Ethereum protokolünün mümkün geleceği ( altı ): refah

Ethereum protokol tasarımında birçok "detay" başarısı için kritik öneme sahiptir. Aslında, içeriğin yaklaşık yarısı farklı EVM iyileştirmeleri ile ilgilidir, geri kalanı ise çeşitli niş konulardan oluşur, işte bu "refah" anlamına gelir.

Refah: Ana Hedef

• EVM'yi yüksek performanslı ve kararlı bir "son durum" haline getirin
• Hesap soyutlamasını protokole dahil ederek, tüm kullanıcıların daha güvenli ve kullanışlı bir hesap deneyimi yaşamasını sağlamak
• İşlem ücretlerini optimize etme, ölçeklenebilirliği artırma ve riski azaltma
• Gelişmiş kriptografi keşfedin, Ethereum'un uzun vadede önemli ölçüde iyileşmesini sağlayın

EVM iyileştirmesi

Hangi sorunu çözdü?

Mevcut EVM, statik analiz yapmayı zorlaştırıyor, bu da verimli uygulamalar oluşturmayı, resmi kod doğrulamasını ve daha fazla genişlemeyi zorlaştırıyor. Ayrıca, EVM'nin verimliliği düşüktür ve birçok yüksek düzeyde kriptografi biçimlerinin gerçekleştirilmesi zordur, ancak bu, önceden derlenmiş destek ile mümkündür.

O nedir, nasıl çalışır?

Mevcut EVM iyileştirme yol haritasının ilk adımı, EVM nesne formatı (EOF)'dir ve bunun bir sonraki sert çatallamada dahil edilmesi planlanmaktadır. EOF, birçok benzersiz özelliğe sahip yeni bir EVM kodu sürümünü belirten bir dizi EIP'dir, en dikkat çekici olanları şunlardır:

• kod ( çalıştırılabilir, ancak EVM'den ) ile veri ( arasında ayrım yapılamaz, ancak ) çalıştırılamaz.
• Dinamik yönlendirmeler yasaktır, yalnızca statik yönlendirmelere izin verilir
• EVM kodu artık yakıtla ilgili bilgileri gözlemleyemez.
• Yeni bir açık alt rutin mekanizması eklendi

Eski tip sözleşmeler var olmaya ve oluşturulmaya devam edecek, ancak nihayetinde eski tip sözleşmelerin ( kademeli olarak terk edilmesi ve hatta EOF koduna ) zorla dönüştürülmesi mümkün olabilir. Yeni tip sözleşmeler, EOF'un getirdiği verimlilik artışından yararlanacak - öncelikle alt program özellikleriyle biraz küçülmüş byte kodu ile, ardından EOF'ya özgü yeni özellikler veya azaltılmış gaz maliyetleri ile.

EOF'un tanıtılmasının ardından, daha fazla yükseltme daha kolay hale geldi, şu anda en gelişmiş olanı EVM modülü aritmetik genişletmesi ( EVM-MAX ). EVM-MAX, modüler aritmetik için özel olarak tasarlanmış yeni bir işlem seti oluşturur ve bunları diğer işlem kodları ile erişilemeyen yeni bir bellek alanına yerleştirir, bu da Montgomery çarpımı gibi optimizasyonların kullanılmasını mümkün kılar.

Daha yeni bir fikir, EVM-MAX'i tek komut çoklu veri ( SIMD ) özelliği ile birleştirmektir. SIMD, Ethereum'un bir kavramı olarak uzun süredir var, ilk olarak Greg Colvin'in EIP-616'sında önerilmiştir. SIMD, birçok kriptografi biçimini hızlandırmak için kullanılabilir, bunlar arasında hash fonksiyonları, 32 bit STARK'lar ve ızgara tabanlı kriptografi bulunmaktadır. EVM-MAX ve SIMD'nin birleşimi, bu iki performansa dayalı ölçeklendirmenin doğal bir eşleşmesini sağlar.

Bir EIP kombinasyonunun genel tasarımı EIP-6690'ı başlangıç noktası alarak başlayacak ve ardından:

• (i) herhangi bir tek sayı veya (ii) 2768'e kadar olan 2'nin üstü modül olarak izin verilir.
• Her EVM-MAX opcode ( toplama, çıkarma, çarpma ) için bir versiyon ekleyin, bu versiyon artık 3 anlık sayı x, y, z kullanmak yerine 7 anlık sayı kullanmaktadır: x_start, x_skip, y_start, y_skip, z_start, z_skip, count. Python kodunda, bu opcode'ların işlevi şuna benzer:

python for i in range(count): mem[z_start + z_skip * count] = op( mem[x_start + x_skip * count], mem[y_start + y_skip * count] )

Gerçek uygulamada, bu paralel bir şekilde işlenecek.

• XOR, AND, OR, NOT ve SHIFT( döngü ve döngü dışı ) en az 2'nin kuvvet modülü için eklenebilir. Aynı zamanda ISZERO( çıkışını EVM ana yığınına ) gönderecek şekilde eklenebilir, bu da eliptik eğri kriptografisi, küçük alan kriptografisi ( gibi Poseidon, Circle STARKs), geleneksel hash fonksiyonları ( gibi SHA256, KECCAK, BLAKE) ve ızgara tabanlı kriptografi için yeterince güçlü olacaktır. Diğer EVM yükseltmeleri de uygulanabilir, ancak bugüne kadar daha düşük bir ilgiye sahip olmuştur.

Mevcut araştırma bağlantısı

• EOF:
• EVM-MAX:
• SIMD:

Kalan işler ve denge

Şu anda, EOF'un bir sonraki sert çatalla dahil edilmesi planlanıyor. Her zaman son dakikada kaldırılması mümkün olsa da - önceki sert çatallarda bazı işlevler geçici olarak kaldırıldı - bunu yapmak büyük zorluklarla karşılaşacaktır. EOF'un kaldırılması, gelecekte EVM'ye yapılacak herhangi bir yükseltmenin EOF olmadan gerçekleştirilmesi gerektiği anlamına geliyor; bu mümkün olsa da, daha zor olabilir.

EVM'nin ana dengesi L1 karmaşıklığı ile altyapı karmaşıklığı arasındadır, EOF, EVM uygulamasına eklenmesi gereken büyük miktarda koddur, statik kod incelemesi de oldukça karmaşıktır. Ancak, bunun karşılığında, yüksek düzeydeki dilleri basitleştirebilir, EVM uygulamasını basitleştirebilir ve diğer faydalar elde edebiliriz. Denilebilir ki, Ethereum L1'in sürekli iyileştirilmesine yönelik yol haritası EOF üzerine inşa edilmeli ve bu doğrultuda geliştirilmelidir.

Yapılması gereken önemli bir iş, EVM-MAX ile SIMD benzeri işlevlerin gerçekleştirilmesi ve çeşitli kriptografik işlemlerin gaz tüketiminin karşılaştırmalı testlerinin yapılmasıdır.

Harita ile diğer bölümlerle nasıl etkileşimde bulunabilirim?

L1, EVM'sini L2'nin de daha kolay ayarlamalar yapabilmesi için düzenliyor. Eğer ikisi senkronize bir şekilde ayarlama yapmazsa, uyumsuzluklara neden olabilir ve olumsuz etkiler doğurabilir. Ayrıca, EVM-MAX ve SIMD, birçok kanıt sisteminin gas maliyetlerini düşürerek L2'nin daha verimli olmasını sağlıyor. Bu, aynı görevi yerine getirebilen EVM kodlarıyla daha fazla önceden derlenmiş kodun yerini almanın daha kolay hale gelmesini sağlıyor ve verimliliği büyük ölçüde etkilemeyebilir.

hesap soyutlama

Hangi sorunu çözdü?

Şu anda, işlemler yalnızca bir şekilde doğrulanmaktadır: ECDSA imzası. Başlangıçta, hesap soyutlaması bunun ötesine geçmek için tasarlandı ve hesapların doğrulama mantığının herhangi bir EVM kodu olmasına izin verdi. Bu, bir dizi uygulamanın etkinleştirilmesini sağlayabilir:

• Kuantum dirençli şifrelemeye geçiş yap
• Eski anahtarları döndürmek ( geniş çapta önerilen bir güvenlik uygulaması olarak kabul edilmektedir )
• Çoklu imza cüzdanı ve sosyal kurtarma cüzdanı
• Düşük değerli işlemler için bir anahtar kullanın, yüksek değerli işlemler için başka bir anahtar ( veya bir anahtar grubu ) kullanın.

Gizlilik protokolünün bir ara bağlantı olmadan çalışmasına izin vermek, karmaşıklığını önemli ölçüde azaltır ve kritik bir merkezi bağımlılık noktasını ortadan kaldırır.

2015 yılında hesap soyutlaması önerildiğinden beri, hedefi "kolaylık hedefleri" gibi birçok şeyi de kapsayacak şekilde genişledi; örneğin, ETH'si olmayan ancak bazı ERC20'lere sahip bir hesabın ERC20 ile gaz ödemesi yapabilmesi.

MPC( çok taraflı hesaplama ), anahtarları birden fazla parçaya bölmek ve bunları birden fazla cihazda saklamak için kullanılan, 40 yıllık bir geçmişe sahip bir teknolojidir. Bu teknoloji, bu anahtar parçalarını doğrudan birleştirmeden imzalar oluşturmak için kriptografi tekniklerini kullanır.

EIP-7702, bir sonraki sert çatalda tanıtılması planlanan bir tekliftir. EIP-7702, tüm kullanıcıların, ( dahil olmak üzere EOA kullanıcılarının ) faydalanması için hesap soyutlaması sağlama konusundaki artan farkındalığın bir sonucudur. Kısa vadede tüm kullanıcıların deneyimini iyileştirmeyi ve iki ekosisteme bölünmeyi önlemeyi amaçlamaktadır.

Bu çalışma EIP-3074 ile başladı ve nihayetinde EIP-7702'yi oluşturdu. EIP-7702, hesap soyutlamasının "kolaylık işlevlerini" tüm kullanıcılara sunuyor, bu da günümüzün EOA( dışarıdan sahip olunan hesapları, yani ECDSA imzasıyla kontrol edilen hesapları ) içeriyor.

Birkaç zorluk ( özellikle "kolaylık" zorluğu ) çok taraflı hesaplama veya EIP-7702 gibi ilerici teknolojilerle çözülebilir, ancak hesap soyutlama önerisinin başlangıçta ortaya konan ana güvenlik hedefi, akıllı sözleşme kodunun işlem doğrulamasını kontrol etmesine izin vermek için orijinal sorunu geriye dönük olarak ele alıp çözmekle gerçekleştirilebilir. Şimdiye kadar başarılmamış olmasının nedeni, bunu güvenli bir şekilde uygulamak, bu da bir zorluk.

O nedir, nasıl çalışır?

Hesap soyutlamasının temel prensibi basit: akıllı sözleşmelerin işlemleri başlatmasına izin vermek, sadece EOA değil. Tüm karmaşıklık, bunu merkeziyetsiz bir ağı korumaya dost bir şekilde gerçekleştirmek ve hizmet reddi saldırılarına karşı önlem almakla ilgilidir.

Tipik bir anahtar zorluk, çoklu arıza sorunudur:

Eğer 1000 hesabın doğrulama fonksiyonu tek bir S değerine bağımlıysa ve mevcut S değeri, bellek havuzundaki tüm işlemlerin geçerli olmasını sağlıyorsa, tek bir işlemin S değerini tersine çevirmesi bellek havuzundaki diğer tüm işlemlerin geçersiz olmasına neden olabilir. Bu, saldırganların bellek havuzuna çöp işlemler göndermesi için çok düşük bir maliyetle ağ düğümlerinin kaynaklarını tıkamasına olanak tanır.

Yıllarca süren çabaların ardından, işlevselliği genişletirken hizmet reddi ( DoS ) riskini sınırlamayı hedefleyen bir çözüm olarak "ideal hesap soyutlaması"nı gerçekleştiren çözüm: ERC-4337.

ERC-4337'nin çalışma prensibi, kullanıcı işlemlerinin işlenmesini iki aşamaya ayırmaktır: doğrulama ve yürütme. Tüm doğrulamalar önce işlenir, tüm yürütmeler ise daha sonra işlenir. Bellek havuzunda, kullanıcı işleminin doğrulama aşaması yalnızca kendi hesabını içeriyorsa ve çevresel değişkenleri okumuyorsa, kabul edilir. Bu, çoklu başarısızlık saldırılarını önlemeye yardımcı olur. Ayrıca, doğrulama adımına da katı gaz sınırlamaları uygulanmaktadır.

ERC-4337, Ethereum istemcisi geliştiricilerinin o dönemde Merge ile ilgilenmekte yoğunlaşması nedeniyle ek bir protokol standardı olarak tasarlanmıştır (ERC), başka işlevlerle ilgilenmek için ek bir enerji harcamadılar. Bu nedenle ERC-4337, geleneksel işlemler yerine kullanıcı işlemleri olarak adlandırılan nesneleri kullanmaktadır. Ancak, son zamanlarda, bunun en az bir kısmını protokole yazma ihtiyacını fark ettik.

İki ana neden aşağıdaki gibidir:

1. EntryPoint'in sözleşmenin doğasında var olan verimsizliği: Her bir paket yaklaşık 100,000 gazlık sabit bir masrafa sahiptir ve her bir kullanıcı işlemi için ek binlerce gaz gereklidir.
2. Ethereum özelliklerinin gerekliliğini sağlamak: Listeyi içeren garantilerin, hesap soyut kullanıcılarına transfer edilmesi gerektiği gibi oluşturulması.

Ayrıca, ERC-4337 iki işlevi daha genişletmiştir:

• Ödeme aracı ( Paymasters ): Bir hesabın başka bir hesabın ücretlerini ödeme yeteneğini sağlamak, doğrulama aşamasında yalnızca gönderen hesabına erişim sağlama kuralını ihlal eder, bu nedenle ödeme aracı mekanizmasının güvenliğini sağlamak için özel işleme yöntemleri uygulanmıştır.
• Agregatör(Agregatörler): BLS agregasyonu veya SNARK tabanlı agregasyon gibi imza agregasyonunu destekleyen bir işlevsellik sunar. Bu, Rollup üzerinde en yüksek veri verimliliğini sağlamak için gereklidir.

(# Mevcut araştırma bağlantısı

• Hesap soyutlaması tarihi hakkında bir konuşma:
• ERC-4337:
• EIP-7702:
• BLSWallet kodu ), toplama işlevi ### kullanıyor:
• EIP-7562( protokolüne yazılan hesap soyutlama ):
• EIP-7701( EOF tabanlı yazma protokolü hesap soyutlama ):

(# Kalan işler ve denge

Şu anda ana ihtiyacımız, hesap soyutlamasını protokole tamamen entegre etmek. Son zamanlarda popüler olan yazım protokolü hesap soyutlama EIP'si EIP-7701'dir; bu öneri EOF'un üzerinde hesap soyutlaması sağlar. Bir hesap, doğrulama için ayrı bir kod parçasına sahip olabilir; eğer hesap bu kod parçasını ayarlarsa, bu kod, o hesaptan gelen işlemlerin doğrulama aşamasında çalıştırılacaktır.

Bu yöntemin