Ключ до масштабування Ethereum: оптимізація доступності даних (DA)

Автор: TY, Medium; Упорядник: Lynn, MarsBit

представити

Оскільки Ethereum розвивається від експериментальної технології до повністю розробленої системи, здатної надавати звичайним користувачам відкритий, глобальний і бездозволовий досвід, важливий технічний перехід, який буде необхідним, передбачає переведення користувачів на L2.

Щоб досягти широкого поширення, Ethereum повинен обробляти мільйони транзакцій за секунду. Трилема масштабованості висвітлює проблеми повного масштабування Ethereum в рамках обмежень децентралізації, безпеки та масштабованості. Оскільки вартість транзакцій коливається від 4 до 200 доларів США, Ethereum не є привабливим для багатьох користувачів.

Джерело: Etherscan.io

Вирішення проблем масштабування Ethereum за допомогою підходу, орієнтованого на зведення

Щоб збільшити пропускну здатність блокчейну шляхом розміщення більшої кількості даних і транзакцій у блоці, існує компроміс: це може вимагати більш потужного апаратного забезпечення для запуску вузлів і може зашкодити децентралізації. Іншим варіантом є створення рішень вищого рівня з використанням Ethereum як базового рівня замість впровадження нових функцій блокчейну, які можуть порушити роботу мережі.

Рішення для масштабування поза ланцюгом забезпечують непрямий метод масштабування основного рівня блокчейну. Вони розвантажують обчислення транзакцій за межі мережі Ethereum, використовуючи основний блокчейн для довіри та арбітражу. Цей підхід називається масштабуванням рівня 2 і додає додатковий рівень поверх Ethereum. До цієї категорії належать різні підходи, такі як канали стану, бічні ланцюги, плазма, оптимістичні зведення та зведення валідності (широко відомі як zk-зведення).

Rollup надає універсальне та багатофункціональне рішення, яке навіть дозволяє працювати в ньому EVM (віртуальна машина Ethereum). Це означає, що існуючі смарт-контракти Ethereum можна перемістити в Rollup з мінімальними змінами коду, і при цьому зберегти переваги безпеки та доступності даних Ethereum. Обчислення даних відбувається поза ланцюгом, і достатньо інформації зберігається в ланцюзі, щоб повний внутрішній стан міг бути обчислений локально будь-ким за запитом, і часто використовується для цілей виявлення шахрайства.

Кожне зведення вимагає розгортання конкретного контракту на Ethereum. Транзакції в Rollup виконуються офлайн у спеціальному ланцюжку, а потім дані транзакцій групуються та стискаються перед надсиланням в Ethereum. Це полегшує навантаження на обчислювальні ресурси Ethereum, знижує комісію та забезпечує більш масштабовану обробку транзакцій. Хоча зведені пакети можуть масштабувати Ethereum за рахунок обробки більшої кількості транзакцій і можуть включати дещо централізоване виробництво блоків, існує сильний захист від цензури, якщо існує децентралізована та надійна перевірка.

Джерело: "Endgame" Віталіка

Шаблон зведення сьогодні

Наразі зведене середовище Ethereum включає оптимістичні рішення з нульовим знанням, які використовують передові методи стиснення для упаковки пакетів даних транзакцій в Ethereum як даних викликів. Однак цей підхід має значну вартість через великий обсяг даних, які постійно зберігаються в історії транзакцій Ethereum.

Наприклад, 5 травня 2023 року через сплеск комісії за газ Ethereum Arbitrum для пакетної подачі транзакцій в Ethereum вимагав великої кількості газу (353,93 ETH), хоча в Ethereum було задіяно лише 1369 транзакцій, а обсяг транзакцій було менше 1 млн. Pen. Операції на Arbitrum.

Джерело: Etherscan.io — Arbitrum Batch Submitter

Джерело: Arbiscan.io

До оновлення Bedrock 7 червня Collator Optimism публікував у середньому 3000 пакетів транзакцій в Ethereum на день. Після оновлення Bedrock Optimism відчув сплеск обсягу транзакцій у мережі, надсилаючи менше транзакцій до Ethereum, що свідчить про те, що кожна партія транзакцій тепер містить більший обсяг.

Оскільки зведення Ethereum набирає популярності, Linea, Polygon zkEVM і zkSync Era розгортаються в основній мережі, а альтернативні L1, такі як Celo та Fantom, розглядають можливість зведення, стає зрозуміло, що кожне рішення з часом зіткнеться з труднощами з Ethereum.

Зараз близько 7000 пакетів транзакцій надсилаються в Ethereum щодня через такі агрегати, як zkSync Era, Linea, Arbitrum, Base і Optimism. Очікується, що це число зростатиме, оскільки розробці Ethereum L2 приділятиметься більше уваги та стане більш зручним для розробників.

Багато проектів, включно з Coinbase, Debank, Mantle, Celo, Worldcoin, Zora Network і Public Goods Network, створено на Ethereum з використанням мережі OP. Крім того, багато зведених проектів готуються до випуску власних стеків для полегшення розробки L2 (і L3).

** Використовуйте EIP-4844 для підвищення ефективності агрегації **

У зростаючому просторі екосистеми Ethereum, орієнтованої на зведення, зростає потреба покращити масштабованість зведень на Ethereum, зберігаючи при цьому безпечну доступність даних. Ця мета полягає в розумному підході: усунення необхідності постійного зберігання великих фрагментів даних в Ethereum, водночас дозволяючи користувачам обчислювати внутрішній стан, коли це необхідно.

EIP-4844 представляє новий тип транзакцій, який називається великим двійковим об’єктом (блоб), і виділяє додаткові 6 блобів (128 Кб кожен) простору даних на блок, призначений для зведення. Враховуючи, що Ethereum складає в середньому 7100 блоків на день, із середнім показником 3 блоки на блок, це дорівнює 21300 блокам, обробленим на день.

Завдяки цьому оновленню сортувальник форматуватиме пакетні дані транзакцій у блоби та зберігатиме їх у мемпулі Ethereum. Потім валідатори об’єднають ці транзакції blob-об’єктів у блоки, і blob-об’єкт тимчасово перебуватиме на рівні консенсусу Ethereum протягом трьох тижнів. Це значно зменшує витрати на узагальнення публікації даних на Ethereum, оскільки він не зберігає дані як дані викликів. Однак це також означає, що дані blob-об’єктів неможливо отримати безпосередньо через рівень виконання Ethereum.

Джерело: Original Danksharding FAQ

Крім того, це оновлення запроваджує унікальний ринок комісій для blob-транзакцій, схожий за структурою на ринок комісій EIP-1559. Уявіть собі гамбургерну, яка відкриває окрему лінію для популярного м’якого морозива. Подібним чином блоби будуть торгуватися на власному визначеному ринку комісії, фактично відокремлюючи їх від звичайних транзакцій. Таким чином, для кожного блоку, який використовує більше половини простору blob (мінімум 384 Кб), вартість транзакції blob збільшиться на 12,5% і навпаки.

Зобов’язання KZG відіграють ключову роль у EIP-4844. Ці зобов’язання діють як форма доказів із нульовим знанням, сприяючи ефективній маніпуляції та перевірці великих об’єктів даних, таких як блоби. Процес передбачає представлення blob-об’єктів у вигляді поліномів, що дозволяє комп’ютерам оцінювати властивості blob-об’єктів без читання всієї транзакції blob-об’єкта.

Церемонія KZG, запущена в січні 2023 року з понад 130 000 внесків на момент написання цієї статті, включає одноразову довірену установку, яка поєднує ентропію кількох внесків для створення унікальної та неповторної цінності. Цей процес забезпечує максимальну безпеку та цілісність, які обіцяє KZG.

Важливо відзначити, що хоча це оновлення безпосередньо не збільшило пропускну здатність Ethereum для транзакцій, воно значно зменшило операційні витрати, пов’язані з зведенням. Це вдосконалення робить L2 більш рентабельним і забезпечує безпечну доступність даних для зведень.

Закладіть необхідну основу для комплексного темного шардингу

Хоча спочатку передбачалося, що EIP-4844 забезпечить економію коштів на blob-транзакції порівняно зі звичайними транзакціями, важливо враховувати потенційне зростання витрат із зростанням кількості агрегатів Ethereum. Кінцева мета EIP-4844 полягає в тому, щоб включити до 64 блобів в Ethereum без надмірного навантаження на вузли під час перевірки блоку. Цей крок має на меті зробити Ethereum оптимізованим рівнем доступності даних (DA), поступово переводячи кінцевих користувачів на здійснення транзакцій на агрегаті замість Ethereum у довгостроковій перспективі.

Досягнення повного темного шардингу вимагає впровадження вибірки доступності даних (DAS) і кодування стирання. DAS розроблено для того, щоб відсортовані дані були опубліковані в ланцюжку шляхом випадкового вибору повних вузлів для перевірки доступності даних. Чим більша вибірка даних, тим вища впевненість у доступності повних даних. Кодування стирання вступає в дію, коли зловмисний секвенсор зберігає частину даних blob. Кодування стирання вводить надмірність, реконструюючи втрачені дані на основі відомих фрагментів, таким чином перешкоджаючи спробам приховування даних.

Аспекти екосистеми Rollups, які варто вивчити

У міру того як поле об’єднання розширюється, стає критично важливо створювати децентралізовані засоби захисту від шахрайства та спільні замовники. Поточні зведені пакети часто працюють ізольовано, зосереджені на зверненні до певних груп користувачів, і вони можуть не помічати важливості взаємодії між L2. Встановлення міжланцюгового протоколу зв’язку між L2 зіграє життєво важливу роль у забезпеченні користувачів безперебійним досвідом транзакцій у ширшій екосистемі Ethereum. Також буде цікаво спостерігати за появою крос-ланцюжків MEV в результаті цих розробок Rollup.

Хоча Ethereum прагне бути вершиною децентралізованого та безпечного рівня доступності даних (DA), існуючі децентралізовані служби DA, такі як Eigenlayer і Celestia, задовольняють сукупні вимоги DA. Буде цікаво спостерігати, як ландшафт DA продовжує розвиватися, щоб зробити екосистему Ethereum більш ефективною. До повного датського осколка ще багато років.

Підсумкові думки

Щоб полегшити подальше масштабування Ethereum за допомогою зведень, Ethereum має перетворитися на оптимізований рівень доступності даних, який забезпечує безпеку та сприяє створенню та завершенню нових зведень. Це має бути досягнуто, не вимагаючи від Ethereum зберігання агрегованих даних, оскільки швидке розширення агрегованого ландшафту може навантажити вузли Ethereum і призвести до потенційних ефектів централізації. Для того, щоб Ethereum міг ефективно масштабуватися для майбутньої хвилі впровадження, необхідно застосувати вдосконалені методи обробки даних і перевірки, щоб задовольнити зростаючий попит.

Вплив EIP-4844 на зниження витрат L2 ще належить з’ясувати, враховуючи зростаючу потужність і можливості зведених пакетів Ethereum. Крім того, буде цікаво побачити, як це оновлення може сприяти збільшенню активності об’єднання та розкрити потенціал пов’язаних технологій.