Ключ к масштабированию Ethereum: оптимизация доступности данных (DA)

Автор: TY, Medium; Составитель: Lynn, MarsBit.

представлять

Поскольку Ethereum развивается из экспериментальной технологии в полностью развитую систему, способную предоставить обычным пользователям открытый, глобальный и не требующий разрешений опыт, потребуется важный технический переход, включающий перевод пользователей на уровень L2.

Чтобы добиться широкого распространения, Ethereum должен обрабатывать миллионы транзакций в секунду. Трилемма масштабируемости подчеркивает проблемы полного масштабирования Ethereum в рамках ограничений децентрализации, безопасности и масштабируемости. Поскольку стоимость транзакций варьируется от 4 до 200 долларов, Ethereum не привлекателен для многих пользователей.

Источник: Etherscan.io

Решение проблем масштабирования Ethereum с помощью подхода, ориентированного на объединение

Чтобы увеличить емкость блокчейна за счет размещения большего количества данных и транзакций в блоке, существует компромисс: это может потребовать более мощного оборудования для запуска узлов и может нанести вред децентрализации. Другой вариант — создавать решения более высокого уровня с использованием Ethereum в качестве базового уровня, а не внедрять новые функции блокчейна, которые могут нарушить работу сети.

Решения для масштабирования вне цепочки предоставляют косвенный метод масштабирования основного уровня блокчейна. Они разгружают вычисления транзакций за пределами сети Ethereum, используя основной блокчейн для обеспечения доверия и арбитража. Этот подход называется масштабированием уровня 2 и добавляет дополнительный уровень поверх Ethereum. В эту категорию попадают различные подходы, такие как каналы состояний, сайдчейны, плазма, оптимистические свертки и свертки достоверности (широко известные как zk-свертывания).

Rollup предоставляет универсальное и универсальное решение, которое даже позволяет запускать в нем EVM (виртуальную машину Ethereum). Это означает, что существующие смарт-контракты Ethereum можно перенести в Rollup с минимальными изменениями кода, сохраняя при этом преимущества безопасности и доступности данных Ethereum. Вычисление данных происходит вне цепочки, и в цепочке хранится достаточно информации, так что полное внутреннее состояние может быть вычислено локально кем угодно по требованию и часто используется в целях обнаружения мошенничества.

Для каждого накопительного пакета требуется развертывание определенного контракта на Ethereum. Транзакции в Rollup выполняются в автономном режиме в выделенной цепочке, а затем данные транзакций группируются и сжимаются перед отправкой в Ethereum. Это снижает нагрузку на вычислительные ресурсы Ethereum, снижает комиссии и обеспечивает более масштабируемую обработку транзакций. Хотя накопительные пакеты могут масштабировать Ethereum за счет обработки большего количества транзакций и могут включать несколько централизованное производство блоков, по-прежнему существует надежная защита от цензуры, поскольку существует децентрализованная и ненадежная проверка.

Источник: "Финал" Виталика

Шаблон агрегирования сегодня

В настоящее время накопительная среда Ethereum включает оптимистичные решения и решения с нулевым разглашением, которые используют передовые методы сжатия для упаковки пакетов данных транзакций в Ethereum в качестве данных вызовов. Однако этот подход требует значительных затрат из-за большого объема данных, постоянно хранящихся в истории транзакций Ethereum.

Например, 5 мая 2023 года из-за резкого роста комиссий Ethereum Gas для пакетной отправки транзакций Arbitrum в Ethereum потребовалось большое количество газа (353,93 ETH), хотя в Ethereum было задействовано всего 1369 транзакций, а объем транзакций было менее 1 млн пен. Сделки на Арбитруме.

Источник: Etherscan.io — отправитель пакетов Arbitrum

Источник: Arbiscan.io

До обновления Bedrock 7 июня сборщик Optimism публиковал в среднем 3000 пакетов транзакций в Ethereum в день. После обновления Bedrock у Optimism произошел резкий скачок объема транзакций в сети, при этом количество транзакций в Ethereum было отправлено меньше, что позволяет предположить, что каждая партия транзакций теперь содержит больший объем.

В связи с тем, что накопительные пакеты Ethereum набирают популярность, Linea, Polygon zkEVM и zkSync Era развертываются в основной сети, а альтернативные L1, такие как Celo и Fantom, рассматривают накопительные пакеты, становится ясно, что каждое решение в конечном итоге столкнется с проблемами с Ethereum.Узкие места масштабируемости, связанные с комиссией Square Gas.

В настоящее время около 7000 пакетов транзакций отправляются в Ethereum каждый день через такие агрегаты, как zkSync Era, Linea, Arbitrum, Base и Optimism. Ожидается, что это число будет расти, поскольку разработка Ethereum L2 привлекает все больше внимания и становится более удобной для разработчиков.

Многие проекты были построены на Ethereum с использованием цепочки OP, включая Coinbase, Debank, Mantle, Celo, Worldcoin, Zora Network и Public Goods Network. Кроме того, многие проекты объединения готовятся к выпуску собственных стеков для облегчения разработки L2 (и L3).

** Используйте EIP-4844 для повышения эффективности агрегации **

В растущем пространстве экосистемы Ethereum, ориентированной на агрегирование, растет потребность в улучшении масштабируемости агрегаций в Ethereum при сохранении безопасной доступности данных. Эта цель вращается вокруг разумного подхода: устранение необходимости постоянного хранения больших фрагментов данных в Ethereum, при этом позволяя пользователям вычислять внутреннее состояние, когда это необходимо.

EIP-4844 вводит новый тип транзакции, называемый большим двоичным объектом (blob), и выделяет дополнительные 6 больших двоичных объектов (по 128 КБ каждый) пространства данных на блок, предназначенных для свертки. Учитывая, что Ethereum в среднем обрабатывает 7100 блоков в день, в среднем по 3 BLOB-объекта на блок, это соответствует 21 300 BLOB-объектам, обрабатываемым в день.

Благодаря этому обновлению сортировщик будет форматировать пакетные данные транзакций в большие двоичные объекты и сохранять их в мемпуле Ethereum. Затем валидаторы включат эти транзакции больших двоичных объектов в блоки, и этот большой двоичный объект будет временно находиться на уровне консенсуса Ethereum на срок до трех недель. Это значительно снижает стоимость обобщения данных публикации в Ethereum, поскольку он не хранит данные как данные вызовов. Однако это также означает, что данные BLOB-объектов не могут быть напрямую получены через уровень исполнения Ethereum.

Источник: Оригинальный FAQ Danksharding

Кроме того, это обновление вводит уникальный рынок комиссий для транзакций больших двоичных объектов, аналогичный по структуре рынку комиссий EIP-1559. Представьте себе оживленную бургерную, создающую отдельную линию для своего популярного мягкого мороженого. Аналогичным образом, большие двоичные объекты будут продаваться на своем собственном рынке с назначенными комиссиями, что эффективно отделяет их от обычных транзакций. Следовательно, для каждого блока, который использует более половины пространства BLOB-объектов (минимум 384 КБ), стоимость транзакции BLOB-объектов будет увеличиваться на 12,5% и наоборот.

Обязательства KZG играют ключевую роль в EIP-4844. Эти обязательства действуют как форма доказательств с нулевым разглашением, облегчая эффективное манипулирование и проверку больших объектов данных, таких как большие двоичные объекты. Этот процесс включает в себя представление больших двоичных объектов в виде полиномов, что позволяет компьютерам оценивать свойства больших двоичных объектов, не читая всю транзакцию больших двоичных объектов.

Церемония KZG, запущенная в январе 2023 года и на момент написания этой статьи насчитывавшая более 130 000 вкладов, включает в себя одноразовую надежную установку, которая объединяет энтропию нескольких вкладов для создания уникальной и неповторимой ценности. Этот процесс обеспечивает максимальную безопасность и целостность, которую обещает KZG.

Важно отметить, что, хотя это обновление напрямую не увеличило пропускную способность Ethereum, оно значительно сократило операционные расходы, связанные с накопительными пакетами. Это усовершенствование делает уровень L2 более экономичным и обеспечивает безопасную доступность данных для объединений.

Заложите необходимую основу для всестороннего даркшардинга

Хотя изначально ожидалось, что EIP-4844 обеспечит экономию затрат на транзакции с большими двоичными объектами по сравнению с обычными транзакциями, важно учитывать потенциальное увеличение затрат по мере роста числа агрегатов Ethereum. Конечной целью EIP-4844 является включение в Ethereum до 64 больших двоичных объектов без перегрузки узлов во время проверки блока. Этот шаг направлен на то, чтобы сделать Ethereum оптимизированным уровнем доступности данных (DA), постепенно переводя конечных пользователей на совокупные транзакции вместо Ethereum в долгосрочной перспективе.

Для достижения полного даркшардинга требуется реализация выборки доступности данных (DAS) и стирающего кодирования. DAS предназначен для обеспечения публикации отсортированных данных в цепочке путем случайного выбора полных узлов для проверки доступности данных. Чем больше выборок данных, тем выше уверенность в наличии полных данных. Стирающее кодирование вступает в действие, когда вредоносный секвенсор сохраняет часть данных большого двоичного объекта. Стирающее кодирование вводит избыточность за счет восстановления потерянных данных на основе известных фрагментов, тем самым препятствуя попыткам сокрытия данных.

Аспекты экосистемы накопительных пакетов, которые стоит изучить

По мере расширения области объединения становится критически важным создавать децентрализованные доказательства мошенничества и общих заказчиков. Текущие накопительные пакеты часто работают изолированно, ориентированы на обращение к конкретным группам пользователей и могут упускать из виду важность взаимодействия между уровнями 2. Установление протокола межсетевой связи между L2 будет играть жизненно важную роль в предоставлении пользователям беспрепятственного опыта транзакций в более широкой экосистеме Ethereum. Также будет интересно наблюдать за появлением кросс-чейн MEV в результате этих разработок Rollup.

В то время как Ethereum стремится стать вершиной децентрализованного и безопасного уровня доступности данных (DA), существующие децентрализованные сервисы DA, такие как Eigenlayer и Celestia, удовлетворяют совокупным требованиям DA. Будет интересно посмотреть, как ландшафт DA продолжает развиваться, чтобы сделать экосистему Ethereum более эффективной. До полного датского осколка еще далеко.

Заключительные мысли

Чтобы облегчить дальнейшее масштабирование Ethereum с помощью накопительных пакетов, Ethereum должен превратиться в оптимизированный уровень доступности данных, обеспечивающий безопасность и привлекающий создание и завершение новых накопительных пакетов. Этого необходимо достичь, не требуя от Ethereum хранения агрегированных данных, поскольку быстрое расширение агрегированного ландшафта может вызвать нагрузку на узлы Ethereum и привести к потенциальным эффектам централизации. Чтобы Ethereum эффективно масштабировался для предстоящей волны принятия, необходимо использовать передовые методы обработки данных и проверки для удовлетворения растущего спроса.

Влияние EIP-4844 на снижение затрат L2 еще предстоит увидеть, учитывая развивающуюся емкость и возможности объединений Ethereum. Кроме того, будет интересно посмотреть, как это обновление может помочь стимулировать рост активности пулов и раскрыть потенциал связанных технологий.