Weiterleiten des Originaltitels 'Sind wir endlich bereit für eine Gas-Limit-Erhöhung?'

Es gab eine wachsende Diskussion über die Möglichkeit, die Gas-Durchsatzrate von Ethereum zu erhöhen, entweder durch Erhöhung des Gas-Limits oder durch Reduzierung der Slot-Zeit. Das Hauptargument dafür ist, dass die Hardware-Anforderungen für den Betrieb eines Validierers in den letzten vier Jahren kontinuierlich gesunken sind.

Zusätzlich sind 2 Ansätze zur Erhöhung des Gas-Limits aufgetaucht:

• EIP-7782: Eine Reduzierung der Blockzeit im Ethereum-Protokoll
• EIP-7783: Ein auf "graduelle Erhöhung" basierender Mechanismus zur langsamen Erhöhung des Gas-Limits im Laufe der Zeit.

In diesem Beitrag werde ich die potenziellen Worst-Case- und Durchschnittsszenarien in Bezug auf Bandbreiten-, Rechen- und Speicheranforderungen analysieren, wenn das Gas-Limit verdoppelt würde.

Rückblick auf die Geschichte von Ethereum mit dem Gas-Limit

Als Ethereum 2015 startete, wurde das Gas-Limit zunächst auf 5.000 Gas pro Block. Im Laufe der Zeit hat sich dieser Grenzwert erheblich geändert:

• 2016: Der Gas-Limit wurde zunächst auf rund 3 Millionen erhöht, und später im selben Jahr erneut auf ungefähr 4,7 Millionen angehoben.

Nach der Tangerine Whistle Hard Fork und insbesondere der Implementierung von EIP-150 wurde das Gas-Limit auf 5,5 Millionen erhöht. Diese Anpassung erfolgte im Rahmen einer Neupreisung bestimmter I/O-intensiver Opcodes als Reaktion auf Denial-of-Service (DoS)-Angriffe.

– Im Juli 2017 wurde der Grenzwert für Gas auf 6,7 Millionen angehoben, und er stieg weiter an:

– Dezember 2017: ~8 Millionen

– September 2019: ~10 Millionen

– August 2020: 12,5 Millionen

– April 2021: 15 Millionen

Unter EIP-1559 gibt es auch ein maximales (oder "Hard Cap") Gas-Limit, das auf das Doppelte des Ziels gesetzt ist. Dies bedeutet, dass ein Block Transaktionen mit bis zu 30 Millionen Gas enthalten kann.

Und seit fast vier Jahren hat es keine Erhöhung des Gaslimits gegeben.

Ist es endlich an der Zeit, das Gas-Limit zu überdenken?

Um diese Frage zu beantworten, müssen wir drei Aspekte der Hardware-Anforderungen analysieren: Bandbreite, Berechnung und Speicher, wenn das Gas-Limit heute auf 60 Millionen erhöht würde.

Speicher

Bei der Überlegung einer Erhöhung des Gas-Limits ist der Speicher der größte Engpass und die größte Sorge für das Ethereum-Netzwerk. Der Grund dafür liegt im historischen Wachstum von Ethereum in Bezug auf den Zustandsgröße und der anhaltenden Belastung, die dies auf die Validatoren ausübt.

Es gibt zwei Arten von "Wachstum" in Ethereum:

• Wachstum des Staates

• Wachstum der Geschichte

Wachstum des Staates

Der Zustand von Ethereum - die Sammlung aller Kontostände, Smart Contract Codes und Speicher - wächst weiter, da mehr Transaktionen verarbeitet werden und Smart Contracts bereitgestellt werden. Seit seiner Gründung ist die Zustandsgröße signifikant gewachsen, mit Phasen beschleunigten Wachstums, die durch Netzwerküberlastung, erhöhte Transaktionsaktivität und den Aufstieg von dezentralen Finanzen (DeFi) und NFTs getrieben wurden. Derzeit beträgt das Wachstum des Zustands etwa 2,5 GB pro Monat oder 30 GB pro Jahr.

Dieses Wachstum des Staates kann zu folgenden Problemen führen:

- Langsamere Zugriffszeiten auf die Festplatte

– Erhöhte Hardware-Anforderungen

Allerdings sind diese Probleme zum Zeitpunkt der Abfassung dieses Textes nicht besonders signifikant. Tatsächlich ist der Unterschied in der Zugriffszeit zwischen Speichersystemen, die sich nur um wenige zehn Gigabyte unterscheiden, aufgrund der algorithmischen Komplexität der Abfrage in der Regel vernachlässigbar. Auch die Speicheranforderungen sind vernachlässigbar, da die Kosten für neue Hardware in einem Maße sinken, das das relativ geringe Wachstum der Zustandsgröße von 30 GB pro Jahr bei weitem übertrifft. Selbst wenn es auf 60 GB/Jahr erhöht wird, würde der Unterschied wahrscheinlich kaum auffallen und würde ohnehin vom technologischen Fortschritt in der Hardware übertroffen werden.

Wachstum der Geschichte

Diese Zunahme der Zustandsgröße wird immer noch deutlich von technologischem Fortschritt übertroffen. Selbst wenn das Gas-Limit sich verdoppeln würde, fallen die Kosten für Hardware exponentiell weiter, was die erforderliche Hardware im Laufe der Zeit billiger macht.

Es ist jedoch erwähnenswert, dass Solo-Staker bald mehr als 2 TB Speicherplatz benötigen, um einen Validator auf Ethereum auszuführen. Dies erhöht effektiv die Anforderung auf 4 TB Speicherplatz, da die meisten Hardware in Zweierpotenzen verkauft wird. Paradoxerweise bedeutet dies, dass Ethereum die zusätzliche Speicherung nutzen könnte, da Validator bereits in die Hardware mit höherer Kapazität investieren müssten, unabhängig davon, ob das Gaslimit erhöht wird oder nicht.

HINWEIS: Es gibt keine durchschnittliche vs. worst-case-Analyse für den Speicher, da das konstante Manipulieren von Blöcken über einen längeren Zeitraum (Wochen und Monate) ein wahnsinnig teures Unterfangen ist.

Speicherkosten im Laufe der Zeit

Um meine Behauptungen zu rechtfertigen, dass die Speicherkosten exponentiell gesunken sind, können wir uns die Preisfluktuationen in USD für 1 GB SSD in den letzten vier Jahren ansehen:

Entschuldigung für die schlechte Qualität, aber die Veröffentlichung, aus der ich es genommen habe, war so.

Es scheint, dass alle zwei Jahre die Kosten für ein GB SSD tendenziell halbieren.

Wenn wir dies mit dem Wachstum von Speicherplatz und Zustand vergleichen, ist der Unterschied vernachlässigbar. Das aktuelle Wachstum von Ethereum ist linear, während die Hardwarekosten dazu neigen, sich exponentiell zu verringern.

Ich habe ein aussagekräftigeres Diagramm über diesen Trend bei den Speicherkosten gefunden, aber es stammt aus einem Reddit-Beitrag und nicht aus einer tatsächlichen wissenschaftlichen Veröffentlichung (obwohl die Ergebnisse übereinstimmen).

Bandbreite

Der durchschnittliche Bandbreitenfall in Ethereum sieht etwa 2 MB/s aus. Allerdings stammt der Großteil dieser Zahl von den CL-Gossiping-Blobs und Aggregaten. Wenn es darum geht, das Gas-Limit zu erhöhen, ist das Einzige, worauf man achten muss, die Blockgröße.

Derzeit beträgt die maximale Blockgröße 270 KB, und die aktuelle Blockgröße nach Deneb beträgt 75 KB. Wenn wir dies verdoppeln würden, würde dies einer Zunahme von 0,5-2 Blobs im Vergleich zum historischen Maximum und dem aktuellen Durchschnitt entsprechen, was einer ≈ 2-5%igen Zunahme der Knotenbandbreite (ein- und ausgehend) entsprechen würde. Also, im Durchschnittsfall ist dies keine signifikante Veränderung. Tatsächlich wäre ein zusätzlicher dreifacher Blob viel eher nachteilig.

Schlimmster Fall mit dem doppelten Gas-Limit

Der schlimmste Fall wurde mit 1,7 MB berechnet, was zu 3,4 MB (+50 % Bandbreite für den Anstieg erforderlich) führen würde. Das ist nicht so viel, aber immer noch bedeutend. Der Grund, warum ich denke, dass dies nicht viel ist, ist, dass ein solcher DoS ziemlich teuer wäre und die Spitze +50% des aktuellen durchschnittlichen Bedarfs betragen würde, was bereits berücksichtigt ist. Wie ich bereits sagte, ist es sehr teuer, Blöcke im Wert von 15 Millionen Gas für viele aufeinanderfolgende Blöcke bis zum Rand zu füllen. Auch wenn ein Angreifer möglicherweise ein DoS für ein paar Blöcke starten könnte, müsste er dafür eine beträchtliche Menge Geld ausgeben. Darüber hinaus müssten sie mit anderen Transaktionen konkurrieren, um in den Block zu gelangen, was dies noch teurer macht.

Auf jeden Fall würde eine Erhöhung der Kosten für die Datenaufzeichnung dieses Problem vollständig beheben, unabhängig von Meinungen zu den Zahlen, also mache ich mir darüber keine Sorgen. Darüber hinaus sind diese Risiken vernachlässigbar und kontrollierbar, wenn das Gas-Limit durch EIP-7783 erhöht wird.

Berechnung

Berechnung und Blockzeiten waren von Anfang an kein Problem, aber hier gehen wir.

Durchschnittlicher Fall

Der durchschnittliche Fall für die Blockberechnung beträgt in der Regel weniger als 1 Sekunde, selbst für langsame Maschinen mit schlechten Festplatten. Hier gibt es nicht viel zu diskutieren - im Durchschnitt war dies nie der Engpass.

Schlimmster Fall

Der schlimmste Fall scheint unklar zu sein und hängt vom Kunden ab. Nachdem wir mit einigen Kundenteams gesprochen haben, scheint der Konsens zu sein, dass das einzige Problem darin besteht, dass einige Opcodes nicht gut skalieren (wie z. B. MODEXP).

Jedoch können alle DoS-Vektoren hier durch eine Neubepreisung behoben werden, und wenn die Erhöhung des Gas-Limits mit EIP-7783 durchgeführt wird, sind diese Risiken vernachlässigbar.

Schlussfolgerung

Insgesamt scheint es, dass das Speicherwachstum nicht der Engpass für die Erhöhung des Gaslimits ist, da Hardware wie Speicher leicht aufzurüsten ist. Die Bandbreite stellt jedoch eine größere Bedrohung dar, da sie viel schwieriger zu skalieren ist. Glücklicherweise werden mit EIP-7783 die Risiken im Zusammenhang mit der Bandbreite und potenziellen Steigerungen bei der Berechnung effektiv gemindert. Nichtsdestotrotz könnte es ratsam sein, die Kosten für Anrufdaten neu zu bepreisen, um zusätzliche Sicherheit zu gewährleisten (obwohl dies meiner Meinung nach wahrscheinlich nicht notwendig ist).

Meiner persönlichen Meinung nach ist es möglich, das Gas-Limit um 33% zu erhöhen oder es sogar heute zu verdoppeln, wenn dies mit der schrittweisen Erhöhung gemäß EIP-7783 erfolgt.

Ich denke, es ist immer noch zu früh, dies über EIP-7782 zu tun, da es gegenüber DVT und SSF bestrafend wäre. Sobald diese jedoch geklärt sind, ist eine Verringerung der Schaltzeiten definitiv fällig.

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