Proto-danksharding: перший крок до модульності Ethereum
Ethereum успішно перейшов від механізму консенсусу на основі доказу роботи до механізму консенсусу на основі доказу частки. Наступним важливим проектом у дорожній карті розвитку є EIP-4844, також відомий як "прототип даних Блум". Ця зміна коду має на меті покращити масштабованість rollup'ів, побудованих на Ethereum.
EIP-4844 впроваджує новий тип транзакцій, який називається blob, збільшуючи вимоги до даних і зберігання в блоках Ethereum, а також створює новий ринок зборів, відокремлюючи ціноутворення blob від звичайних транзакцій.
Rollup є протоколом, що залежить від Layer 2 блокчейну (, як-от Ethereum ), для доступності даних ( DA ). Як правило, rollup на основі смарт-контрактів не лише залежить від DA Ethereum, але й покладається на Ethereum для розрахунку транзакцій. Ці rollup читають дані з DA- рівня, такого як Ethereum, і виконують дійсні транзакції та код смарт-контрактів.
Зазвичай вартість публікації великої кількості даних в Ethereum дуже висока, частково через те, що мережа назавжди зберігає дані як частину історії транзакцій у полі "CALLDATA". Завдяки EIP-4844, кожен блок створить додатковий простір для даних обсягом 512kB або 768kB для rollup. Важливо, що дані, опубліковані в цьому просторі, будуть зберігатися приблизно три тижні.
Через короткочасність даних, які перевіряються через blob-транзакції, а також завдяки окремій ціновій механіці blob для інших типів транзакцій, в теорії витрати на публікацію даних rollup в Ethereum значно зменшаться. З часом розробники планують впровадити технології вибірки даних, щоб дані blob не потрібно було завантажувати повністю для перевірки на повних вузлах Ethereum, що ще більше знизить витрати rollup.
Proto-danksharding є повною передумовою та "прототипом" danksharding, яка дозволить вузлам Ethereum завантажувати фрагменти blob-даних для визначення доступності повного blob.
Фон
EIP-4844 вважається оновленням масштабованості Ethereum. Проте, варто зазначити, що зміни в цьому коді не призвели до суттєвого збільшення або впровадження покращень у торговельних можливостях самого Ethereum. Proto-danksharding знижує витрати на публікацію великої кількості даних в Ethereum, що, в свою чергу, зменшує витрати на експлуатацію rollup. EIP-4844 вважається покращенням масштабованості Ethereum, оскільки це робить Layer 2 мережі, побудовані на Ethereum, більш економічно вигідними, але зміни в коді не підвищили масштабованість Ethereum як універсального блокчейну для торгівлі та виконання коду смарт-контрактів.
Протягом останніх чотирьох років торговельна активність Ethereum rollup, така як Arbitrum, Optimism, StarkNet, zkSync та Polygon zkEVM, постійно зростала. За оцінками L2Beat.com, загальний обсяг транзакцій, реалізованих на всіх мережах другого рівня, становить (TPS), що в 3,8 рази більше середнього денного TPS Ethereum.
Згідно з даними, наданими Blockworks Research через Dune Analytics, rollup заощаджує понад 99% витрат на газ для кінцевих користувачів та розробників dapp порівняно з витратами на безпосереднє розгортання коду та транзакції в Ethereum.
Станом на 13 червня 2023 року, вартість відправлення транзакцій на двох найпопулярніших rollup'ах Ethereum, Optimism та Arbitrum, коливається в межах 0,03–0,05 долара. Проте, під час активності в мережі та її перевантаження, ці витрати іноді можуть зростати до понад 1 долара.
Мета EIP-4844 полягає в зменшенні витрат на rollup шляхом впровадження нового типу транзакцій, а саме двійкових великих об'єктів, або blob. Ось покрокове пояснення життєвого циклу blob-транзакцій, визначених у EIP-4844:
Користувач подає транзакцію до rollup
Rollup-сортувальник пакетних транзакцій
Сортувальник подає пакет транзакцій у вигляді blob до Ethereum
Валідатори Ethereum додають blob до блоку
Дані Blob зберігаються на рівні консенсусу приблизно 3 тижні
Rollup використовує blob-дані для оновлення стану
EIP-4844 не впливає на те, як звичайні транзакції, подані до мемпулу Ethereum, включаються до блоку, і не впливає на ринкову плату, яка визначає ціну на блок-простір Ethereum, але EIP-4844 дійсно збільшує вимоги до зберігання блоків Ethereum. Додатковий простір даних призначений для приєднання blob-транзакцій до блоку. Blob подібні до супутників, які можна приєднати до блоку Ethereum, не впливаючи на існуючий блок-простір для обробки звичайних транзакцій. Блок-простір blob буде аукціонуватися відповідно до власного ринкового тарифу, за зразком дизайну ринкового тарифу EIP-1559.
Спочатку blob-транзакції майже не мали витрат. Після цього, за кожне підтвердження блоку, якщо більше половини блочного простору blob ( використовується принаймні на 256kB ), витрати на blob-транзакції зростуть на 12.5%. Для кожного блоку, в якому блочний простір blob не був достатньо використаний, тобто простір blob заповнений менш ніж на 50%, витрати на blob зменшаться на 12.5%.
Торгові блоки не зберігатимуться безкінечно на Ethereum, а зберігатимуться на консенсусному рівні Ethereum (CL), тобто на Beacon Chain, і через три тижні будуть видалені з вузлів CL. Proto-danksharding дозволить мати максимум чотири блоби в кожному блоці, кожен блоб зможе містити максимум 128 кБ додаткових даних. Максимальний ліміт простору блобів у 512 кБ може змінитися залежно від випробувань EIP-4844, які проводяться. Розробники активно обговорюють можливість збільшення цього обмеження з 4 блобів до 6. Кожен блоб - це можливість єдиного сортувальника rollup підтвердити одноразову партію транзакцій на Ethereum. Щодня на Ethereum створюється приблизно 7094 блоки, після EIP-4484, за умови обмеження в 4 блоби/блок, щодня можна обробити максимум 28376 блобів.
За останні шість місяців, сортувальник, що працює на Optimism, за обсягом交易活动 є другим за популярністю Ethereum rollup, щоденно подаючи приблизно 3126批交易 на Ethereum.
Обсяг транзакцій, підтверджених Arbitrum, приблизно вдвічі більший, ніж у Optimism, і, як і Optimism, він покладається на сортувальники для публікації даних на Ethereum через CALLDATA для завершення транзакцій. Інші приклади rollup, популярних на Ethereum, включають, але не обмежуються Polygon zkEVM, zkSync та StarkNet. У Optimism понад 90% витрат походять з витрат на CALLDATA Layer 1.
Введення спеціального простору для зберігання даних, незалежно від того, яким маленьким воно є на початку, має на меті знизити витрати на використання Ethereum як шару DA для всіх rollup на основі Ethereum. Консервативно кажучи, розробники rollup оцінюють, що з активацією EIP-4844, витрати на rollup зменшаться на 100% до 900%. Проте ці оцінки можуть змінюватися в залежності від зростання впровадження та активності rollup протягом кількох місяців до та після активації первинної бази даних.
Вартість транзакцій з blob, хоча на початку активації EIP-4844 може бути дешевшою, ніж звичайні транзакції, але якщо кількість rollup, побудованих на Ethereum, зросте, вона може швидко піднятися. Крім того, хоча кожен blob призначений для надання можливості одному сортувальнику публікувати до 128kB даних, rollup-сортувальники можуть координувати свої дії, щоб один blob містив дані з кількох rollup. Розробники Ethereum усвідомлюють, що через обмежену кількість у кожному блоці, а також через те, що один пакет транзакцій може не повністю використовувати весь простір даних у 128kB для кожної blob-транзакції, може виникнути вторинний ринок для ціноутворення blob. Хоча запобігання виникненню вторинного ринку поза мережею є пріоритетом, а не впровадження вищого рівня складності протоколу для запобігання цій можливості, наразі розробники дотримуються "методу чекання та спостереження", впроваджуючи blob через EIP-4844, і мають намір у майбутньому оптимізувати EIP-4844.
Proto-danksharding заклав основу для впровадження більш передових технологій, щоб зменшити вартість blob без збільшення навантаження на обчислення вузлів. Так званий повний danksharding має на увазі збільшення максимальної кількості blob в кожному блоці з 4 до 64.
Повний Danksharding
Чотири blob збільшують розмір блоку Ethereum на 512kB. Шість blob додатково збільшать розмір блоку Ethereum на 768kB. Як вже згадувалося, додатковий блоковий простір суворо використовується для blob-транзакцій і не зберігає дані так, як звичайний блоковий простір. Повна концепція EIP-4844 полягає у введенні до 64 blob для Ethereum без значного збільшення обчислювального навантаження на вузли верифікації блоку. Щоб досягти повного danksharding, Ethereum потрібно реалізувати дві технології: зразки доступності даних (DAS) і стискання з видаленням.
Вибірка доступності даних ( DAS )
У контексті перевірки транзакцій Layer 2 rollup, метою DAS є забезпечення того, щоб усі фрагменти даних, які були згруповані сортувальником, були опубліковані на блокчейні. Повні вузли вибираються випадковим чином, завантажують шматок даних з блобу та генерують підтвердження доступності даних. Чим більше разів повний вузол відбирає дані, тим більша ймовірність, що всі дані були надані сортувальником без приховування важливих даних. Процес відбору даних для вузла менш обчислювально затратний, ніж завантаження всього блобу, але в теорії дає таку ж гарантію доступності даних. Як і в proto-danksharding, відбір даних блобу в повному danksharding забезпечить, що транзакції від сортувальника були перевірені та опубліковані на блокчейні, щоб будь-який користувач або зацікавлена сторона мережі могли їх оцінити. Потім користувачі та зацікавлені сторони мають певний час, щоб переглянути ці транзакції, підтвердити, що вони були остаточно завершені на DA-слоєві, як-от Ethereum, і на основі попередньої партії транзакцій створити нові пакетні транзакції.
Завдяки DAS, розробники Ethereum впевнені, що зможуть збільшити кількість та обсяг blob, що публікуються в Ethereum, не збільшуючи навантаження на обчислення вузлів. Крім того, розробники планують у майбутніх оновленнях реалізувати рекомендації, такі як історичне термінування, щоб ще більше зменшити обчислювальне навантаження на вузли. Як сказав дослідник Ethereum Данкрад Файст, з часом Ethereum перетвориться на "публічний інформаційний щит, а не систему архівування", покладаючи відповідальність за збереження повних копій історії транзакцій на мережевих учасників, які часто використовують ці дані, таких як Layer 2 rollup та інфраструктурні компанії блокчейну, такі як Infura, Alchemy та Blockdaemon. Хоча EIP-4844 вводить blob, це ранній приклад того, як усі транзакції можуть одного дня стати сховищем в Ethereum.
Стерти кодування
Технологія кодування з стиранням посилює здатність до вибірки даних. Якщо зловмисний сортувальник утримує кілька блоків даних, будь-де між 1% і 49% даних blob, вибірка транзакцій може ймовірнісно призвести до того, що деякі зразки будуть спочатку повернуті як правильні, а не неправильні. Кодування з стиранням забезпечує, що якщо принаймні половина blob буде перевірена, решта blob можуть бути відновлені. Ця технологія є ефективною лише тоді, коли дані представлені у вигляді полінома, тобто виразу з двох або більше алгебраїчних членів. Найпоширеніша форма кодування з стиранням спирається на код Ріда-Соломона (RS), що є складною математичною формулою, яка може відновити відсутні дані на основі достатньої кількості відомих фрагментів даних. Інтуїтивно, лише на основі вибірки може бути недостатньо ефективним для забезпечення доступності великої кількості даних, особливо за припущенням, що зловмисний сортувальник утримує єдині дані з одного blob. Кодування з стиранням вводить надмірність даних для blob, таким чином, зловмисний сортувальник повинен буде утримувати помітну частку даних blob, щоб утримати будь-яку кількість даних.
Зв'язок між DAS і кодуванням стирання є основою повної технології danksharding. Ці технології також є основою деяких DA-версій, таких як Polygon Avail і Celestia. У багатьох відношеннях бачення підтримки модульних блокчейн обчислень проходить маломасштабне тестування через інші блокчейн проекти, а також буде масштабно протестоване на Ethereum, частково через proto-danksharding і серйозно протестоване за допомогою повного danksharding.
Зобов'язання KZG
Перед тим, як DAS та кодування стирання можуть бути реалізовані на Ethereum, закінчено
Ця сторінка може містити контент третіх осіб, який надається виключно в інформаційних цілях (не в якості запевнень/гарантій) і не повинен розглядатися як схвалення його поглядів компанією Gate, а також як фінансова або професійна консультація. Див. Застереження для отримання детальної інформації.
EIP-4844 впроваджує blob-транзакції, що значно знижує витрати на Ethereum Рівень 2.
Proto-danksharding: перший крок до модульності Ethereum
Ethereum успішно перейшов від механізму консенсусу на основі доказу роботи до механізму консенсусу на основі доказу частки. Наступним важливим проектом у дорожній карті розвитку є EIP-4844, також відомий як "прототип даних Блум". Ця зміна коду має на меті покращити масштабованість rollup'ів, побудованих на Ethereum.
EIP-4844 впроваджує новий тип транзакцій, який називається blob, збільшуючи вимоги до даних і зберігання в блоках Ethereum, а також створює новий ринок зборів, відокремлюючи ціноутворення blob від звичайних транзакцій.
Rollup є протоколом, що залежить від Layer 2 блокчейну (, як-от Ethereum ), для доступності даних ( DA ). Як правило, rollup на основі смарт-контрактів не лише залежить від DA Ethereum, але й покладається на Ethereum для розрахунку транзакцій. Ці rollup читають дані з DA- рівня, такого як Ethereum, і виконують дійсні транзакції та код смарт-контрактів.
Зазвичай вартість публікації великої кількості даних в Ethereum дуже висока, частково через те, що мережа назавжди зберігає дані як частину історії транзакцій у полі "CALLDATA". Завдяки EIP-4844, кожен блок створить додатковий простір для даних обсягом 512kB або 768kB для rollup. Важливо, що дані, опубліковані в цьому просторі, будуть зберігатися приблизно три тижні.
Через короткочасність даних, які перевіряються через blob-транзакції, а також завдяки окремій ціновій механіці blob для інших типів транзакцій, в теорії витрати на публікацію даних rollup в Ethereum значно зменшаться. З часом розробники планують впровадити технології вибірки даних, щоб дані blob не потрібно було завантажувати повністю для перевірки на повних вузлах Ethereum, що ще більше знизить витрати rollup.
Proto-danksharding є повною передумовою та "прототипом" danksharding, яка дозволить вузлам Ethereum завантажувати фрагменти blob-даних для визначення доступності повного blob.
Фон
EIP-4844 вважається оновленням масштабованості Ethereum. Проте, варто зазначити, що зміни в цьому коді не призвели до суттєвого збільшення або впровадження покращень у торговельних можливостях самого Ethereum. Proto-danksharding знижує витрати на публікацію великої кількості даних в Ethereum, що, в свою чергу, зменшує витрати на експлуатацію rollup. EIP-4844 вважається покращенням масштабованості Ethereum, оскільки це робить Layer 2 мережі, побудовані на Ethereum, більш економічно вигідними, але зміни в коді не підвищили масштабованість Ethereum як універсального блокчейну для торгівлі та виконання коду смарт-контрактів.
Протягом останніх чотирьох років торговельна активність Ethereum rollup, така як Arbitrum, Optimism, StarkNet, zkSync та Polygon zkEVM, постійно зростала. За оцінками L2Beat.com, загальний обсяг транзакцій, реалізованих на всіх мережах другого рівня, становить (TPS), що в 3,8 рази більше середнього денного TPS Ethereum.
Згідно з даними, наданими Blockworks Research через Dune Analytics, rollup заощаджує понад 99% витрат на газ для кінцевих користувачів та розробників dapp порівняно з витратами на безпосереднє розгортання коду та транзакції в Ethereum.
Станом на 13 червня 2023 року, вартість відправлення транзакцій на двох найпопулярніших rollup'ах Ethereum, Optimism та Arbitrum, коливається в межах 0,03–0,05 долара. Проте, під час активності в мережі та її перевантаження, ці витрати іноді можуть зростати до понад 1 долара.
Мета EIP-4844 полягає в зменшенні витрат на rollup шляхом впровадження нового типу транзакцій, а саме двійкових великих об'єктів, або blob. Ось покрокове пояснення життєвого циклу blob-транзакцій, визначених у EIP-4844:
EIP-4844 не впливає на те, як звичайні транзакції, подані до мемпулу Ethereum, включаються до блоку, і не впливає на ринкову плату, яка визначає ціну на блок-простір Ethereum, але EIP-4844 дійсно збільшує вимоги до зберігання блоків Ethereum. Додатковий простір даних призначений для приєднання blob-транзакцій до блоку. Blob подібні до супутників, які можна приєднати до блоку Ethereum, не впливаючи на існуючий блок-простір для обробки звичайних транзакцій. Блок-простір blob буде аукціонуватися відповідно до власного ринкового тарифу, за зразком дизайну ринкового тарифу EIP-1559.
Спочатку blob-транзакції майже не мали витрат. Після цього, за кожне підтвердження блоку, якщо більше половини блочного простору blob ( використовується принаймні на 256kB ), витрати на blob-транзакції зростуть на 12.5%. Для кожного блоку, в якому блочний простір blob не був достатньо використаний, тобто простір blob заповнений менш ніж на 50%, витрати на blob зменшаться на 12.5%.
Торгові блоки не зберігатимуться безкінечно на Ethereum, а зберігатимуться на консенсусному рівні Ethereum (CL), тобто на Beacon Chain, і через три тижні будуть видалені з вузлів CL. Proto-danksharding дозволить мати максимум чотири блоби в кожному блоці, кожен блоб зможе містити максимум 128 кБ додаткових даних. Максимальний ліміт простору блобів у 512 кБ може змінитися залежно від випробувань EIP-4844, які проводяться. Розробники активно обговорюють можливість збільшення цього обмеження з 4 блобів до 6. Кожен блоб - це можливість єдиного сортувальника rollup підтвердити одноразову партію транзакцій на Ethereum. Щодня на Ethereum створюється приблизно 7094 блоки, після EIP-4484, за умови обмеження в 4 блоби/блок, щодня можна обробити максимум 28376 блобів.
За останні шість місяців, сортувальник, що працює на Optimism, за обсягом交易活动 є другим за популярністю Ethereum rollup, щоденно подаючи приблизно 3126批交易 на Ethereum.
Обсяг транзакцій, підтверджених Arbitrum, приблизно вдвічі більший, ніж у Optimism, і, як і Optimism, він покладається на сортувальники для публікації даних на Ethereum через CALLDATA для завершення транзакцій. Інші приклади rollup, популярних на Ethereum, включають, але не обмежуються Polygon zkEVM, zkSync та StarkNet. У Optimism понад 90% витрат походять з витрат на CALLDATA Layer 1.
Введення спеціального простору для зберігання даних, незалежно від того, яким маленьким воно є на початку, має на меті знизити витрати на використання Ethereum як шару DA для всіх rollup на основі Ethereum. Консервативно кажучи, розробники rollup оцінюють, що з активацією EIP-4844, витрати на rollup зменшаться на 100% до 900%. Проте ці оцінки можуть змінюватися в залежності від зростання впровадження та активності rollup протягом кількох місяців до та після активації первинної бази даних.
Вартість транзакцій з blob, хоча на початку активації EIP-4844 може бути дешевшою, ніж звичайні транзакції, але якщо кількість rollup, побудованих на Ethereum, зросте, вона може швидко піднятися. Крім того, хоча кожен blob призначений для надання можливості одному сортувальнику публікувати до 128kB даних, rollup-сортувальники можуть координувати свої дії, щоб один blob містив дані з кількох rollup. Розробники Ethereum усвідомлюють, що через обмежену кількість у кожному блоці, а також через те, що один пакет транзакцій може не повністю використовувати весь простір даних у 128kB для кожної blob-транзакції, може виникнути вторинний ринок для ціноутворення blob. Хоча запобігання виникненню вторинного ринку поза мережею є пріоритетом, а не впровадження вищого рівня складності протоколу для запобігання цій можливості, наразі розробники дотримуються "методу чекання та спостереження", впроваджуючи blob через EIP-4844, і мають намір у майбутньому оптимізувати EIP-4844.
Proto-danksharding заклав основу для впровадження більш передових технологій, щоб зменшити вартість blob без збільшення навантаження на обчислення вузлів. Так званий повний danksharding має на увазі збільшення максимальної кількості blob в кожному блоці з 4 до 64.
Повний Danksharding
Чотири blob збільшують розмір блоку Ethereum на 512kB. Шість blob додатково збільшать розмір блоку Ethereum на 768kB. Як вже згадувалося, додатковий блоковий простір суворо використовується для blob-транзакцій і не зберігає дані так, як звичайний блоковий простір. Повна концепція EIP-4844 полягає у введенні до 64 blob для Ethereum без значного збільшення обчислювального навантаження на вузли верифікації блоку. Щоб досягти повного danksharding, Ethereum потрібно реалізувати дві технології: зразки доступності даних (DAS) і стискання з видаленням.
Вибірка доступності даних ( DAS )
У контексті перевірки транзакцій Layer 2 rollup, метою DAS є забезпечення того, щоб усі фрагменти даних, які були згруповані сортувальником, були опубліковані на блокчейні. Повні вузли вибираються випадковим чином, завантажують шматок даних з блобу та генерують підтвердження доступності даних. Чим більше разів повний вузол відбирає дані, тим більша ймовірність, що всі дані були надані сортувальником без приховування важливих даних. Процес відбору даних для вузла менш обчислювально затратний, ніж завантаження всього блобу, але в теорії дає таку ж гарантію доступності даних. Як і в proto-danksharding, відбір даних блобу в повному danksharding забезпечить, що транзакції від сортувальника були перевірені та опубліковані на блокчейні, щоб будь-який користувач або зацікавлена сторона мережі могли їх оцінити. Потім користувачі та зацікавлені сторони мають певний час, щоб переглянути ці транзакції, підтвердити, що вони були остаточно завершені на DA-слоєві, як-от Ethereum, і на основі попередньої партії транзакцій створити нові пакетні транзакції.
Завдяки DAS, розробники Ethereum впевнені, що зможуть збільшити кількість та обсяг blob, що публікуються в Ethereum, не збільшуючи навантаження на обчислення вузлів. Крім того, розробники планують у майбутніх оновленнях реалізувати рекомендації, такі як історичне термінування, щоб ще більше зменшити обчислювальне навантаження на вузли. Як сказав дослідник Ethereum Данкрад Файст, з часом Ethereum перетвориться на "публічний інформаційний щит, а не систему архівування", покладаючи відповідальність за збереження повних копій історії транзакцій на мережевих учасників, які часто використовують ці дані, таких як Layer 2 rollup та інфраструктурні компанії блокчейну, такі як Infura, Alchemy та Blockdaemon. Хоча EIP-4844 вводить blob, це ранній приклад того, як усі транзакції можуть одного дня стати сховищем в Ethereum.
Стерти кодування
Технологія кодування з стиранням посилює здатність до вибірки даних. Якщо зловмисний сортувальник утримує кілька блоків даних, будь-де між 1% і 49% даних blob, вибірка транзакцій може ймовірнісно призвести до того, що деякі зразки будуть спочатку повернуті як правильні, а не неправильні. Кодування з стиранням забезпечує, що якщо принаймні половина blob буде перевірена, решта blob можуть бути відновлені. Ця технологія є ефективною лише тоді, коли дані представлені у вигляді полінома, тобто виразу з двох або більше алгебраїчних членів. Найпоширеніша форма кодування з стиранням спирається на код Ріда-Соломона (RS), що є складною математичною формулою, яка може відновити відсутні дані на основі достатньої кількості відомих фрагментів даних. Інтуїтивно, лише на основі вибірки може бути недостатньо ефективним для забезпечення доступності великої кількості даних, особливо за припущенням, що зловмисний сортувальник утримує єдині дані з одного blob. Кодування з стиранням вводить надмірність даних для blob, таким чином, зловмисний сортувальник повинен буде утримувати помітну частку даних blob, щоб утримати будь-яку кількість даних.
Зв'язок між DAS і кодуванням стирання є основою повної технології danksharding. Ці технології також є основою деяких DA-версій, таких як Polygon Avail і Celestia. У багатьох відношеннях бачення підтримки модульних блокчейн обчислень проходить маломасштабне тестування через інші блокчейн проекти, а також буде масштабно протестоване на Ethereum, частково через proto-danksharding і серйозно протестоване за допомогою повного danksharding.
Зобов'язання KZG
Перед тим, як DAS та кодування стирання можуть бути реалізовані на Ethereum, закінчено