Paralel EVM: Sıralamayı Aşmak, Blok Zinciri Performans Engellerini Geçmek

Performans, blok zinciri endüstrisinin daha ileri bir gelişiminde bir engel haline gelmiştir. Blok zinciri ağı, bireyler ve işletmeler için işlem yapmada yeni, merkeziyetsiz bir güven temeli oluşturmuştur.

Bitcoin ile temsil edilen birinci nesil Blok Zinciri ağı, dağıtık defterleme yöntemiyle merkeziyetsiz elektronik para ticaretinin yeni bir modelini başlatmış, devrim niteliğinde bir yeni çağ açmıştır. Ethereum ile temsil edilen ikinci nesil Blok Zinciri ağı ise hayal gücünü tam anlamıyla kullanarak merkeziyetsiz uygulamaların (dApp) dağıtık durum makinesi yöntemiyle gerçekleştirilmesini önermiştir.

O zamandan beri, Blok Zinciri ağı kendi on yılı aşkın hızlı gelişim tarihine başladı; Web3 altyapısından DeFi, NFT, sosyal ağlar ve GameFi gibi çeşitli alanlara kadar sayısız teknik veya ticari model inovasyonu doğdu. Sektörün büyümesi, merkeziyetsiz uygulamaların ekosistemine yeni kullanıcıların sürekli katılımını gerektiriyor ve bu da ürün deneyimi için daha yüksek talepler oluşturuyor.

Web3, "daha önce hiç görülmemiş" yeni bir ürün biçimi olarak, yalnızca kullanıcı ihtiyaçlarını karşılamada yenilikçi olmakla kalmamalı (işlevsel ihtiyaçlar), aynı zamanda güvenlik ve performans arasında nasıl bir denge kuracağını da düşünmelidir (işlevsel olmayan ihtiyaçlar). Doğduğu günden bu yana, insanlar performans sorunlarını çözmeye yönelik çeşitli çözümler önermiştir.

Bu çözümler genel olarak iki kategoriye ayrılabilir: Birincisi, blok zinciri genişletme çözümleri, örneğin parçalama (sharding) ve yönlendirilmemiş döngü grafik (DAG); İkincisi ise blok dışı genişletme çözümleri, örneğin Plasma, Lightning Network, yan zincirler ve Rollups gibi. Ancak bu, blok üzerindeki işlemlerin hızlı artış hızına hala yeterince ayak uyduramıyor.

Özellikle 2020 yılında DeFi Yazı ve 2023 yılının sonunda Bitcoin ekosistemindeki işaretlerin sürekli patlaması yaşandıktan sonra, sektörde "yüksek performans, düşük ücret" gereksinimlerini karşılamak için yeni performans artırma çözümlerine acil bir ihtiyaç var. Paralel blok zinciri, işte bu bağlamda ortaya çıktı.

Paralel EVM Anlatı Genel Görünümü

Paralel EVM anlatımı, paralel blok zinciri alanında iki güçlü rakip arasında bir rekabet ortamının oluştuğunu işaret ediyor. Ethereum'un işlemleri işleme şekli sıralıdır; işlemler sırayla birbiri ardına gerçekleştirilir ve kaynak verimliliği düşük kalır. Sıralı işleme yönteminin paralel işleme dönüştürülmesi, performansta büyük bir artış sağlayacaktır.

Ethereum'un rakipleri olan Solana, Aptos ve Sui, kendi paralel işleme yeteneklerine sahip olup, ekosistemleri de oldukça iyi gelişmiştir. Token'ların dolaşım piyasa değeri sırasıyla 45 milyar, 3.3 milyar ve 1.9 milyar dolara ulaşmıştır; bu da paralel EVM olmayan bir grup oluşturmuştur. Karşılaştıkları zorluklar karşısında, Ethereum ekosistemi de geri durmamış ve EVM'ye güç vermek için adım atmıştır; bu da paralel EVM grubunu oluşturmuştur.

Sei, v2 versiyon yükseltme önerisinde "ilk paralel EVM Blok Zinciri" olacağını yüksek sesle ilan etti, mevcut piyasa değeri 2.1 milyar dolar ve daha büyük bir gelişim bekleniyor. Şu anda pazarlama sıcaklığında birinci sırada yer alan paralel EVM yeni kamu zinciri Monad, sermaye tarafından oldukça ilgi görüyor ve potansiyeli de göz ardı edilemez. 1.7 milyon dolarlık piyasa değerine sahip, ücretsiz kamu altyapısıyla birlikte gelen L1 kamu zinciri Canto da kendi paralel EVM yükseltme önerisini duyurdu.

Bunun yanı sıra, henüz erken aşamada olan birçok L2 projesi, çeşitli L1 zincirlerinin yeteneklerini entegre ederek ekosyonlar arası performans artışı sağlamaktadır. Neon'un 69 milyon dolarlık piyasa değeri dışında, diğer projelerin ilgili verileri eksiktir. Gelecekte daha fazla L1 ve L2 projesinin paralel blok zinciri savaşına katılacağına inanıyorum.

Sadece paralel EVM anlatımının büyük bir pazar büyüme alanı yoktur, aynı zamanda paralel EVM anlatımının ait olduğu paralel blok zinciri sektörü de büyük bir pazar büyüme alanına sahiptir, bu nedenle pazarın geleceği geniştir.

Şu anda L1 ve L2 toplam piyasa değeri 7521,23 milyar dolar, paralel blok zinciri piyasa değeri 525,39 milyar dolar, toplam piyasa değerinin yalnızca yaklaşık %7'sini oluşturuyor. Bunun içinde paralel EVM anlatımıyla ilgili projelerin piyasa değeri 23,39 milyar dolar, paralel blok zinciri piyasa değerinin yalnızca %4'ünü oluşturuyor.

Paralel EVM anlatım projeleri esasen monolitik blok zincirleri ve modüler blok zincirleri olarak ikiye ayrılmaktadır. Monolitik blok zincirleri ise L1 ve L2 olarak ayrılmaktadır. Proje sayısı ve birkaç ana alandaki gelişmelere bakıldığında, paralel EVM L1 kamu blok zinciri ekosistemlerinin Ethereum ekosistemine göre hâlâ büyük bir gelişim alanı olduğu görülebilmektedir.

DeFi alanında "hızlı ve düşük maliyetli" talepler var, oyun alanında ise "güçlü gerçek zamanlı etkileşim" talepleri bulunuyor, her iki durum da yürütme hızı için belirli gereksinimlere sahip. Paralel EVM, bu projelere kesinlikle daha iyi bir kullanıcı deneyimi sunacak ve sektörün gelişimini yeni bir aşamaya taşıyacak.

L1, paralel yürütme yeteneği ile donatılmış yeni bir halka zinciridir ve yüksek performanslı bir altyapıdır. L1 bu grupta, Sei v2, Monad ve Canto gibi projeler, paralel EVM'yi kendileri tasarlayarak Ethereum ekosistemi ile uyumlu ve yüksek verimlilikte işlem işleme kapasitesi sunmaktadır.

L2, diğer L1 zincirlerinin yeteneklerini entegre ederek ekosistemler arası iş birliği için genişleme yeteneği sunar ve rollup'ın belirgin bir alanıdır. L2 bu kategoride, Neon, Solana ağı üzerindeki EVM simülatörüdür, Eclipse ise Solana'da işlemleri gerçekleştirirken EVM üzerinde hesaplama yapar. Lumio, Eclipse'e benzer, tek farkı yürütme katmanını Aptos ile değiştirmesidir.

Yukarıdaki monolitik blok zinciri çözümlerinin dışında, Fuel kendi modüler blok zinciri yaklaşımını sundu. İkinci versiyonda kendisini Ethereum rollup işletim sistemi olarak konumlandıracak ve daha esnek, daha kapsamlı modüler yürütme yetenekleri sağlayacaktır.

Fuel, işlemleri gerçekleştirmeye odaklanırken, geri kalan kısmı bir veya daha fazla bağımsız katmanlı Blok Zinciri'ne dış kaynak olarak vererek daha esnek bir kombinasyon sağlamaktadır: hem L2 hem de L1 olabilir, hatta yan zincir veya durum kanalı da olabilir. Şu anda Fuel ekosisteminde 17 proje bulunmaktadır ve bu projeler ağırlıklı olarak DeFi, NFT ve altyapı alanlarına odaklanmaktadır.

Paralel EVM Teknoloji Prensibi

Merkeziyetsiz işlem gerçekleştirmek için, blok zinciri ağının 4 görevi yerine getirmesi gerekmektedir:

• Uygulama: İşlemleri gerçekleştirme ve doğrulama
• Veri Erişilebilirliği: Yeni blokların blok zincirindeki tüm düğümlere dağıtılması
• Konsensüs Mekanı: Blokları doğrulamak, konsensüs sağlamak
• Hesaplama: İşlemin nihai durumunu hesapla ve kaydet

Paralel EVM, esasen yürütme katmanının performans optimizasyonudur. Bu, birinci katman ağı (L1) çözümleri ve ikinci katman ağı (L2) çözümleri olarak ikiye ayrılır. L1 çözümleri, işlemlerin sanal makinede mümkün olduğunca paralel bir şekilde yürütülmesini sağlayan işlem paralel yürütme mekanizmasını tanıtır. L2 çözümleri ise esasen zaten paralelleştirilmiş L1 sanal makinesini kullanarak belirli bir düzeyde "ağ dışı yürütme + ağ içi hesaplama" gerçekleştirmektedir.

Bu nedenle, paralel EVM'nin teknik prensiplerini anlamak için onu parçalara ayırmak gerekir: önce sanal makinenin (virtual machine) ne olduğunu, ardından paralel yürütmenin (parallel execution) ne olduğunu anlamalısınız.

Sanal Makine

Bilgisayar bilimi alanında, sanal makine, bilgisayar sisteminin sanallaştırılması (virtualization) veya taklit edilmesi (emulation) anlamına gelir.

Sanal makineler iki türdür; biri sistem sanal makinesi (system virtual machine) olarak adlandırılır, bu bir fiziksel makineyi birden fazla makineye sanallaştırarak birden fazla işletim sistemi çalıştırmasına ve böylece kaynak kullanımını artırmasına olanak tanır. Diğeri ise süreç sanal makinesi (process virtual machine) olarak adlandırılır, bu bazı yüksek seviyeli programlama dillerine soyutlama sağlar, böylece bu dille yazılmış bilgisayar programları farklı platformlarda platform bağımsız bir şekilde çalışabilir.

JVM, Java programlama dili için tasarlanmış bir süreç sanal makinesidir. Java diliyle yazılmış programlar önce Java bayt koduna (bir ara durumdaki ikili kod) derlenir, Java bayt kodu JVM tarafından yorumlanarak çalıştırılır: JVM, bayt kodunu yorumlayıcıya gönderir, yorumlayıcı bunu farklı makinelerdeki makine koduna çevirir ve ardından makinada çalıştırır.

Blok Zinciri sanal makinesi, bir işlem sanal makinesinin bir türüdür. Blok Zinciri bağlamında, sanal makine, dağıtık durum makineleri üzerinde sanal bir işlem yapmak için kullanılır ve sözleşmeleri dağıtık bir şekilde yürütmek, dApp'leri çalıştırmak için gerekli olan bir yapıdır. JVM ile benzer şekilde, EVM, Solidity dili için tasarlanmış bir işlem sanal makinesidir; akıllı sözleşmeler önce opcode bayt koduna derlenir, ardından EVM tarafından yorumlanarak yürütülür.

Ethereum dışında yeni nesil kamu blok zincirleri, kendi sanal makinelerini gerçekleştirirken daha çok WASM veya eBPF bayt koduna dayalı sanal makineleri tercih etmektedir. WASM, küçük boyutlu, hızlı yüklenen, taşınabilir ve kumanda tabanlı güvenlik mekanizmasına sahip bir bayt kodu formatıdır; geliştiriciler, akıllı sözleşmeler yazmak için çeşitli programlama dillerini (C, C++, Rust, Go, Python, Java hatta TypeScript gibi) kullanabilir ve ardından bunları WASM bayt koduna derleyip çalıştırabilirler. Sei kamu blok zincirinde yürütülen akıllı sözleşmeler de bu bayt kodu formatını kullanmaktadır.

eBPF'nin öncülü BPF'dir (Berkeley Paket Filtreleyici), başlangıçta ağ veri paketlerini verimli bir şekilde filtrelemek için kullanılıyordu, daha sonra evrim geçirerek eBPF'yi oluşturdu ve daha zengin bir komut seti sağladı.

Bu, kaynak kodunu değiştirmeden işletim sistemi çekirdeğine dinamik müdahale etme ve davranışını değiştirme imkanı tanıyan devrim niteliğinde bir teknolojidir. Daha sonra bu teknoloji çekirdekten çıkarak kullanıcı alanı eBPF çalışma zamanı olarak gelişti; yüksek performans, güvenlik ve taşınabilirlik özelliklerine sahiptir. Solana üzerinde yürütülen akıllı sözleşmeler eBPF bayt koduna derlenir ve blok zinciri ağı üzerinde çalıştırılır.

Diğer L1 blok zincirlerinde, Aptos ve Sui, Move akıllı sözleşme programlama dilini kullanarak özel bayt koduna derler ve bunu Move sanal makinesinde çalıştırırlar. Monad ise EVM opcode bayt koduna (Shanghai fork) uyumlu bir sanal makine tasarlamıştır.

Paralel yürütme

Paralel yürütme böyle bir tekniktir:

1. Çok çekirdekli işlemcilerin avantajlarını kullanarak birden fazla görevi aynı anda işleyebilme, sistemin verimliliğini artırma;
2. Gerçekleştirilen işlemlerin sonuçlarının, sırayla ardışık olarak gerçekleştirildiğinde tamamen aynı olduğundan emin olun.

Blok Zinciri ağı genellikle TPS (saniyede işlenen işlem sayısı) değerini işlem hızını ölçmek için teknik bir gösterge olarak kullanır. Paralel yürütme mekanizması oldukça karmaşıktır ve geliştiricilerin teknik becerilerini de test eder, bu yüzden açıklamak kolay değildir. Aşağıda bir "banka" örneğinden yola çıkarak paralel yürütmenin ne olduğunu açıklayacağım.

Öncelikle, seri yürütme nedir?

Durum 1: Eğer sistemi bir banka olarak görürsek, işlem görevlerini yerine getiren CPU'yu bir gişe olarak kabul edersek, seri olarak görevleri yerine getirmek, bu bankanın sadece bir gişe tarafından hizmet vermesi gibidir. Bu durumda bankaya işlem yaptırmak için gelen müşteriler (görevler) sadece bir uzun sıraya girmek zorundadır ve tek tek işlemlerini yaptırmak zorundadır. Her müşteri için, gişe çalışanının müşteriye hizmet vermek için aynı işlemi (talimatları yerine getirmek) tekrarlaması gerekmektedir. Sırası gelene kadar müşteri sadece beklemek zorundadır, bu da işlem süresinin uzamasına neden olmaktadır.

Peki, paralel yürütme nedir?

Durum 2: Bu durumda banka yoğunluğu görünce, işlemleri gerçekleştirmek için birkaç daha gişe açtı. 4 gişe memuru aynı anda işlemleri yapıyor, bu da hızı yaklaşık 4 kat artırıyor. Bu durumda, müşterilerin sıra bekleme süresi de yaklaşık olarak orijinalinin 1/4'üne düştü ve bankanın işlem hızı arttı.

Eğer koruma yapılmazsa, iki kişi aynı anda birine para transferi yaparsa ne tür bir hata oluşur?

Durum 3: A, B ve C adlı üç kişi, hesaplarında sırasıyla 2 ETH, 1 ETH bulundurmaktadır.