Bu zorluğun üstesinden gelmek için geliştiriciler, paralel yürütmeyi destekleyen çözümleri araştırıyorlar. Bu rapor, paralel yürütmenin iyileştirilmesine odaklanarak, bu blok zincirlerinin paralelleştirmeyi nasıl başardığını sınıflandırmak için bir çerçeve oluşturmayı amaçlamaktadır. Akıllı sözleşme ekosistemleri, bu stratejileri uygulayarak sıralı işlemenin sınırlamalarının üstesinden gelebilir ve merkezi olmayan uygulamaların daha geniş çapta benimsenmesinin yolunu açabilir.
Paralel yürütme nedir?
Blok zincirlerinde paralel yürütme, basit bir analoji ile anlaşılabilir. Müşterilerden satın aldıkları için ücret alması gereken bir market düşünün. Bir mağazada yalnızca bir ödeme şeridi ve kasa varsa, hat yavaş hareket ederek müşterileri sinirlendirecek ve potansiyel olarak onları başka bir yerden alışveriş yapmaya teşvik edecektir. Mağaza, süreci hızlandırmak için birden fazla ödeme şeridi ve kasa kullandı. Bu, mağazanın aynı anda birden çok müşterinin ihtiyaçlarını tek tek değil, aynı anda işlemesini sağlayan, eylem halindeki paralel işlemdir.
Bu benzetmeyi bir blok zincirine uygularsak, çoklu ödeme şeritleri, işlemlerin işlenmesi için farklı yolları veya şeritleri temsil eder. Paralel uygulamada, bu kanallar tek bir sistem içinde bulunur ve sistemin aynı anda birden çok işlemi işlemesine olanak tanır. Bu kurulum, tek bir blockchain sisteminin daha büyük hacimli işlemleri daha verimli bir şekilde işlemesini sağlayarak genel performansı artırır.
Artık paralel yürütmenin blockchain verimliliği ve ölçeklenebilirliği açısından önemini kavradığımıza göre, mekaniğine biraz daha derinlemesine bakalım.
Paralel yürütme nasıl çalışır?
Blockchain'de paralel yürütme, ilgisiz işlemlerin aynı anda işlenmesi anlamına gelir. İlişkisiz işlemleri bağımsız olaylar olarak ele alın. Örneğin, iki kişi farklı borsalarda token ticareti yaparsa, işlemleri eş zamanlı olarak gerçekleştirilebilir. Ancak aynı platformda işlem görüyorlarsa, işlemlerin belirli bir sıra ile gerçekleştirilmesi gerekebilir.
Paralel yürütmeyi gerçekleştirmedeki ana zorluk, hangi işlemlerin ilintisiz ve hangilerinin bağımsız olduğunu belirlemektir. Bu, her işlemin blok zincirinin verilerini nasıl etkilediğini anlamayı içerir. Birbirine bağlı birçok uygulamada, hangi işlemlerin birbirine bağlı olduğunu belirlemek zor olabilir.
Farklı blockchain sistemleri, genellikle blockchain verilerine erişimi yöneterek ilgisiz işlemleri tanımlamak için farklı yöntemler kullanır. Her hesabın veya akıllı sözleşmenin, değiştirilebilen kendi belirlenmiş veri aralığı vardır. Bağımsız işlemler, aynı blokta aynı verileri değiştirmeye çalışmazken, ilgili işlemler bunu yapar.
Bazı işlemlerin alakasız olarak değerlendirilme olasılığı diğerlerinden daha yüksektir. Örneğin, iki kişi arasında basit bir token transferi diğer insanları etkilemez, dolayısıyla bu tür işlemlerin neredeyse her zaman bağımsız olduğu açıktır. Ancak aynı akıllı sözleşmeyi veya hesabı içeren işlemler, verilerini değiştirebilir ve paralel olarak yürütülemez. Bir örnek, tüm katılımcı platformların diğer işlemleri gerçekleştirmeden önce ilk işlemin tamamlanmasını beklemesi gereken birden çok platformu içeren bir belirteç işlemidir.
Aşağıdaki bölümlerde, blockchain sistemlerinde paralel yürütme elde etmek için üç farklı yaklaşımı inceleyeceğiz: durum erişimi/iyimser, parçalama ve hesaplama tabanlı paralel yürütme. Geleneksel olarak, yalnızca durum erişimi ve iyimser modellerin, blok zincir endüstrisindeki diğer kişiler tarafından, tek bir blok zincirin işlemleri aynı anda işlemesini sağladığından, gerçekten paralel yürütme yöntemleri olarak kabul edildiğini belirtmekte fayda var. Bununla birlikte, karmaşık zincirler arası iletişim protokollerinin ortaya çıkmasıyla, paralel yürütmeyi neyin oluşturduğu kavramı önemli ölçüde genişledi. Örneğin parçalama, geleneksel olarak bir paralel yürütme aracı olarak görülmese de, işlemlerin birden çok parça arasında paralel olarak işlenmesini kolaylaştırır, bu nedenle dikkate almaya değer. Son olarak, nispeten yeni hesaplama tabanlı paralel yürütme kavramını keşfedeceğiz. Bu yenilikçi model, yaygın olarak bilinmemekle birlikte, bu yazının ilerleyen kısımlarında ayrıntılı olarak açıklayacağımız blok zincir sistemlerinde paralel işlem işlemeye yönelik devrim niteliğinde bir yaklaşımı temsil etmektedir. Bu yaklaşımları keşfederken, her birinin daha verimli ve ölçeklenebilir blockchain teknolojisi için nasıl benzersiz avantajlar ve zorluklar sunduğunu ortaya çıkaracağız.
Paralel Yürütme: Durum Erişimi ve İyimser Model
Şu anda, paralel yürütmeye sahip çoğu blok zinciri iki popüler yaklaşıma dayanmaktadır: durum erişim yaklaşımı ve İyimser model. Durum erişim yaklaşımı, hangi işlemlerin blok zinciri durumunun hangi bölümüne erişimi olduğunu önceden belirleyen ve blok zincirinin hangilerinin bağımsız olduğunu kolayca beyan etmesine izin veren stratejik bir yaklaşımdır. İyimser modeller ise, tüm işlemlerin bağımsız olduğu varsayımı altında çalışır ve bu varsayımı geriye dönük olarak doğrular ve gerekirse düzeltmeler yapar. Birkaç blok zincir, paralelleştirmeyi kolaylaştırmak için bu yaklaşımlardan yararlanır ve bu teorik yaklaşımların her birini eylem halinde gösterir. Bunlar genellikle insanların paralel blok zincirlerini tartışırken atıfta bulundukları modellerdir. Bu bölüm, bu iki yaklaşımı ve bunların blockchain alanındaki uygulamalarını açıklayacaktır.
Solana: Paralel Blockchainlerin Öncüsü
Solana, işlemleri yönetmek ve ölçeklenebilirliği genişletmek için benzersiz bir yaklaşıma öncülük ederek blockchain alanında bir öncü haline geldi. Çığır açan yeniliği, blok zincir durumunun hangi bölümlerine (tüm hesapların veya varlıkların kapsamlı kaydına) belirli eylemlerle erişilebileceğini belirlemektedir.
Bunu dev bir dosyalama sistemi gibi düşünün. Her işlem, belirli bir dosyaya erişim isteği gönderir. Dosya isteği benzersiz ise işlemler bağımsız olarak işlenebilir. Ama aynı dosyaları isterlerse o işlemler iç içe geçiyor ve koordinasyon gerektiriyor. Asıl püf noktası, hangi işlemin hangi dosyayı istediğini belirlemektir.
İlk paralel blok zinciri olarak Solana bir çözüm sunar. Her işlem, hangi dosyaya erişmeyi planladığını önceden bildirmelidir. Bu gereklilik, Solana'nın tüm fonksiyonların hesap tabanlı bir çerçevede çalıştığı "SeaLevel" yürütme modelinde yer almaktadır. Her hesaba yalnızca kendisiyle ilişkili işlemlerle erişilebilir, bu da olası çakışmaları önler.
En önemlisi, Solana bu hesaplarda yer alan durum bilgisi olmayan prosedürleri de kullanır. Durum bilgisiz programlar, yürütmeler arasında hiçbir veriyi hatırlamayan kod parçalarıdır; her çalıştırılışlarında sıfırdan başlarlar. Bir fonksiyon çağrısı yapıldığında bu programlar aktif hale getirilerek herhangi bir geçmiş veriye dayanmadan görevlerini yerine getirirler. Bu konsept, işlem bağımsızlığının korunmasına yardımcı olur ve Solana'nın blockchain ölçeklenebilirliğini geliştirmeye yönelik yenilikçi yaklaşımına katkıda bulunur.
Sui: Nesneler konsepti
Sui kısa süre önce çıkış yaptı ve blockchain alanında oldukça heyecan yarattı. Ama Sui masaya tam olarak ne getiriyor Sui'nin mimarisinin nüanslarını araştırmak için ekibimiz, onu daha sonra keşfedeceğimiz başka bir blockchain olan Aptos ile karşılaştıran kapsamlı bir makale hazırladı. Ancak bu noktada asıl endişemiz, Sui'nin paralel işlem gerçekleştirme konusundaki benzersiz yaklaşımını anlamaktır.
Sui'nin paralelleştirme stratejisi Solana'nınkine benzer, ancak benzersiz bir değişiklikle: hesapları "nesneler" adı verilen bir yapıyla değiştirmek. Sui işlemleri hesaplara referans vermez, bunun yerine varlıklar veya akıllı sözleşmeler olabilen nesnelerin özelliklerini değiştirir. Bir işlem bağımsız olarak belirlenirse (yani, hedef nesneyle başka hiçbir işlem etkileşime girmezse), mutabakat mekanizmasını tamamen atlayacaktır - Bizans mutabakat yayını olarak bilinen bir özellik.
Örnek olarak, Alice'in Sui'nin bağlamında bir nesne olarak temsil edilen benzersiz bir NFT'ye sahip olduğunu ve "Alice"in "sahibi" olarak listelendiğini varsayalım. Alice bu NFT'yi Bob'a aktarırsa, işlem fikir birliği sürecini atlayarak ayrı bir nesne işlemi olarak ele alınır. Ancak Alice, pazar yeri aracılığıyla bir NFT satın almak gibi daha karmaşık bir işlem gerçekleştirmeye karar verirse dinamikler değişir. Nesneler diğer işlemler tarafından manipüle edilebildiğinden, işlem bağımlı bir işlem olarak belirlenebilir ve yürütülmeden önce sıralanması gerekebilir.
Yakıt: Yürütmeyi geliştirmek için UTXO kullanın
Fuel, blockchain alanında bir liderdir ve UTXO (Harcanmamış İşlem Çıktısı) modelinin tüm avantajlarından yararlanır. UTXO modelini fiziksel bir nakit işlemi olarak düşünürseniz, bu, 10 dolarlık bir banknotla 7 dolara bir şey satın alıp 3 doları bozdurmak gibidir. Fuel, UTXO modelini kullanarak işlemleri paralel olarak verimli bir şekilde işleyebilir. Bunun nedeni, UTXO modelinin, etkileşime girdikleri nesnelerde veya "faturalarda" çakışmayan bağımsız işlemlerin kolayca tanımlanmasına izin vermesidir. Bu bağımsızlık, bu işlemlerin çakışma olmadan aynı anda işlenebileceği ve işlem hacmini önemli ölçüde artırabileceği anlamına gelir.
Bitcoin ayrıca, Fuel'in katı erişim listeleri oluşturmak için kullandığı UTXO modelini benimser. Bu listeler, blok zinciri durumunun hangi bölümlerinin erişilebilir olduğunu kontrol eden düzenleyiciler olarak işlev görür. Strateji, kanonik işlem sıralaması fikrine dayanır, işlemleri bir blok içinde düzenleme şekli, işlemler arasındaki bağımlılıkları belirleme sürecini basitleştirir.
Fuel, yeni bir sanal makine olan FuelVM ve yenilikçi bir programlama dili olan Sway'i geliştirerek bu konsepti hayata geçirdi. FuelVM, geliştiricilerin Fuel ekosistemine daha doğrudan entegre olmalarını sağlayan Ethereum Virtual Machine (EVM) için yalın ama tamamen uyumlu bir yedek olarak tasarlanmıştır.
Ayrıca Fuel, modüler bir blockchain yapısını vurgular. Bu modüler yaklaşım, Fuel içinde yürütülen işlemlerin Ethereum ana ağ ağında yapılmasını sağlar. Sonuç olarak, Fuel, tümü Ethereum'da konsolide edilmiş ve kapatılmış çok sayıda işlemi gerçekleştirme kapasitesine sahiptir. Bu stratejik hamle, Fuel'in ağır işlem yüklerini verimli bir şekilde yönetmesini sağlar.
Aptos: İyimser bir şekilde yürütün
Blok zinciri paralelleştirme araştırmamızda, ilk olarak blok zincirlerinin işlem başlangıcında nasıl bağımlılıklar oluşturduğunu açıklıyoruz. Buna, bir akıllı sözleşmenin veya geliştiricinin hangi işlemlerin devletin hangi kısmına erişebileceğini tanımladığı durum erişim yaklaşımı diyoruz. Şimdi iyimser yürütme adı verilen başka bir tekniğe dönüyoruz. İyimser yürütme, her işlemin sanki başka bir işlemle bağlantısı yokmuş gibi işlendiği ve tüm işlemlerin aynı anda işlenmesine izin veren bir stratejidir. Ancak bazı işlemlerin bağlantılı olduğu anlaşılırsa durdurulur, sonuçları silinir ve tekrar çalıştırılır. Bu, işlemler çoğunlukla bağımsız olduğunda işleri hızlandırabilir, ancak çoğu birbirine bağlı olduğunda, işlemlerin sık sık durdurulması ve sıfırlanması gerekir, bu da işlemleri yavaşlatabilir.
Aptos, iyimser yürütmeyi uygulamak için Blok Yazılım İşlem Belleği (Block-STM) adlı bir yaklaşım kullanır. Aptos, Diem'in Move dili ve işlem bağlantılarını otomatik olarak keşfeden MoveVM üzerine kurulmuştur. Blockchain durumunun hangi kısmına (bellek konumu gibi) dokunduklarını söylemek için işlem gerektirmez.
*
Kaynak: Block-STM Teknik Raporu
(Şema, bazı işlemlerin bağlanması durumunda doğrulamanın askıya alınacağını, sonuçların silineceğini ve ardından tekrar çalıştırılacağını göstermektedir.)
Block-stm'de, işlemler önce bir blok içinde belirli bir sırada ayarlanır ve ardından eşzamanlı yürütme için farklı işleme iş parçacıkları arasında bölünür. Bu işlemler işlenirken, sistem her işlemin hangi bellek konumunun değiştiğini takip eder. Her işleme turundan sonra, sistem tüm işlem sonuçlarını kontrol eder. Bir işlemin, daha önceki bir işlem tarafından değiştirilen bir bellek konumuna dokunduğunu tespit ederse, sonuçlarını siler ve yeniden çalışır. Bu işlem, bloktaki her işlem işlenene kadar devam eder.
Block-STM'nin başarısı büyük ölçüde işlemler arasındaki bağlantılara bağlıdır. Aptos ekibine göre, 32 işlem çekirdeği kullanmak, işlemler yüksek oranda ilişkili olduğunda 8 kat, işlemler daha az ilişkili olduğunda 16 kat hızlanma sağlıyor. Bununla birlikte, bir bloktaki her işlem birleştirilirse, blok-stm, tek tek yapmaya kıyasla biraz yavaşlamaya neden olabilir.
Monad: EVM zincirinin lideri
Monad, EVM uyumlu blok zincirlerinde yeni bir yaklaşıma öncülük etti ve EVM'nin ilk katmanında paralel bir mimari sunan ilk blok zinciri oldu. Aptos gibi, işlemlerin birbirine bağlı olmadığı varsayımı altında çalışan ve bağımlılıkları ortaya çıktıkça çözen iyimser bir yürütme yolu izler.
Bu yeni yaklaşımın zorlukları da var. Blockchain teknolojisinde büyük değişiklikler yapmak, karmaşık ve uzun vadeli bir taahhüttür. Bununla birlikte, Monad'lar yeniliğe bağlı kalmaya devam ediyor ve kendi mimarilerini geliştirmeyi amaçlayan diğer blockchain ağları için bir işaret haline geldi.
Örnek olarak Polygon ve BinanceSmartChain'i ele alalım, iki tanınmış blok zinciri şimdi benzer stratejiler kullanarak sistemlerini yükseltmeye çalışıyor. Büyük platformları kendi mimarilerini yeniden değerlendirmek ve revize etmek için etkilediğinden, monadların iyimser uygulama konusundaki öncü çalışmalarının önemi ne kadar abartılamaz.
Örneğin, Poligon hızlı iş hacmine ve milyonlarca günlük işleme sahiptir. Ağ oluşturma API'si zaten paralelleştirilebilir bir motoru çalıştırmak için yeterli veri sağlıyor ve EVM'ye özgü Block-STM'yi keşfederek API'de değişiklik yapılmasını önlemeyi başardılar. Bununla birlikte, PolygonPoS zincirindeki devasa işlem hacmi göz önüne alındığında, herhangi bir blok arasında sıfır bağımlılık varsayımı gerçekçi değildir. Bu nedenle, işlem bağımlılıklarını bloklar halinde meta veriler olarak kaydeden, fazlalığı ve hesaplama gereksinimlerini azaltan minimal bir meta veri yaklaşımı benimsediler.
Benzer şekilde BinanceSmartChain de, Monad'ın yenilikçi yaklaşımının bir bütün olarak sektör üzerindeki etkisini yansıtarak, EVM zincirindeki uygulamayı iyimser uygulama yoluyla paralel hale getirme fırsatlarını araştırıyor.
Monad'ın yenilikçi ruhu ve blockchain teknolojisinin sınırlarını zorlama taahhüdü, EVM alanında yeni bir trend yarattı. EVM katman 1'de paralel bir mimariyi benimseme yaklaşımı, yalnızca kendi sisteminin verimliliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda alandaki diğer önemli oyuncuları da aynı şeyi yapmaları için etkiler ve ilham verir, bu da blok zinciri endüstrisinin geleceğinde büyük bir değişime işaret eder.
Parçalamaya dayalı paralel yürütme
Şimdiye kadar, çeşitli blok zincirlerinin sıralı sıralamayı nasıl bozduğunu ve hesaplar, nesneler, UTXO'lar ve iyimser modeller gibi kavramlar aracılığıyla paralelleştirmeyi nasıl başardığını tartıştık. Bununla birlikte, incelemek üzere olduğumuz yeni nesil blok zincirleri, paralelleştirmeye benzersiz bir yaklaşım getiriyor. Bu platformlar, işlemleri paralel olarak işleyebilen tek bir blok zincirine sahip olmaktan ziyade, bir parçalama modeline benzer. Blok zinciri, her biri kendi işlemlerini işlemekten sorumlu olan birden çok bölüme ayrılmıştır.
Shardeum: EVM'nin parçalama yöntemi
Shardeum, dinamik parçalama yoluyla blok zincir ölçeklenebilirliğine çığır açan bir yaklaşım getiriyor ve doğrusal ölçeklenebilirliği mümkün kılıyor. Parçalar, ağın alt bölümleridir ve her parça, ağ işlemlerinin bir bölümünü yöneterek kaynak verimliliğini ve verimi artırır. İlişkili verilerine göre belirli bir parçaya atanan, Shardeum'da barındırılan merkezi olmayan bir uygulamada (dapp) işlem yapan bir kullanıcıyı düşünün. Bir parça, bir mini blok zinciri gibi, kendi yetkisi altındaki diğer parçalarla işlemleri aynı anda işler. Kullanıcılar, kullanıcı deneyimini optimize ederek daha hızlı işlemden yararlanır.
Shardeum'un önemli bir özelliği, Ethereum Virtual Machine (EVM) ile uyumlu olmasıdır. Geliştiriciler, Shardeum'un dinamik parçalama ve paralel işleme özelliklerini kapsamlı Ethereum ekosistemiyle birleştirerek Ethereum tabanlı dapp'lerini kolayca Shardeum'a taşıyabilir.
Dinamik parçalama, ağın dalgalanan taleplere uyarlanabilirliğini sağlar ve sistemin ölçeklenebilirliğini ve yüksek verimliliğini destekler. Shardeum, birden çok kullanıcıdan girdi gerektiren karmaşık uygulamaların sorunsuz bir şekilde yürütülmesine izin vererek, ölçeklenebilirliği geliştirerek, parçalar arası işlemleri otomatikleştirir.
Shardeum'u benzersiz kılan, doğrusal olarak ölçeklenebilmesidir. Ağ, düğümler eklendikçe doğrusal olarak ölçeklenir; bu, işlem hacminin düğüm sayısıyla orantılı olarak arttığı anlamına gelir. Düğüm esnekliği ve otomatik ölçeklendirme yetenekleriyle birleştirilen bu doğrusal ölçeklendirme, Shardeum'un değişen iş yüklerini ve ağ büyümesini en iyi şekilde yönetmesini sağlar. Shardeum, karmaşık uygulamaların ölçeklenebilirliğini artırarak ve gerçek dünyadaki işlem gereksinimlerine pratik bir çözüm sunarak gerçek dünyadaki işlemsel ihtiyaçlara pratik bir çözüm sunar.
Linera: Devrim niteliğinde bir çoklu zincir protokolü
Linera'nın blockchain ölçeklenebilirliğine yönelik yenilikçi çözümü, kullanıcı zincirlerini, genel zincirleri ve kısa ömürlü zincirleri içeren dinamik çok zincirli protokolüyle öne çıkıyor.
Yukarıdaki diyagram, Linera sistemindeki üç farklı zincir tipini göstermektedir: kullanıcı zincirleri, genel zincirler ve geçici zincirler. Her zincir türünün, protokolün genel işlevselliğine ve ölçeklenebilirliğine katkıda bulunan benzersiz bir rolü vardır.
Linera'nın kullanıcı tarafından kontrol edilen zincirler kavramına öncülük ettiği Shardeum'un aksine, Shardeum ağını her biri işlemlerin bir alt kümesinden sorumlu olan çok sayıda parça zincirine ayırır. Bu ayrıntılı yaklaşım, ağ genelinde kaynak tahsisini optimize ederken kullanıcılara daha fazla kontrol ve özerklik sağlar.
Yalnızca kullanıcıların sahip olduğu ve kontrol ettiği kullanıcı zincirleri, Linera'nın mimarisinin omurgasını oluşturur. Bu zincirler, belirli son kullanıcılar için işlemleri bağımsız olarak işler, paralel yürütmeye izin verir ve gecikmeyi azaltırken iş hacmini önemli ölçüde artırır.
Halka açık zincir, Linera'nın tasarımının bir başka önemli parçasıdır. Bu zincirler, Otomatik Piyasa Yapıcılar (amm) gibi merkezi olmayan uygulamalara ev sahipliği yapar. Açık zincir, tüm ağ katılımcılarına açıktır ve açık ve sınırsız etkileşim gerektiren uygulamalar için ortak bir platform sağlar.
Linera ayrıca atomik takaslar gibi karmaşık işlemleri gerçekleştirmek için özel olarak tasarlanmış geçici zincirler kavramını da sunar. Bu özellik, darboğaz oluşturabilecek ana zincir üzerindeki işlemleri kaydetmesi gereken protokollere göre önemli bir avantaj sağlar. Linera'da, atomik takas sırasında diğer işlemlerden bağımsız ve paralel olarak işlenen geçici bir zincir oluşturulur. Takas bittiğinde, geçici zincir kaybolur ve güncellenmiş durum ilgili kullanıcı zincirine yansıtılır.
Protokolün yapısı, değişen yükler altında sistem performansını korumak için temel bir özellik olan yatay ölçeklendirmeyi destekler. Trafik arttıkça, doğrulayıcılar, artan etkinliği yönetmek ve yüksek yük altında yüksek verimi korumak için daha fazla çalışan makine ekleyebilir.
Her blok zincirinin veya "bölgenin" farklı bir doğrulayıcı grubu tarafından çalıştırıldığı Cosmos gibi diğer protokollerin aksine, Linera tüm zincirleri tek bir doğrulayıcı kümesinde birleştirir. Bu birleşik yaklaşım, artan gecikme veya tutarsızlıklara yol açabilecek ayrı doğrulayıcı kümeleriyle doğrulamanın karmaşıklığını ortadan kaldırarak zincirler arası etkileşimleri basitleştirerek Linera protokolünün verimliliğini ve güvenliğini artırır. Sonuç olarak, işlemler ekosistem boyunca daha verimli bir şekilde işlenir ve bu da çakışma riskini önemli ölçüde azaltır.
QuaiNetwork: Proof-of-Work ile Paralelliği ve Birlikte Çalışabilirliği Geliştirme
QuaiNetwork, benzersiz ölçeklenebilirlik yaklaşımıyla blockchain endüstrisinde kendi yolunu çizmiştir. Quai, dinamik ve birlikte çalışabilir çok zincirli bir mimari uygulayarak, ölçeklenebilirlik sorununa benzersiz bir çalışma kanıtı tabanlı çözüm sunarak, sonsuz sayıda parça yürütme yoluyla işlem paralelleştirmeyi mümkün kılar. Bu yaklaşım Quai'yi kullanıcı tarafından kontrol edilen zincirler kullanan Linera gibi protokollerden ayırırken Shardeum'un dinamik sharding'iyle bazı benzerlikler paylaşıyor.
Quai'nin kullandığı parçalama sürümü, merkezi sistemlerde veritabanı performansını artırmak için kullanılan geleneksel yöntemlere benzer. Ancak Quai, dinamik, uyarlanabilir, derinlemesine iç içe geçmiş çok zincirli bir mimariye sahip olmasıyla tipik parçalama şemalarından farklıdır. Bu, ağın işlemleri bağımsız olarak işleyen parça zincirlerine bölündüğü Shardeum'un dinamik parçalamaya benzer. Ancak Quai, bu farklı parçaları birleştirilmiş bir madencilik hiyerarşisi kullanarak koordine ederek, işlemlerin ağ genelinde paralel olarak gerçekleştirilmesine izin veren benzersiz bir ara bağlantı oluşturur. Birlikte çalışabilirliği (çapraz parça işlemleri) kolaylaştırmak için bazı yeni güven mekanizmaları sunan mevcut tüm parçalama uygulamalarının aksine, Quai ağı, parçaları birbirine bağlamak için birleştirme madenciliğini kullanır ve tek mekanizmanın madencilik olduğundan emin olur. QuaiNetwork'ün birleştirilmiş madencilik yoluyla birlikte çalışabilirliğe yönelik benzersiz yaklaşımı, verimi önemli ölçüde artırır ve ademi merkeziyetçilikten veya performanstan ödün vermeden çok sayıda eşzamanlı işlemi barındırma yeteneği sağlar.
Sınırsız sayıda yürütme parçacığını koordine edebilmek için Quai ağı, PoEM adı verilen yeni bir fikir birliği mekanizması sunar. PoEM, Proof-of-Work (PoW) mutabakatına dayalıdır, ancak diğer mutabakat mekanizmalarından farklı olarak, mutabakata dayalı çatalları ortadan kaldıran ilk mekanizmadır. PoEM çalıştırılırken, aynı bilgi seti verildiğinde, tüm düğümler sıradaki bir sonraki blok için her zaman aynı tercihe sahip olacaktır. PoEM, tüm düğümlerin önerilen herhangi bir bloğu anında ve adil bir şekilde karşılaştırmasına izin vererek fikir birliğinden tüm belirsizliği ortadan kaldırır. Fikir birliğinin her zaman anında olmasını sağlayarak, PoEM sonsuz parçalama için gerekli önkoşulu sağlar. Fikir birliğine varmak biraz zaman alıyorsa, koordine edilebilecek yürütme parçalarının sayısında ciddi bir sınır vardır. Fikir birliğine ulaşmanın ilk "sıfır zamanlı" yöntemi olan PoEM, sonsuz büyüyen zincir kümelerini koordine etmeye uygun ilk ve tek fikir birliği algoritmasıdır.
Quai'nin mimarisinin öne çıkan bir özelliği, Quai'de "bölgeler" olarak adlandırılan Paralel Yürütme İş Parçacıklarının (PET'ler) tanıtılmasıdır. Her bir "bölge" veya paralel yürütme iş parçacığı, işlemleri bağımsız ve eşzamansız olarak işler. Her Quai yürütme iş parçacığının işlemleri bağımsız olarak işleme yeteneği, Quai'nin ölçeklenebilirliğinin arkasındaki temel kavramlardan biri olan ağın paralel işleme yeteneklerini destekler.
QuaiNetwork'teki zincirlerin sayısı, tıpkı Shardeum'un dinamik sharding'i gibi dinamik ve uyarlanabilir. Ancak, QuaiNetwork'ün PoEM konsensüs mekanizmasını kullanımı, bu dinamik parçalama modelinin performans düşüşü olmadan sonsuz sayıda gerçekleştirilmesine izin vermesi bakımından benzersizdir. QuaiNetwork, dinamik parçalama yoluyla yürütme parçalarını ekler ve bariz bir ödün verir: Ağa daha fazla yürütme parçası eklendikçe, zincirler arası işlemlerin hedef parçaları tarafından referans alınması için geçen süre artacaktır. Bu ilişki alt doğrusaldır - örneğin, Quai'yi 9 parçadan 16 parçaya ölçeklendirmek, zincirler arası bir işlemin hedefine ulaşması için ortalama süreyi 3300 saniyeden 4400 saniyeye çıkarır. 25 parçaya daha fazla ölçeklendirme, ortalama süreyi yaklaşık 5.500 saniyeye çıkarır. Teorik olarak, Quai 100 parçaya genişlerse, küresel çapraz zincir yerleşimine kadar geçen ortalama süre yaklaşık 11.000 saniyedir. QuaiNetwork'ün dinamik parçalama algoritması, ek aktarım hızına ne zaman ihtiyaç duyulduğunu anlamak için ağın gas limitini ve amca blok oranını izler ve artan aktarım hızı taleplerini karşılamak için ek yürütme parçalarını otomatik olarak mutabakata dönüştürür.
Ayrıca Quai'nin dokuma yapısı, şekillendirilebilir çok zincirli akıllı sözleşmeleri destekler ve zincirler arası verimli sözleşme etkileşimine izin verir. Her Quai yürütme iş parçacığının bir EVM'si vardır ve alternatif parçada bulunan EVM ile iletişim kurmak için yeni işlem kodları tanıtılır. Bu yetenek, geliştiricilerin sözleşmeleri birden çok veya tüm Quai zincirlerinde dağıtmasına olanak tanıyarak, ağ genelinde merkezi olmayan uygulamaların (dapp'ler) çalışabilirliğini sağlar.
QuaiNetwork'ün yenilikçi sharding uygulaması, birleştirme temelli birlikte çalışabilirlik ve paralel yürütme iş parçacıkları ile birleştiğinde, iş tabanlı bir mutabakat mekanizması altında blok zinciri ölçeklenebilirliğinde büyük bir ilerlemeyi temsil ediyor. Zincirler arası işlemlerin sağlam bir şekilde ele alınması ve gelişmiş akıllı sözleşme yetenekleri, Quai'yi büyüyen ölçeklenebilir blok zinciri protokolleri alanında dikkate değer bir katkı sağlar.
Hesaplamaya dayalı paralel yürütme
Blok zincirlerinin paralel yürütülmesinde ortaya çıkan bir paradigma, hesaplama tabanlı modeldir. Bu terim, AmberGroup'taki araştırma ekibimiz tarafından paylaşılan bir ortamda eşzamanlı olarak bilgi işlem görevlerini işleme yöntemini açıklamak için türetilmiştir. Durum erişimli ve iyimser modellerden farklı olarak, hesaplama tabanlı modeller kesinlikle sıralı bellek tabanlı hesaplamalara dayanmaz. Bunun yerine, oldukça paralel bir sanal makine ilkesiyle çalışır. Bu tasarım, sağlam ve verimli paralel yürütmeyi destekler. Aşağıdaki bölümler, hesaplamaya dayalı paralel yürütme ilkelerini, potansiyel uygulamalarını ve daha geniş blok zinciri teknolojisi alanına getirdiği benzersiz zorlukları keşfediyor.
Kindelia: Hesaplamaya Dayalı Paralel Yürütmenin Santrali
Kindelia, blok zincirlerindeki hesaplama tabanlı paralel yürütme modellerinde umut verici bir çözüm olarak ortaya çıktı. HigherOrder Corporation tarafından geliştirilen, verimli paralel bilgi işlem sağlayan Higher-Order Virtual Machine (HVM) adı verilen benzersiz bir çalışma zamanına dayanmaktadır.
Kindelia'nın yeniliği, çoğu modern bilgisayarın temelini oluşturan Turing makine modelinden farklı bir kavram olan "etkileşim ağı" adı verilen yeni bir bilgi işlem modeline dayanmaktadır. Etkileşim ağları, her düğümün ağdaki diğer düğümlerle nasıl etkileşime gireceğini belirleyen yeniden yazılmış bir dizi kurala sahip olduğu etkileşim düğümlerinin bir grafiğine dayanır. Hesaplama, etkileşen ağı azaltarak ve nihai duruma ulaşılana kadar yeniden yazma kurallarına göre düğümleri ağdan sistematik olarak kaldırarak gerçekleştirilir. Bu model, düğümler herhangi bir küresel koordinasyon olmadan yerel olarak etkileşime girdiğinden, işlemi dikte etmek için merkezi bir saate ihtiyaç duymadan hesaplamanın paralel olarak yapılmasına izin verir.
*
*Victor Taelin'in (HigherOrderCompany CEO'su) çizimi bize etkileşim ağını nasıl azaltacağımızı gösteriyor. *
Bu modelin avantajları çoktur. İçsel paralelliği nedeniyle, geleneksel sıralı hesaplama modellerinden çok daha iyi performans göstererek daha hızlı ve daha verimli hesaplamaları kolaylaştırır. Ayrıca, bilgisayar biliminin çeşitli alanlarında bir uygulama alanı açar. Kindelia, altL1'in arzuladığı hedeflerin çoğuna ulaşan, blockchain bağlamında ilk gerçek paralel sanal makine olarak öne çıkıyor. Ancak, Turing makine tabanlı mimarilere güvenmeleri nedeniyle, bu rakipler hiçbir zaman aynı düzeyde paralelleştirmeye ulaşamayabilirler.
Kindelia'nın tasarımı, işlevleri gerçekleştirmek için daha az hesaplama adımı gerektirir, işlem çekirdeklerinin kullanımını en üst düzeye çıkarır ve işlemlerin doğru sırada gerçekleştirilmesini sağlar; bunların tümü geliştiricilerin minimum ek çabasıyla gerçekleşir. Bu basitleştirilmiş yürütme işlemi, daha yüksek bir güvenlik düzeyiyle birleştiğinde, Kindelia'yı blockchain teknolojisinde hesaplama tabanlı paralel yürütmenin en son örneği haline getiriyor.
Kindelia ve HVM'nin teorik temeli bir şekilde gelişmiş olsa da, pratik öneminin anlaşılması kolaydır: blok zinciri bilgi işlemin hızını, verimliliğini ve güvenliğini artırmak. Kindelia ile, bu dönüştürücü alanın süregelen gelişiminde önemli bir kilometre taşına işaret ederek, blockchain teknolojisinde devrim niteliğinde bir sıçramaya tanık oluyoruz.
Paralel yürütmeyle ilgili endişeler
Paralel blok zincirlerinin potansiyelini keşfederken, kayda değer ölçeklenebilirlik ve hız avantajları sunarken, aynı zamanda benzersiz zorluklar ve potansiyel dezavantajlar da sunduğunu kabul etmek önemlidir. Sıklıkla bahsedilen iki ana konu, artan merkezileşme potansiyeli ve yüksek işlem çakışma oranlarıdır.
Paralel blok zincirleri, işlem işlemeyi çok sayıda düğüm arasında dağıtarak işlem işleme verimini artırır. Ancak bu dağılım, gücün birkaç düğümde yoğunlaşmasına da yol açarak belirli bir derecede merkezileşmeyi beraberinde getirebilir. Bu merkezileştirme, blok zincirinin güvenilirliğini ve güvenliğini baltalayabilir ve onu saldırılara karşı daha savunmasız hale getirebilir. Ek olarak, paralel blok zincirleri ağ kesintisi riskini artırır. Örneğin Solana ağı, aşırı işlem talepleri nedeniyle Eylül 2021'de bir kesinti yaşadı. Olay, blockchain ağlarını ölçeklendirmeyle ilişkili potansiyel riskleri vurguluyor ve istikrardan ödün vermeden yüksek işlem hacimlerini kaldırabilecek çözümlere duyulan ihtiyacın altını çiziyor.
İşlem çakışma oranı bir diğer önemli konudur. Bu oran, çakışmalar nedeniyle aynı anda gerçekleştirilemeyen işlemlerin yüzdesini ifade eder. Yüksek bir çakışma oranı, paralel blok zincirlerinde çok sayıda işlemin yeniden çalışmasına yol açabilir. Flashbots raporuna göre 2017 yılında Ethereum işlemlerinin çakışma oranı %35 civarındaydı. Ethereum ağına hakim olan OpenSea ve Uniswap gibi büyük uygulamalarla, çakışma oranı muhtemelen daha da yüksek olacaktır.
İyimser yürütme durumunda, çakışma oranı %30'u aşarsa, yeniden yapılan işlem miktarı boru hattını ciddi şekilde bozabilir. Her yineleme işlemin işlenmesini yavaşlatır ve paralelleştirmenin faydalarını azaltır. Bu nedenle, paralel blok zincirlerinin verimliliğini sağlamak için işlem çakışma oranını yönetmek çok önemlidir.
Sonuç olarak
Tasarımında var olan ölçeklenebilirlik ve verimlilik konularını ele almaya çalışırken, blockchain alanında önemli değişiklikler devam ediyor. Paralel yürütmeyi başarmak için her birinin kendine özgü avantajları ve zorlukları olan çeşitli yaklaşımları araştırdık. Durum tabanlı bir erişim modeli, blok zincirlerinin sıralı doğasının üstesinden gelmede ilk adımı işaret ediyor. İyimser uygulama, umut verici olmakla birlikte aynı zamanda çatışma riskini de beraberinde getirir ve etkili çatışma çözme stratejileri gerektirir. Sharding, ağı her biri bağımsız olarak işlem yapabilen daha küçük, yönetilebilir parçalara bölerek bizi bir adım öteye taşıyor. Son olarak, bilgi işlem tabanlı paralel yürütme, düğüm performansını ve uygulama güvenliğini en üst düzeye çıkarmak için en son bilgisayar bilimini kullanır. Zorluklara ve potansiyel sorunlara rağmen, bu modeller blok zinciri teknolojilerinin performansını önemli ölçüde iyileştirme potansiyeli göstermektedir. Bu teknolojiler gelişmeye ve olgunlaşmaya devam ettikçe, yeni bir blockchain teknolojisi çağının eşiğindeyiz.
View Original
The content is for reference only, not a solicitation or offer. No investment, tax, or legal advice provided. See Disclaimer for more risks disclosure.
Paralel yürütmenin derinlemesine yorumu: potansiyel, zorluklar ve gelecek
Orijinal başlık: "Parallel Power Unlocked"
Yazan: ROBERT MCTAGUE, Yatırım Analisti, Amber Labs
Derleyen: Yvonne
Blockchain endüstrisinin karşı karşıya olduğu mevcut zorluklar
Şu anda ana blok zincirleri, DeFi, NFT, sosyal medya ve hatta oyunlar dahil olmak üzere bir dizi uygulama sağlıyor. Bununla birlikte, bu uygulamaların kalitesi ve yetenekleri, temel bir sınırlama ile sınırlıdır: blok zincirlerinin aynı anda birden fazla işlemi gerçekleştirmedeki zorluğu. Paralel yürütme, merkezi olmayan uygulamalarda çok önemlidir çünkü akıllı sözleşme platformlarının birden fazla işlemi aynı anda işlemesine izin vererek ağın genel verimini ve yanıt verebilirliğini artırır. Bu kritik engeli aşmak için, son beş yıldaki endüstri gelişmeleri, paralelleştirme yoluyla blockchain performansını iyileştirmeye odaklandı.
Önceki raporlarda, modüler tasarımları, DAG gibi yenilikçi mimarileri ve Aptos ve Sui gibi vaka incelemelerini sergileyerek ölçeklenebilirliği artırmanın çeşitli yollarını araştırdık. Bununla birlikte, blok zinciri alanında genellikle gözden kaçan bir husus, ağın paralel yürütmeyi nasıl ele aldığı ve bu yaklaşımların nasıl karşılaştırıldığıdır.
Bu araştırma raporu, mevcut blok zincirlerinin sorunlarını çözmeye ve gelecekteki paralel yürütme için bir taksonomi çerçevesi oluşturmaya yardımcı olacak, yaklaşmakta olan 1. katman blok zincirlerine ışık tutmayı amaçlamaktadır. Bu çözümlerin paralel yürütmeyi nasıl mümkün kıldığına odaklanacağız ve mevcut blockchain ağlarının sınırlamalarının üstesinden gelme yaklaşımlarını karşılaştıracağız. Bu yeni nesil blok zincirleri tarafından kullanılan çeşitli strateji ve teknikleri inceleyerek, paralel yürütmenin geleceği ve blok zinciri inovasyonunu yönlendirmedeki rolü hakkında değerli bilgiler sağlamayı umuyoruz.
EVM
Günümüzde çoğu akıllı sözleşme platformu, Ethereum Sanal Makinesi'ne (EVM) dayanmaktadır, ancak büyük bir dezavantajı vardır: işlemleri aynı anda yürütemez. Bu sınırlama, ölçeklenebilirliği ve verimliliği artırmanın bir yolu olarak paralel yürütmeyi vurgulayan yeni bir L1 çözümleri dalgasının geliştirilmesine yol açtı.
Bir akıllı sözleşme blok zincirinin iki ana bileşeni vardır: düğümlerin işlem sıralaması ve dahil etme konusunda anlaşmaya varmasına yardımcı olan bir mutabakat mekanizması ve uygulama kodunu çalıştıran ve uygulama durumunu ve hesap bakiyelerini güncelleyen bir sanal makine. Ethereum, her düğümün tüm uygulamaların ve durumlarının bir kopyasını tuttuğu paylaşılan bir sistem olan EVM aracılığıyla programlanabilir akıllı sözleşmeler başlattı. Popülaritesine rağmen, EVM kullanan blok zincirleri işlem hızı açısından sınırlıdır. Örneğin, Ethereum saniyede yaklaşık 10 işlem (tps) işleyebilirken, en hızlı EVM zinciri BinanceChain yalnızca 200 tps'nin üzerine ulaşabilir. Bu verimsizlik, EVM'nin sıralı işleme modelinden kaynaklanmaktadır, yani işlemler birbiri ardına işlenmektedir.
Ölçeklenebilirliğe odaklanan bir L1 olan Monad, yakın tarihli bir gönderide bu analizi doğru bir şekilde yapıyor: "Referans olarak: Her 10 saniyede bir hareket eden 10.000 kullanıcılı basit bir kart oyunu, 1000 tps gerektirir." Mevcut duruma bakılırsa, EVM'nin bunu desteklemesi olası değildir. bir zincirde birçok işlem.
Bu zorluğun üstesinden gelmek için geliştiriciler, paralel yürütmeyi destekleyen çözümleri araştırıyorlar. Bu rapor, paralel yürütmenin iyileştirilmesine odaklanarak, bu blok zincirlerinin paralelleştirmeyi nasıl başardığını sınıflandırmak için bir çerçeve oluşturmayı amaçlamaktadır. Akıllı sözleşme ekosistemleri, bu stratejileri uygulayarak sıralı işlemenin sınırlamalarının üstesinden gelebilir ve merkezi olmayan uygulamaların daha geniş çapta benimsenmesinin yolunu açabilir.
Paralel yürütme nedir?
Blok zincirlerinde paralel yürütme, basit bir analoji ile anlaşılabilir. Müşterilerden satın aldıkları için ücret alması gereken bir market düşünün. Bir mağazada yalnızca bir ödeme şeridi ve kasa varsa, hat yavaş hareket ederek müşterileri sinirlendirecek ve potansiyel olarak onları başka bir yerden alışveriş yapmaya teşvik edecektir. Mağaza, süreci hızlandırmak için birden fazla ödeme şeridi ve kasa kullandı. Bu, mağazanın aynı anda birden çok müşterinin ihtiyaçlarını tek tek değil, aynı anda işlemesini sağlayan, eylem halindeki paralel işlemdir.
Bu benzetmeyi bir blok zincirine uygularsak, çoklu ödeme şeritleri, işlemlerin işlenmesi için farklı yolları veya şeritleri temsil eder. Paralel uygulamada, bu kanallar tek bir sistem içinde bulunur ve sistemin aynı anda birden çok işlemi işlemesine olanak tanır. Bu kurulum, tek bir blockchain sisteminin daha büyük hacimli işlemleri daha verimli bir şekilde işlemesini sağlayarak genel performansı artırır.
Artık paralel yürütmenin blockchain verimliliği ve ölçeklenebilirliği açısından önemini kavradığımıza göre, mekaniğine biraz daha derinlemesine bakalım.
Paralel yürütme nasıl çalışır?
Blockchain'de paralel yürütme, ilgisiz işlemlerin aynı anda işlenmesi anlamına gelir. İlişkisiz işlemleri bağımsız olaylar olarak ele alın. Örneğin, iki kişi farklı borsalarda token ticareti yaparsa, işlemleri eş zamanlı olarak gerçekleştirilebilir. Ancak aynı platformda işlem görüyorlarsa, işlemlerin belirli bir sıra ile gerçekleştirilmesi gerekebilir.
Paralel yürütmeyi gerçekleştirmedeki ana zorluk, hangi işlemlerin ilintisiz ve hangilerinin bağımsız olduğunu belirlemektir. Bu, her işlemin blok zincirinin verilerini nasıl etkilediğini anlamayı içerir. Birbirine bağlı birçok uygulamada, hangi işlemlerin birbirine bağlı olduğunu belirlemek zor olabilir.
Farklı blockchain sistemleri, genellikle blockchain verilerine erişimi yöneterek ilgisiz işlemleri tanımlamak için farklı yöntemler kullanır. Her hesabın veya akıllı sözleşmenin, değiştirilebilen kendi belirlenmiş veri aralığı vardır. Bağımsız işlemler, aynı blokta aynı verileri değiştirmeye çalışmazken, ilgili işlemler bunu yapar.
Bazı işlemlerin alakasız olarak değerlendirilme olasılığı diğerlerinden daha yüksektir. Örneğin, iki kişi arasında basit bir token transferi diğer insanları etkilemez, dolayısıyla bu tür işlemlerin neredeyse her zaman bağımsız olduğu açıktır. Ancak aynı akıllı sözleşmeyi veya hesabı içeren işlemler, verilerini değiştirebilir ve paralel olarak yürütülemez. Bir örnek, tüm katılımcı platformların diğer işlemleri gerçekleştirmeden önce ilk işlemin tamamlanmasını beklemesi gereken birden çok platformu içeren bir belirteç işlemidir.
Aşağıdaki bölümlerde, blockchain sistemlerinde paralel yürütme elde etmek için üç farklı yaklaşımı inceleyeceğiz: durum erişimi/iyimser, parçalama ve hesaplama tabanlı paralel yürütme. Geleneksel olarak, yalnızca durum erişimi ve iyimser modellerin, blok zincir endüstrisindeki diğer kişiler tarafından, tek bir blok zincirin işlemleri aynı anda işlemesini sağladığından, gerçekten paralel yürütme yöntemleri olarak kabul edildiğini belirtmekte fayda var. Bununla birlikte, karmaşık zincirler arası iletişim protokollerinin ortaya çıkmasıyla, paralel yürütmeyi neyin oluşturduğu kavramı önemli ölçüde genişledi. Örneğin parçalama, geleneksel olarak bir paralel yürütme aracı olarak görülmese de, işlemlerin birden çok parça arasında paralel olarak işlenmesini kolaylaştırır, bu nedenle dikkate almaya değer. Son olarak, nispeten yeni hesaplama tabanlı paralel yürütme kavramını keşfedeceğiz. Bu yenilikçi model, yaygın olarak bilinmemekle birlikte, bu yazının ilerleyen kısımlarında ayrıntılı olarak açıklayacağımız blok zincir sistemlerinde paralel işlem işlemeye yönelik devrim niteliğinde bir yaklaşımı temsil etmektedir. Bu yaklaşımları keşfederken, her birinin daha verimli ve ölçeklenebilir blockchain teknolojisi için nasıl benzersiz avantajlar ve zorluklar sunduğunu ortaya çıkaracağız.
Paralel Yürütme: Durum Erişimi ve İyimser Model
Şu anda, paralel yürütmeye sahip çoğu blok zinciri iki popüler yaklaşıma dayanmaktadır: durum erişim yaklaşımı ve İyimser model. Durum erişim yaklaşımı, hangi işlemlerin blok zinciri durumunun hangi bölümüne erişimi olduğunu önceden belirleyen ve blok zincirinin hangilerinin bağımsız olduğunu kolayca beyan etmesine izin veren stratejik bir yaklaşımdır. İyimser modeller ise, tüm işlemlerin bağımsız olduğu varsayımı altında çalışır ve bu varsayımı geriye dönük olarak doğrular ve gerekirse düzeltmeler yapar. Birkaç blok zincir, paralelleştirmeyi kolaylaştırmak için bu yaklaşımlardan yararlanır ve bu teorik yaklaşımların her birini eylem halinde gösterir. Bunlar genellikle insanların paralel blok zincirlerini tartışırken atıfta bulundukları modellerdir. Bu bölüm, bu iki yaklaşımı ve bunların blockchain alanındaki uygulamalarını açıklayacaktır.
Solana: Paralel Blockchainlerin Öncüsü
Solana, işlemleri yönetmek ve ölçeklenebilirliği genişletmek için benzersiz bir yaklaşıma öncülük ederek blockchain alanında bir öncü haline geldi. Çığır açan yeniliği, blok zincir durumunun hangi bölümlerine (tüm hesapların veya varlıkların kapsamlı kaydına) belirli eylemlerle erişilebileceğini belirlemektedir.
Bunu dev bir dosyalama sistemi gibi düşünün. Her işlem, belirli bir dosyaya erişim isteği gönderir. Dosya isteği benzersiz ise işlemler bağımsız olarak işlenebilir. Ama aynı dosyaları isterlerse o işlemler iç içe geçiyor ve koordinasyon gerektiriyor. Asıl püf noktası, hangi işlemin hangi dosyayı istediğini belirlemektir.
İlk paralel blok zinciri olarak Solana bir çözüm sunar. Her işlem, hangi dosyaya erişmeyi planladığını önceden bildirmelidir. Bu gereklilik, Solana'nın tüm fonksiyonların hesap tabanlı bir çerçevede çalıştığı "SeaLevel" yürütme modelinde yer almaktadır. Her hesaba yalnızca kendisiyle ilişkili işlemlerle erişilebilir, bu da olası çakışmaları önler.
En önemlisi, Solana bu hesaplarda yer alan durum bilgisi olmayan prosedürleri de kullanır. Durum bilgisiz programlar, yürütmeler arasında hiçbir veriyi hatırlamayan kod parçalarıdır; her çalıştırılışlarında sıfırdan başlarlar. Bir fonksiyon çağrısı yapıldığında bu programlar aktif hale getirilerek herhangi bir geçmiş veriye dayanmadan görevlerini yerine getirirler. Bu konsept, işlem bağımsızlığının korunmasına yardımcı olur ve Solana'nın blockchain ölçeklenebilirliğini geliştirmeye yönelik yenilikçi yaklaşımına katkıda bulunur.
Sui: Nesneler konsepti
Sui kısa süre önce çıkış yaptı ve blockchain alanında oldukça heyecan yarattı. Ama Sui masaya tam olarak ne getiriyor Sui'nin mimarisinin nüanslarını araştırmak için ekibimiz, onu daha sonra keşfedeceğimiz başka bir blockchain olan Aptos ile karşılaştıran kapsamlı bir makale hazırladı. Ancak bu noktada asıl endişemiz, Sui'nin paralel işlem gerçekleştirme konusundaki benzersiz yaklaşımını anlamaktır.
Sui'nin paralelleştirme stratejisi Solana'nınkine benzer, ancak benzersiz bir değişiklikle: hesapları "nesneler" adı verilen bir yapıyla değiştirmek. Sui işlemleri hesaplara referans vermez, bunun yerine varlıklar veya akıllı sözleşmeler olabilen nesnelerin özelliklerini değiştirir. Bir işlem bağımsız olarak belirlenirse (yani, hedef nesneyle başka hiçbir işlem etkileşime girmezse), mutabakat mekanizmasını tamamen atlayacaktır - Bizans mutabakat yayını olarak bilinen bir özellik.
Örnek olarak, Alice'in Sui'nin bağlamında bir nesne olarak temsil edilen benzersiz bir NFT'ye sahip olduğunu ve "Alice"in "sahibi" olarak listelendiğini varsayalım. Alice bu NFT'yi Bob'a aktarırsa, işlem fikir birliği sürecini atlayarak ayrı bir nesne işlemi olarak ele alınır. Ancak Alice, pazar yeri aracılığıyla bir NFT satın almak gibi daha karmaşık bir işlem gerçekleştirmeye karar verirse dinamikler değişir. Nesneler diğer işlemler tarafından manipüle edilebildiğinden, işlem bağımlı bir işlem olarak belirlenebilir ve yürütülmeden önce sıralanması gerekebilir.
Yakıt: Yürütmeyi geliştirmek için UTXO kullanın
Fuel, blockchain alanında bir liderdir ve UTXO (Harcanmamış İşlem Çıktısı) modelinin tüm avantajlarından yararlanır. UTXO modelini fiziksel bir nakit işlemi olarak düşünürseniz, bu, 10 dolarlık bir banknotla 7 dolara bir şey satın alıp 3 doları bozdurmak gibidir. Fuel, UTXO modelini kullanarak işlemleri paralel olarak verimli bir şekilde işleyebilir. Bunun nedeni, UTXO modelinin, etkileşime girdikleri nesnelerde veya "faturalarda" çakışmayan bağımsız işlemlerin kolayca tanımlanmasına izin vermesidir. Bu bağımsızlık, bu işlemlerin çakışma olmadan aynı anda işlenebileceği ve işlem hacmini önemli ölçüde artırabileceği anlamına gelir.
Bitcoin ayrıca, Fuel'in katı erişim listeleri oluşturmak için kullandığı UTXO modelini benimser. Bu listeler, blok zinciri durumunun hangi bölümlerinin erişilebilir olduğunu kontrol eden düzenleyiciler olarak işlev görür. Strateji, kanonik işlem sıralaması fikrine dayanır, işlemleri bir blok içinde düzenleme şekli, işlemler arasındaki bağımlılıkları belirleme sürecini basitleştirir.
Fuel, yeni bir sanal makine olan FuelVM ve yenilikçi bir programlama dili olan Sway'i geliştirerek bu konsepti hayata geçirdi. FuelVM, geliştiricilerin Fuel ekosistemine daha doğrudan entegre olmalarını sağlayan Ethereum Virtual Machine (EVM) için yalın ama tamamen uyumlu bir yedek olarak tasarlanmıştır.
Ayrıca Fuel, modüler bir blockchain yapısını vurgular. Bu modüler yaklaşım, Fuel içinde yürütülen işlemlerin Ethereum ana ağ ağında yapılmasını sağlar. Sonuç olarak, Fuel, tümü Ethereum'da konsolide edilmiş ve kapatılmış çok sayıda işlemi gerçekleştirme kapasitesine sahiptir. Bu stratejik hamle, Fuel'in ağır işlem yüklerini verimli bir şekilde yönetmesini sağlar.
Aptos: İyimser bir şekilde yürütün
Blok zinciri paralelleştirme araştırmamızda, ilk olarak blok zincirlerinin işlem başlangıcında nasıl bağımlılıklar oluşturduğunu açıklıyoruz. Buna, bir akıllı sözleşmenin veya geliştiricinin hangi işlemlerin devletin hangi kısmına erişebileceğini tanımladığı durum erişim yaklaşımı diyoruz. Şimdi iyimser yürütme adı verilen başka bir tekniğe dönüyoruz. İyimser yürütme, her işlemin sanki başka bir işlemle bağlantısı yokmuş gibi işlendiği ve tüm işlemlerin aynı anda işlenmesine izin veren bir stratejidir. Ancak bazı işlemlerin bağlantılı olduğu anlaşılırsa durdurulur, sonuçları silinir ve tekrar çalıştırılır. Bu, işlemler çoğunlukla bağımsız olduğunda işleri hızlandırabilir, ancak çoğu birbirine bağlı olduğunda, işlemlerin sık sık durdurulması ve sıfırlanması gerekir, bu da işlemleri yavaşlatabilir.
Aptos, iyimser yürütmeyi uygulamak için Blok Yazılım İşlem Belleği (Block-STM) adlı bir yaklaşım kullanır. Aptos, Diem'in Move dili ve işlem bağlantılarını otomatik olarak keşfeden MoveVM üzerine kurulmuştur. Blockchain durumunun hangi kısmına (bellek konumu gibi) dokunduklarını söylemek için işlem gerektirmez.
Kaynak: Block-STM Teknik Raporu
(Şema, bazı işlemlerin bağlanması durumunda doğrulamanın askıya alınacağını, sonuçların silineceğini ve ardından tekrar çalıştırılacağını göstermektedir.)
Block-stm'de, işlemler önce bir blok içinde belirli bir sırada ayarlanır ve ardından eşzamanlı yürütme için farklı işleme iş parçacıkları arasında bölünür. Bu işlemler işlenirken, sistem her işlemin hangi bellek konumunun değiştiğini takip eder. Her işleme turundan sonra, sistem tüm işlem sonuçlarını kontrol eder. Bir işlemin, daha önceki bir işlem tarafından değiştirilen bir bellek konumuna dokunduğunu tespit ederse, sonuçlarını siler ve yeniden çalışır. Bu işlem, bloktaki her işlem işlenene kadar devam eder.
Block-STM'nin başarısı büyük ölçüde işlemler arasındaki bağlantılara bağlıdır. Aptos ekibine göre, 32 işlem çekirdeği kullanmak, işlemler yüksek oranda ilişkili olduğunda 8 kat, işlemler daha az ilişkili olduğunda 16 kat hızlanma sağlıyor. Bununla birlikte, bir bloktaki her işlem birleştirilirse, blok-stm, tek tek yapmaya kıyasla biraz yavaşlamaya neden olabilir.
Monad: EVM zincirinin lideri
Monad, EVM uyumlu blok zincirlerinde yeni bir yaklaşıma öncülük etti ve EVM'nin ilk katmanında paralel bir mimari sunan ilk blok zinciri oldu. Aptos gibi, işlemlerin birbirine bağlı olmadığı varsayımı altında çalışan ve bağımlılıkları ortaya çıktıkça çözen iyimser bir yürütme yolu izler.
Bu yeni yaklaşımın zorlukları da var. Blockchain teknolojisinde büyük değişiklikler yapmak, karmaşık ve uzun vadeli bir taahhüttür. Bununla birlikte, Monad'lar yeniliğe bağlı kalmaya devam ediyor ve kendi mimarilerini geliştirmeyi amaçlayan diğer blockchain ağları için bir işaret haline geldi.
Örnek olarak Polygon ve BinanceSmartChain'i ele alalım, iki tanınmış blok zinciri şimdi benzer stratejiler kullanarak sistemlerini yükseltmeye çalışıyor. Büyük platformları kendi mimarilerini yeniden değerlendirmek ve revize etmek için etkilediğinden, monadların iyimser uygulama konusundaki öncü çalışmalarının önemi ne kadar abartılamaz.
Örneğin, Poligon hızlı iş hacmine ve milyonlarca günlük işleme sahiptir. Ağ oluşturma API'si zaten paralelleştirilebilir bir motoru çalıştırmak için yeterli veri sağlıyor ve EVM'ye özgü Block-STM'yi keşfederek API'de değişiklik yapılmasını önlemeyi başardılar. Bununla birlikte, PolygonPoS zincirindeki devasa işlem hacmi göz önüne alındığında, herhangi bir blok arasında sıfır bağımlılık varsayımı gerçekçi değildir. Bu nedenle, işlem bağımlılıklarını bloklar halinde meta veriler olarak kaydeden, fazlalığı ve hesaplama gereksinimlerini azaltan minimal bir meta veri yaklaşımı benimsediler.
Benzer şekilde BinanceSmartChain de, Monad'ın yenilikçi yaklaşımının bir bütün olarak sektör üzerindeki etkisini yansıtarak, EVM zincirindeki uygulamayı iyimser uygulama yoluyla paralel hale getirme fırsatlarını araştırıyor.
Monad'ın yenilikçi ruhu ve blockchain teknolojisinin sınırlarını zorlama taahhüdü, EVM alanında yeni bir trend yarattı. EVM katman 1'de paralel bir mimariyi benimseme yaklaşımı, yalnızca kendi sisteminin verimliliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda alandaki diğer önemli oyuncuları da aynı şeyi yapmaları için etkiler ve ilham verir, bu da blok zinciri endüstrisinin geleceğinde büyük bir değişime işaret eder.
Parçalamaya dayalı paralel yürütme
Şimdiye kadar, çeşitli blok zincirlerinin sıralı sıralamayı nasıl bozduğunu ve hesaplar, nesneler, UTXO'lar ve iyimser modeller gibi kavramlar aracılığıyla paralelleştirmeyi nasıl başardığını tartıştık. Bununla birlikte, incelemek üzere olduğumuz yeni nesil blok zincirleri, paralelleştirmeye benzersiz bir yaklaşım getiriyor. Bu platformlar, işlemleri paralel olarak işleyebilen tek bir blok zincirine sahip olmaktan ziyade, bir parçalama modeline benzer. Blok zinciri, her biri kendi işlemlerini işlemekten sorumlu olan birden çok bölüme ayrılmıştır.
Shardeum: EVM'nin parçalama yöntemi
Shardeum, dinamik parçalama yoluyla blok zincir ölçeklenebilirliğine çığır açan bir yaklaşım getiriyor ve doğrusal ölçeklenebilirliği mümkün kılıyor. Parçalar, ağın alt bölümleridir ve her parça, ağ işlemlerinin bir bölümünü yöneterek kaynak verimliliğini ve verimi artırır. İlişkili verilerine göre belirli bir parçaya atanan, Shardeum'da barındırılan merkezi olmayan bir uygulamada (dapp) işlem yapan bir kullanıcıyı düşünün. Bir parça, bir mini blok zinciri gibi, kendi yetkisi altındaki diğer parçalarla işlemleri aynı anda işler. Kullanıcılar, kullanıcı deneyimini optimize ederek daha hızlı işlemden yararlanır.
Shardeum'un önemli bir özelliği, Ethereum Virtual Machine (EVM) ile uyumlu olmasıdır. Geliştiriciler, Shardeum'un dinamik parçalama ve paralel işleme özelliklerini kapsamlı Ethereum ekosistemiyle birleştirerek Ethereum tabanlı dapp'lerini kolayca Shardeum'a taşıyabilir.
Dinamik parçalama, ağın dalgalanan taleplere uyarlanabilirliğini sağlar ve sistemin ölçeklenebilirliğini ve yüksek verimliliğini destekler. Shardeum, birden çok kullanıcıdan girdi gerektiren karmaşık uygulamaların sorunsuz bir şekilde yürütülmesine izin vererek, ölçeklenebilirliği geliştirerek, parçalar arası işlemleri otomatikleştirir.
Shardeum'u benzersiz kılan, doğrusal olarak ölçeklenebilmesidir. Ağ, düğümler eklendikçe doğrusal olarak ölçeklenir; bu, işlem hacminin düğüm sayısıyla orantılı olarak arttığı anlamına gelir. Düğüm esnekliği ve otomatik ölçeklendirme yetenekleriyle birleştirilen bu doğrusal ölçeklendirme, Shardeum'un değişen iş yüklerini ve ağ büyümesini en iyi şekilde yönetmesini sağlar. Shardeum, karmaşık uygulamaların ölçeklenebilirliğini artırarak ve gerçek dünyadaki işlem gereksinimlerine pratik bir çözüm sunarak gerçek dünyadaki işlemsel ihtiyaçlara pratik bir çözüm sunar.
Linera: Devrim niteliğinde bir çoklu zincir protokolü
Linera'nın blockchain ölçeklenebilirliğine yönelik yenilikçi çözümü, kullanıcı zincirlerini, genel zincirleri ve kısa ömürlü zincirleri içeren dinamik çok zincirli protokolüyle öne çıkıyor.
Yukarıdaki diyagram, Linera sistemindeki üç farklı zincir tipini göstermektedir: kullanıcı zincirleri, genel zincirler ve geçici zincirler. Her zincir türünün, protokolün genel işlevselliğine ve ölçeklenebilirliğine katkıda bulunan benzersiz bir rolü vardır.
Linera'nın kullanıcı tarafından kontrol edilen zincirler kavramına öncülük ettiği Shardeum'un aksine, Shardeum ağını her biri işlemlerin bir alt kümesinden sorumlu olan çok sayıda parça zincirine ayırır. Bu ayrıntılı yaklaşım, ağ genelinde kaynak tahsisini optimize ederken kullanıcılara daha fazla kontrol ve özerklik sağlar.
Yalnızca kullanıcıların sahip olduğu ve kontrol ettiği kullanıcı zincirleri, Linera'nın mimarisinin omurgasını oluşturur. Bu zincirler, belirli son kullanıcılar için işlemleri bağımsız olarak işler, paralel yürütmeye izin verir ve gecikmeyi azaltırken iş hacmini önemli ölçüde artırır.
Halka açık zincir, Linera'nın tasarımının bir başka önemli parçasıdır. Bu zincirler, Otomatik Piyasa Yapıcılar (amm) gibi merkezi olmayan uygulamalara ev sahipliği yapar. Açık zincir, tüm ağ katılımcılarına açıktır ve açık ve sınırsız etkileşim gerektiren uygulamalar için ortak bir platform sağlar.
Linera ayrıca atomik takaslar gibi karmaşık işlemleri gerçekleştirmek için özel olarak tasarlanmış geçici zincirler kavramını da sunar. Bu özellik, darboğaz oluşturabilecek ana zincir üzerindeki işlemleri kaydetmesi gereken protokollere göre önemli bir avantaj sağlar. Linera'da, atomik takas sırasında diğer işlemlerden bağımsız ve paralel olarak işlenen geçici bir zincir oluşturulur. Takas bittiğinde, geçici zincir kaybolur ve güncellenmiş durum ilgili kullanıcı zincirine yansıtılır.
Protokolün yapısı, değişen yükler altında sistem performansını korumak için temel bir özellik olan yatay ölçeklendirmeyi destekler. Trafik arttıkça, doğrulayıcılar, artan etkinliği yönetmek ve yüksek yük altında yüksek verimi korumak için daha fazla çalışan makine ekleyebilir.
Her blok zincirinin veya "bölgenin" farklı bir doğrulayıcı grubu tarafından çalıştırıldığı Cosmos gibi diğer protokollerin aksine, Linera tüm zincirleri tek bir doğrulayıcı kümesinde birleştirir. Bu birleşik yaklaşım, artan gecikme veya tutarsızlıklara yol açabilecek ayrı doğrulayıcı kümeleriyle doğrulamanın karmaşıklığını ortadan kaldırarak zincirler arası etkileşimleri basitleştirerek Linera protokolünün verimliliğini ve güvenliğini artırır. Sonuç olarak, işlemler ekosistem boyunca daha verimli bir şekilde işlenir ve bu da çakışma riskini önemli ölçüde azaltır.
QuaiNetwork: Proof-of-Work ile Paralelliği ve Birlikte Çalışabilirliği Geliştirme
QuaiNetwork, benzersiz ölçeklenebilirlik yaklaşımıyla blockchain endüstrisinde kendi yolunu çizmiştir. Quai, dinamik ve birlikte çalışabilir çok zincirli bir mimari uygulayarak, ölçeklenebilirlik sorununa benzersiz bir çalışma kanıtı tabanlı çözüm sunarak, sonsuz sayıda parça yürütme yoluyla işlem paralelleştirmeyi mümkün kılar. Bu yaklaşım Quai'yi kullanıcı tarafından kontrol edilen zincirler kullanan Linera gibi protokollerden ayırırken Shardeum'un dinamik sharding'iyle bazı benzerlikler paylaşıyor.
Quai'nin kullandığı parçalama sürümü, merkezi sistemlerde veritabanı performansını artırmak için kullanılan geleneksel yöntemlere benzer. Ancak Quai, dinamik, uyarlanabilir, derinlemesine iç içe geçmiş çok zincirli bir mimariye sahip olmasıyla tipik parçalama şemalarından farklıdır. Bu, ağın işlemleri bağımsız olarak işleyen parça zincirlerine bölündüğü Shardeum'un dinamik parçalamaya benzer. Ancak Quai, bu farklı parçaları birleştirilmiş bir madencilik hiyerarşisi kullanarak koordine ederek, işlemlerin ağ genelinde paralel olarak gerçekleştirilmesine izin veren benzersiz bir ara bağlantı oluşturur. Birlikte çalışabilirliği (çapraz parça işlemleri) kolaylaştırmak için bazı yeni güven mekanizmaları sunan mevcut tüm parçalama uygulamalarının aksine, Quai ağı, parçaları birbirine bağlamak için birleştirme madenciliğini kullanır ve tek mekanizmanın madencilik olduğundan emin olur. QuaiNetwork'ün birleştirilmiş madencilik yoluyla birlikte çalışabilirliğe yönelik benzersiz yaklaşımı, verimi önemli ölçüde artırır ve ademi merkeziyetçilikten veya performanstan ödün vermeden çok sayıda eşzamanlı işlemi barındırma yeteneği sağlar.
Sınırsız sayıda yürütme parçacığını koordine edebilmek için Quai ağı, PoEM adı verilen yeni bir fikir birliği mekanizması sunar. PoEM, Proof-of-Work (PoW) mutabakatına dayalıdır, ancak diğer mutabakat mekanizmalarından farklı olarak, mutabakata dayalı çatalları ortadan kaldıran ilk mekanizmadır. PoEM çalıştırılırken, aynı bilgi seti verildiğinde, tüm düğümler sıradaki bir sonraki blok için her zaman aynı tercihe sahip olacaktır. PoEM, tüm düğümlerin önerilen herhangi bir bloğu anında ve adil bir şekilde karşılaştırmasına izin vererek fikir birliğinden tüm belirsizliği ortadan kaldırır. Fikir birliğinin her zaman anında olmasını sağlayarak, PoEM sonsuz parçalama için gerekli önkoşulu sağlar. Fikir birliğine varmak biraz zaman alıyorsa, koordine edilebilecek yürütme parçalarının sayısında ciddi bir sınır vardır. Fikir birliğine ulaşmanın ilk "sıfır zamanlı" yöntemi olan PoEM, sonsuz büyüyen zincir kümelerini koordine etmeye uygun ilk ve tek fikir birliği algoritmasıdır.
Quai'nin mimarisinin öne çıkan bir özelliği, Quai'de "bölgeler" olarak adlandırılan Paralel Yürütme İş Parçacıklarının (PET'ler) tanıtılmasıdır. Her bir "bölge" veya paralel yürütme iş parçacığı, işlemleri bağımsız ve eşzamansız olarak işler. Her Quai yürütme iş parçacığının işlemleri bağımsız olarak işleme yeteneği, Quai'nin ölçeklenebilirliğinin arkasındaki temel kavramlardan biri olan ağın paralel işleme yeteneklerini destekler.
QuaiNetwork'teki zincirlerin sayısı, tıpkı Shardeum'un dinamik sharding'i gibi dinamik ve uyarlanabilir. Ancak, QuaiNetwork'ün PoEM konsensüs mekanizmasını kullanımı, bu dinamik parçalama modelinin performans düşüşü olmadan sonsuz sayıda gerçekleştirilmesine izin vermesi bakımından benzersizdir. QuaiNetwork, dinamik parçalama yoluyla yürütme parçalarını ekler ve bariz bir ödün verir: Ağa daha fazla yürütme parçası eklendikçe, zincirler arası işlemlerin hedef parçaları tarafından referans alınması için geçen süre artacaktır. Bu ilişki alt doğrusaldır - örneğin, Quai'yi 9 parçadan 16 parçaya ölçeklendirmek, zincirler arası bir işlemin hedefine ulaşması için ortalama süreyi 3300 saniyeden 4400 saniyeye çıkarır. 25 parçaya daha fazla ölçeklendirme, ortalama süreyi yaklaşık 5.500 saniyeye çıkarır. Teorik olarak, Quai 100 parçaya genişlerse, küresel çapraz zincir yerleşimine kadar geçen ortalama süre yaklaşık 11.000 saniyedir. QuaiNetwork'ün dinamik parçalama algoritması, ek aktarım hızına ne zaman ihtiyaç duyulduğunu anlamak için ağın gas limitini ve amca blok oranını izler ve artan aktarım hızı taleplerini karşılamak için ek yürütme parçalarını otomatik olarak mutabakata dönüştürür.
Ayrıca Quai'nin dokuma yapısı, şekillendirilebilir çok zincirli akıllı sözleşmeleri destekler ve zincirler arası verimli sözleşme etkileşimine izin verir. Her Quai yürütme iş parçacığının bir EVM'si vardır ve alternatif parçada bulunan EVM ile iletişim kurmak için yeni işlem kodları tanıtılır. Bu yetenek, geliştiricilerin sözleşmeleri birden çok veya tüm Quai zincirlerinde dağıtmasına olanak tanıyarak, ağ genelinde merkezi olmayan uygulamaların (dapp'ler) çalışabilirliğini sağlar.
QuaiNetwork'ün yenilikçi sharding uygulaması, birleştirme temelli birlikte çalışabilirlik ve paralel yürütme iş parçacıkları ile birleştiğinde, iş tabanlı bir mutabakat mekanizması altında blok zinciri ölçeklenebilirliğinde büyük bir ilerlemeyi temsil ediyor. Zincirler arası işlemlerin sağlam bir şekilde ele alınması ve gelişmiş akıllı sözleşme yetenekleri, Quai'yi büyüyen ölçeklenebilir blok zinciri protokolleri alanında dikkate değer bir katkı sağlar.
Hesaplamaya dayalı paralel yürütme
Blok zincirlerinin paralel yürütülmesinde ortaya çıkan bir paradigma, hesaplama tabanlı modeldir. Bu terim, AmberGroup'taki araştırma ekibimiz tarafından paylaşılan bir ortamda eşzamanlı olarak bilgi işlem görevlerini işleme yöntemini açıklamak için türetilmiştir. Durum erişimli ve iyimser modellerden farklı olarak, hesaplama tabanlı modeller kesinlikle sıralı bellek tabanlı hesaplamalara dayanmaz. Bunun yerine, oldukça paralel bir sanal makine ilkesiyle çalışır. Bu tasarım, sağlam ve verimli paralel yürütmeyi destekler. Aşağıdaki bölümler, hesaplamaya dayalı paralel yürütme ilkelerini, potansiyel uygulamalarını ve daha geniş blok zinciri teknolojisi alanına getirdiği benzersiz zorlukları keşfediyor.
Kindelia: Hesaplamaya Dayalı Paralel Yürütmenin Santrali
Kindelia, blok zincirlerindeki hesaplama tabanlı paralel yürütme modellerinde umut verici bir çözüm olarak ortaya çıktı. HigherOrder Corporation tarafından geliştirilen, verimli paralel bilgi işlem sağlayan Higher-Order Virtual Machine (HVM) adı verilen benzersiz bir çalışma zamanına dayanmaktadır.
Kindelia'nın yeniliği, çoğu modern bilgisayarın temelini oluşturan Turing makine modelinden farklı bir kavram olan "etkileşim ağı" adı verilen yeni bir bilgi işlem modeline dayanmaktadır. Etkileşim ağları, her düğümün ağdaki diğer düğümlerle nasıl etkileşime gireceğini belirleyen yeniden yazılmış bir dizi kurala sahip olduğu etkileşim düğümlerinin bir grafiğine dayanır. Hesaplama, etkileşen ağı azaltarak ve nihai duruma ulaşılana kadar yeniden yazma kurallarına göre düğümleri ağdan sistematik olarak kaldırarak gerçekleştirilir. Bu model, düğümler herhangi bir küresel koordinasyon olmadan yerel olarak etkileşime girdiğinden, işlemi dikte etmek için merkezi bir saate ihtiyaç duymadan hesaplamanın paralel olarak yapılmasına izin verir.
*Victor Taelin'in (HigherOrderCompany CEO'su) çizimi bize etkileşim ağını nasıl azaltacağımızı gösteriyor. *
Bu modelin avantajları çoktur. İçsel paralelliği nedeniyle, geleneksel sıralı hesaplama modellerinden çok daha iyi performans göstererek daha hızlı ve daha verimli hesaplamaları kolaylaştırır. Ayrıca, bilgisayar biliminin çeşitli alanlarında bir uygulama alanı açar. Kindelia, altL1'in arzuladığı hedeflerin çoğuna ulaşan, blockchain bağlamında ilk gerçek paralel sanal makine olarak öne çıkıyor. Ancak, Turing makine tabanlı mimarilere güvenmeleri nedeniyle, bu rakipler hiçbir zaman aynı düzeyde paralelleştirmeye ulaşamayabilirler.
Kindelia'nın tasarımı, işlevleri gerçekleştirmek için daha az hesaplama adımı gerektirir, işlem çekirdeklerinin kullanımını en üst düzeye çıkarır ve işlemlerin doğru sırada gerçekleştirilmesini sağlar; bunların tümü geliştiricilerin minimum ek çabasıyla gerçekleşir. Bu basitleştirilmiş yürütme işlemi, daha yüksek bir güvenlik düzeyiyle birleştiğinde, Kindelia'yı blockchain teknolojisinde hesaplama tabanlı paralel yürütmenin en son örneği haline getiriyor.
Kindelia ve HVM'nin teorik temeli bir şekilde gelişmiş olsa da, pratik öneminin anlaşılması kolaydır: blok zinciri bilgi işlemin hızını, verimliliğini ve güvenliğini artırmak. Kindelia ile, bu dönüştürücü alanın süregelen gelişiminde önemli bir kilometre taşına işaret ederek, blockchain teknolojisinde devrim niteliğinde bir sıçramaya tanık oluyoruz.
Paralel yürütmeyle ilgili endişeler
Paralel blok zincirlerinin potansiyelini keşfederken, kayda değer ölçeklenebilirlik ve hız avantajları sunarken, aynı zamanda benzersiz zorluklar ve potansiyel dezavantajlar da sunduğunu kabul etmek önemlidir. Sıklıkla bahsedilen iki ana konu, artan merkezileşme potansiyeli ve yüksek işlem çakışma oranlarıdır.
Paralel blok zincirleri, işlem işlemeyi çok sayıda düğüm arasında dağıtarak işlem işleme verimini artırır. Ancak bu dağılım, gücün birkaç düğümde yoğunlaşmasına da yol açarak belirli bir derecede merkezileşmeyi beraberinde getirebilir. Bu merkezileştirme, blok zincirinin güvenilirliğini ve güvenliğini baltalayabilir ve onu saldırılara karşı daha savunmasız hale getirebilir. Ek olarak, paralel blok zincirleri ağ kesintisi riskini artırır. Örneğin Solana ağı, aşırı işlem talepleri nedeniyle Eylül 2021'de bir kesinti yaşadı. Olay, blockchain ağlarını ölçeklendirmeyle ilişkili potansiyel riskleri vurguluyor ve istikrardan ödün vermeden yüksek işlem hacimlerini kaldırabilecek çözümlere duyulan ihtiyacın altını çiziyor.
İşlem çakışma oranı bir diğer önemli konudur. Bu oran, çakışmalar nedeniyle aynı anda gerçekleştirilemeyen işlemlerin yüzdesini ifade eder. Yüksek bir çakışma oranı, paralel blok zincirlerinde çok sayıda işlemin yeniden çalışmasına yol açabilir. Flashbots raporuna göre 2017 yılında Ethereum işlemlerinin çakışma oranı %35 civarındaydı. Ethereum ağına hakim olan OpenSea ve Uniswap gibi büyük uygulamalarla, çakışma oranı muhtemelen daha da yüksek olacaktır.
İyimser yürütme durumunda, çakışma oranı %30'u aşarsa, yeniden yapılan işlem miktarı boru hattını ciddi şekilde bozabilir. Her yineleme işlemin işlenmesini yavaşlatır ve paralelleştirmenin faydalarını azaltır. Bu nedenle, paralel blok zincirlerinin verimliliğini sağlamak için işlem çakışma oranını yönetmek çok önemlidir.
Sonuç olarak
Tasarımında var olan ölçeklenebilirlik ve verimlilik konularını ele almaya çalışırken, blockchain alanında önemli değişiklikler devam ediyor. Paralel yürütmeyi başarmak için her birinin kendine özgü avantajları ve zorlukları olan çeşitli yaklaşımları araştırdık. Durum tabanlı bir erişim modeli, blok zincirlerinin sıralı doğasının üstesinden gelmede ilk adımı işaret ediyor. İyimser uygulama, umut verici olmakla birlikte aynı zamanda çatışma riskini de beraberinde getirir ve etkili çatışma çözme stratejileri gerektirir. Sharding, ağı her biri bağımsız olarak işlem yapabilen daha küçük, yönetilebilir parçalara bölerek bizi bir adım öteye taşıyor. Son olarak, bilgi işlem tabanlı paralel yürütme, düğüm performansını ve uygulama güvenliğini en üst düzeye çıkarmak için en son bilgisayar bilimini kullanır. Zorluklara ve potansiyel sorunlara rağmen, bu modeller blok zinciri teknolojilerinin performansını önemli ölçüde iyileştirme potansiyeli göstermektedir. Bu teknolojiler gelişmeye ve olgunlaşmaya devam ettikçe, yeni bir blockchain teknolojisi çağının eşiğindeyiz.