No ETH Shanghai Web 3.0 Developer Summit em 20 de maio de 2022, o fundador da Ethereum, Vitalik, disse que o primeiro grande evento após a fusão da Ethereum poderia ser a implementação do EIP-4844, conhecido como Proto-danksharding, e que o Proto-danksharding é outra série de atualizações - o primeiro passo de Danksharding em outra série de atualizações. Após a conclusão bem-sucedida da fusão em 15 de setembro, atualizações subsequentes, incluindo EIP-4844, estão finalmente na agenda.

A atualização de Xangai é a primeira e mais importante atualização após a fusão da Ethereum e incluirá itens importantes, como o desbloqueio da participação ETH, que deve ser formalizado possivelmente durante o ano de 2023. Em 24 de novembro de 2022, os desenvolvedores do Ethereum disseram em uma reunião da comunidade que oito EIPs, incluindo EIP-4844, foram incluídos na consideração da atualização de Xangai. Ao mesmo tempo, Vitalik também twittou novamente, reiterando que a implementação do EIP-4844 será o início chave de uma redução maciça nas taxas da Camada 2 para Ethereum, tornando acessível para os usuários usar aplicativos on-chain diretamente, sem ter que dependem de outros intermediários CeFi.

Então, o que exatamente é o EIP-4844 e o que isso significa para o ecossistema Ethereum como um todo? Este artigo irá levá-lo através dessas questões em profundidade.

Soluções de dimensionamento baseadas em sharding e rollup

A fusão concluída em setembro de 2022 apenas resolveu o problema de consumo de energia do Ethereum ao migrar para um mecanismo PoS, mas não resolveu o problema da capacidade insuficiente de processamento da rede Ethereum; o que pode realmente fornecer maior desempenho de processamento para Ethereum é o sharding, que será implantado na rede posteriormente. Depois de concluir a fase Merge, o Ethereum entrou na fase Surge, que melhorará significativamente a escalabilidade ao utilizar a tecnologia de sharding.

fonte: Twitter de Vitalik

Para finalmente resolver as contradições causadas pela trindade da impossibilidade do blockchain, a Ethereum planejou um plano de expansão centrado nas tecnologias Sharding e Rollup, após a conclusão da expansão, a capacidade de processamento de transações da Ethereum será bastante aprimorada e o problema atual de altas taxas será ser resolvido. A tecnologia de sharding é uma solução de dimensionamento de Camada 1, enquanto a Beacon Chain desempenhará o papel de comunicação com todas as principais cadeias de sharding. A cadeia Ethereum Sharding é isomórfica e está conectada a várias composições Layer 2, além de toda a estrutura “Beacon Chain + Sharding Chain”.

Neste sistema futuro, a Beacon Chain está no centro, fornecendo a Proof of Stake para todo o Ethereum, formando a camada de consenso e sincronizando com outras ligações cruzadas de shard. O Beacon Chain atua como o coração da rede, coordenando toda a rede por meio de um Slot de 12 segundos e uma época de 32 slots de tempo. Além disso, Beacon Chain também fornece segurança uniforme para todas as principais cadeias de fragmentação, gerando números aleatórios para atribuir verificadores a cadeias de fragmentação. Para cada intervalo de tempo, Beacon Chain seleciona aleatoriamente um nó dos verificadores para se tornarem proponentes de blocos e, para a cadeia de fragmentação, cada intervalo de tempo também gera um proponente de bloco. Para cada intervalo de tempo, Beacon Chain também distribui os verificadores uniformemente entre os intervalos de tempo e, em seguida, seleciona aleatoriamente pelo menos 128 nós de cada grupo de verificadores de intervalo de tempo para se tornarem comitês para testemunhar os blocos e validar os blocos Beacon Chain e shard blocks.

O que é tecnologia de fragmentação

A tecnologia de fragmentação é derivada da tecnologia de fragmentação de banco de dados, que atualmente se refere à fragmentação de dados.

A cadeia beacon Ethernet está planejada para primeiro conectar 64 cadeias fracionárias, que, estimadas conservadoramente, terão 64 vezes o poder de processamento da Ethernet 1.0, enquanto no planejamento inicial, o número de cadeias fracionárias poderia ser de até 1024.

Entre eles, cada grande cadeia de Sharding é relativamente independente e os endereços Ethereum serão divididos em várias classes de acordo com suas letras iniciais. Cada Sharding lidará com transações da mesma classe de endereços. Portanto, cada nó só precisará armazenar uma parte de todas as transações na rede Ethereum e verificar apenas a parte pela qual é responsável.

Figura: Diagrama esquemático do Ethereum Sharding

Se um nó precisa usar os dados armazenados em outros nós, ele pode se comunicar e coordenar através da Beacon Chain, principalmente para obter o Hash Raiz de outro Sharding, mas para evitar uma grande sobrecarga na Beacon Chain, essa comunicação é realizada uma vez a cada 6 minutos. Ao mesmo tempo, a Beacon Chain atribui validadores à cadeia de Sharding gerando números aleatórios, de modo que a Beacon Chain forneça segurança uniforme para cada grande cadeia de Sharding.

A tecnologia de sharding pode melhorar significativamente o desempenho sem sacrificar a segurança.

Sharding fornece capacidade de dados para Rollup

Database Sharding é a tecnologia de sharding atual usada pela Ethereum, na qual cada cadeia de sharding fornece apenas capacidade de dados e não é responsável por processar transações ou executar contratos inteligentes. A Camada 2 lidará com os dois últimos, particularmente os principais projetos Rollup.

Um Rollup é a agregação de um lote de informações de transação em uma chamada de dados de transação, que é periodicamente empacotada em blocos a serem enviados a cada cadeia de fragmentação principal (Camada 1) para concluir o registro. De acordo com o plano atual, cada sharding pode fornecer aproximadamente 250kB de capacidade de dados dedicada para Rollup, e 64 shardings podem atingir 16MB de capacidade. Quanto mais sharding for usado no futuro, mais capacidade de dados o Rollup poderá usar e menor será o custo da operação.

O que é Danksharding

Desde a introdução da solução de dimensionamento de fragmentação da Ethereum em 2016, as soluções de tecnologia de fragmentação relacionadas evoluíram, com uma das mudanças mais notáveis sendo a mudança de fragmentação de execução completa para fragmentação de dados mais simples. Danksharding é uma solução de dimensionamento anteriormente promovida pelo grupo de desenvolvimento Ethereum, em homenagem a Dankrad Feist, um membro do grupo, e visa equilibrar descentralização e segurança.

Vitalik e outros acreditam que, no futuro, se nenhuma tecnologia Rollup única puder ocupar todo o mercado e vários Rollups coexistirem, haverá oportunidades complexas de negociação e arbitragem para vários Rollups devido à existência de oportunidades de valor extraíveis de mineradores entre domínios e, eventualmente, , um pequeno número de pessoas que buscam o MEV controlará toda a cadeia de blocos produzida.

Como a produção centralizada de blocos é inevitável, a única solução é separar as funções de construtor de bloco e proponente, que é conhecido como construtor de bloco Proposer-Builder Separation (PBS), para obter o lucro máximo, classifica o pool de transações de alto a baixo em termos de taxa de gás. O construtor de bloco, para maximizar o lucro, ordena o conteúdo dos blocos de construção de bloco no pool de transações da maior para a menor taxa de gás e, em seguida, licita para o proponente (ou seja, validador), que só pode escolher o licitante mais alto para criar o bloco . No entanto, no projeto de sharding anterior, cada sharding principal e Beacon Chain foram validados independentemente, o que dificultou a implementação do PBS.

A Danksharding redesenhou seu sistema em torno do problema MEV entre domínios em busca de contrariar a tendência de centralização causada pelo MEV. Em Danksharding, Beacon Chain conterá todos os blocos, e os dados serão unificados e autenticados por um comitê. O sistema de sharding é bastante simplificado por esse novo design, Layer1 e Rollup podem ser sincronizados diretamente entre si, a capacidade de dados fornecida pelo sharding para Rollup para processamento é aumentada e o problema de confirmação de latência é evitado.

A “medida paliativa”: Proto-danksharding

Espera-se que o Danksharding seja a “solução ideal” para escalar o Ethereum, mas existem inúmeros desafios técnicos e comerciais para sua implementação real. Portanto, um plano provisório que possa aliviar temporariamente os problemas de desempenho ao entrar no ar mais cedo é crucial.

Vitalik Buterin, o fundador da Ethereum, compartilhou suas respostas às perguntas frequentes sobre EIP-4844, ou Proto-danksharding, no Twitter em 19 de março de 2022. Vitalik e outros propõem o uso do Proto-danksharding como um projeto inicial de Ethereum Sharding para aumentar o espaço de dados para o projeto Rollup enquanto abre caminho para o futuro sharding de dados. Espera-se que a proposta reduza os requisitos de desempenho da rede Ethereum para armazenamento e memória e, potencialmente, reduza todas as taxas de Rollup para um por cento dos níveis atuais.

fonte: Twitter@Vitalik.eth

Em essência, o EIP-4844, que inclui Proto-danksharding, é uma solução temporária. Antes da introdução do Database Sharding completo, que aumenta o espaço de disponibilidade de dados por bloco da Ethereum Beacon Chain para 16 MB, o EIP-4844 pode aumentar o espaço disponível por bloco para um máximo de 2 MB. O prefixo “Proto-” denota “original” e “primitivo”, enquanto Proto-danksharding denota a “versão inicial” antes de Danksharding ir ao ar. O Danksharding pode levar vários anos para ser implantado formalmente devido à sua dificuldade técnica, enquanto o Proto-danksharding, que pode entrar em operação o mais rápido possível, pode resolver o problema urgente de escalabilidade insuficiente da rede Ethereum antes da implantação formal do Sharding. Espera-se que a implementação do Danksharding aumente a escalabilidade do Ethereum para novos patamares.

As novas transações de carregamento de blob

EVM significa máquina virtual Ethereum, cuja função é um ambiente de tempo de execução para todas as contas Ethereum e contratos inteligentes ao vivo na cadeia Ethereum. e implanta recursos de computação valiosos na rede por meio do consumo de Gas Fee. No EVM, os dados de chamada são um importante recurso de armazenamento, e o custo de uso dos dados de chamada representa uma parte significativa dos custos incorridos pelas transações da Camada 2. Depois do EIP-4844, os dados da Camada 2 não precisam mais ser armazenados na cara Call Date, mas na forma exclusiva de dados Blob, que é chamada de transação de carregamento de blob.

As transações de carregamento de blob são uma nova forma de transação proposta anteriormente por Vitalik, que pode reduzir significativamente o consumo de dados de chamada e o consumo de Rollup. Transações que carregam blob não podem ser acessadas pela camada de execução EVM, mas podem apenas ser inspecionadas, mas usuários e validadores podem baixar os dados blob. Por esse motivo, o EIP-4844 também é chamado de Shard Blob Transactions, e o Rollup usará o espaço nesses blobs para armazenar dados de transação compactados neles.

Deve-se notar, no entanto, que o Proto-danksharding apenas completa a lógica de rede e a especificação para fragmentação de dados futura (ou seja, danksharding), e mesmo após a atualização do Proto-danksharding, a rede Ethereum não se conectará a nenhum sharding em execução real. No Proto-danksharding, todos os validadores e usuários ainda devem verificar diretamente a disponibilidade dos dados completos. Como resultado, para reduzir a carga sobre os nós de consenso, a Ethereum definirá um limite de tempo de armazenamento para dados Blob (provavelmente entre 30 e 90 dias), e esses dados históricos poderão ser armazenados em BitTorrent ou IPFS no futuro.

Conclusão

Fonte: eip4844.com

De acordo com o site eip4844.com, há seis grandes vantagens do EIP-4844: Compatível com rollup, menor taxa de gás, compatibilidade direta, existente em nós beacon, uso reduzido do disco rígido e menor tempo de armazenamento de dados Blob. Espera-se que, em 2023, o EIP-4844 seja oficialmente implantado no sistema ETH após a atualização do hard fork de Xangai. Após a conclusão da atualização, espera-se que os projetos Layer2, como Arbitrum e Optimism, sejam beneficiados.

Naquela época, o EIP-4844 provavelmente se tornaria outro nó importante na história do desenvolvimento do Ethereum, abrindo caminho para o sharding completo no futuro.