Ethereum kullanımı arttıkça, tam düğüm çalıştırmak daha fazla kaynak ve bant genişliği yoğun hale gelir. Bu, daha az kişinin tam düğümleri çalıştırabilmesine neden olarak ağın merkezi olmayan yapısını azaltır. Ek olarak Ethereum, işlem talebi arttıkça ölçeklenmekte zorlanıyor, bu da ağ tıkanıklığına ve yüksek gas ücretlerine yol açıyor.

Vitalik tarafından 2017 yılında önerilen vatansız istemciler, Ethereum'un karşılaştığı her iki merkeziyetsizlik sorununa da potansiyel bir çözüm sunuyor. Durum bilgisi olmayan istemcilerin ardındaki temel fikir, tam bir düğüm çalıştırmak için depolama ve bant genişliği gereksinimlerini azaltmak, böylece daha fazla kişinin katılımını ve ağın merkezi olmayan hale getirilmesini mümkün kılmaktır. Bu makale, vatansız müşterilerin nasıl çalıştığına ve bunların potansiyel yararları ve dezavantajlarına derinlemesine bir bakış sağlayacaktır.

Ethereum Durumu nedir?

Vatansız istemcileri anlamak için öncelikle Ethereum'daki "durum" kavramını anlamamız gerekir. Ethereum durumu, Ethereum dünyasındaki tüm hesapların, sözleşmelerin, bakiyelerin, nonce'ların ve depolamanın mevcut durumunu ifade eder. Belirli bir zamanda Ethereum ağıyla ilgili tüm bilgileri saklayan bir veritabanı olarak düşünülebilir.

Durum, esasen anahtar/değer çiftlerini saklayan değiştirilmiş bir Merkle ağacı olan Merkle Patricia trie'de sürdürülür. Bu trie'nin kök karması tüm durumu özetler. Her yeni bloktan sonra durum o bloktaki işlemlere göre güncellenir. Yeni durum kök karması blok başlığına dahil edilir.

Zamanla daha fazla hesap, sözleşme ve işlem eklendikçe Ethereum durumu giderek büyüyor. Bugün eyalet boyutu 1 TB'ın üzerindedir ve her yıl onlarca gigabayt artmaktadır. Bu büyüyen devlet, ademi merkeziyetçilik sorunlarının temelini oluşturuyor.

Devlet Büyümesi Neden Sorunlara Neden Olur?

Artan Ethereum durum boyutu birkaç önemli soruna neden oluyor:

• Yeni düğümler için daha uzun senkronizasyon süreleri - Yeni bir düğümün tüm geçmiş durum değişikliklerini işleyerek senkronize edilmesi son derece uzun bir zaman alır. Bu, yeni tam düğümlerin çalıştırılmasını zorlaştırarak ademi merkeziyetçiliği engeller. Genesis'ten yeni bir düğümün senkronize edilmesi şu anda tüketici donanımında birkaç günden, hatta haftalara kadar sürüyor. Bu, yeni düğümlerin verimli bir şekilde başlatılmasının ve daha fazla katılımcının ağa katılmasının önünde büyük bir engel teşkil ediyor.
• Artan donanım gereksinimleri - Daha büyük durum; depolama, erişim ve güncelleme için daha fazla depolama, bellek ve işlem gücü gerektirir. Bu, daha az iyi kaynağa sahip kullanıcıların düğüm çalıştırmasını engeller. En azından tamamen senkronize edilmiş bir Ethereum düğümünü çalıştırmak artık 1-2 TB kapasiteli bir SSD gerektiriyor. Bu, birçok potansiyel düğüm operatörünün erişemeyeceği bir durumdur.
• Daha fazla bant genişliği kullanımı - Yeni blokların yayınları, daha fazla bant genişliği gerektiren güncellenmiş durumu da içermelidir. Bu, düğüm operatörlerinin maliyetlerini artırır. Şu anda devlet çoğu blok yayına hakim olduğundan blok boyutları büyümeye devam ediyor. Daha fazla bant genişliği, düğüm operatörleri için daha yüksek maliyetler anlamına gelir.
• Daha yavaş blok doğrulaması - Daha büyük bir durumun okunması ve güncellenmesi, blok doğrulamasını yavaşlatır ve işlem verimini sınırlandırır. Her işlem, bakiyeleri, tek seferlik durumları, sözleşme durumunu vb. güncellemek için birden fazla depolama okuması ve yazma işlemi gerektirir. Daha büyük bir durum, blok başına daha fazla okuma/yazma anlamına gelir ve saniyede kaç işlemin işlenebileceğini azaltır.
• Kalıcı depolama maliyetleri - Veriler duruma eklendikten sonra sonsuza kadar saklanmalıdır. Bu, sınırsız bir devlet büyümesi yaratır. Şu anda eski ve kullanılmayan durum verilerini aktif olarak silebilecek bir mekanizma bulunmamaktadır. Dolayısıyla, Ethereum çalışmaya devam ettiği sürece durum tutma maliyetleri süresiz olarak artar.

Vatan Bilgisi Olmayan Müşterilerin Açıklaması

Durum bilgisi olmayan istemciler, tam Ethereum durumuna erişmeye gerek kalmadan yeni blokları doğrulamanın bir yolunu sağlar. Temel durum verilerine sahip olmadan, bir bloktaki durum değişikliklerinin geçerliliğini kanıtlayan "tanık" adı verilen kriptografik kanıtları kullanırlar.

Vatansız müşterilerin yüksek düzeyde nasıl çalıştığı aşağıda açıklanmıştır:

• İstemci, tam durum verilerini değil, yalnızca blok başlıklarını ve durum köklerini depolar. Blok başlıkları, blok işlendikten sonra durum üçlüsünün kök karması gibi meta verileri içerir.
• Yeni bir bloğu doğrularken müşteri blokla birlikte bir "tanık" alır. Bu tanık, işlemlerden elde edilen belirli durum güncellemelerinin geçerli olduğunu gösteren bir dizi Merkle kanıtıdır.
• Tanık, işlemleri işlemek için gereken belirli durum değerlerinin Merkle kanıtlarını içerir. Örneğin, hesap bakiyeleri veya sözleşme depolama alanı güncellendi.
• Müşteri, işlemlerin bilinen son durum köküne göre geçerli olduğundan emin olmak için tanığı kullanır. Kanıtlar, durum değişikliklerinin önceki kökle eşleştiğini doğrular.
• Geçerliyse istemci, blok başlığında sağlanan yeni durum köküne güncellenir. Bu yeni durum kökü bir sonraki bloğu doğrulamak için kullanılacaktır.

Durumu doğrulamak için tüm durumu yerel olarak depolamak yerine tanıkları kullanarak, durumu olmayan istemciler çeşitli avantajlar elde eder:

• Çok hızlı senkronizasyon süresi - geçmiş durum değişikliklerini tekrar oynatmaya gerek yok. Durum bilgisi olmayan bir istemci, yalnızca blok başlıklarıyla neredeyse anında senkronize edilebilir.
• Düşük depolama gereksinimleri - durum kökleri yalnızca 32 bayttır. Yüzlerce GB'lık durum yerine yalnızca blok başlıklarına ihtiyaç vardır.
• Daha az bant genişliği - yalnızca blok başlıkları ve tanıklar aktarılır, tam durum aktarılmaz. Bant genişliği kullanımı en aza indirilir.
• Hızlı doğrulama - tanıklar yalnızca küçük ilgili durum alt kümelerini içerir. Yalnızca dokunulan güncellenmiş hesaplar/depolama kanıtlanır.
• Kolay hafif istemci desteği - hafif istemciler kanıtları kolayca doğrulayabilir. Hafif istemci modeli durum bilgisi olmayan doğrulamayla oldukça uyumludur.

Vatan Bilgisi Olmayan Müşterilerle Karşılaşılan Zorluklar

Vatansız müşteriler bazı önemli avantajlar sağlarken, aşılması gereken önemli teknik zorluklar da vardır:

• Tanık boyutu: Tanıklar verimli bir şekilde iletilemeyecek kadar büyük olabilir. Tam Merkle kanıtlarının kullanılması durumunda blok boyutu sınırlarını aşabilir.
• Tanık oluşturma – en uygun tanıkları oluşturmak, blok önerenler için karmaşıktır. Teklif sahiplerinin her bir işlemi doğrulamak için doğru kanıt parçalarını bir araya getirmesi gerekmektedir.
• Tanık teşviki yoktur; tanık sağlamak doğrudan bir ödül kazandırmaz. Madenciliğin aksine, tanık oluşturmaya yönelik yerleşik bir teşvik yapısı yoktur.
• Geçici veriler: Tanıklar, zamanın bir noktasındaki durumu kanıtlıyor ve yenilenme gerektiriyor. Devlet ilerledikçe tanıklar tekrar kullanılamaz.
• Devlet depolaması - birisinin tanık üretmek için hâlâ tam durumu koruması gerekiyor. Durum bilgisi olmayan doğrulama, durum bilgisi olan tanık oluşturmaya dayanır.
• Karmaşık uygulamalar - bazı sözleşmeler büyük devlet alt kümelerine ve şişirilmiş tanıklara dayanabilir. Örneğin, işlem başına birçok depolama yuvasını güncelleyen sözleşmeler.

Muhtemel çözümler

Araştırmacılar bu zorlukların üstesinden gelmek için çeşitli çözümler önerdiler:

• Verkle ağaçları - tanık boyutlarını azaltmak için özel veri yapıları. Verkle ağaçları, kanıt boyutunu en aza indirmek için kısa ve öz kriptografik taahhütler kullanır.
• Tanık önbellekleri - Teklif verenler, yeniden kullanmak üzere en son tanıkları saklayabilir. Tekrar alakalı olması muhtemel tanıkların önbelleğe alınması, oluşturma maliyetlerini amorti eder.
• Protokol teşvikleri - yararlı tanıkların sağlanmasına yönelik ödül mekanizmaları. Yeni teşvik yapıları tanık yaratmayı telafi edebilir.
• Ara durum kökleri - kanıtların yeniden üretilmesini önlemek için kökleri zaman içinde izleyin. Kısmi kökleri korumak tanık parçalarını yeniden kullanabilir.
• Devlet kirası - Devletin uzun vadede korunması için ödeme yapılması gerekir, kullanılmayan durum budanır. Kira, prova boyutunu sınırlamak için eski depoların temizlenmesini zorunlu kılar.
• Bölümlenmiş tanık modeli - teklif verenler ve doğrulayıcılar arasında bölünmüş durum yönetimi. Bazı özel teklif veren düğümlerin tanık oluşturmasını sağlayın.

Bu yaklaşımlar arasında ödünleşimler vardır ve en uygun uygulamaları keşfetmek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Neyse ki, sıfır bilgi kriptografisinde meydana gelen hızlı yenilik, verimli vatansız istemciler için yeni olanaklar yaratabilir.

Potansiyel etki

Teknik engellerin üstesinden gelinebilirse vatansız istemciler Ethereum'u önemli ölçüde ilerletebilir:

• Daha yüksek işlem hacmini desteklemek için daha hızlı senkronizasyon ve doğrulama. Durum bilgisi olmayan doğrulama, blok işlemeyi büyük ölçüde hızlandıracaktır.
• Düğümleri çalıştırmak için kaynak gereksinimleri azaltıldı ve merkeziyetsizlik iyileştirildi. Dizüstü bilgisayarlar ve amatörler gerçekçi bir şekilde tam düğümleri çalıştırabilir.
• Mobil cüzdanlar gibi hafif istemciler için daha iyi destek. Durum kanıtları hafif istemci modeliyle oldukça uyumludur.
• Parçalar arasında durum bilgisi olmayan doğrulamayla parçalamanın daha sorunsuz bir şekilde başlatılması. Parçalar arası işlemler verimli durum kanıtlarından yararlanabilir.
• Artık kullanışlı olmayan eski durum verilerini silme ve budama yeteneği. Devletin büyümesi sınırsız olmak yerine aktif olarak yönetilebilir.
• Düğüm operatörlerinin durumu ihtiyaçlara göre özelleştirmesi için daha fazla esneklik. Düğümler durum saklama politikalarını kullanım senaryolarına göre uyarlayabilir.
• Bilgi işlem ve bant genişliğinin depolamadan daha önemli olduğu bir modele geçiş. Mimari daha bulut dostu bir modele doğru kayıyor.

DDoS saldırılarına karşı artan güvenlik açığı ve blockchain geçmişinin yalnızca birkaç düğüm operatörü tarafından güvenilir bir şekilde saklanması gibi bazı potansiyel riskler de vardır. Ancak kriptografik kanıtlar bu riskleri azaltabilir. Genel olarak vatansız istemciler, Ethereum'un mevcut sınırlamalarının üstesinden gelmek için en umut verici yaklaşımlardan biridir.

Çözüm

Ethereum'un büyüyen devlet büyüklüğü, benimsenme arttıkça merkeziyetsizlik açısından zorluklar ortaya çıkarıyor. Durum bilgisi olmayan istemciler, düğümlerin tam blockchain durumu olmadan işlemleri doğrulamasını sağlayarak bir çıkış yolu sunar. Bu, sonunda cep telefonlarının Ethereum düğümlerini çalıştırmasına izin vererek merkeziyetsizliği büyük ölçüde artırabilir.

Yasal Uyarı:

1. Bu makale [Mirror]'dan yeniden basılmıştır. Tüm telif hakları orijinal yazara [YQ] aittir. Bu yeniden basıma itirazlarınız varsa lütfen Gate Learn ekibiyle iletişime geçin; onlar konuyu hemen halledeceklerdir.
2. Sorumluluk Reddi: Bu makalede ifade edilen görüş ve görüşler yalnızca yazara aittir ve herhangi bir yatırım tavsiyesi teşkil etmez.
3. Makalenin diğer dillere çevirileri Gate Learn ekibi tarafından yapılır. Aksi belirtilmedikçe tercüme edilen makalelerin kopyalanması, dağıtılması veya intihal edilmesi yasaktır.