स्केलिंग एथेरियम: समाधान की खोज

एथेरियम, कई ब्लॉकचेन की तरह, वर्तमान में सीमित लेनदेन प्रसंस्करण क्षमता का सामना कर रहा है। ईटीएच हस्तांतरण और हजारों डीएपी का समर्थन करने के बावजूद, बढ़ते उपयोग के परिणामस्वरूप लेनदेन धीमा और अधिक महंगा हो गया है। 

उच्च शुल्क को कम करने के लिए, इस स्थिति ने एनएफटी बाज़ारों के लिए ऑफ-चेन केंद्रीकृत सेवाओं जैसे असुरक्षित डिज़ाइन निर्णयों को जन्म दिया। ईआईपी 1559 की शुरूआत से शुल्क अनुमान और प्रोत्साहन में सुधार हुआ है, लेकिन स्केलेबिलिटी में उल्लेखनीय सुधार नहीं हुआ है। ... स्केलेबिलिटी, विकेंद्रीकरण और सुरक्षा की लोकप्रिय ब्लॉकचेन त्रिलम्मा के भीतर स्केलेबिलिटी चुनौती को अच्छी तरह से समझा जाता है।

ब्लॉकचेन त्रिलम्मा का दावा है कि एक साथ तीन गुणों को प्राप्त करना संभव नहीं है: विकेंद्रीकरण, सुरक्षा और स्केलेबिलिटी। विकेंद्रीकरण पर बलिदान, एक स्केलेबल और सुरक्षित सिस्टम बनाना बहुत आसान है, जैसा कि Web2 पहले ही साबित कर चुका है। अपने सर्वसम्मति तंत्र का त्याग करके स्केलेबिलिटी को प्राथमिकता दें और आपके पास एक व्यर्थ, असुरक्षित, विकेन्द्रीकृत ब्लॉकचेन होगा। ब्लॉकचेन समस्या को हल करना अविश्वसनीय रूप से जटिल है और पिछले एक दशक से एक सतत चुनौती बनी हुई है।

थ्रूपुट को बढ़ावा देना: एकाधिक दृष्टिकोण

पिछले कुछ वर्षों में, एथेरियम ब्लॉकचेन समस्या को हल करने के लिए कई समाधानों पर विचार किया गया है। एक लोकप्रिय सुझाव प्रति सेकंड बड़े ब्लॉक या ब्लॉक बनाने का है। हालांकि यह एक अच्छा विचार प्रतीत हो सकता है, यह सर्वसम्मति के लिए ब्लॉकचेन नोड्स और सत्यापनकर्ताओं/खनिकों पर मांग को बढ़ाता है, जिससे केंद्रीकरण में वृद्धि होती है। यह पुनर्गठन को भी धीमा कर देता है, जिससे सुरक्षा जोखिम बढ़ जाते हैं।

एक विकल्प मुख्य श्रृंखला के भार को कम करने के लिए एक साइड-चेन बनाना है, जैसा कि पॉलीगॉन नेटवर्क के साथ देखा गया है। इस प्रणाली में सुरक्षा व्यापार शामिल है क्योंकि यह एथेरियम (कम मार्केट कैप) की तुलना में कमजोर आम सहमति पर निर्भर करता है। हालांकि यह विशिष्ट उपयोग के मामलों के अनुरूप हो सकता है, यह अक्सर केंद्रीकरण की ओर ले जाता है और एथेरियम के स्केलेबिलिटी मुद्दों को पूरी तरह से संबोधित नहीं करता है। और वैसे भी, यह वीज़ा जैसी प्रणाली चलाने के लिए आवश्यक हजारों अनुरोधों से अभी भी बहुत दूर है। 

लेयर 2एस और शेयरिंग: एथेरियम की स्केलेबिलिटी चुनौतियों का समाधान? 

शेयरिंग और लेयर 2एस ब्लॉकचेन त्रिलम्मा को संरक्षित करते हुए व्यापक रूप से एथेरियम के पैमाने के लिए सबसे अच्छे विकल्प के रूप में देखा जाता है।  

एक हाथ में, ब्लॉकचेन शार्डिंग इसे लंबे समय से ब्लॉकचेन दुनिया में स्केलेबिलिटी की कुंजी माना जाता है। यह 2.0 में BLS हस्ताक्षर योजना, PoS सर्वसम्मति तंत्र और eWASM के कार्यान्वयन के साथ Eth2019 की मुख्य विशेषता थी। वहीं दूसरी ओर, परत 2s रोल-अप तंत्र में चल रहे अनुसंधान के माध्यम से तेजी से प्रगति देखी गई है। आइए इन दो प्रतिस्पर्धी दृष्टिकोणों की वर्तमान स्थिति का पता लगाएं और उनका भविष्य क्या हो सकता है। 

ब्लॉकचेन शेयरिंग कैसे काम करती है? 

शार्डिंग शब्द डेटाबेस विज्ञान से उत्पन्न हुआ है जहां हम क्षैतिज रूप से एक डेटाबेस को छोटे, प्रबंधनीय टुकड़ों में विभाजित करते हैं जिन्हें शार्ड कहा जाता है। प्रत्येक शार्ड एक अलग डेटाबेस है जिसमें डेटा सबसेट होता है। शेयरिंग का उपयोग कई सर्वरों में डेटा और क्वेरी वितरित करके डेटाबेस को स्केल करने के लिए किया जाता है, जिससे डेटाबेस को एकल, शक्तिशाली सर्वर की आवश्यकता के बिना बड़ी मात्रा में डेटा को संभालने की अनुमति मिलती है।

ब्लॉकचेन पर शार्डिंग का लाभ उठाने का यह विचार तेजी से डेवलपर्स के बीच लोकप्रिय हो गया। ब्लॉकचेन शार्डिंग नेटवर्क को छोटे उप-नेटवर्क में विभाजित करती है जिन्हें शार्ड कहा जाता है, और शार्ड समानांतर में लेनदेन को संसाधित करने में सक्षम बनाता है। एक शार्ड ब्लॉकचेन में, प्रत्येक शार्ड एक अलग श्रृंखला है जो स्वतंत्र रूप से संचालित होती है। इसका मतलब यह है कि प्रत्येक नोड, खनिक/सत्यापनकर्ता स्थानीय सहमति बनाने के लिए दिए गए शार्ड पर ध्यान केंद्रित कर सकता है। सबसे पहले, यह लेनदेन को समानांतर में संसाधित करने की अनुमति देता है। दूसरा, प्रत्येक शार्ड के पास प्रबंधित करने के लिए कम लेनदेन होते हैं। एकदम सही लगता है, तो पकड़ क्या है?

साझाकरण चुनौतियाँ: आम सहमति, क्रॉस-शार्ड संचार और सुरक्षा

ब्लॉकचेन शेयरिंग के साथ, समग्र सर्वसम्मति को परिभाषित करना आसान नहीं है। नेटवर्क की वैश्विक सहमति क्या है? क्या यह प्रत्येक स्थानीय सर्वसम्मति का संघ है? वैश्विक सर्वसम्मति बनाने के लिए आप इन स्थानीय सर्वसम्मति को कैसे और कहां स्थापित करते हैं जिस पर कोई भी भरोसा कर सके? ऐसे सवालों का जवाब देना आसान नहीं है. 

शार्डिंग को लागू करने में एक और महत्वपूर्ण चुनौती क्रॉस-शार्ड संचार है। जब डेटाबेस की बात आती है, तो आपके पास यह समस्या नहीं होती है क्योंकि डेटा अलग-अलग हिस्सों में विभाजित होता है, जिससे आप वास्तविक समस्याओं के बिना उन्हें स्वतंत्र रूप से पढ़ने या लिखने में सक्षम होते हैं। जब ब्लॉकचैन शार्ड्स द्वारा कोड निष्पादित करने की बात आती है, तो यह बहुत अधिक जटिल है। प्रत्येक शार्ड को अपना स्वयं का कोड चलाने, एक अलग शार्ड की स्थिति से परामर्श करने और दूसरे पर कोड निष्पादित करने में सक्षम होना चाहिए। ये कोई मामूली बात नहीं है. 

यह साझाकरण कठिनाई की समस्या से भी संबंधित है सुरक्षा. इस मुद्दे का विशेषज्ञों द्वारा अध्ययन किया गया है और विभिन्न शार्डिंग योजनाओं को प्रवण माना गया है हमलों के कई नए रूप. सबसे पहले, यह केवल सर्वसम्मति तंत्र पर सवाल उठाता है। यदि आपके पास 10 टुकड़े हैं, और खनिकों को प्रति टुकड़े में वितरित किया जाता है, तो एक टुकड़े को लेना समग्र ब्लॉकचेन को लेने की तुलना में 10 गुना कम महंगा है। योजनाबद्ध रूप से, 51% हमला 5.1% में तब्दील हो जाता है। इसका एक समाधान सर्वसम्मति तंत्र को कार्य के प्रमाण से हिस्सेदारी के प्रमाण में बदलना है। एथेरियम के प्रूफ़ ऑफ़ स्टेक में परिवर्तन के लिए यह प्राथमिक प्रेरणा थी।

पर सुरक्षा सामने, का प्रभाव मर्ज बड़े पैमाने पर बहस हुई है। पर विकेन्द्रीकरण सामने, अद्यतन एथेरियम सर्वसम्मति ने केंद्रीकरण का समर्थन किया, यह देखते हुए कि टोकन स्वामित्व नेटवर्क नियंत्रण निर्धारित करता है। 

एथेरियम की नई सर्वसम्मति के संबंध में, कई मापदंडों ने केंद्रीकरण को प्रोत्साहित किया:

• अपने एथेरियम नोड को चलाना सीधा नहीं है, इसके लिए संसाधनों और अपटाइम की आवश्यकता होती है। यह बस आपके वॉलेट को इसे लागू करने और आपके लैपटॉप या यहां तक ​​कि आपके मोबाइल पर चलने से रोकता है।

• 32 ईटीएच सीमा और तथ्य यह है कि जब तक किसी अज्ञात तारीख ने पूलिंग और लिक्विड स्टेकिंग नहीं बनाई, जहां लीडो और एक्सचेंजों ने अधिकांश बाजार पर कब्जा कर लिया, तब तक इसे अनस्टेक करना संभव नहीं है। आज 4 कलाकार एथेरियम ब्लॉकचेन (लिडो 55%, कॉइनबेस 29.2%, क्रैकेन 13.1% और बिनेंस 7.6%) पर दांव पर लगे 6.2% से अधिक सिक्कों को नियंत्रित कर रहे हैं।

कुल मिलाकर, स्केलेबिलिटी बढ़ाने के लिए ब्लॉकचेन शार्डिंग एक दिलचस्प विचार है, लेकिन इसके लिए जटिल आर्किटेक्चर की आवश्यकता होती है, खासकर जब समग्र सर्वसम्मति को परिभाषित करने और एक कुशल क्रॉस-शार्ड प्रोटोकॉल को लागू करने की बात आती है। इन लक्ष्यों की दिशा में बहुत काम किया गया है, लेकिन हम अभी भी उन्हें लागू करने और ब्लॉकचेन ट्राइलेमा पर प्रभाव को समझने से बहुत दूर हैं। 

बचाव के लिए रोलअप

रोलअप एथेरियम को निष्पादित करने के लिए कई लेनदेन को एक ही लेनदेन में संपीड़ित करता है, जिससे निपटान के लिए एथेरियम की सुरक्षा के साथ कई लेनदेन के ऑफ-चेन निष्पादन को सक्षम किया जाता है। इस विचार के दो मुख्य कार्यान्वयन हैं: 

• आशावादी रोलअप, उपयोगकर्ताओं को विवाद की स्थिति में धोखाधड़ी के सबूत जारी करने की अनुमति देता है
• ZK-रोलअप जहां L2 नेटवर्क वैधता प्रमाण जारी करता है।

आशावादी रोलअप और अंतिम मुद्दा:

आशावादी रोलअप को सबसे अधिक ईवीएम-दिखने वाले रोलअप के रूप में डिज़ाइन किया गया है। वे आशावादी हैं क्योंकि उनका मानना ​​है कि उपयोगकर्ता सीधे ब्लॉकचेन लेखन की अनुमति देकर धोखाधड़ी वाले लेनदेन प्रस्तुत नहीं कर रहे हैं। 

धोखाधड़ी के सबूतों का उपयोग करने वाला एक तंत्र है जिसे L2 सत्यापनकर्ता कुछ दिनों (आशावाद पर 7 दिन) के भीतर किए गए ऑफ-चेन लेनदेन की जांच करने के लिए आरंभ कर सकते हैं। एक वैध धोखाधड़ी-प्रूफ लेनदेन प्रक्रिया में धोखाधड़ी वाले कदमों की पहचान करता है, जिससे लेनदेन को उलट दिया जाता है और अनुमोदन करने वाले सत्यापनकर्ता के लिए जुर्माना लगाया जाता है। यह एथेरियम की मुख्य श्रृंखला सुरक्षा को संरक्षित करते हुए लेनदेन थ्रूपुट में सुधार करता है। 

हालाँकि, आशावादी रोलअप एक नई चुनौती लेकर आते हैं: अन्तिम स्थिति. ब्लॉकचेन के साथ, पुष्टि किए गए लेनदेन को स्थायी और अपरिवर्तनीय माना जाता है, लेकिन यह सर्वसम्मति तंत्र पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, जब पुनर्गठन की संभावना कम होती है तो पीओडब्ल्यू श्रृंखला लेनदेन को अंतिम मानती है, और बिटकॉइन लेनदेन 6 पुष्टियों के बाद अंतिम होते हैं। आशावादी रोलअप के साथ, लेन-देन को कई दिनों के बाद उलटा किया जा सकता है, जो एक अंतिम चुनौती और एक अलग ट्रेडऑफ़ पैदा करता है।

एक अन्य प्रकार का रोलअप: ZK-रोलअप

ZK-रोलअप, जिसका नाम SNARKs या STARKs जैसी जीरो-नॉलेज प्रूफ (ZKP) तकनीक के उपयोग के लिए रखा गया है, एक अन्य प्रकार का रोलअप है। चूँकि शून्य-ज्ञान गुण वास्तव में उपयोगी नहीं है, इसलिए उन्हें वैधता रोलअप कहना अधिक सटीक हो सकता है।

रोलअप लेनदेन के एक बैच को निष्पादित करता है और एक वैधता प्रमाण तैयार करता है, जिसे एथेरियम ब्लॉकचेन पर एक स्मार्ट अनुबंध द्वारा सत्यापित किया जाता है, जो लेनदेन के अंतिम परिणाम की पुष्टि करता है। क्रिप्टोग्राफ़िक प्रमाण शून्य ज्ञान क्रिप्टोग्राफ़िक प्राइमेटिव्स का उपयोग करके उत्पन्न किया जाता है। 

अधिक मोटे तौर पर, शून्य-ज्ञान प्रमाण एक पक्ष (सिद्धांतकर्ता) को वास्तविक जानकारी प्रकट किए बिना किसी अन्य पक्ष (सत्यापनकर्ता) को कुछ जानकारी का अधिकार प्रदर्शित करने की अनुमति देते हैं। कहावत की विषय-वस्तु को सीखे बिना भी कहावत की सच्चाई पर कहावत की सच्चाई पर भरोसा किया जा सकता है।

मूल रूप से गोपनीयता के लिए डिज़ाइन किया गया, ZKRolupps एक बहुत ही अलग उद्देश्य के लिए शून्य-ज्ञान प्रमाण का उपयोग करता है: संपीड़न और विश्वसनीय कंप्यूटिंग। दो अग्रणी शून्य-ज्ञान प्रौद्योगिकियां हैं zk-STARKs (ज्ञान के शून्य-ज्ञान स्केलेबल पारदर्शी तर्क के लिए) और zk-SNARKs (ज्ञान के शून्य-ज्ञान संक्षिप्त गैर-संवादात्मक तर्क के लिए)।

L2 के लिए डेटा उपलब्धता समस्या:

जैसा कि हमने देखा है, ZKP प्रौद्योगिकियां L2 स्थिति की वैधता सुनिश्चित करती हैं, लेकिन अकेले प्रमाण राज्य तक पहुंच प्रदान नहीं करता है। थ्रूपुट बढ़ाने के लिए, निष्पादन को ऑफ-चेन ले जाया जाता है, लेकिन पुनर्निर्माण के लिए डेटा अभी भी आसानी से सुलभ होना चाहिए। इसे प्राप्त करने के लिए, लेनदेन संबंधी डेटा को एथेरियम पर कॉलडेटा के रूप में प्रस्तुत किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि डेटा भविष्य के पुनर्निर्माण के लिए उपलब्ध है। इस डेटा को IPFS या Arweave जैसे विश्वसनीय विकेन्द्रीकृत भंडारण में भी संग्रहीत किया जा सकता है, जिससे कोई भी L2 का पुनर्निर्माण कर सकता है और विकेन्द्रीकृत भंडारण के आंतरिक प्रोत्साहन का लाभ उठा सकता है। 

इस डेटा को ऑन-चेन संग्रहीत करने की क्षमता होना और भी बेहतर होगा, लेकिन डेटा केवल L2 की स्थिति/सच्चाई को फिर से बनाने का काम करता है और इसे निष्पादित नहीं किया जाता है, जिससे यह ब्लॉकचेन क्षमता का एक अकुशल और महंगा उपयोग बन जाता है। 

इस बाधा को दूर करने के लिए, Ethereum डेवलपर्स ने दो EIP प्रस्तावित किए: EIP4488 और EIP4844 (भ्रम से बचने के लिए शुभकामनाएँ)। पहला कॉलडेटा के लिए गैस लागत कम करता है जबकि दूसरा L2 डेटा भंडारण के लिए एक नया लेनदेन प्रकार बनाता है। यह डेटा अपरिवर्तनीय और केवल पढ़ने योग्य है, और इसे ईवीएम द्वारा एक्सेस नहीं किया जा सकता है और इसलिए इसे निष्पादित नहीं किया जा सकता है। 

ये EIP ठीक वहीं हैं जहां ZKRolup रोडमैप एक्ज़ीक्यूशन शेयरिंग रोडमैप से मिलता है, दोनों अलग-अलग उद्देश्यों के लिए एक ही अवधारणा का प्रस्ताव करते हैं। EIP4488 का लक्ष्य आवश्यक L2 डेटा को संग्रहीत करना है जबकि EIP-4844, जिसे प्रोटो-डैंकशर्डिंग के रूप में भी जाना जाता है, डैंकशर्डिंग और निष्पादन शार्डिंग को लागू करने की दिशा में एक कदम है।

डैंकशार्डिंग:

डैंकशार्डिंग में बड़े डेटासेट को पृथक्करण और प्रसंस्करण के लिए छोटे भागों में विभाजित करना शामिल है, अक्सर समानांतर में। इस पद्धति का उपयोग बड़े डेटा और एआई क्षेत्रों में किया जाता है जहां प्रशिक्षण सेट बहुत बड़े हो सकते हैं। 

प्रोटो-डैंकशार्डिंग (ईआईपी-4844) शार्डिंग को लागू नहीं करता है लेकिन सस्ता कॉलडेटा स्टोरेज प्रदान करता है जिसे शार्ड किया जा सकता है। यह सस्ता कॉलडेटा स्टोरेज एल2 पर एथेरियम के लिए स्केलेबिलिटी में काफी सुधार करेगा, जिससे संभावित रूप से शार्डिंग निरर्थक हो जाएगी। 

प्रोटो-डैंकशार्डिंग:

प्रोटो-डैंकशार्डिंग के साथ, एथेरियम ब्लॉकचेन में गैर-स्केलेबल गणना और स्केलेबल डेटा होगा। और ZkRollups अनिवार्य रूप से इस स्केलेबल डेटा और गैर-स्केलेबल लेकिन विश्वसनीय गणना को स्केलेबल गणना में परिवर्तित करता है।

ब्लॉकचेन त्रिलम्मा में ZKRolups:

अंतर्निहित ब्लॉकचेन गुणों को बदले बिना ZKRolups के पास मजबूत स्केलेबिलिटी लाभ हैं। शून्य-ज्ञान प्रमाण को ऑन-चेन सत्यापित करना मुख्य आवश्यकता है, जबकि डेटा उपलब्धता को ऑफ-चेन लागू किया जा सकता है। लंबे समय में, कोई उम्मीद कर सकता है कि लेयर-1 सरल, सुरक्षित, उम्मीद से विकेंद्रीकृत हो जाएगा जबकि लेयर-2 स्केलेबिलिटी प्रदान करेगा।

पकड़ कहाँ है?

L2 वास्तव में बहुत बड़ा पैमाने पर हो सकता है। फिर भी, ऑन-चेन (एल1 पर) तय होने के लिए, किसी को एल2 की समग्र स्थिति के लिए वैधता का प्रमाण प्रस्तुत करने की आवश्यकता होती है, जिससे केंद्रीकरण संबंधी समस्याएं पैदा होती हैं। वर्तमान में, L2 डिज़ाइन में केवल एक कहावत है, जिसका अर्थ है कि वे आपके लेनदेन को सेंसर कर सकते हैं। देशी पुलों के निर्माण के बाद से वे वास्तव में आपकी L1 संपत्तियों को फ्रीज नहीं कर सकते। इस चुनौती से निपटने के लिए अनुसंधान जारी है, जिससे अन्य पक्ष सबूत देने में सक्षम हो सकें, लेकिन इन सबूतों के बीच मध्यस्थता के लिए कुछ कठिन प्रश्न बने हुए हैं। सभी मामलों में यह भविष्य के लिए हल करने योग्य एक महत्वपूर्ण समस्या है। 

स्टार्कनेट ने इसकी पहचान एक के रूप में की है रोडमैप पर महत्वपूर्ण विषय, जबकि आर्बिट्रम जिम्मेदारी को बीच में बांटता है सीक्वेंसर इनबॉक्स और विलंबित इनबॉक्स यह सुनिश्चित करने के लिए कि सेंसरशिप के मामले में धन पुनः प्राप्त किया जा सके।

बंद विचार 

जैसा कि हमने जांच की है, स्केलेबिलिटी सुरक्षा और विकेंद्रीकरण की कीमत पर आ सकती है, जबकि लेयर 2 समाधानों को ब्लॉकचेन ट्राइलेमा के अन्य पहलुओं से समझौता किए बिना स्केलेबिलिटी बढ़ाने के सबसे आशाजनक तरीकों के रूप में देखा जाता है।

ZKP तकनीक का उपयोग करते हुए आशावादी और वैधता रोलअप, बड़े पैमाने पर भरोसेमंद, जटिल और अनुमति रहित लेनदेन को सक्षम करके एथेरियम के भविष्य को आकार देने में महत्वपूर्ण होंगे। आशावादी रोलअप की तुलना में वैधता रोलअप का एक महत्वपूर्ण लाभ है: संक्षिप्त अंतिमता। एथेरियम का रोडमैप हाल ही में ब्लॉकचेन स्तर पर इन रोलअप का समर्थन करने के लिए स्थानांतरित हो गया है।

ब्लॉकचेन स्केलेबिलिटी के भविष्य में लेयर 2s (या पुनरावर्ती रोलअप) पर चलने वाले जटिल डीएपी शामिल हैं, जो विकेंद्रीकृत और सुरक्षित लेयर -1 के साथ वस्तुतः अनंत स्केलेबिलिटी की अनुमति देते हैं। लंबी अवधि में, परत 1 निपटान परत बन सकती है, डीएपी की जटिलता परत 2 में स्थानांतरित हो जाएगी।

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• प्लेटोब्लॉकचैन। Web3 मेटावर्स इंटेलिजेंस। ज्ञान प्रवर्धित। यहां पहुंचें।
• स्रोत: https://www.ledger.com/blog/on-the-future-of-ethereum-charles-guillemet