Primer paso de la modularidad de Ethereum: Introducción básica a Proto-danksharding y su funcionamiento

Con la finalización de la fusión y la actualización de Shanghái, Ethereum ha logrado con éxito la transición de un protocolo de consenso de prueba de trabajo a prueba de participación. El próximo gran proyecto en la hoja de ruta del desarrollo de Ethereum es la propuesta de mejora de Ethereum (EIP)4844, también conocida como "base de datos primitiva". Este cambio de código tiene como objetivo mejorar la escalabilidad de los rollups construidos sobre Ethereum. EIP 4844, nombrado en honor a los desarrolladores principales de Ethereum, "Protolambda" y Dankrad Feist, introduce un nuevo tipo de transacción llamado blobs, que aumenta los requisitos de datos y almacenamiento de los bloques de Ethereum y crea un nuevo mercado de tarifas que separa la fijación de precios de los blobs de las transacciones regulares.

Los Rollups son protocolos que dependen de la cadena de bloques de Capa 2 ( como Ethereum ) para la disponibilidad de datos ( DA ) ( que permite la propagación amplia y el almacenamiento temporal de lotes de datos de transacciones ). Normalmente, los rollups basados en contratos inteligentes no solo dependen de la DA de Ethereum, sino que también dependen de Ethereum para la liquidación de transacciones ( y la verificación ). Estos rollups leen datos específicamente de capas de DA como Ethereum y ejecutan transacciones válidas y código de contratos inteligentes. Los rollups construidos sobre Ethereum dependen de los datos de transacciones por lotes incluidos en los bloques de Ethereum para asegurar la autenticidad de las transacciones. Los ordenadores agrupan y comprimen las transacciones de los usuarios de manera rentable para enviarlas a los actores de la capa DA.

En general, el costo de publicar grandes cantidades de datos en Ethereum es alto, en parte porque la red almacena los datos como parte del historial de transacciones de forma permanente en un campo llamado "CALLDATA". A través de EIP 4844, cada bloque creará espacio adicional de 512kB o 768kB para rollup. Los desarrolladores centrales de Ethereum están sopesando cuántos espacios adicionales deberían crearse para las transacciones de blob. Es importante destacar que los datos publicados en este espacio se almacenarán durante aproximadamente tres semanas. Debido a la brevedad de los datos verificados a través de las transacciones de blob, así como a un mercado de tarifas independiente para la fijación de precios de los blobs, aislado de otros tipos de transacciones, teóricamente, el costo de publicar datos en Ethereum a través de rollup se reducirá considerablemente. Con el tiempo, los desarrolladores planean introducir técnicas de muestreo de datos, de modo que los datos de blob no necesiten descargarse completamente para ser validados por nodos completos de Ethereum, lo que reducirá aún más los costos de rollup. El proto-danksharding es un preludio y "prototipo" del 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 el EIP-4844, las limitaciones de la base de datos original, la evolución del EIP-4844 hacia una base de datos completamente funcional, e incluye algunas consideraciones sobre los beneficios directos que los cambios en el código, programados para implementarse en otoño de 2023, tendrán para los usuarios finales y para los desarrolladores de aplicaciones descentralizadas (dapp). Dado que el enfoque de la versión original de danksharding es apoyar el ecosistema de rollups de Layer 2 y la expansión modular de Ethereum, los cambios en el código que se implementarán en la próxima actualización de Ethereum serán un importante campo de prueba para la teoría de la 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 de 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. El Proto-danksharding reduce el costo de publicar grandes cantidades de datos en Ethereum, lo que a su vez disminuye los costos operativos de rollup. EIP-4844 se considera una mejora en la escalabilidad de Ethereum, ya que hace que las redes de Layer 2 construidas sobre Ethereum sean más rentables, pero el cambio en el código no ha mejorado la escalabilidad de Ethereum como blockchain general para la ejecución de transacciones y códigos de contratos inteligentes.

En los últimos cuatro años, la actividad de transacciones de los rollups de Ethereum, como Arbitrum, Optimism, StarkNet, zkSync y Polygon zkEVM, ha estado en aumento. Una plataforma de datos estima que el volumen de transacciones por segundo implementado en todas las redes de Layer 2 es (TPS), lo que equivale a 3.8 veces el TPS promedio diario de Ethereum.

Según los datos proporcionados por una institución de investigación a través de una plataforma de análisis de datos, en comparación con el costo de desplegar código y realizar transacciones directamente en Ethereum, rollup ha ahorrado más del 99% en tarifas de gas para los usuarios finales y desarrolladores de dapps.

Hasta el 13 de junio de 2023, el costo de enviar transacciones en los dos rollups de Ethereum más populares, en una plataforma de negociación y en otra plataforma, tiende a estar entre 0.03 y 0.05 dólares. Sin embargo, en situaciones de alta actividad en la cadena y congestión de la red, estos costos a veces pueden dispararse a más de 1 dólar.

El objetivo de EIP-4844 es reducir los costos de rollup mediante la introducción de un nuevo tipo de transacción, conocido como objeto binario grande, o blob. A continuación se presenta una descripción paso a paso del ciclo de vida de las transacciones blob definidas por EIP-4844:

EIP-4844 no afecta cómo las transacciones regulares enviadas al mempool de Ethereum son incluidas en los bloques, ni afecta el mercado de tarifas que determina el precio del espacio en los 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 ser adjuntados a los bloques de Ethereum sin afectar o ocupar el espacio de bloque existente para procesar transacciones regulares. El espacio de bloque blob será subastado según su propio mercado de tarifas, imitando el diseño del mercado de tarifas de EIP 1559. Inicialmente, las transacciones blob tendrán casi ningún costo. Posteriormente, por cada bloque confirmado, si más de la mitad del espacio de bloque blob ( al menos 256kB ) es utilizado, 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 se reducirá un 12.5%.

Las transacciones de blob no se almacenarán indefinidamente en Ethereum, sino que se guardarán en la capa de consenso de Ethereum (CL), es decir, en Beacon Chain, y se desecharán de los nodos de 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 podría cambiar según las pruebas del EIP-4844 en curso. 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 rollup para confirmar un lote de transacciones en Ethereum. Se generan aproximadamente 7094 bloques en Ethereum cada día, y después del EIP 4484, suponiendo un límite de 4 blobs/bloque, se podrían procesar hasta 28376 blobs al día. ( este es un valor máximo teórico, que debido a la variabilidad 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 manera continua es muy alto para un ordenante ).

En los últimos seis meses, un organizador en una plataforma determinada, calculado por actividad de transacciones, ha sido el segundo rollup de Ethereum más popular, enviando aproximadamente 3126 lotes de transacciones a Ethereum cada día.

El volumen de transacciones confirmado por cierta plataforma es aproximadamente el doble que el de cierta plataforma, y al igual que cierta plataforma, se basa en un ordenante para publicar datos en Ethereum a través de CALLDATA para completar las transacciones. Otros ejemplos de rollups populares en Ethereum incluyen, pero no se limitan a, cierta plataforma, cierta plataforma y cierta plataforma. En cierta plataforma, más del 90% de las tarifas provienen de las tarifas de CALLDATA de Layer 1.

La introducción de un espacio de almacenamiento de datos dedicado, por pequeño que sea al principio, tiene como objetivo reducir el costo de utilizar Ethereum como capa de DA para todos los rollups basados en Ethereum. De manera conservadora, los desarrolladores de rollups estiman que, desde la activación del EIP 4844, los costos de rollup disminuirán entre un 100% y un 900%. Sin embargo, estas estimaciones pueden cambiar según la adopción gradual y el aumento de la actividad en los meses antes y después de la activación de la base de datos original.

El costo de las transacciones de blob, aunque al principio puede ser más barato que las transacciones ordinarias con la activación de EIP 4844, podría aumentar rápidamente si la cantidad de rollups construidos sobre Ethereum aumenta. Además, aunque cada blob está diseñado para brindar a un solo ordenante la oportunidad de publicar hasta 128 kB de datos, los ordenantes de rollup tienen la posibilidad de coordinarse para que un solo blob contenga datos de múltiples rollups. Los desarrolladores de Ethereum se dan cuenta de que, dado que hay un número limitado de bloques por bloque y que un solo lote de transacciones puede no aprovechar completamente el espacio de datos de 128 kB de cada transacción de blob, podría surgir un mercado secundario para la fijación de precios de blob. 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 planean optimizar EIP 4844 en el futuro.

El hash original estableció las bases para la introducción de tecnologías más avanzadas, con el fin de reducir aún más el costo de los blobs sin aumentar la carga computacional de los nodos. Se conoce como abandono total, y la idea completa de los blobs 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 adicional del bloque se utiliza estrictamente para las transacciones de blobs y no almacena datos de forma permanente como el espacio de bloques normal. La visión completa de EIP 4844 es introducir hasta 64 blobs en Ethereum y lograr esto sin aumentar considerablemente la carga de cálculo de los nodos para la 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 rollup, el objetivo de DAS es garantizar que todos los fragmentos de datos agrupados por los ordenadores se hayan publicado en la cadena. Los nodos completos son seleccionados al azar, descargan un bloque de datos del blob y generan una prueba de disponibilidad de datos. Cuantas más veces un nodo completo muestree los datos, mayor será la determinación de la probabilidad de que todos los datos se hayan proporcionado desde 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 en la renuncia original, el muestreo de datos del blob bajo renuncia completa asegurará que las transacciones del secuenciador 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 de manera definitiva en una capa de 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 datos de Blobs publicados en Ethereum sin aumentar la carga computacional de los nodos. Además, los desarrolladores planean reducir aún más la carga computacional de los nodos en futuras actualizaciones mediante la implementación de sugerencias como el vencimiento histórico. En palabras del investigador de Ethereum, Dankrad Feist, con el tiempo, Ethereum se convertirá en "un cartel público en lugar de un sistema de archivo", delegando la responsabilidad de mantener copias completas del historial de transacciones a los interesados de la red que utilizan estos datos con frecuencia, como Layer 2 rollup y ciertas empresas de infraestructura de blockchain. Aunque EIP 4844 introdujo Blobs, este es un ejemplo temprano que ilustra cómo todas las transacciones podrían algún día convertirse en almacenamiento en Ethereum.

borrar codificación

La tecnología de codificación de borrado ha mejorado la capacidad de muestreo de datos. Si un ordenante malicioso retiene unos pocos bloques de datos, en 1%