A primeira etapa da modularização do Ethereum: Introdução básica ao Proto-danksharding e seu funcionamento

Com a conclusão da fusão e da atualização de Xangai, o Ethereum conseguiu transitar com sucesso do mecanismo de consenso de prova de trabalho para o de prova de participação. O próximo grande projeto no roteiro de desenvolvimento do Ethereum é a Proposta de Melhoria do Ethereum (EIP)4844, também conhecida como "Banco de Dados Original". Essa mudança de código visa melhorar a escalabilidade de rollups construídos sobre o Ethereum. O EIP 4844 é nomeado em homenagem aos desenvolvedores principais do Ethereum "Protolambda" e Dankrad Feist, introduzindo um novo tipo de transação, chamado blobs, que aumenta os requisitos de dados e armazenamento dos blocos do Ethereum, e cria um novo mercado de taxas, separando a precificação dos blobs das transações regulares.

Rollups são protocolos que dependem de blockchains Layer 2 ( como Ethereum ) para a disponibilidade de dados ( DA ) ( para disseminar amplamente e armazenar temporariamente lotes de dados de transações ). Normalmente, rollups baseados em contratos inteligentes não apenas dependem da DA do Ethereum, mas também dependem do Ethereum para a liquidação de transações ( e validação ). Esses rollups leem dados especificamente das camadas de DA como Ethereum e executam transações válidas e códigos de contratos inteligentes. Rollups construídos sobre o Ethereum dependem dos dados de transações em lotes contidos nos blocos do Ethereum para garantir a autenticidade das transações. Os ordenadores processam e compactam as transações dos usuários de forma econômica para serem enviadas aos agentes da camada DA.

Normalmente, o custo de publicar uma grande quantidade de dados na Ethereum é muito alto, em parte porque a rede armazena os dados permanentemente como parte do histórico de transações em um campo chamado "CALLDATA". Com o EIP 4844, cada bloco criará um espaço adicional de 512kB ou 768kB para rollup. Os desenvolvedores principais da Ethereum estão avaliando quanto espaço adicional deveria ser criado para as transações blob. É importante notar que os dados publicados neste espaço serão armazenados por cerca de três semanas. Devido à brevidade dos dados verificados através de transações blob, assim como ao mercado de preços independente para blob, isolado de outros tipos de transações, teoricamente, o custo de publicar dados em rollup na Ethereum será significativamente reduzido. Com o tempo, os desenvolvedores pretendem introduzir técnicas de amostragem de dados, de modo que os dados blob não precisem ser totalmente baixados para a validação pelos nós completos da Ethereum, reduzindo ainda mais o custo do rollup. O proto-danksharding é o precursor e "protótipo" do danksharding completo, permitindo que os nós da Ethereum baixem fragmentos dos dados blob para determinar a disponibilidade do blob completo.

Este relatório explora em profundidade os detalhes de como o EIP-4844 funciona, as limitações do banco de dados original, a evolução do EIP-4844 para um banco de dados completo e inclui algumas considerações sobre os benefícios diretos das mudanças de código para os usuários finais e desenvolvedores de aplicações descentralizadas (dapp) quando implementadas conforme o previsto no outono de 2023. Considerando que o foco da versão original do danksharding é apoiar o ecossistema de rollups da Layer 2 e escalar o Ethereum por meio de modularidade, as mudanças de código que serão implementadas na próxima atualização do Ethereum servirão como um importante campo de teste para a teoria de blockchain modular em escala na maior blockchain pública do mundo.

Contexto

O EIP-4844 é considerado uma atualização de escalabilidade para o Ethereum. No entanto, é importante notar que a alteração do código não aumentou substancialmente ou introduziu melhorias na capacidade de transação do Ethereum em si. O proto-danksharding reduz o custo de publicar grandes volumes de dados no Ethereum, diminuindo assim o custo operacional do rollup. O EIP-4844 é visto como uma melhoria na escalabilidade do Ethereum, pois torna as redes Layer 2 construídas sobre o Ethereum mais rentáveis, mas a alteração do código não melhorou a escalabilidade do Ethereum como uma blockchain genérica para transações e execução de código de contratos inteligentes.

Nos últimos quatro anos, a atividade de transação dos rollups do Ethereum, como Arbitrum, Optimism, StarkNet, zkSync e Polygon zkEVM, tem crescido. Uma plataforma de dados estima que o volume de transações por segundo implementado em todas as redes Layer 2, (TPS), é 3,8 vezes a média diária de TPS do Ethereum.

De acordo com dados fornecidos por uma determinada instituição de pesquisa através de uma plataforma de análise de dados, em comparação com os custos de implantar código e realizar transações diretamente na Ethereum, o rollup economiza mais de 99% das taxas de gas para os usuários finais e desenvolvedores de dapp.

Até 13 de junho de 2023, o custo de enviar transações nos dois rollups de Ethereum mais populares, numa certa plataforma de negociação e numa certa plataforma, tende a ser em torno de 0,03 dólares a 0,05 dólares. No entanto, em situações de alta atividade na cadeia e congestionamento da rede, esses custos podem às vezes disparar para mais de 1 dólar.

O objetivo do EIP-4844 é reduzir os custos de rollup através da introdução de um novo tipo de transação, conhecido como objetos binários grandes, ou blob. Abaixo está uma explicação passo a passo do ciclo de vida das transações blob definidas pelo EIP-4844:

O EIP-4844 não afeta como as transações regulares submetidas ao mempool do Ethereum são incluídas nos blocos, nem afeta o mercado de taxas que determina o preço do espaço de bloco do Ethereum, mas o EIP-4844 realmente aumenta os requisitos de armazenamento dos blocos do Ethereum. O espaço de dados adicional é destinado a anexar transações blob aos blocos. Blobs são como trailers, podendo ser anexados aos blocos do Ethereum sem afetar ou ocupar o espaço de bloco existente para processar transações regulares. O espaço de bloco blob será leiloado de acordo com seu próprio mercado de taxas, imitando o design do mercado de taxas do EIP 1559. Inicialmente, as transações blob terão quase nenhum custo. Depois disso, para cada bloco confirmado, se mais da metade do espaço de bloco blob ( for utilizado, pelo menos 256kB ), o custo das transações blob aumentará em 12,5%. Para cada bloco onde o espaço de bloco blob não for suficientemente utilizado, ou seja, onde o espaço de bloco blob esteja preenchido em menos de 50%, o custo do blob diminuirá em 12,5%.

As transações Blob não serão armazenadas indefinidamente na Ethereum, mas sim na camada de consenso da Ethereum (CL), ou seja, na Beacon Chain, e serão descartadas dos nós CL após três semanas. O Proto-danksharding permitirá que cada bloco tenha até quatro blobs, cada um podendo conter até 128kB de dados adicionais. O limite máximo de espaço para blobs de 512kB por bloco pode mudar com os testes em andamento do EIP-4844. Os desenvolvedores estão discutindo ativamente a possibilidade de aumentar esse limite de 4 blobs para 6. Cada blob representa uma oportunidade única para um ordenado de rollup confirmar um lote de transações na Ethereum. Aproximadamente 7094 blocos são gerados diariamente na Ethereum, e após o EIP 4484, assumindo um limite de 4 blobs/bloco, até 28376 blobs podem ser processados diariamente. ( este é um valor máximo teórico que, devido à dinâmica das taxas de blob, pode nunca ser alcançado na prática. O custo de processar continuamente o número máximo de blobs por bloco é muito caro para um ordenado ).

Nos últimos seis meses, o classificador operando em uma determinada plataforma foi o segundo rollup de Ethereum mais popular, contabilizando atividades de transação, enviando cerca de 3126 lotes de transação para o Ethereum diariamente.

O volume de transações confirmado por uma certa plataforma é aproximadamente o dobro do de outra plataforma, e assim como nessa plataforma, depende de um ordenadores para publicar dados na Ethereum através de CALLDATA para completar as transações. Outros exemplos de rollups populares na Ethereum incluem, mas não se limitam a, uma certa plataforma, outra plataforma e mais uma plataforma. Em uma certa plataforma, mais de 90% das taxas vêm das taxas de CALLDATA Layer 1.

A introdução de um espaço de armazenamento de dados dedicado, por menor que seja no início, visa reduzir o custo de usar Ethereum como camada de DA para todos os rollups baseados em Ethereum. De forma conservadora, os desenvolvedores de rollups estimam que, a partir da ativação do EIP 4844, as taxas de rollup podem diminuir entre 100% e 900%. No entanto, essas estimativas podem mudar com base no aumento da adoção e da atividade dos rollups nos meses anteriores e posteriores à ativação do banco de dados original.

O custo das transações blob, embora possa ser mais barato do que as transações normais no início da ativação do EIP 4844, pode rapidamente subir se o número de rollups construídos sobre o Ethereum aumentar. Além disso, embora cada blob tenha como objetivo fornecer a um único organizador a oportunidade de publicar até 128 kB de dados, os organizadores de rollup podem coordenar para que um único blob contenha dados de múltiplos rollups. Os desenvolvedores do Ethereum perceberam que, devido ao número limitado de blocos e ao fato de que um único lote de transações pode não ser capaz de aproveitar todo o espaço de dados de 128 kB de cada transação blob, pode surgir um mercado secundário para a precificação de blobs. Embora prevenir o surgimento de um mercado secundário fora da cadeia seja uma prioridade, em vez de introduzir uma complexidade mais alta no protocolo para evitar essa possibilidade, atualmente, os desenvolvedores estão adotando uma abordagem de "esperar e observar", introduzindo blobs através do EIP 4844 e pretendendo otimizar ainda mais o EIP 4844 no futuro.

A hash original estabeleceu uma base para a introdução de tecnologias mais avançadas, a fim de reduzir ainda mais o custo dos blobs sem aumentar a carga computacional dos nós. Chamado de abandono completo, a ideia completa para os blobs é aumentar o número máximo de blobs por bloco de 4 para 64.

Danksharding completo

Quatro blobs fazem com que o tamanho do bloco do Ethereum aumente 512kB. Seis blobs farão com que o tamanho do bloco do Ethereum aumente adicionalmente 768kB. Como mencionado anteriormente, o espaço adicional do bloco é estritamente utilizado para transações de blob e não armazena dados permanentemente como o espaço de bloco normal. A visão completa do EIP 4844 é introduzir até 64 blobs no Ethereum, e fazer isso sem aumentar significativamente a carga computacional dos nós de validação de blocos. Para alcançar o danksharding completo, o Ethereum precisa implementar duas tecnologias: amostragem de disponibilidade de dados (DAS) e codificação de apagamento.

Amostragem de Disponibilidade de Dados ( DAS )

No contexto da verificação das transações de Layer 2 rollup, o objetivo do DAS é garantir que todos os fragmentos de dados agrupados pelo sequenciador tenham sido publicados na cadeia. Os nós completos são escolhidos aleatoriamente, baixam um bloco de dados do blob e geram uma prova de disponibilidade de dados. Quanto mais vezes um nó completo amostra os dados, maior é a certeza probabilística de que todos os dados foram fornecidos pelo sequenciador sem retenção de dados importantes. Para os nós, o processo de amostragem de dados é menos intensivo em computação do que baixar todos os dados do blob, mas teoricamente oferece a mesma garantia de disponibilidade de dados. Assim como na renúncia original, a amostragem de dados do blob sob renúncia completa garantirá que as transações do sequenciador tenham sido verificadas e publicadas na cadeia, para que qualquer usuário ou parte interessada na rede possa avaliar. Em seguida, os usuários e partes interessadas têm um período de tempo para revisar essas transações, confirmando que foram finalmente concluídas em uma camada de DA como a Ethereum, e com base no lote anterior de transações, estabelecer novos lotes de transações.

Através do DAS, os desenvolvedores de Ethereum têm confiança em aumentar o número e a quantidade de Blobs publicados na Ethereum sem aumentar a carga computacional dos nós. Além disso, os desenvolvedores também pretendem, em futuras atualizações, reduzir ainda mais a carga computacional dos nós implementando sugestões como a expiração histórica. Nas palavras do pesquisador de Ethereum, Dankrad Feist, com o tempo, a Ethereum se tornará como "um quadro de avisos público em vez de um sistema de arquivamento", transferindo a responsabilidade de manter cópias completas do histórico de transações para os stakeholders da rede que frequentemente usam esses dados, como Layer 2 rollup e algumas empresas de infraestrutura de blockchain. Embora o EIP 4844 tenha introduzido Blobs, este é um exemplo inicial que ilustra como todas as transações um dia poderão se tornar armazenamento na Ethereum.

apagar código

A tecnologia de codificação de eliminação melhorou a capacidade de amostragem de dados. Se um ordenado malicioso retiver alguns blocos de dados, em 1%