A Web3-nak memóriaproblémája van - és végre van egy javításunk

A Web3-nak memóriaproblémája van. Nem a "valamit elfelejtettünk" értelemben, hanem az alapvető építészeti értelemben. Nincs igazi memóriarétege.

A blokkláncok ma már nem tűnnek teljesen idegennek a hagyományos számítógépekhez képest, de a hagyományos számítástechnika egyik alapvető eleme még mindig hiányzik: Egy decentralizációra épített memóriaréteg, amely támogatja majd az internet következő iterációját. Muriel Médard a Consensus 2025 május 14-16-i rendezvényének előadója. Regisztráljon, hogy jegyet kapjon itt.

A második világháború után John von Neumann lefektette a modern számítógépek architektúráját. Minden számítógépnek szüksége van bemenetre és kimenetre, egy CPU-ra a vezérléshez és a számoláshoz, valamint memóriára a legfrissebb verzió adatainak tárolásához, valamint egy "buszra" az adatoknak a memóriában való lekérdezéséhez és frissítéséhez. A közismert nevén RAM, ez az architektúra évtizedek óta a számítástechnika alapja.

A Web3 lényege szerint egy decentralizált számítógép - egy "világszámítógép". A magasabb rétegeken ez eléggé felismerhető: decentralizált csomópontok ezrein futó operációs rendszerek (EVM, SVM), amelyek decentralizált alkalmazásokat és protokollokat működtetnek.

De ha mélyebbre ásunk, valami hiányzik. A rövid és hosszú távú adatok tárolásához, eléréséhez és frissítéséhez nélkülözhetetlen memóriaréteg nem úgy néz ki, mint a von Neumann által elképzelt memóriabusz vagy memóriaegység.

Ehelyett a cél eléréséhez szükséges különböző, legjobb igyekezetű megközelítések egyvelege, és az eredmény összességében rendezetlen, nem hatékony és nehezen áttekinthető.

A probléma a következő: ha olyan világszámítógépet akarunk építeni, amely alapvetően eltér a von Neumann-modelltől, akkor jobb, ha van rá valami igazán jó okunk. Jelenleg a Web3 memóriarétege nem csak más, hanem bonyolult és nem hatékony. A tranzakciók lassúak. A tárolás lassú és költséges. A jelenlegi megközelítéssel a tömeges elfogadáshoz való méretezés szinte lehetetlen. És a decentralizációnak nem erről kellene szólnia.

De van más megoldás is.

Az e téren sokan próbálnak mindent megtenni, hogy megkerüljék ezt a korlátozást, és most már ott tartunk, hogy a jelenlegi megoldások nem tudnak lépést tartani. Itt jön a képbe az algebrai kódolás használata, amely egyenleteket használ az adatok ábrázolására a hatékonyság, a rugalmasság és a rugalmasság érdekében.

Az alapvető probléma a következő: hogyan valósítsuk meg a decentralizált kódot a Web3 számára?

Egy új memóriainfrastruktúra

Ez az oka annak, hogy az akadémiai életből, ahol az MIT NEC tanszékét és a szoftvertudomány és -technológia professzorát töltöttem be, átugrottam, hogy magamat és egy szakértői csapatot a nagy teljesítményű memória fejlesztésének szenteljem a Web3 számára.

Elképzeltem valami nagyobbat: a lehetőséget, hogy újraértelmezzük, hogyan gondolkodunk a számítástechnikáról egy decentralizált világban.

Az Optimumnál dolgozó csapatom olyan decentralizált memóriát hoz létre, amely úgy működik, mint egy dedikált számítógép. Megközelítésünk alapja a Random Linear Network Coding (RLNC), egy olyan technológia, amelyet a MIT laboromban közel két évtizede fejlesztettünk ki. Ez egy bevált adatkódolási módszer, amely maximalizálja az áteresztőképességet és a rugalmasságot a nagy megbízhatóságú hálózatokban, az ipari rendszerektől az internetig.

Az adatkódolás az információ egyik formátumból egy másikba történő átalakítása a hatékony tárolás, továbbítás vagy feldolgozás érdekében. Az adatkódolás már évtizedek óta létezik, és ma már számos változatát használják a hálózatokban. Az RLNC az adatkódolás modern megközelítése, amely kifejezetten a decentralizált számítástechnikához készült. Ez a séma az adatokat csomagokká alakítja át a csomópontok hálózatán keresztül történő továbbításhoz, nagy sebességet és hatékonyságot biztosítva.

Az RLNC a világ vezető intézményeinek többszörös mérnöki díjaival, több mint 80 szabadalommal és számos valós alkalmazással már nem csak elmélet. Az RLNC jelentős elismerést kapott, többek között a 2009-es IEEE Communications Society és Information Theory Society Joint Paper Award díjat az "A Random Linear Network Coding Approach to Multicast" című munkájáért. Az RLNC hatását 2022-ben az IEEE Koji Kobayashi Computers and Communications Award díjjal ismerték el.

Az RLNC ma már készen áll a decentralizált rendszerek számára, gyorsabb adatszaporítást, hatékony tárolást és valós idejű hozzáférést tesz lehetővé, így kulcsfontosságú megoldás a Web3 skálázhatósági és hatékonysági kihívásaira.

Miért fontos ez

Vegyünk egy lépést hátra. Miért fontos mindez? Mert a világszámítógéphez olyan memóriára van szükségünk, amely nemcsak decentralizált, hanem hatékony, skálázható és megbízható is.

A blokkláncok jelenleg a legjobb erőfeszítéseket igénylő, ad hoc megoldásokra támaszkodnak, amelyek részben érik el azt, amit a nagy teljesítményű számítástechnikában a memória. Ami hiányzik belőlük, az egy egységes memóriaréteg, amely magában foglalja mind a memóriabuszt az adatszaporításhoz, mind a RAM-ot az adatok tárolásához és eléréséhez.

A számítógép buszos része nem válhat szűk keresztmetszetté, ahogyan most is. Hadd magyarázzam el.

A "pletyka" az adatszaporítás általános módszere a blokklánchálózatokban. Ez egy peer-to-peer kommunikációs protokoll, amelyben a csomópontok véletlenszerű társaikkal cserélnek információt, hogy adatokat terjesszenek a hálózatban. A jelenlegi megvalósításban a méretarányos megvalósítással küszködik.

Tegyük fel, hogy 10 információra van szükséged a szomszédoktól, akik megismétlik, amit hallottak. Ahogy beszélsz hozzájuk, először új információkat kapsz. De ahogy közelít a 10-ből kilenchez, úgy csökken az esélye annak, hogy valami újat hallasz egy szomszédodtól, így az utolsó információ megszerzése a legnehezebb. 90% az esélye annak, hogy a következő dolog, amit hallasz, olyasmi, amit már tudsz.

Így működik ma a blokklánc-pletyka - a kezdetekben hatékony, de redundáns és lassú, amikor megpróbálod befejezni az információmegosztást. Rendkívül szerencsésnek kell lenned ahhoz, hogy minden alkalommal valami újat kapj.

Az RLNC-vel megkerüljük a jelenlegi pletyka alapvető skálázhatósági problémáját. Az RLNC úgy működik, mintha sikerült volna rendkívül szerencsésnek lenned, így minden alkalommal, amikor infót hallasz, történetesen olyan infóról van szó, amely újdonságot jelent számodra. Ez sokkal nagyobb áteresztőképességet és sokkal kisebb késleltetést jelent. Ez az RLNC-alapú pletyka az első termékünk, amelyet a validátorok egy egyszerű API-híváson keresztül valósíthatnak meg, hogy optimalizálják az adatszaporítást a csomópontjaik számára.

Vizsgáljuk meg most a memóriarészt. Segít, ha a memóriára dinamikus tárolóként gondolunk, mint például a RAM-ra egy számítógépben, vagy éppen a szekrényünkben. A decentralizált RAM-nak egy szekrényt kell utánoznia; strukturáltnak, megbízhatónak és konzisztensnek kell lennie. Egy adatdarab vagy ott van, vagy nincs, nincsenek fél bitek, nincsenek hiányzó ujjak. Ez az atomicitás. Az elemek abban a sorrendben maradnak, ahogyan elhelyezték őket - előfordulhat, hogy egy régebbi változatot látunk, de soha nem egy rosszat. Ez a konzisztencia. És hacsak nem mozgatják, minden a helyén marad; az adatok nem tűnnek el. Ez a tartósság.

A szekrény helyett mi van? Mempoolokat nem tartunk a számítógépekben, akkor miért csináljuk ezt a Web3-ban? A fő ok az, hogy nincs megfelelő memóriaréteg. Ha a blokkláncok adatkezelésére úgy gondolunk, mint a ruhák kezelésére a szekrényünkben, a mempool olyan, mintha egy halom szennyes lenne a padlón, ahol nem tudod biztosan, mi van benne, és turkálnod kell.

A tranzakciók feldolgozásának jelenlegi késedelmei rendkívül nagyok lehetnek bármelyik lánc esetében. Az Ethereumot példaként említve, két epocha vagy 12,8 perc kell ahhoz, hogy bármelyik tranzakciót véglegesítsük. Decentralizált RAM nélkül a Web3 a mempoolokra támaszkodik, ahol a tranzakciók addig ülnek, amíg fel nem dolgozzák őket, ami késésekhez, torlódásokhoz és kiszámíthatatlansághoz vezet.

A teljes csomópontok mindent tárolnak, ami felduzzasztja a rendszert, és bonyolulttá és költségessé teszi a visszakeresést. A számítógépekben a RAM megtartja azt, amire éppen szükség van, míg a kevésbé használt adatok hideg tárolóba kerülnek, esetleg a felhőbe vagy lemezre. A teljes csomópontok olyanok, mint egy szekrény, amelyben az összes valaha viselt ruhád van (mindentől kezdve, amit csecsemőként viseltél, egészen mostanáig).

A számítógépeken nem ezt csináljuk, de a Web3-ban léteznek, mert a tárolás és az írási/olvasási hozzáférés nincs optimalizálva. Az RLNC-vel decentralizált RAM-ot (deRAM) hozunk létre az időszerű, frissíthető állapothoz, méghozzá gazdaságos, rugalmas és skálázható módon.

Az RLNC által működtetett deRAM és az adatszaporítás megoldhatja a Web3 legnagyobb szűk keresztmetszeteit azáltal, hogy gyorsabbá, hatékonyabbá és skálázhatóbbá teszi a memóriát. Optimalizálja az adatszaporítást, csökkenti a tároló felduzzadását, és lehetővé teszi a valós idejű hozzáférést anélkül, hogy a decentralizációt veszélyeztetné. Sokáig ez volt a világszámítógépek egyik legfontosabb hiányzó darabja, de már nem sokáig.

(Jimmy Sime/Central Press/Hulton Archive/Getty Images)

Via: CoinDesk: Bitcoin， Ethereum， Crypto News and Price Data