Proto-danksharding: Apa itu pemrosesan data mentah dan bagaimana cara kerjanya

Ethereum telah berhasil bertransisi dari mekanisme konsensus proof-of-work ke proof-of-stake setelah menyelesaikan merge dan upgrade Shanghai. Proyek besar berikutnya dalam peta jalan Ethereum adalah EIP-4844, yang juga dikenal sebagai "pengolahan data mentah". Perubahan kode ini bertujuan untuk meningkatkan skalabilitas solusi lapisan dua di Ethereum. EIP-4844 dinamai menurut pengembang inti Ethereum "Protolambda" dan Dankrad Feist, memperkenalkan jenis transaksi baru yang disebut blob, yang meningkatkan data dan persyaratan penyimpanan blok Ethereum, dan menciptakan pasar biaya baru yang memisahkan harga blob dari transaksi reguler.

Solusi ekspansi Layer 2 bergantung pada blockchain Layer 1 ( seperti Ethereum ) untuk ketersediaan data ( DA ) protokol, yaitu kemampuan untuk menyebarkan luas dan menyimpan sementara batch data transaksi. Umumnya, solusi Layer 2 berbasis kontrak pintar bergantung pada DA Ethereum juga bergantung pada Ethereum untuk penyelesaian transaksi ( verifikasi ). Solusi Layer 2 ini khusus membaca data dari lapisan DA seperti Ethereum, dan menjalankan transaksi yang valid dan kode kontrak pintar. Solusi Layer 2 yang dibangun di atas Ethereum mengandalkan data transaksi batch yang terdapat dalam blok Ethereum untuk memastikan keaslian transaksi. Peringkat memproses dan mengompresi transaksi pengguna dengan cara yang ekonomis, untuk diserahkan kepada aktor di lapisan DA.

Dalam keadaan normal, biaya untuk menerbitkan sejumlah besar data ke Ethereum sangat tinggi, sebagian karena jaringan menyimpan data sebagai bagian dari riwayat transaksi secara permanen dalam bidang yang disebut "CALLDATA". Melalui EIP-4844, setiap blok akan menciptakan ruang data tambahan sebesar 512kB atau 768kB untuk solusi Layer 2. Pengembang inti Ethereum sedang mempertimbangkan berapa banyak ruang tambahan yang seharusnya dibuat untuk transaksi blob. Penting untuk dicatat bahwa data yang diterbitkan ke ruang ini akan disimpan selama sekitar tiga minggu. Karena sifat sementara data yang divalidasi melalui transaksi blob, serta pasar biaya independen untuk penetapan harga blob yang terisolasi dari jenis transaksi lainnya, secara teori, biaya untuk menerbitkan data ke Ethereum melalui solusi Layer 2 akan berkurang secara signifikan. Seiring waktu, pengembang berencana untuk memperkenalkan teknik pengambilan sampel data, sehingga data blob tidak perlu diunduh sepenuhnya oleh node penuh Ethereum untuk divalidasi, lebih lanjut mengurangi biaya Layer 2. Proto-danksharding adalah pendahulu dan "prototipe" dari danksharding yang sepenuhnya, yang akan memungkinkan node Ethereum untuk mengunduh potongan data blob untuk memastikan ketersediaan blob lengkap.

Laporan ini mengeksplorasi secara mendalam detail bagaimana EIP-4844 bekerja, keterbatasan pemrosesan data mentah, evolusi EIP-4844 menuju rencana danksharding penuh, dan mencakup beberapa pertimbangan tentang manfaat langsung dari perubahan kode yang direncanakan akan diterapkan pada musim gugur 2023 bagi pengguna akhir dan pengembang aplikasi terdesentralisasi (dapp). Mengingat fokus dari danksharding penuh adalah mendukung ekosistem Layer 2 dan memperluas Ethereum melalui modularisasi, perubahan kode yang diterapkan dalam pembaruan Ethereum berikutnya akan menjadi tempat uji penting untuk teori blockchain modular yang diterapkan pada skala di salah satu blockchain publik terbesar di dunia.

Latar Belakang

EIP-4844 dianggap sebagai peningkatan skalabilitas Ethereum. Namun, perlu dicatat bahwa perubahan kode tersebut tidak secara substansial meningkatkan atau memperkenalkan perbaikan pada kemampuan transaksi Ethereum itu sendiri. Proto-danksharding menurunkan biaya untuk menerbitkan sejumlah besar data ke Ethereum, sehingga mengurangi biaya operasional solusi Layer 2. EIP-4844 dianggap sebagai peningkatan pada skalabilitas Ethereum, karena memungkinkan jaringan Layer 2 yang dibangun di atas Ethereum menjadi lebih hemat biaya, tetapi perubahan kode tersebut tidak meningkatkan skalabilitas Ethereum sebagai blockchain umum untuk transaksi dan eksekusi kode kontrak pintar.

Selama empat tahun terakhir, aktivitas transaksi solusi Layer 2 Ethereum terus meningkat. L2Beat.com memperkirakan bahwa total volume transaksi per detik yang dicapai di semua jaringan Layer 2 adalah (TPS), yang merupakan 3,8 kali rata-rata TPS harian Ethereum.

Menurut data yang disediakan oleh platform data melalui Dune Analytics, dibandingkan dengan biaya untuk langsung menerapkan kode dan melakukan transaksi di Ethereum, solusi Layer 2 menghemat lebih dari 99% biaya gas untuk pengguna akhir dan pengembang dapp.

Hingga 13 Juni 2023, tren biaya untuk mengirim transaksi di dua solusi Layer 2 Ethereum yang paling populer adalah sekitar 0,03 dolar hingga 0,05 dolar. Namun, dalam situasi aktivitas on-chain yang tinggi dan kemacetan jaringan, biaya ini terkadang dapat melonjak lebih dari 1 dolar.

Tujuan EIP-4844 adalah untuk mengurangi biaya Layer 2 dengan memperkenalkan jenis transaksi baru, yaitu objek besar biner, atau yang disebut blob. Berikut adalah penjelasan langkah demi langkah tentang siklus hidup transaksi blob yang didefinisikan oleh EIP-4844:

EIP-4844 tidak mempengaruhi bagaimana transaksi reguler yang diajukan ke mempool Ethereum dimasukkan ke dalam blok, juga tidak mempengaruhi pasar biaya yang menentukan harga ruang blok Ethereum, tetapi EIP-4844 memang meningkatkan persyaratan penyimpanan blok Ethereum. Ruang data tambahan digunakan untuk menambahkan transaksi blob ke dalam blok. Blob seperti trailer, dapat ditambahkan ke blok Ethereum tanpa mempengaruhi atau mengganggu ruang blok yang ada untuk memproses transaksi reguler. Ruang blok blob akan dilelang berdasarkan pasar biayanya sendiri, meniru desain pasar biaya EIP-1559. Pada awalnya, transaksi blob hampir tidak memiliki biaya. Setelah itu, untuk setiap blok yang dikonfirmasi, jika lebih dari setengah ruang blok blob ( setidaknya 256kB ) digunakan, biaya transaksi blob akan meningkat sebesar 12,5%. Untuk setiap blok yang ruang blok blobnya tidak dimanfaatkan sepenuhnya, yaitu jika ruang blok blob terisi kurang dari 50%, biaya blob akan berkurang sebesar 12,5%.

Transaksi Blob tidak akan disimpan tanpa batas di Ethereum, melainkan disimpan di lapisan konsensus Ethereum (CL), yaitu Beacon Chain, dan akan dibuang dari node CL setelah tiga minggu. Proto-danksharding akan memungkinkan setiap blok memiliki maksimal empat blob, di mana setiap blob dapat berisi hingga 128kB data tambahan. Batas maksimum ruang blob 512kB per blok mungkin akan berubah berdasarkan pengujian EIP-4844 yang sedang berlangsung. Para pengembang sedang aktif mendiskusikan kemungkinan untuk meningkatkan batas ini dari 4 blob menjadi 6. Setiap blob adalah kesempatan bagi satu penyortir Layer 2 untuk mengonfirmasi satu batch transaksi ke Ethereum. Sekitar 7094 blok dihasilkan setiap hari di Ethereum, setelah EIP-4484, dengan asumsi batas 4 blob/blok, maksimal 28376 blob dapat diproses setiap hari. ( ini adalah nilai maksimum teoritis, yang mungkin tidak pernah tercapai dalam praktik karena fluktuasi biaya blob. Biaya untuk memproses jumlah maksimum blob per blok secara berurutan sangat mahal bagi seorang penyortir ).

Dalam enam bulan terakhir, penyorter yang berjalan di solusi Layer 2 tertentu, berdasarkan aktivitas transaksi, adalah solusi Ethereum Layer 2 kedua yang paling populer, mengajukan sekitar 3126 batch transaksi ke Ethereum setiap harinya.

Volume transaksi dari solusi Layer 2 lainnya yang terkonfirmasi sekitar dua kali lipat dari ini, dan juga bergantung pada penyortir untuk menyelesaikan transaksi dengan menerbitkan data ke Ethereum melalui CALLDATA. Ada banyak contoh solusi Layer 2 yang populer di Ethereum. Di salah satu solusi Layer 2, lebih dari 90% biaya berasal dari biaya CALLDATA Layer 1.

Pengenalan ruang penyimpanan data khusus, tidak peduli seberapa kecil pada awalnya, bertujuan untuk mengurangi biaya penggunaan Ethereum sebagai lapisan DA untuk semua solusi Layer 2 berbasis Ethereum. Secara konservatif, para pengembang Layer 2 memperkirakan, setelah aktivasi EIP-4844, biaya Layer 2 akan berkurang antara 100% hingga 900%. Namun, perkiraan ini mungkin akan berubah berdasarkan peningkatan adopsi dan aktivitas Layer 2 dalam beberapa bulan sebelum dan sesudah aktivasi pemrosesan data asli.

Biaya transaksi blob, meskipun mungkin lebih murah dibandingkan transaksi biasa pada awal aktivasi EIP-4844, dapat dengan cepat meningkat jika jumlah solusi Layer 2 yang dibangun di atas Ethereum bertambah. Selain itu, meskipun setiap blob dirancang untuk memberikan kesempatan bagi satu penyortir untuk mempublikasikan data hingga 128kB, penyortir Layer 2 berpotensi untuk berkoordinasi, sehingga satu blob dapat mencakup data dari beberapa solusi Layer 2. Para pengembang Ethereum menyadari bahwa, karena jumlah blok yang terbatas dan batch transaksi tunggal mungkin tidak dapat sepenuhnya memanfaatkan ruang data 128kB dari setiap transaksi blob, pasar sekunder untuk penetapan harga blob mungkin muncul. Meskipun mencegah munculnya pasar sekunder di luar rantai adalah prioritas, daripada memperkenalkan tingkat kompleksitas protokol yang lebih tinggi untuk mencegah kemungkinan ini, saat ini, para pengembang mengambil pendekatan "menunggu dan melihat", dengan memperkenalkan blob melalui EIP-4844, dan berniat untuk melakukan optimasi lebih lanjut pada EIP-4844 di masa depan.

Pengolahan data mentah telah meletakkan dasar untuk memperkenalkan teknologi yang lebih maju, sehingga dapat lebih lanjut menurunkan biaya blob tanpa menambah beban komputasi node. Dikenal sebagai danksharding sepenuhnya, konsep lengkap untuk blob adalah meningkatkan jumlah maksimum blob per blok dari 4 menjadi 64.

Danksharding Sepenuhnya

Empat blob akan meningkatkan ukuran blok Ethereum sebesar 512kB. Enam blob akan menambah ukuran blok Ethereum sebesar 768kB tambahan. Seperti yang disebutkan sebelumnya, ruang blok tambahan ini secara ketat digunakan untuk transaksi blob dan tidak menyimpan data secara permanen seperti ruang blok biasa. Visi lengkap EIP-4844 adalah untuk memperkenalkan hingga 64 blob ke Ethereum, dan melakukan ini tanpa secara signifikan meningkatkan beban komputasi node untuk validasi blok. Untuk mencapai danksharding sepenuhnya, Ethereum perlu menerapkan dua teknologi: sampling ketersediaan data (DAS) dan pengkodean penghapusan.

Sampel Ketersediaan Data ( DAS )

Dalam konteks verifikasi transaksi Layer 2, tujuan DAS adalah untuk memastikan bahwa semua potongan data yang dibundel oleh penyortir telah dipublikasikan di blockchain. Node lengkap dipilih secara acak, mengunduh satu potong data dari blob dan menghasilkan bukti ketersediaan data. Semakin banyak sampel data yang diambil oleh node lengkap, semakin besar probabilitas deterministik bahwa semua data telah disediakan oleh penyortir tanpa menahan data penting. Proses pengambilan sampel data bagi node lebih kecil dalam beban komputasi dibandingkan mengunduh seluruh data blob, tetapi secara teori memberikan jaminan ketersediaan data yang sama. Seperti pengolahan data asli, pengambilan sampel data blob di bawah danksharding lengkap akan memastikan bahwa transaksi dari penyortir telah diverifikasi dan dipublikasikan di blockchain, untuk dievaluasi oleh pengguna atau pemangku kepentingan jaringan mana pun. Kemudian, pengguna dan pemangku kepentingan memiliki waktu untuk melihat transaksi ini, memastikan bahwa mereka telah diselesaikan secara final di lapisan DA seperti Ethereum, dan membangun batch transaksi baru berdasarkan batch transaksi sebelumnya.

Melalui DAS, para pengembang Ethereum memiliki keyakinan untuk meningkatkan jumlah dan volume Blobs yang dipublikasikan ke Ethereum tanpa menambah beban komputasi node. Selain itu, para pengembang juga berencana untuk lebih lanjut mengurangi beban komputasi node melalui penerapan saran seperti tanggal kadaluwarsa sejarah dalam peningkatan di masa depan. Dalam kata-kata peneliti Ethereum, Dankrad Feist, seiring berjalannya waktu, Ethereum akan menjadi seperti "papan pengumuman publik daripada sistem arsip", yang akan mengalihkan tanggung jawab untuk menjaga salinan lengkap sejarah transaksi kepada pemangku kepentingan jaringan yang sering menggunakan data ini, seperti solusi Layer 2 dan perusahaan infrastruktur blockchain. Meskipun EIP-4844 memperkenalkan Blobs, ini adalah contoh awal yang menunjukkan bahwa semua transaksi suatu hari nanti mungkin akan menjadi penyimpanan di Ethereum.

Hapus Kode

Teknologi penghapusan kode memperkuat pengambilan data