Veri kullanılabilirliği

"Güvenme, doğrula'" Ethereum'da yaygın bir slogandır. Ardındaki fikir, düğümünüzün aldığı bilgilerin doğru olduğunu bağımsız bir şekilde doğrulayabilmesidir. Düğüm, aldığı bloklardaki tüm işlemleri gerçekleştirerek önerilen değişikliklerin düğüm tarafından bağımsız olarak hesaplananlarla tam olarak eşleşip eşleşmediğini kontrol edebilir. Bu durum, düğümlerin bloğu gönderenlerin dürüst olduğuna güvenmek zorunda olmadığı anlamına gelir. Veri eksikse bu mümkün değildir.

Veri kullanılabilirliği, bir kullanıcının bir bloğu doğrulamak için gereken verinin gerçekten tüm ağ katılımcıları için kullanılabilir olduğu konusundaki güvencesini ifade eder. Ethereum Katman 1'deki tam düğümler için bu nispeten basittir; tam düğüm her bloktaki tüm verilerin bir kopyasını indirir - indirmenin mümkün olması için verilerin kullanılabilir olması gerekir. Verileri eksik olan bir blok, blokzincire eklenmek yerine reddedilir. Bu, "zincir üstü veri kullanılabilirliği"dir ve monolitik blokzincirlerin bir özelliğidir. Tam düğümler, her işlemi indirir ve kendi kendilerine gerçekleştirir, bu nedenle bunları kandırıp geçersiz işlemleri kabul ettirmek mümkün değildir. Ancak modüler blokzincirler, katman 2 toplamaları ve hafif istemciler için veri kullanılabilirliği daha karmaşıktır ve daha sofistike doğrulama prosedürleri gerektirebilir.

Ön Koşullar

Blokzincir temelleri ve özellikle mutabakat mekanizmaları hakkında iyi bir anlayışa sahip olmalısınız. Bu sayfa ayrıca okuyucunun bloklar, işlemler, düğümler, ölçeklendirme çözümleri ve diğer ilgili konulara aşina olduğunu varsayar.

Veri kullanılabilirliği sorunu

Veri kullanılabilirliği sorunu, blokzincire eklenen bazı işlem verilerinin özetlenmiş şeklinin gerçekten geçerli işlemler kümesini temsil ettiğini tüm ağa kanıtlama ihtiyacını ifade eder, ancak tüm düğümlerin tüm verileri indirmesi gerekmeksizin bunu yapma ihtiyacını ortadan kaldırır. Tam işlem verileri blokları bağımsız olarak doğrulamak için gereklidir ancak tüm düğümlerin tüm işlem verilerini indirmesi, ölçeklendirme açısından bir engel oluşturur. Veri kullanılabilirliği sorununun çözümleri, tüm işlem verilerinin kendileri için veriyi indirip depolamayan ağ katılımcılarına doğrulama için mevcut olduğuna dair yeterli güvence sağlamayı hedefler.

Hafif düğümler ve Katman 2 toplamaları, güçlü veri kullanılabilirliği güvenceleri gerektiren ancak işlem verilerini kendileri için indirip işleyemeyen ağ katılımcılarının önemli örnekleridir. İşlem verilerini indirmekten kaçınma, açık düğümleri açık kılan ve toplamaların etkili ölçeklendirme çözümleri olmasını sağlayan unsurdur.

Veri kullanılabilirliği, blokları doğrulamak için durum verilerini indirmesi ve saklaması gerekmeyen gelecekteki "durumsuz" Ethereum istemcileri için de kritik bir endişedir. Durumsuz istemciler yine de verilerin bir yerlerde mevcut olduğundan ve doğru bir şekilde işlendiğinden emin olmalıdır.

Veri kullanılabilirliği çözümleri

Veri kullanılabilirliği örneklemesi (DAS)

Veri Kullanılabilirliği Örneklemesi (DAS), ağ için herhangi bir düğüme çok fazla yük bindirmeden verilerin kullanılabilir olup olmadığını kontrol etmenin bir yoludur. Her düğüm (hisseleme yapmayan düğümler dahil), toplam verinin küçük, rastgele seçilmiş bir alt kümesini indirir. Örneklerin başarıyla indirilmesi, tüm verilerin mevcut olduğu konusunda yüksek bir güvence sağlar. Bu, belirli bir veri kümesini yedekli bilgilerle genişleten veri silme kodlamasına dayanır (bu, verilerin üzerine polinom olarak bilinen bir fonksiyonu oturtarak ve bu polinomu ek noktalarda değerlendirerek yapılır). Bu, gerektiğinde orijinal verinin gereksiz veriden geri kazanılmasına olanak tanır. Bu veri oluşturma işleminin bir sonucu olarak, orijinal verilerin herhangi bir kısmı kullanılamıyorsa, genişletilmiş verilerin yarısı eksik olacaktır! Her bir düğüm tarafından indirilen veri örneklerinin miktarı, verilerin yarısından daha azının gerçekten kullanılabilir olması durumunda, her bir istemci tarafından örneklenen veri parçalarından en az birinin eksik olmasının son derece muhtemel olacağı şekilde ayarlanabilir.

DAS, Tam Danksharding uygulandıktan sonra toplama operatörlerinin işlem verilerini kullanılabilir hale getirmesini sağlamak için kullanılacaktır. Ethereum düğümleri, tüm verilerin mevcut olmasını sağlamak için yukarıda açıklanan yedekleme şemasını kullanarak örneklemelerle sağlanan işlem verilerini rastgele örnekleyecektir. Aynı teknik, blok üreticilerinin tüm verilerini güvenli açık istemcilerin kullanımına açık hale getirmek için kullanılabilir. Benzer şekilde, önerici-inşa edici ayrımı uyarınca, tüm bir bloğu işlemek yalnızca blok inşa edicisinin görevi olurken diğer doğrulayıcılar veri kullanılabilirliği örneklemesi kullanarak doğrulama yapacaktır.

Veri kullanılabilirliği kurulları

Veri Kullanılabilirliği Kurulları (DAC'ler), veri kullanılabilirliğini sağlayan veya onaylayan güvenilir taraflardır. DAC'ler, DAS'ın yerine veya onunla birlikteopens in a new tab kullanılabilir. Kurullarla birlikte gelen güvenlik güvenceleri, belirli bir yapılandırmaya dayalıdır. Ethereum, örneğin açık istemciler için veri kullanılabilirliğini doğrulamak üzere rastgele örneklenmiş doğrulayıcı alt kümelerini kullanır.

Bazı validiumlar da DAC'leri kullanır. DAC, verilerin kopyalarını çevrimdışı olarak depolayan güvenilir bir düğüm kümesidir. DAC, bir anlaşmazlık durumunda verileri kullanıma sunmak zorundadır. DAC üyeleri ayrıca, söz konusu verilerin gerçekten kullanılabilir olduğunu kanıtlamak için zincir üstü tasdikler yayınlar. Bazı validiumlar, DAC'leri bir hisse ispatı (PoS) doğrulayıcı sistemiyle değiştirir. Burada, herkes bir doğrulayıcı olabilir ve veriyi zincir dışında depolayabilir. Ancak bir "bono" sağlamaları gerekmektedir, bu da bir akıllı sözleşmeye yatırılır. Doğrulayıcının verileri saklaması gibi bir kötü niyetli davranış durumunda bono kesilebilir. Hisse ispatı veri kullanılabilirliği kurulları, dürüst davranışı doğrudan teşvik ettikleri için normal DAC'lere göre daha güvenlidir.

Veri kullanılabilirliği ve hafif düğümler

Hafif düğümlerin, aldıkları blok başlıklarının doğruluğunu blok verilerini indirmeden doğrulamaları gerekir. Bu hafifliğin maliyeti, tam düğümlerin yaptığı gibi yerel olarak işlemleri yeniden çalıştırarak blok başlıklarını bağımsız olarak doğrulayamamalarıdır.

Ethereum hafif düğümleri, bir senkronizasyon kuruluna atanmış 512 doğrulayıcıdan oluşan rastgele kümelere güvenir. Senkronizasyon kurulu, başlıktaki verilerin doğru olduğunu hafif düğümlere kriptografik bir imza kullanarak sinyal veren bir DAC gibi hareket eder. Senkronizasyon kurulu her gün yenilenir. Her blok başlığı, sonraki bloğu imzalaması beklenen doğrulayıcılar hakkında hafif düğümleri uyarır. Böylece, gerçek senkronizasyon kuruluymuş gibi davranan kötü niyetli bir gruba güvenerek kandırılmaları önlenir.

Ancak bir saldırgan bir şekilde hafif istemcilere kötü niyetli bir blok başlığı iletmeyi başarırsa ve onları dürüst bir senkronizasyon kurulu tarafından imzalandığına ikna ederse ne olur? Bu durumda, saldırgan geçersiz işlemleri sürece dahil edebilir ve hafif istemci, blok başlığında özetlenen tüm durum değişikliklerini bağımsız olarak kontrol etmediği için bu işlemleri körü körüne kabul edebilir. Bundan korunmak için hafif istemci sahtecilik kanıtlarını kullanabilir.

Bu sahtecilik kanıtlarının çalışma şekli, ağda dolaşan geçersiz bir durum geçişi gören bir tam düğümün, önerilen bir durum geçişinin belirli bir işlem kümesinden kesinlikle kaynaklanamayacağını gösteren küçük bir veri parçası oluşturup bu veriyi taraflara yayımlamasıdır. Hafif düğümler bu sahtecilik kanıtlarını alıp kötü blok başlıklarını atmak için kullanabilir ve bu sayede tam düğümlerle aynı dürüst zincir üzerinde kalabilirler.

Bu, tam düğümlerin tüm işlem verilerine erişiminin olmasına dayalıdır. Kötü bir blok başlığını yayımlayan ve aynı zamanda işlem verilerinin kullanıma açık olmasını sağlamayan bir saldırgan, tam düğümlerin sahtecilik kanıtları üretmesini engelleyebilir. Tam düğümler, kötü bir blok hakkında bir uyarı işareti gönderebilse de bu uyarıyı kanıtlarla destekleyemezler, çünkü kanıt üretmek için veri sağlanmamıştır!

Bu veri erişilebilirlik sorununun çözümü DAS'dir. Hafif düğümler, tam durum verilerinin çok küçük rastgele parçalarını indirir ve örnekleri kullanarak tüm veri setinin mevcut olduğunu doğrularlar. N adet rastgele parçayı indirdikten sonra tam veri kullanılabilirliğini yanlış bir şekilde varsaymanın gerçek olasılığı hesaplanabilir (100 parça için bu olasılık 10^-30'duropens in a new tab, yani inanılmaz derecede düşüktür).

Bu senaryoda bile, yalnızca birkaç baytı saklayan saldırılar, rastgele veri taleplerinde bulunan istemcilerin gözünden kaçabilir. Silme kodlaması, önerilen durum değişikliklerini kontrol etmek için kullanılabilecek kayıp küçük veri parçalarını yeniden oluşturarak bu sorunu çözer. Ardından yeniden oluşturulan veri kullanılarak bir sahtecilik kanıtı oluşturulabilir ve bu sayede hafif düğümlerin kötü başlıkları kabul etmesi engellenebilir.

Not: DAS ve sahtecilik kanıtları, hisse ispatı Ethereum hafif istemcileri için henüz uygulanmamıştır ancak bunlar yol haritasındadır ve büyük olasılıkla ZK-SNARK tabanlı kanıtlar şeklinde olacaktır. Günümüzdeki hafif istemciler, bir tür DAC'ye dayalıdır: senkronizasyon kurulunun kimliklerini doğrular ve ardından aldıkları imzalı blok başlıklarına güvenirler.

Veri kullanılabilirliği ve katman 2 toplamaları

gibi Katman 2 ölçeklendirme çözümleri, işlemleri zincir dışında işleyerek işlem maliyetlerini düşürür ve Ethereum'un işlem hacmini artırır. Toplama işlemleri, sıkıştırılıp yığınlar halinde Ethereum'da yayımlanır. Yığınlar, Ethereum üzerindeki tek bir işlemde binlerce ayrı zincir dışı işlemi temsil eder. Bu, temel katman üzerindeki sıkışıklığı azaltır ve kullanıcılar için ücretleri düşürür.

Ancak, Ethereum'da yayımlanan 'özet' işlemlere, sadece önerilen durum değişikliği bağımsız olarak doğrulanabiliyor ve zincir dışındaki tüm ayrı işlemlerinin uygulanmasının sonucu olduğu onaylanabiliyorsa güvenmek mümkündür. Toplama operatörleri bu doğrulama için işlem verilerini kullanılabilir hale getirmezlerse, yanlış verileri Ethereum'a gönderebilirler.

İyimser toplamalar, bağımsız doğrulayıcıların verileri kontrol etmesine olanak tanımak için sıkıştırılmış işlem verilerini Ethereum'a gönderir ve bir süre (genellikle 7 gün) bekler. Herhangi bir sorun tespit eden kişi, sahtecilik kanıtı üretip bu kanıtı toplamaya itiraz etmek için kullanabilir. Bu, zinciri geriye döndürüp geçersiz bloğu çıkartır. Bu, sadece verilerin kullanılabilir olduğu durumda mümkündür. Şu anda, iyimser toplamaların işlem verilerini L1'e göndermesinin 2 yolu vardır. Bazı toplamalar, kalıcı olarak zincir üstünde yer alan CALLDATA olarak verileri kalıcı şekilde kullanılabilir hale getirir. EIP-4844'ün uygulamaya alınması sonrası bazı toplamalar, işlem verilerini bunun yerine daha ucuz blob depolama alanına gönderiyor. Bu, kalıcı bir depolama değildir. Bağımsız doğrulayıcıların, veriler Ethereum katman 1'den silinmeden önce yaklaşık 18 gün içinde blob'ları sorgulayıp itirazlarını iletmeleri gerekir. Verilerin kullanılabilirliği, Ethereum protokolü tarafından yalnızca bu kısa zaman aralığı için garanti edilir. Bunun ardından, Ethereum ekosistemindeki diğer varlıkların sorumluluğuna girer. Herhangi bir düğüm, DAS kullanarak, yani blob verilerinin küçük, rastgele örneklerini indirerek veri kullanılabilirliğini doğrulayabilir.

Sıfır bilgi (ZK) toplamaları, durum geçişlerinin doğruluğunu garanti ettiğinden işlem verilerini göndermek zorunda değildir. Ancak, durum verilerine erişimiz olmadan ZK toplamasının işlevselliğini garanti edemeyeceğimiz (veya etkileşime giremeyeceğimiz) için veri kullanılabilirliği hala bir sorundur. Örneğin, bir operatör toplamanın durumu hakkındaki ayrıntıları saklarsa, kullanıcılar bakiyelerini bilemezler. Ayrıca, yeni eklenen bir bloktaki bilgileri kullanarak durum güncellemeleri gerçekleştiremezler.

Veri kullanılabilirliği ve veri alınabilirliği

Veri kullanılabilirliği ile veri alınabilirliği farklı kavramlardır. Veri kullanılabilirliği, tam düğümlerin belirli bir blokla ilişkilendirilen tam işlem kümesine erişebildiği ve doğrulayabildiğine ilişkin güvenceye verilen isimdir. Ancak bu, verilerin sonsuza dek kullanılabilir olduğu anlamına gelmez.

Veri alınabilirliği, düğümlerin blokzincirden geçmişe dönük bilgileri alma yeteneğidir. Geçmişe ilişkin veriler, yeni blokları doğrulamak için değil, yalnızca tam düğümleri başlangıç bloğundan senkronize etmek veya geçmişteki belirli istekleri karşılamak için gereklidir.

Çekirdek Ethereum protokolü, veri alınabilirliği yerine daha çok veri kullanılabilirliği ile ilgilidir. Veri alınabilirliği, üçüncü taraflar tarafından çalıştırılan küçük bir arşiv düğümleri topluluğu tarafından sağlanabilir veya Portal Networkopens in a new tab gibi merkeziyetsiz dosya depolama sistemleri kullanılarak ağ genelinde dağıtılabilir.