Протоданксардинг: що таке початкова обробка даних і як вона працює

Після завершення злиття та оновлення Шанхай Ethereum успішно перейшов від механізму консенсусу на основі доказів роботи до механізму консенсусу на основі доказів частки. Наступним великим проектом на дорожній карті Ethereum є EIP-4844, також відомий як "обробка сирих даних". Ця зміна коду покликана покращити масштабованість рішень другого рівня на Ethereum. EIP-4844 отримав назву від основних розробників Ethereum "Protolambda" та Dankrad Feist, запроваджуючи новий тип транзакції під назвою blob, що збільшує вимоги до даних і зберігання блоків Ethereum, а також створює новий ринок зборів, який розділяє ціноутворення blob і звичайних транзакцій.

Рішення для розширення Layer 2 залежать від блокчейну Layer 1 (, такого як Ethereum ), для забезпечення доступності даних ( DA ), що є функцією широкого поширення та тимчасового зберігання пакетів транзакційних даних. Зазвичай рішення Layer 2 на основі смарт-контрактів покладаються на DA Ethereum та також залежать від Ethereum для розрахунку транзакцій ( та верифікації ). Ці рішення Layer 2 спеціально зчитують дані з DA-верстатів, таких як Ethereum, і виконують ефективні транзакції та код смарт-контрактів. Рішення Layer 2, що базуються на Ethereum, покладаються на пакетні транзакційні дані, що містяться в блоках Ethereum, для забезпечення автентичності транзакцій. Сортировщик обробляє та стискає транзакції користувачів економічно до дій, які передаються до DA-верстатів.

Зазвичай вартість публікації великої кількості даних в Ethereum є дуже високою, частково через те, що мережа назавжди зберігає дані як частину історії транзакцій у полі, яке називається "CALLDATA". Завдяки EIP-4844, кожен блок створюватиме додатковий простір для даних обсягом 512 кБ або 768 кБ для рішень Layer 2. Основні розробники Ethereum зважують, скільки додаткового простору слід створити для транзакцій blob. Важливо зазначити, що дані, опубліковані в цьому просторі, зберігатимуться приблизно три тижні. Через тимчасовість даних, що перевіряються через транзакції blob, а також незалежний ринковий кошик вартості blob, відокремлений від інших типів транзакцій, теоретично вартість публікації даних на Ethereum для рішень Layer 2 значно знизиться. З часом розробники мають намір запровадити технології вибірки даних, щоб blob-дані не потрібно було завантажувати повністю для перевірки повними вузлами Ethereum, що ще більше знизить витрати Layer 2. Proto-danksharding є повним прототипом danksharding і "прототипом", який дозволить вузлам Ethereum завантажувати фрагменти blob-даних, щоб визначити доступність повного blob.

Цей звіт детально розглядає, як працює EIP-4844, обмеження обробки початкових даних, еволюцію EIP-4844 у повністю danksharding план, а також включає деякі міркування щодо прямих переваг змін коду для кінцевих користувачів та розробників децентралізованих додатків (dapp), коли вони будуть впроваджені згідно з планом восени 2023 року. Враховуючи, що основна увага повністю danksharding зосереджена на підтримці екосистеми Layer 2 та модульному масштабуванні Ethereum, зміни коду, які будуть реалізовані під час наступного оновлення Ethereum, стануть важливим тестовим полем для теорії модульних блокчейнів в масштабах найбільшої публічної блокчейн-мережі у світі.

Фон

EIP-4844 вважається оновленням масштабованості Ethereum. Однак, варто зазначити, що зміни в коді не призвели до суттєвого збільшення або впровадження покращень у торгових можливостях самого Ethereum. Proto-danksharding знижує витрати на публікацію великої кількості даних в Ethereum, що, у свою чергу, зменшує витрати на експлуатацію рішень Layer 2. EIP-4844 вважається покращенням масштабованості Ethereum, оскільки він робить мережі Layer 2, побудовані на Ethereum, більш економічно вигідними, але зміна коду не підвищила масштабованість Ethereum як універсальної блокчейн-системи для транзакцій та виконання коду смарт-контрактів.

Протягом останніх чотирьох років обсяги交易活动 на рішеннях Layer 2 Ethereum продовжують зростати. L2Beat.com оцінює, що загальний обсяг交易量, реалізований на всіх мережах Layer 2, становить (TPS), що в 3.8 рази перевищує середній денний TPS Ethereum.

Згідно з даними, наданими платформою даних через Dune Analytics, рішення Layer 2 заощаджують понад 99% витрат на газ для кінцевих користувачів і розробників dapp у порівнянні з витратами на безпосереднє розгортання коду та транзакції в Ethereum.

Станом на 13 червня 2023 року, тенденція вартості транзакцій на двох найпопулярніших рішеннях Layer 2 для Ethereum коливається від 0,03 до 0,05 долара. Однак у випадках частих дій в мережі та її завантаженості ці витрати іноді можуть зрости до понад 1 долара.

Метою EIP-4844 є зменшення витрат Layer 2 шляхом впровадження нового типу транзакцій, а саме двійкових великих об'єктів, або блобів. Нижче наведено покрокове пояснення життєвого циклу блоб-транзакцій, визначених EIP-4844:

EIP-4844 не впливає на те, як звичайні транзакції, подані до мемпулу Ethereum, включаються до блоків, і не впливає на ринкові збори, що визначають ціну блокового простору Ethereum, але EIP-4844 дійсно збільшує вимоги до зберігання блоків Ethereum. Додатковий простір даних призначений для приєднання блоб-транзакцій до блоків. Блоб подібний до супутнього автомобіля, який можна приєднати до блоку Ethereum, не впливаючи на або не займаючи наявний блоковий простір для обробки звичайних транзакцій. Блоковий простір блобів буде аукціонуватися відповідно до власного ринкового збору, наслідуючи дизайн ринкового збору EIP-1559. Спочатку, блоб-транзакції будуть практично безкоштовними. Після цього, за підтвердження кожного блоку, якщо більше половини блоб-блокового простору ( принаймні 256kB ) використано, вартість блоб-транзакцій зросте на 12.5%. Для кожного блоб-блокового простору, що не був достатньо використаним у блоці, тобто блоб-блоковий простір був заповнений менш ніж на 50%, вартість блобу зменшиться на 12.5%.

Blob-транзакції не зберігатимуться на Ethereum безстроково, а зберігатимуться на консенсусному шарі Ethereum (CL), тобто на Beacon Chain, і через три тижні будуть видалені з вузлів CL. Proto-danksharding дозволить кожному блоку мати до чотирьох blob, кожен з яких може містити до 128kB додаткових даних. Максимальний ліміт простору blob у 512kB може змінитися залежно від тестування EIP-4844. Розробники активно обговорюють можливість збільшення цього обмеження з 4 blob до 6. Кожен blob є можливістю для єдиного сортера Layer 2 підтвердити одну партію транзакцій до Ethereum. На Ethereum щодня генерується близько 7094 блоків, після EIP-4484, за умови обмеження 4 blob/блок, щодня може оброблятися до 28376 blob. ( це теоретичний максимум, який на практиці може ніколи не бути досягнуто через динамічну зміну вартості blob. Безперервна обробка максимальної кількості blob в кожному блоці є дуже дорогою для сортера ).

Протягом останніх шести місяців, ранжувальник, що працює на певному рішенні Layer 2, за обсягом торговельної активності є другим за популярністю рішенням Ethereum Layer 2, щоденно подаючи приблизно 3126 пакетів транзакцій до Ethereum.

Інший Layer 2 рішення підтверджує обсяг транзакцій приблизно вдвічі більший за цей і також покладається на сортувальники для виконання транзакцій через CALLDATA, щоб публікувати дані на Ethereum. Є багато інших прикладів популярних Layer 2 рішень на Ethereum. На деякому Layer 2 рішенні понад 90% зборів походять з зборів за CALLDATA Layer 1.

Введення спеціального простору для зберігання даних, незалежно від того, наскільки він малий на початку, має на меті знизити витрати на використання Ethereum як DA шару для всіх рішень Layer 2, що базуються на Ethereum. Консервативно кажучи, розробники Layer 2 оцінюють, що з активацією EIP-4844 витрати на Layer 2 зменшаться на 100% до 900%. Проте ці оцінки можуть змінюватися в залежності від збільшення впровадження та активності Layer 2 в місяцях до та після активації обробки оригінальних даних.

Вартість транзакцій з blob, хоча на початку активації EIP-4844 вона може бути дешевшою, ніж звичайні транзакції, але з ростом кількості рішень Layer 2, побудованих на базі Ethereum, вона може швидко зрости. Крім того, хоча кожен blob призначений для надання можливості єдиному сортувальнику публікувати до 128kB даних, сортувальники Layer 2 можуть координувати свої дії так, щоб один blob містив дані з кількох рішень Layer 2. Розробники Ethereum усвідомлюють, що через обмежену кількість блоків і те, що один пакет транзакцій може не повністю використовувати весь обсяг даних у 128kB кожного blob, може виникнути вторинний ринок для ціноутворення blob. Хоча запобігання виникненню позазв'язкового вторинного ринку є пріоритетом, а не введення більш високого рівня складності протоколу для запобігання такій можливості, наразі розробники вживають "очікувально-спостережного підходу", вводячи blob через EIP-4844, і мають намір у майбутньому провести подальшу оптимізацію EIP-4844.

Обробка вихідних даних закладає основу для впровадження більш передових технологій, щоб зменшити витрати на blob без збільшення навантаження на обчислення вузлів. Так зване повне данкшардинг, повна концепція blob полягає в збільшенні максимальної кількості blob в кожному блоці з 4 до 64.

Повний Danksharding

Чотири блоби збільшують розмір блоку Ethereum на 512 кБ. Шість блобів додатково збільшать розмір блоку Ethereum на 768 кБ. Як вже згадувалося, додатковий об'єм блоку суворо призначений для транзакцій з блобами і не зберігає дані постійно, як звичайний об'єм блоку. Повна концепція EIP-4844 полягає у впровадженні до Ethereum максимум 64 блобів, і при цьому не суттєво збільшуючи навантаження на обчислення вузлів при валідації блоків. Для реалізації повного данкшардингу Ethereum потрібно впровадити дві технології: зразки доступності даних (DAS) та кодування з стиранням.

Зразки доступності даних ( DAS )

У контексті перевірки транзакцій Layer 2, метою DAS є забезпечення того, щоб усі фрагменти даних, згруповані сортувальником, були опубліковані в ланцюзі. Повні вузли вибираються випадковим чином, завантажують шматок даних з blob і генерують доказ доступності даних. Чим більше разів повний вузол здійснює вибірку даних, тим більша ймовірність того, що всі дані були надані з сортувальника без утримання важливих даних. Для вузлів процес вибірки даних є менш обчислювально витратним порівняно з завантаженням всього blob даних, але теоретично надає таку ж гарантію доступності даних. Як і в обробці оригінальних даних, вибірка даних blob під повним данкшардінгом забезпечить перевірку та публікацію транзакцій від сортувальника в ланцюзі, щоб будь-який користувач чи зацікавлена сторона мережі могли оцінити. Потім у користувачів та зацікавлених сторін буде певний час для перегляду цих транзакцій, підтверджуючи, що вони були остаточно виконані на рівні DA, як Ethereum, і на основі попереднього набору транзакцій створювати нові пакети транзакцій.

Через DAS розробники Ethereum впевнені, що можуть збільшити кількість та обсяг даних Blobs, які публікуються в Ethereum, не збільшуючи навантаження на обчислення вузлів. Крім того, розробники мають намір у майбутніх оновленнях ще більше зменшити обчислювальне навантаження на вузли, впроваджуючи такі рекомендації, як терміни давності історії. Як сказав дослідник Ethereum Данкрат Фейст, з часом Ethereum стане "публічною дошкою оголошень, а не архівною системою", покладаючи відповідальність за збереження повних копій історії транзакцій на мережевих учасників, які часто користуються цими даними, таких як рішення Layer 2 та компанії з інфраструктури блокчейну. Хоча EIP-4844 ввів Blobs, це ранній приклад того, як усі транзакції одного дня можуть стати сховищем в Ethereum.

Стирати коду

Технологія стирання коду посилила вибірку даних.