Первый шаг модульности Ethereum: Основы Proto-danksharding и его принцип работы

С завершением слияния и обновления Шанхая, Эфир успешно перешел от механизма доказательства работы к механизму консенсуса на основе ставки. Следующий крупный проект на дорожной карте развития Эфира - это предложение по улучшению Эфира (EIP)4844, также известное как "оригинальная база данных". Это изменение кода направлено на улучшение масштабируемости rollup, построенных на Эфире. EIP 4844 назван в честь основных разработчиков Эфира "Protolambda" и Данкрада Файста, вводит новый тип транзакций, называемый blobs, увеличивает требования к данным и хранению блоков Эфира и создает новый рынок комиссий, отделяя ценообразование blobs от обычных транзакций.

Rollups — это протокол, который полагается на Layer 2 блокчейн (, такой как Ethereum ), для обеспечения доступности данных ( DA ) и временного хранения пакетов транзакционных данных (. Обычно rollup на основе смарт-контрактов полагается не только на DA Ethereum, но и на Ethereum для расчетов по транзакциям ) и верификации (. Эти rollup специально считывают данные из слоев DA, таких как Ethereum, и выполняют действительные транзакции и код смарт-контрактов. Rollup, построенный на Ethereum, полагается на пакетные транзакционные данные, содержащиеся в блоках Ethereum, для обеспечения подлинности транзакций. Сортировщик обрабатывает и сжимает пользовательские транзакции экономически эффективным способом для их передачи актерам на уровне DA.

Обычно стоимость публикации больших объемов данных в Ethereum высока, отчасти потому, что сеть навсегда хранит данные как часть истории транзакций в поле, называемом "CALLDATA". С помощью EIP 4844 каждый блок создаст дополнительное пространство данных размером 512kB или 768kB для rollup. Основные разработчики Ethereum взвешивают, сколько дополнительного пространства следует создать для blob-транзакций. Важно отметить, что данные, опубликованные в этом пространстве, будут храниться примерно три недели. Из-за кратковременности данных, проверенных через blob-транзакции, а также независимого рынка цен на blob, отделенного от других типов транзакций, теоретически стоимость публикации данных в Ethereum через rollup значительно снизится. Со временем разработчики планируют ввести технологии выборки данных, чтобы данные blob не нужно было полностью загружать для проверки узлами Ethereum, что еще больше снизит стоимость rollup. Прото-данкшардирование является предварительным этапом и "прототипом" полного данкшардирования, которое позволит узлам Ethereum загружать фрагменты данных blob для определения доступности полного blob.

В этом отчете подробно рассматриваются детали работы EIP-4844, ограничения оригинальной базы данных, эволюция EIP-4844 к полной базе данных и некоторые соображения о прямых преимуществах кодовых изменений для конечных пользователей и разработчиков децентрализованных приложений )dapp( при их планируемой реализации осенью 2023 года. Учитывая, что оригинальный danksharding ориентирован на поддержку экосистемы Layer 2 rollup и модульное расширение Ethereum, изменения кода, которые будут внедрены в следующем обновлении Ethereum, станут важной испытательной площадкой для применения теории модульных блокчейнов в масштабе одной из крупнейших публичных блокчейнов в мире.

Фон

EIP-4844 считается обновлением масштабируемости Ethereum. Однако следует отметить, что изменения в коде не привели к существенному увеличению или введению улучшений в торговых возможностях самого Ethereum. Proto-danksharding снизил стоимость публикации большого объема данных в Ethereum, тем самым снизив операционные расходы на rollup. EIP-4844 рассматривается как повышение масштабируемости Ethereum, так как он делает создание сетей второго уровня, построенных на Ethereum, более экономически эффективным, но изменения в коде не увеличили масштабируемость Ethereum как универсальной блокчейна для транзакций и выполнения кода смарт-контрактов.

В последние четыре года торговая активность Ethereum rollup, такая как Arbitrum, Optimism, StarkNet, zkSync и Polygon zkEVM, постоянно росла. По данным одной платформы, общее количество транзакций в секунду, реализованных на всех Layer 2 сетях, составляет )TPS(, что в 3.8 раза больше среднего дневного TPS Ethereum.

![Модульная архитектура Ethereum: Основное введение в Proto-danksharding и его принцип работы])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-15347a793fd78fa34f148220776e8c98.webp(

Согласно данным, предоставленным определенной исследовательской организацией через определенную платформу анализа данных, rollup экономит более 99% gas-расходов для конечных пользователей и разработчиков dapp по сравнению с затратами на прямое развертывание кода и сделки на Ethereum.

По состоянию на 13 июня 2023 года, стоимость транзакций на двух самых популярных rollup'ах Эфира, определенной торговой платформы и другой платформы, колебалась в пределах 0,03 до 0,05 долларов. Однако при частой активности в сети и перегруженности, эти затраты иногда могут возрасти до более чем 1 доллара.

Цель EIP-4844 заключается в снижении затрат на rollup путем введения нового типа транзакции, а именно двоичных больших объектов, или blob. Ниже приведено пошаговое описание жизненного цикла blob-транзакций, определенных в EIP-4844:

![Модульная структура Ethereum: Основное введение в Proto-danksharding и его принцип работы])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-60098db654843962e4f98395f9eecbef.webp(

EIP-4844 не влияет на то, как обычные транзакции, отправляемые в мемпул Ethereum, включаются в блоки, и не влияет на рынок сборов, определяющий цену пространства блоков Ethereum, но EIP-4844 действительно увеличивает требования к хранению блоков Ethereum. Дополнительное пространство данных предназначено для прикрепления blob-транзакций к блокам. Blob подобен прицепу, который может быть прикреплен к блокам Ethereum, не влияя и не занимая существующее пространство блока для обработки обычных транзакций. Пространство блока blob будет аукционировано на основе собственного рынка сборов, аналогично дизайну рынка сборов EIP 1559. Изначально blob-транзакции будут практически бесплатными. После этого, при подтверждении каждого блока, если более половины пространства блока blob ) используется по крайней мере на 256kB (, стоимость blob-транзакций увеличится на 12,5%. Для каждого блока, в котором пространство блока blob не было полностью использовано, то есть заполнено менее чем на 50%, стоимость blob уменьшится на 12,5%.

![Первый шаг модульного Эфира: Основы Proto-danksharding и его принцип работы])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-2a1a9989aaff538cb0a0ee804a324ed1.webp(

Торговля Blob не будет храниться на Ethereum на неопределенный срок, а будет храниться на уровне консенсуса Ethereum )CL(, то есть на Beacon Chain, и будет удалена с узлов CL через три недели. Proto-danksharding позволит каждому блоку содержать до четырех blob, каждый из которых сможет включать до 128kB дополнительных данных. Максимальный лимит пространства blob в 512kB на блок может измениться в зависимости от тестирования EIP-4844. Разработчики активно обсуждают возможность увеличения этого ограничения с 4 blob до 6. Каждый blob представляет собой возможность одного единственного сортировщика rollup подтвердить одну партию транзакций на Ethereum. Каждый день в Ethereum создается около 7094 блоков, и после EIP 4484, при условии ограничения в 4 blob/блок, можно обрабатывать максимум 28376 blob в день. ) это теоретический максимум, который на практике может никогда не быть достигнут из-за динамических изменений сборов за blob. Стоимость непрерывной обработки максимального количества blob на каждом блоке для сортировщика является очень дорогой (.

![Ethereum модульное решение: Основное введение в Proto-danksharding и его принцип работы])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-00bc67a3f9af7e59bfa45ea2f5144725.webp(

За последние шесть месяцев сортировщик, работающий на одной платформе, по объему торговой активности стал вторым по популярности rollup Эфира, ежедневно отправляя примерно 3126 пакетов транзакций в Ethereum.

Объемы торгов, подтвержденные некоторой платформой, примерно в два раза больше, чем у некоторой платформы, и как и некоторая платформа, они полагаются на сортировщик для публикации данных в Эфир через CALLDATA для завершения сделок. Другие примеры rollup, популярных на Эфире, включают, но не ограничиваются некоторой платформой, некоторой платформой и некоторой платформой. На некоторой платформе более 90% сборов поступает от сборов за CALLDATA уровня 1.

Введение специализированного пространства для хранения данных, независимо от того, насколько оно изначально маленькое, предназначено для снижения стоимости использования Эфира в качестве слоя DA для всех rollup, основанных на Эфире. Консервативно говоря, разработчики rollup оценивают, что после активации EIP 4844, расходы на rollup сократятся на 100% до 900%. Однако эти оценки могут измениться в зависимости от увеличения принятия и активности rollup в течение нескольких месяцев до и после активации первоначальной базы данных.

Стоимость blob-транзакций, хотя в начале активации EIP 4844 может быть дешевле, чем у обычных транзакций, может быстро возрасти, если количество rollup, построенных на Ethereum, увеличится. Кроме того, хотя каждый blob предназначен для предоставления возможности одному сортировщику публиковать до 128 кБ данных, rollup-сортировщики могут координироваться, чтобы один blob содержал данные из нескольких rollup. Разработчики Ethereum осознают, что из-за ограниченного количества блоков и того, что одна партия транзакций может не полностью использовать всё пространство данных в 128 кБ для каждой blob-транзакции, может возникнуть вторичный рынок для ценообразования blob. Хотя предотвращение появления внецепочечного вторичного рынка является приоритетом, а не введение более высокого уровня сложности протокола для предотвращения этой возможности, в настоящее время разработчики принимают "ожидание и наблюдение" подход, вводя blob через EIP 4844 и намереваясь в будущем оптимизировать EIP 4844.

Исходный хеш закладывает основу для внедрения более современных технологий, чтобы дополнительно снизить стоимость blob без увеличения вычислительной нагрузки на узлы. Это называется полным отказом, полная концепция blob заключается в увеличении максимального количества blob с 4 до 64.

Полное Данкшардинг

Четыре блоба увеличивают размер блока Ethereum на 512 кБ. Шесть блобов дополнительно увеличивают размер блока Ethereum на 768 кБ. Как уже упоминалось, дополнительное пространство блока строго используется для транзакций блобов и не хранит данные так же постоянно, как обычное пространство блока. Полное видение EIP 4844 заключается в том, чтобы ввести до 64 блобов в Ethereum и сделать это без значительного увеличения вычислительной нагрузки на узлы проверки блока. Для достижения полного данкшардинга Ethereum необходимо реализовать две технологии: выборка доступности данных )DAS( и кодирование с удалением.

) Проверка доступности данных###DAS(

В контексте проверки транзакций Layer 2 rollup задача DAS заключается в обеспечении того, чтобы все фрагменты данных, упакованные сортировщиком, были опубликованы в цепочке. Полные узлы выбираются случайным образом, скачивают блок данных из blob и генерируют доказательство доступности данных. Чем больше раз полные узлы осуществляют выборку данных, тем выше вероятностная уверенность в том, что все данные были предоставлены сортировщиком и не были удержаны важные данные. Для узлов процесс выборки данных требует меньше вычислительных ресурсов, чем скачивание всего blob данных, но в теории он предоставит те же гарантии доступности данных. Как и в случае с оригинальным отказом, выборка данных blob при полном отказе обеспечит, что транзакции от сортировщика были проверены и опубликованы в цепочке, чтобы любой пользователь или заинтересованная сторона сети могли их оценить. Затем пользователи и заинтересованные стороны имеют некоторое время для просмотра этих транзакций, чтобы подтвердить, что они окончательно завершены на DA-уровне, таком как Ethereum, и на основе предыдущей партии транзакций создать новые пакеты транзакций.

С помощью DAS разработчики Ethereum уверены, что смогут увеличить количество и объем данных Blobs, публикуемых в Ethereum, не увеличивая вычислительную нагрузку на узлы. Кроме того, разработчики планируют в будущих обновлениях дополнительно снизить вычислительную нагрузку на узлы, внедряя такие предложения, как истечение срока действия истории. По словам исследователя Ethereum Данкрада Файста, со временем Ethereum станет "общественной доской объявлений, а не архивной системой", возлагая ответственность за сохранение полного экземпляра истории транзакций на сетевых участников, которые часто используют эти данные, таких как Layer 2 rollup и некоторые компании, занимающиеся инфраструктурой блокчейна. Хотя EIP 4844 вводит Blobs, это ранний пример того, как все транзакции могут однажды стать хранилищем в Ethereum.

![Первый шаг модульного Эфириума: Основное введение в Proto-danksharding и его принцип работы])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-455aedf02ac5a991dab405b3f7e9b766.webp(

) Стирание кода

Технология стирания кодирования усиливает способность выборки данных. Если злонамеренный сортировщик удерживает несколько блоков данных, в 1%