Proto-danksharding: O que é o processamento de dados primário e como funciona

Após 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 do Ethereum é o EIP-4844, também conhecido como "processamento de dados brutos". Essa alteração de código visa melhorar a escalabilidade das soluções de escalonamento de camada 2 no Ethereum. O EIP-4844 é nomeado em homenagem aos desenvolvedores principais do Ethereum "Protolambda" e Dankrad Feist, e introduz um novo tipo de transação chamado blob, que aumenta os requisitos de dados e armazenamento dos blocos do Ethereum, além de criar um novo mercado de taxas que separa a precificação de blobs das transações regulares.

As soluções de escalabilidade Layer 2 dependem da blockchain Layer 1 ( como a Ethereum ) para a disponibilidade de dados ( DA ), ou seja, a capacidade de disseminar amplamente e armazenar temporariamente lotes de dados transacionais. Normalmente, as soluções Layer 2 baseadas em contratos inteligentes dependem da DA da Ethereum e também da Ethereum para liquidação de transações ( e verificação ). Essas soluções Layer 2 leem dados especificamente da camada DA, como a Ethereum, e executam transações válidas e código de contrato inteligente. As soluções Layer 2 construídas sobre a Ethereum dependem dos dados transacionais em lotes contidos nos blocos da Ethereum para garantir a autenticidade das transações. O ordenadores processam e comprimem as transações dos usuários de forma econômica, para serem submetidas aos atores da camada DA.

Normalmente, o custo de publicar grandes quantidades de dados na Ethereum é 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 espaço adicional de 512kB ou 768kB para soluções Layer 2. Os desenvolvedores principais da Ethereum estão avaliando quanto espaço extra deve ser criado especificamente para transações blob. É importante notar que os dados publicados nesse espaço serão armazenados por cerca de três semanas. Devido à brevidade dos dados verificados por transações blob e ao mercado de taxas independente para o preço dos blobs, isolado de outros tipos de transações, teoricamente, o custo para soluções Layer 2 publicarem dados na Ethereum será drasticamente 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 que os nós completos da Ethereum os verifiquem, reduzindo ainda mais os custos da Layer 2. O proto-danksharding é um precursor e "protótipo" do danksharding completo, que permitirá que os nós da Ethereum baixem fragmentos de dados blob para determinar a disponibilidade do blob completo.

Este relatório explora detalhadamente como funciona o EIP-4844, as limitações do processamento de dados brutos, a evolução do EIP-4844 para um plano de danksharding completo, e inclui algumas considerações sobre os benefícios diretos que as mudanças de código trarão para os usuários finais e os desenvolvedores de aplicativos descentralizados (dapp) quando forem implementadas conforme o planejado no outono de 2023. Considerando que o foco do danksharding completo é apoiar o ecossistema Layer 2 e a escalabilidade do Ethereum através da modularidade, as mudanças de código implementadas na próxima atualização do Ethereum serão um importante campo de teste para a aplicação da teoria de blockchain modular em escala em uma das maiores blockchains públicas do mundo.

Contexto

EIP-4844 é considerado uma atualização de escalabilidade para o Ethereum. No entanto, é importante notar que a mudança no código não aumentou ou introduziu melhorias substanciais na capacidade de transação do próprio Ethereum. O Proto-danksharding reduz o custo de publicação de grandes quantidades de dados no Ethereum, reduzindo assim os custos operacionais das soluções Layer 2. EIP-4844 é visto como uma melhoria na escalabilidade do Ethereum, pois torna as redes Layer 2 construídas sobre o Ethereum mais econômicas, mas a mudança no código não aumentou a escalabilidade do Ethereum como uma blockchain geral para transações e execução de código de contratos inteligentes.

Nos últimos quatro anos, a atividade de transação das soluções Layer 2 do Ethereum tem crescido. O L2Beat.com estima que o volume de transações por segundo implementado em todas as redes Layer 2, somando (TPS), é 3,8 vezes a média diária de TPS do Ethereum.

De acordo com os dados fornecidos pela plataforma de dados através da Dune Analytics, em comparação com os custos de implantar código e transacionar diretamente na Ethereum, as soluções Layer 2 economizam mais de 99% das taxas de gas para usuários finais e desenvolvedores de dapps.

Até 13 de junho de 2023, a tendência de custo para enviar transações nas duas soluções Layer 2 de Ethereum mais populares varia entre cerca de 0,03 dólares a 0,05 dólares. No entanto, em situações de alta atividade na blockchain e congestão da rede, esses custos podem, por vezes, disparar para mais de 1 dólar.

O objetivo do EIP-4844 é reduzir os custos da Layer 2 através da introdução de um novo tipo de transação, conhecido como objeto binário grande, ou blob. Abaixo está uma descrição passo a passo do ciclo de vida das transações blob definidas pelo EIP-4844:

O EIP-4844 não afeta como as transações comuns enviadas para o mempool do Ethereum são incluídas nos blocos, nem afeta o mercado de taxas que determina o preço do espaço em bloco do Ethereum, mas o EIP-4844 realmente aumenta os requisitos de armazenamento dos blocos do Ethereum. O espaço de dados adicional é para anexar transações blob aos blocos. Blob é como um reboque, que pode ser anexado aos blocos do Ethereum, sem afetar ou ocupar o espaço de bloco existente para processar transações comuns. O espaço do 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 custo quase nulo. Depois disso, para cada bloco confirmado, se mais da metade do espaço do bloco blob ( for utilizado, pelo menos 256kB ), o custo das transações blob aumentará em 12,5%. Para cada bloco em que o espaço do blob não for totalmente utilizado, ou seja, se o espaço do bloco blob estiver 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 no máximo quatro blobs, cada um capaz de conter até 128kB de dados adicionais. O limite máximo de espaço de blob de 512kB por bloco pode mudar de acordo 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 é uma oportunidade única para um ordenadora de Layer 2 confirmar um lote único de transações na Ethereum. Aproximadamente 7094 blocos são gerados diariamente na Ethereum, e após o EIP-4484, assumindo o limite de 4 blobs/bloco, até 28376 blobs podem ser processados diariamente. ( Este é um valor máximo teórico, que pode nunca ser alcançado na prática devido à dinâmica das taxas de blob. O custo de processar o número máximo de blobs em cada bloco é extremamente caro para um ordenadora ).

Nos últimos seis meses, o ordenado em uma determinada solução Layer 2, com base na atividade de transações, é a segunda solução Layer 2 de Ethereum mais popular, enviando cerca de 3126 lotes de transações para o Ethereum diariamente.

Outro solução Layer 2 confirmou um volume de transações cerca do dobro deste e também depende de ordenadores para publicar dados na Ethereum através de CALLDATA para completar as transações. Existem muitos outros exemplos de soluções Layer 2 populares na Ethereum. Numa solução Layer 2, mais de 90% das taxas provêm das taxas CALLDATA do Layer 1.

A introdução de um espaço de armazenamento de dados dedicado, por menor que seja no início, visa reduzir o custo do uso do Ethereum como camada de DA para todas as soluções Layer 2 baseadas em Ethereum. De forma conservadora, os desenvolvedores de Layer 2 estimam que, após a ativação do EIP-4844, as taxas de Layer 2 poderão diminuir entre 100% a 900%. No entanto, essas estimativas podem mudar com base no aumento da adoção e atividade da Layer 2 nos meses anteriores e posteriores à ativação do processamento de dados original.

O custo das transações blob, embora inicialmente possa ser mais barato do que transações normais com a ativação do EIP-4844, pode rapidamente aumentar se o número de soluções Layer 2 construídas sobre o Ethereum aumentar. Além disso, embora cada blob seja projetado para oferecer a um único ordenadora a oportunidade de publicar até 128kB de dados, os ordenadores Layer 2 têm a possibilidade de coordenar, fazendo com que um único blob contenha dados de várias soluções Layer 2. Os desenvolvedores do Ethereum perceberam que, devido ao número limitado de blocos e ao fato de que um único lote de transações pode não conseguir aproveitar totalmente o espaço de dados de 128kB de cada transação blob, um mercado secundário para a precificação de blobs pode surgir. Embora prevenir a aparição de um mercado secundário fora da cadeia seja uma prioridade, ao invés de introduzir um nível mais alto de complexidade de protocolo para evitar essa possibilidade, atualmente, os desenvolvedores estão adotando uma abordagem de "esperar e observar", introduzindo blobs através do EIP-4844, e pretendem otimizar ainda mais o EIP-4844 no futuro.

O processamento de dados brutos estabeleceu as bases para a introdução de tecnologias mais avançadas, a fim de reduzir ainda mais os custos de blob sem aumentar a carga computacional dos nós. Chamado de danksharding completo, a ideia completa para o blob é aumentar o número máximo de blobs por bloco de 4 para 64.

Sharding Danksharding Completo

Quatro blobs aumentam o tamanho do bloco do Ethereum em 512kB. Seis blobs aumentam o tamanho do bloco do Ethereum em mais 768kB. Como mencionado anteriormente, o espaço de bloco adicional é estritamente para transações de blob e não armazena dados de forma permanente, como o espaço de bloco normal. A visão completa do EIP-4844 é introduzir até 64 blobs no Ethereum, fazendo isso sem aumentar significativamente a carga computacional dos nós de verificação de bloco. 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 validação de transações Layer 2, o objetivo do DAS é garantir que todos os fragmentos de dados agrupados pelo ordenator tenham sido publicados na cadeia. Nós completos são escolhidos aleatoriamente, baixando um bloco de dados do blob e gerando uma prova de disponibilidade de dados. Quanto mais vezes um nó completo amostrar os dados, maior será a determinística probabilidade de que todos os dados tenham sido fornecidos pelo sequenciador sem reter dados importantes. Para os nós, o processo de amostragem de dados é menos exigente em termos de computação do que o download de todos os dados do blob, mas teoricamente fornecerá a mesma garantia de disponibilidade de dados. Assim como o processamento de dados originais, a amostragem de dados do blob sob danksharding completo garantirá que as transações do ordenator tenham sido verificadas e publicadas na cadeia, para que qualquer usuário ou parte interessada da rede possa avaliar. Em seguida, os usuários e partes interessadas têm um período de tempo para revisar essas transações, confirmando que elas foram finalizadas em uma camada DA como Ethereum, e construir novos lotes de transações com base no lote anterior.

Através do DAS, os desenvolvedores do Ethereum têm confiança em aumentar a quantidade e o volume de dados dos Blobs publicados no Ethereum sem aumentar a carga computacional dos nós. Além disso, os desenvolvedores também planejam implementar sugestões como o vencimento histórico nas futuras atualizações para reduzir ainda mais a carga computacional dos nós. Nas palavras do pesquisador do Ethereum, Dankrad Feist, com o tempo, o Ethereum se tornará como "um cartaz público em vez de um sistema de arquivo", transferindo a responsabilidade de manter cópias completas do histórico de transações para os stakeholders da rede que usam esses dados com frequência, como soluções Layer 2 e empresas de infraestrutura de blockchain. Embora o EIP-4844 tenha introduzido os Blobs, este é um exemplo inicial de como todas as transações podem algum dia se tornar armazenamento no Ethereum.

apagar código

A tecnologia de codificação de eliminação fortaleceu a amostragem de dados.