Proto-danksharding: ¿Qué es el procesamiento de datos primarios y cómo funciona?

Ethereum, tras completar la fusión y la actualización de Shanghái, ha logrado la transición de un mecanismo de consenso de prueba de trabajo a uno de prueba de participación. El siguiente proyecto importante en la hoja de ruta de Ethereum es el EIP-4844, también conocido como "procesamiento de datos en bruto". Este cambio de código tiene como objetivo mejorar la escalabilidad de las soluciones de escalado de segundo nivel en Ethereum. El EIP-4844 está nombrado en honor a los desarrolladores principales de Ethereum, "Protolambda" y Dankrad Feist, e introduce un nuevo tipo de transacción llamado blob, que aumenta los requisitos de datos y almacenamiento en los bloques de Ethereum, y crea un nuevo mercado de tarifas que separa la fijación de precios de los blobs de las transacciones regulares.

Las soluciones de escalado de Layer 2 dependen de la cadena de bloques Layer 1 ( como Ethereum ) para la disponibilidad de datos ( DA ) a través de un protocolo, es decir, la capacidad de distribuir ampliamente y almacenar temporalmente lotes de datos de transacciones. Normalmente, las soluciones de Layer 2 basadas en contratos inteligentes dependen de la DA de Ethereum y también dependen de Ethereum para la liquidación de transacciones ( verificación ). Estas soluciones de Layer 2 leen datos específicamente de capas de DA como Ethereum y ejecutan transacciones efectivas y códigos de contratos inteligentes. Las soluciones de Layer 2 construidas sobre Ethereum confían en los datos de transacciones por lotes que se incluyen en el bloque de Ethereum para lograr la autenticidad de las transacciones. Un ordenante procesa y comprime las transacciones de los usuarios de manera rentable para enviarlas a los actores de la capa de DA.

En general, el costo de publicar grandes cantidades de datos en Ethereum es alto, en parte porque la red almacena los datos de forma permanente como parte del historial de transacciones en un campo conocido como "CALLDATA". A través de EIP-4844, cada bloque creará espacio adicional de 512kB o 768kB para soluciones de Capa 2. Los desarrolladores principales de Ethereum están sopesando cuánta espacio adicional se debe crear específicamente para las transacciones de blob. Es importante señalar que los datos publicados en este espacio se almacenarán durante aproximadamente tres semanas. Debido a la brevedad de los datos validados a través de transacciones de blob, así como al mercado de tarifas independiente para la fijación de precios de blob aislada de otros tipos de transacciones, en teoría, el costo de publicar datos en Ethereum mediante soluciones de Capa 2 se reducirá drásticamente. Con el tiempo, los desarrolladores planean introducir técnicas de muestreo de datos para que los datos de blob no necesiten ser descargados completamente por los nodos completos de Ethereum para su verificación, reduciendo aún más los costos de Capa 2. Proto-danksharding es un preludio y "prototipo" de danksharding completo, que permitirá a los nodos de Ethereum descargar fragmentos de datos de blob para determinar la disponibilidad del blob completo.

Este informe explora en profundidad los detalles de cómo funciona EIP-4844, las limitaciones del procesamiento de datos originales, la evolución del EIP-4844 hacia un plan de danksharding completo, e incluye algunas consideraciones sobre los beneficios directos para los usuarios finales y los desarrolladores de aplicaciones descentralizadas (dapp) cuando se implementen los cambios de código según lo programado en el otoño de 2023. Teniendo en cuenta que el enfoque del danksharding completo es apoyar el ecosistema de Layer 2 y escalar Ethereum a través de la modularidad, los cambios de código que se implementen en la próxima actualización de Ethereum serán un importante campo de pruebas para la teoría de blockchain modular aplicada a gran escala en una de las cadenas de bloques públicas más grandes del mundo.

Fondo

EIP-4844 se considera una actualización de escalabilidad para Ethereum. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el cambio en el código no ha aumentado ni introducido mejoras sustanciales en la capacidad de transacción de Ethereum en sí. Proto-danksharding reduce el costo de publicar grandes cantidades de datos en Ethereum, disminuyendo así los costos operativos de las soluciones de Capa 2. EIP-4844 se considera una mejora de la escalabilidad de Ethereum, ya que hace que las redes de Capa 2 construidas sobre Ethereum sean más rentables, pero el cambio en el código no ha mejorado la escalabilidad de Ethereum como una blockchain general para la ejecución de transacciones y código de contratos inteligentes.

En los últimos cuatro años, la actividad de transacciones de las soluciones Layer 2 de Ethereum ha estado en aumento. L2Beat.com estima que el volumen de transacciones por segundo implementado en todas las redes Layer 2, (TPS), es 3.8 veces el TPS promedio diario de Ethereum.

Según los datos proporcionados por la plataforma de datos a través de Dune Analytics, en comparación con el costo de desplegar código y realizar transacciones directamente en Ethereum, las soluciones de Layer 2 ahorran más del 99% en tarifas de gas para los usuarios finales y desarrolladores de dapp.

Hasta el 13 de junio de 2023, la tendencia de costos para enviar transacciones en las dos soluciones Layer 2 de Ethereum más populares es de alrededor de 0.03 a 0.05 dólares. Sin embargo, en situaciones de alta actividad en la cadena y congestión de la red, estos costos a veces pueden dispararse por encima de 1 dólar.

El objetivo de EIP-4844 es reducir los costos de Layer 2 mediante la introducción de un nuevo tipo de transacción, es decir, objetos binarios grandes, o blobs. A continuación se presenta una descripción paso a paso del ciclo de vida de las transacciones blob definidas en EIP-4844:

EIP-4844 no afecta cómo se incluyen las transacciones regulares en el mempool de Ethereum en los bloques, ni afecta el mercado de tarifas que determina el precio del espacio en bloques de Ethereum, pero EIP-4844 sí aumenta los requisitos de almacenamiento de los bloques de Ethereum. El espacio de datos adicional es para adjuntar transacciones blob a los bloques. Los blobs son como remolques, que pueden adjuntarse a los bloques de Ethereum sin afectar o ocupar el espacio de bloque existente para procesar transacciones regulares. El espacio de bloque de blobs se subastará según su propio mercado de tarifas, imitando el diseño del mercado de tarifas de EIP-1559. Inicialmente, las transacciones blob tendrán casi ningún costo. Después, con cada bloque confirmado, si más de la mitad del espacio de bloque blob ( se utiliza al menos 256kB ), el costo de las transacciones blob aumentará un 12.5%. Para cada bloque donde el espacio de bloque blob no se utilice adecuadamente, es decir, donde el espacio de bloque blob esté menos del 50% lleno, el costo de los blobs disminuirá un 12.5%.

Las transacciones de blob no se almacenan indefinidamente en Ethereum, sino que se almacenan en la capa de consenso de Ethereum (CL), es decir, en la Beacon Chain, y se descartarán de los nodos CL después de tres semanas. El proto-danksharding permitirá que cada bloque tenga un máximo de cuatro blobs, cada uno capaz de contener hasta 128 kB de datos adicionales. El límite máximo de espacio de blob de 512 kB por bloque puede cambiar según las pruebas en curso de EIP-4844. Los desarrolladores están discutiendo activamente la posibilidad de aumentar este límite de 4 blobs a 6. Cada blob es una oportunidad para un único ordenante de Layer 2 para confirmar un lote de transacciones en Ethereum. Se generan aproximadamente 7094 bloques al día en Ethereum, y después de EIP-4484, suponiendo el límite de 4 blobs/bloque, se pueden procesar hasta 28376 blobs al día. ( Este es un valor máximo teórico que, debido a la variación dinámica de las tarifas de blob, puede que nunca se alcance en la práctica. El costo de procesar el número máximo de blobs por bloque de forma continua es muy caro para un ordenante ).

En los últimos seis meses, el ordenante que opera en una solución Layer 2 determinada ha sido la segunda solución Layer 2 de Ethereum más popular en función de la actividad de transacciones, enviando aproximadamente 3126 lotes de transacciones a Ethereum cada día.

Otro solución de Layer 2 confirma un volumen de transacciones que es aproximadamente el doble de esto, y también depende de un ordenante para publicar datos en Ethereum a través de CALLDATA para completar las transacciones. Hay muchos otros ejemplos de soluciones de Layer 2 populares en Ethereum. En cierta solución de Layer 2, más del 90% de las tarifas provienen de las tarifas de CALLDATA de Layer 1.

La introducción de un espacio de almacenamiento de datos especializado, sin importar cuán pequeño sea al principio, tiene como objetivo reducir el costo de utilizar Ethereum como la capa de DA para todas las soluciones de Layer 2 basadas en Ethereum. Conservadoramente, los desarrolladores de Layer 2 estiman que, desde la activación de EIP-4844, las tarifas de Layer 2 se reducirán entre un 100% y un 900%. Sin embargo, estas estimaciones pueden cambiar según el aumento de la adopción y la actividad de Layer 2 en los meses anteriores y posteriores a la activación del procesamiento de datos originales.

El costo de las transacciones blob, aunque al principio puede ser más barato que las transacciones normales con la activación de EIP-4844, podría aumentar rápidamente si aumenta el número de soluciones Layer 2 construidas sobre Ethereum. Además, aunque cada blob está diseñado para ofrecer a un solo ordenante la oportunidad de publicar hasta 128kB de datos, los ordenantes de Layer 2 tienen la posibilidad de coordinarse para que un solo blob contenga datos de múltiples soluciones Layer 2. Los desarrolladores de Ethereum se han dado cuenta de que, debido a la cantidad limitada de bloques y al hecho de que un solo lote de transacciones puede no utilizar completamente el espacio de datos de 128kB de cada transacción blob, podría surgir un mercado secundario para la fijación de precios de blobs. Aunque prevenir la aparición de un mercado secundario fuera de la cadena es una prioridad, en lugar de introducir un mayor nivel de complejidad en el protocolo para prevenir esta posibilidad, actualmente los desarrolladores están adoptando un "enfoque de esperar y observar" al introducir blobs a través de EIP-4844, y tienen la intención de optimizar EIP-4844 más en el futuro.

El procesamiento de datos originales ha sentado las bases para la introducción de tecnologías más avanzadas, con el fin de reducir aún más los costos de blob sin aumentar la carga computacional de los nodos. Lo que se denomina danksharding completo, la concepción completa del blob es aumentar el número máximo de blobs por bloque de 4 a 64.

Danksharding completo

Cuatro blobs aumentan el tamaño del bloque de Ethereum en 512 kB. Seis blobs aumentarán el tamaño del bloque de Ethereum en 768 kB adicionales. Como se mencionó anteriormente, el espacio de bloque adicional se utiliza estrictamente para transacciones de blobs y no almacena datos de manera permanente como el espacio de bloque normal. La visión completa de EIP-4844 es introducir hasta 64 blobs en Ethereum, y hacerlo sin aumentar significativamente la carga computacional de los nodos de validación de bloques. Para lograr un danksharding completo, Ethereum necesita implementar dos tecnologías: muestreo de disponibilidad de datos (DAS) y codificación de borrado.

muestreo de disponibilidad de datos ( DAS )

En el contexto de la verificación de transacciones de Layer 2, el objetivo de DAS es asegurar que todos los fragmentos de datos agrupados por el ordenante se hayan publicado en la cadena. Los nodos completos son seleccionados aleatoriamente, descargan un bloque de datos del blob y generan una prueba de disponibilidad de datos. Cuantas más veces muestrean los nodos completos los datos, mayor será la certeza de que todos los datos han sido proporcionados por el secuenciador sin retener datos importantes. Para los nodos, el proceso de muestreo de datos es menos computacional que descargar todo el blob de datos, pero teóricamente proporciona la misma garantía de disponibilidad de datos. Al igual que con el procesamiento de datos original, el muestreo de datos del blob bajo el danksharding completo asegurará que las transacciones del ordenante hayan sido verificadas y publicadas en la cadena, para que cualquier usuario o parte interesada de la red pueda evaluarlas. Luego, los usuarios y las partes interesadas tienen un tiempo para revisar estas transacciones, confirmar que se han completado finalmente en una capa DA como Ethereum, y construir nuevos lotes de transacciones sobre la base del lote de transacciones anterior.

A través de DAS, los desarrolladores de Ethereum tienen confianza en aumentar la cantidad y el volumen de Blobs publicados en Ethereum sin aumentar la carga computacional de los nodos. Además, los desarrolladores planean, en futuras actualizaciones, reducir aún más la carga computacional de los nodos implementando sugerencias como la expiración histórica. En palabras del investigador de Ethereum, Dankrad Feist, con el tiempo, Ethereum se convertirá en un "tablón de anuncios público en lugar de un sistema de archivos", delegando la responsabilidad de mantener copias completas del historial de transacciones a las partes interesadas de la red que utilizan esos datos con frecuencia, como soluciones de Layer 2 y empresas de infraestructura blockchain. Aunque EIP-4844 introdujo Blobs, este es un ejemplo temprano que demuestra que todas las transacciones podrían algún día convertirse en almacenamiento en Ethereum.

Borrar código

La tecnología de codificación de borrado ha mejorado la toma de muestras de datos.