La clave para escalar Ethereum: optimizar la disponibilidad de datos (DA)

Autor: TY, Medium; Compilador: Lynn, MarsBit

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A medida que Ethereum evoluciona de una tecnología experimental a un sistema completamente desarrollado capaz de brindar a los usuarios comunes una experiencia abierta, global y sin permisos, se requerirá una importante transición técnica que implica mover a los usuarios a L2.

Para lograr una adopción generalizada, Ethereum debe procesar millones de transacciones por segundo. El trilema de la escalabilidad destaca los desafíos de escalar completamente Ethereum dentro de las limitaciones de la descentralización, la seguridad y la escalabilidad. Con costos de transacción que oscilan entre $4 y $200, Ethereum no es atractivo para muchos usuarios.

Fuente: Etherscan.io

Abordar los desafíos de escalamiento de Ethereum con un enfoque centrado en Rollup

Para aumentar la capacidad de una cadena de bloques al incluir más datos y transacciones en un bloque, existe una compensación: esto puede requerir un hardware más potente para ejecutar nodos y puede dañar la descentralización. Otra opción es crear soluciones de nivel superior con Ethereum como capa base, en lugar de introducir nuevas funciones de cadena de bloques que podrían interrumpir la red.

Las soluciones de escalamiento fuera de la cadena proporcionan un método indirecto para escalar la capa principal de la cadena de bloques. Descargan el cálculo de transacciones fuera de la red Ethereum, aprovechando la cadena de bloques principal para la confianza y el arbitraje. Este enfoque se llama escalado de Capa 2 y agrega una capa adicional sobre Ethereum. Diferentes enfoques como canales de estado, cadenas laterales, plasma, resúmenes optimistas y resúmenes de validez (comúnmente conocidos como resúmenes zk) entran en esta categoría.

Rollup proporciona una solución versátil y versátil que incluso permite que la EVM (Ethereum Virtual Machine) se ejecute dentro de ella. Esto significa que los contratos inteligentes de Ethereum existentes se pueden trasladar a Rollup con cambios mínimos de código, sin dejar de beneficiarse de la seguridad y la disponibilidad de datos de Ethereum. El cálculo de datos se realiza fuera de la cadena y se almacena suficiente información en la cadena para que cualquier persona pueda calcular localmente el estado interno completo cuando lo solicite y, a menudo, se utiliza con fines de detección de fraude.

Cada paquete acumulativo requiere la implementación de un contrato específico en Ethereum. Las transacciones en Rollup se ejecutan fuera de línea en una cadena dedicada y luego los datos de las transacciones se agrupan y comprimen antes de enviarse a Ethereum. Esto alivia la carga de los recursos informáticos de Ethereum, reduce las tarifas y permite un procesamiento de transacciones más escalable. Si bien los rollups pueden escalar Ethereum al procesar más transacciones y pueden implicar una producción de bloques algo centralizada, todavía existe una fuerte protección anticensura siempre que exista una validación descentralizada y sin confianza.

Fuente: "Endgame" de Vitalik

Patrón de rollups hoy

Actualmente, el entorno acumulativo de Ethereum incluye soluciones optimistas y de conocimiento cero que utilizan técnicas de compresión avanzadas para empaquetar lotes de datos de transacciones en Ethereum como datos de llamadas. Sin embargo, este enfoque tiene un costo significativo debido a la gran cantidad de datos almacenados permanentemente en el historial de transacciones de Ethereum.

Por ejemplo, el 5 de mayo de 2023, debido al aumento de las tarifas de Ethereum Gas, el envío por lotes de transacciones de Arbitrum a Ethereum requirió una gran cantidad de Gas (353,93 ETH), aunque solo hubo 1369 transacciones involucradas en Ethereum, y el volumen de transacciones Era menos de 1 millón de bolígrafos. Transacciones en Arbitrum.

Fuente: Etherscan.io: remitente de lotes de Arbitrum

Fuente: Arbiscan.io

Antes de la actualización de Bedrock el 7 de junio, el recopilador de Optimism publicaba un promedio de 3000 lotes de transacciones en Ethereum por día. Después de la actualización de Bedrock, Optimism experimentó un aumento en el volumen de transacciones en la red mientras enviaba menos transacciones a Ethereum, lo que sugiere que cada lote de transacciones ahora contiene un volumen mayor.

Con los rollups de Ethereum ganando popularidad, Linea, Polygon zkEVM y zkSync Era implementándose en la red principal, y L1 alternativas como Celo y Fantom considerando rollups, está claro que cada solución eventualmente enfrentará desafíos con cuellos de botella de escalabilidad relacionados con las tarifas de Square Gas.

Actualmente, se envían alrededor de 7.000 lotes de transacciones a Ethereum cada día a través de agregados como zkSync Era, Linea, Arbitrum, Base y Optimism. Se espera que este número crezca aún más a medida que el desarrollo de Ethereum L2 gane más atención y se vuelva más amigable para los desarrolladores.

Se han construido muchos proyectos en Ethereum utilizando la cadena OP, incluidos Coinbase, Debank, Mantle, Celo, Worldcoin, Zora Network y Public Goods Network. Además, muchos proyectos de acumulación se están preparando para lanzar sus propias pilas para facilitar el desarrollo de L2 (y L3).

** Utilice EIP-4844 para mejorar la eficiencia de la agregación **

En el creciente espacio del ecosistema centrado en rollups de Ethereum, existe una necesidad creciente de mejorar la escalabilidad de los rollups en Ethereum mientras se mantiene la disponibilidad segura de los datos. Este objetivo gira en torno a un enfoque inteligente: eliminar la necesidad de almacenar permanentemente grandes cantidades de datos en Ethereum, al tiempo que permite a los usuarios calcular el estado interno cuando sea necesario.

EIP-4844 presenta un nuevo tipo de transacción denominado objeto binario grande (blob) y asigna 6 blobs adicionales (128 kb cada uno) de espacio de datos por bloque, dedicado a resúmenes. Teniendo en cuenta que Ethereum tiene un promedio de 7100 bloques por día, con un promedio de 3 blobs por bloque, esto equivale a 21,300 blobs procesados por día.

Con esta actualización, el clasificador formateará los datos de transacciones por lotes en blobs y los almacenará en el mempool de Ethereum. Luego, los validadores incorporarán estas transacciones de blobs en bloques, y el blob residirá temporalmente en la capa de consenso de Ethereum por hasta tres semanas. Esto reduce significativamente el costo de resumir la publicación de datos en Ethereum, ya que no almacena los datos como datos de llamadas. Sin embargo, esto también significa que los datos de blob no se pueden recuperar directamente a través de la capa de ejecución de Ethereum.

Fuente: Preguntas frecuentes originales de Danksharding

Además, esta actualización introduce un mercado de tarifas único para transacciones blob, similar en diseño al mercado de tarifas de EIP-1559. Imagínese una hamburguesería concurrida que establece una línea separada para su popular helado suave. Del mismo modo, los blobs se negociarán en su propio mercado de tarifas designado, desvinculándolos efectivamente de las transacciones regulares. Por lo tanto, por cada bloque que utilice más de la mitad del espacio del blob (mínimo 384 kb), el costo de transacción del blob aumentará en un 12,5% y viceversa.

El compromiso de KZG juega un papel clave en EIP-4844. Estos compromisos actúan como una forma de pruebas de conocimiento cero, lo que facilita la manipulación y verificación eficiente de grandes objetos de datos, como los blobs. El proceso implica representar blobs como polinomios, lo que permite a las computadoras evaluar las propiedades de los blobs sin leer toda la transacción del blob.

Lanzada en enero de 2023, con más de 130.000 contribuciones al momento de escribir este artículo, la ceremonia KZG implica una configuración confiable única que combina la entropía de múltiples contribuciones para generar un valor único e irrepetible. Este proceso garantiza la máxima seguridad e integridad que promete KZG.

Es importante destacar que vale la pena señalar que, si bien esta actualización no aumentó directamente la capacidad de transacción de Ethereum, redujo significativamente los gastos operativos asociados con las acumulaciones. Esta mejora hace que L2 sea más rentable y proporciona disponibilidad de datos segura para los resúmenes.

Sienta las bases necesarias para una fragmentación oscura integral

Si bien inicialmente se esperaba que EIP-4844 proporcionara ahorros de costos para las transacciones de blobs en comparación con las transacciones regulares, es importante considerar posibles aumentos de costos a medida que crece la cantidad de agregados de Ethereum. El objetivo final de EIP-4844 es incorporar hasta 64 blobs en Ethereum sin sobrecargar los nodos durante la validación del bloque. Este movimiento tiene como objetivo hacer de Ethereum una capa de disponibilidad de datos (DA) optimizada, convirtiendo gradualmente a los usuarios finales a realizar transacciones en conjunto en lugar de Ethereum a largo plazo.

Lograr una fragmentación oscura completa requiere implementar el muestreo de disponibilidad de datos (DAS) y la codificación de borrado. DAS está diseñado para garantizar que los datos ordenados se hayan publicado en la cadena seleccionando aleatoriamente nodos completos para verificar la disponibilidad de los datos. Cuanto más muestreados sean los datos, mayor será la confianza en la disponibilidad de los datos completos. La codificación de borrado entra en juego cuando un secuenciador malicioso retiene una parte de los datos del blob. La codificación de borrado introduce redundancia al reconstruir datos perdidos basándose en fragmentos conocidos, frustrando así los intentos de retención de datos.

Aspectos del ecosistema de acumulaciones que vale la pena explorar

A medida que se expande el campo de la agrupación, se vuelve fundamental crear pruebas de fraude descentralizadas y ordenadores compartidos. Los paquetes acumulativos actuales a menudo operan en silos, se centran en atraer a grupos de usuarios específicos y pueden pasar por alto la importancia de la interoperabilidad entre las L2. El establecimiento de un protocolo de comunicación entre cadenas entre L2 desempeñará un papel vital para brindar a los usuarios una experiencia de transacción fluida dentro del ecosistema Ethereum más amplio. También será interesante observar el surgimiento de MEV de cadena cruzada como resultado de estos desarrollos de Rollup.

Si bien Ethereum pretende ser el pináculo de una capa de disponibilidad de datos (DA) descentralizada y segura, los servicios de DA descentralizados existentes, como Eigenlayer y Celestia, satisfacen los requisitos de DA agregados. Será interesante ver cómo el panorama de DA continúa evolucionando para hacer que el ecosistema Ethereum sea más eficiente. El fragmento danés completo todavía está a años de distancia.

Pensamientos concluyentes

Para facilitar un mayor escalamiento de Ethereum a través de acumulaciones, Ethereum debe transformarse en una capa de disponibilidad de datos optimizada que garantice la seguridad y atraiga el establecimiento y finalización de nuevas acumulaciones. Esto debe lograrse sin requerir que Ethereum almacene datos agregados, ya que la rápida expansión del panorama agregado podría estresar los nodos de Ethereum y generar posibles efectos de centralización. Para que Ethereum escale de manera eficiente para la próxima ola de adopción, se deben emplear técnicas avanzadas de manipulación y validación de datos para satisfacer la creciente demanda.

Queda por verse el impacto de EIP-4844 en la reducción de los costos de L2, dada la evolución de la capacidad y las capacidades de las acumulaciones de Ethereum. Además, será interesante ver cómo esta actualización puede ayudar a estimular una mayor actividad de agrupación y desbloquear el potencial de las tecnologías relacionadas.