Auf dem ETH Shanghai Web 3.0 Developer Summit am 20. Mai 2022 sagte Ethereum-Gründer Vitalik, dass das erste große Ereignis nach der Fusion von Ethereum die Implementierung von EIP-4844, das als Proto-danksharding bekannt ist, und dieses Proto-danksharding sein könnte ist eine weitere Reihe von Upgrades – Dankshardings erster Schritt in einer weiteren Reihe von Upgrades. Nach dem erfolgreichen Abschluss der Fusion am 15. September stehen nun endlich weitere Upgrades inklusive EIP-4844 auf der Agenda.

Das Shanghai-Upgrade ist das erste und wichtigste Upgrade nach der Ethereum-Fusion und wird Schlüsselelemente wie die Freischaltung des ETH-Anteils beinhalten, die voraussichtlich im Laufe des Jahres 2023 formalisiert werden. Am 24. November 2022 sagten die Ethereum-Entwickler in einem Community-Meeting, dass acht EIPs, darunter EIP-4844, in die Überlegungen zum Shanghai-Upgrade einbezogen wurden. Gleichzeitig twitterte Vitalik erneut und bekräftigte, dass die Implementierung von EIP-4844 der entscheidende Beginn einer massiven Senkung der Layer-2-Gebühren für Ethereum sein wird, wodurch es für Benutzer erschwinglich wird, On-Chain-Anwendungen direkt zu nutzen, ohne dies tun zu müssen sich auf andere CeFi-Vermittler verlassen.

Also, was genau ist EIP-4844 und was bedeutet es für das Ethereum-Ökosystem als Ganzes? Dieser Artikel führt Sie ausführlich durch diese Fragen.

Sharding- und Rollup-basierte Skalierungslösungen

Die im September 2022 abgeschlossene Fusion löste nur das Energieverbrauchsproblem von Ethereum durch die Migration zu einem PoS-Mechanismus, aber nicht das Problem der unzureichenden Verarbeitungskapazität des Ethereum-Netzwerks; Was Ethereum wirklich eine höhere Verarbeitungsleistung bieten kann, ist Sharding, das später im Netzwerk bereitgestellt wird. Nach Abschluss der Merge-Phase ist Ethereum nun in die Surge-Phase eingetreten, die die Skalierbarkeit durch den Einsatz der Sharding-Technologie erheblich verbessern wird.

Quelle: Twitter von Vitalik

Um die durch die Dreieinigkeit der Blockchain-Unmöglichkeit verursachten Widersprüche endgültig zu lösen, hat Ethereum einen Expansionsplan geplant, der sich auf Sharding- und Rollup-Technologien konzentriert. Nach Abschluss der Erweiterung wird die Transaktionsverarbeitungskapazität von Ethereum erheblich verbessert, und das aktuelle Problem der hohen Gebühren wird es tun gelöst werden. Die Sharding-Technologie ist eine Layer-1-Skalierungslösung, während Beacon Chain die Rolle der Kommunikation mit allen wichtigen Sharding-Ketten spielen wird. Die Ethereum Sharding Chain ist isomorph und ist zusätzlich zur gesamten Struktur „Beacon Chain + Sharding Chain“ mit verschiedenen Kompositionen Layer 2 verbunden.

In diesem zukünftigen System ist Beacon Chain das Herzstück, das den Proof of Stake für das gesamte Ethereum bereitstellt, die Konsensschicht bildet und mit anderen Shard-Crosslinks synchronisiert. Die Beacon Chain fungiert als Herzstück des Netzwerks und koordiniert das gesamte Netzwerk durch einen 12-Sekunden-Slot und eine Epoche von 32 Zeitslots. Darüber hinaus bietet Beacon Chain eine einheitliche Sicherheit für alle wichtigen Sharding-Ketten, indem Zufallszahlen generiert werden, um Prüfer den Sharding-Ketten zuzuweisen. Für jeden Zeitschlitz wählt Beacon Chain nach dem Zufallsprinzip einen Knoten aus den Verifizierern aus, um Blockvorschlager zu werden, und für die Sharding-Kette generiert jeder Zeitschlitz auch einen Blockvorschlag. Für jeden Zeitschlitz verteilt Beacon Chain die Verifizierer auch gleichmäßig auf die Zeitschlitze und wählt dann zufällig mindestens 128 Knoten aus jeder Gruppe von Zeitschlitz-Verifizierern aus, um Komitees zu werden, um die Blöcke zu bezeugen und die Blöcke und Shard-Blöcke der Beacon Chain zu validieren.

Was ist Sharding-Technologie?

Die Sharding-Technologie leitet sich von der Datenbank-Sharding-Technologie ab, die sich derzeit auf Daten-Sharding bezieht.

Die Ethernet-Beacon-Kette soll zunächst 64 Teilketten verbinden, die konservativ geschätzt die 64-fache Verarbeitungsleistung von Ethernet 1.0 haben werden, während in der ursprünglichen Planung die Anzahl der Teilketten bis zu 1024 betragen könnte.

Unter ihnen ist jede große Sharding-Kette relativ unabhängig, und Ethereum-Adressen werden gemäß ihren Anfangsbuchstaben in mehrere Klassen eingeteilt. Jedes Sharding verarbeitet Transaktionen von derselben Adressklasse. Daher muss jeder Knoten nur einen Teil aller Transaktionen im Ethereum-Netzwerk speichern und nur den Teil verifizieren, für den er verantwortlich ist.

Abbildung: Schematische Darstellung von Ethereum Sharding

Wenn ein Knoten die auf anderen Knoten gespeicherten Daten verwenden muss, kann er über die Beacon Chain kommunizieren und koordinieren, hauptsächlich um den Root Hash anderer Shardings zu erhalten, aber um eine große Belastung der Beacon Chain zu vermeiden, wird diese Kommunikation einmal alle 6 durchgeführt Protokoll. Gleichzeitig weist Beacon Chain der Sharding-Kette Validatoren zu, indem es Zufallszahlen generiert, sodass Beacon Chain eine einheitliche Sicherheit für jede große Sharding-Kette bietet.

Die Sharding-Technologie kann die Leistung erheblich verbessern, ohne die Sicherheit zu opfern.

Sharding bietet Datenkapazität für Rollups

Database Sharding ist die aktuelle Sharding-Technologie, die von Ethereum verwendet wird, bei der jede Sharding-Kette nur Datenkapazität bereitstellt und nicht für die Verarbeitung von Transaktionen oder die Ausführung von Smart Contracts verantwortlich ist. Layer 2 übernimmt die beiden letzteren, insbesondere die großen Rollup-Projekte.

Ein Rollup ist die Aggregation eines Stapels von Transaktionsinformationen zu einem Transaktionsdatenaufruf, der dann regelmäßig in Blöcke verpackt wird, die an jede größere Sharding-Kette (Schicht 1) gesendet werden, um den Datensatz zu vervollständigen. Gemäß dem aktuellen Plan kann jedes Sharding etwa 250 KB dedizierte Datenkapazität für Rollup bereitstellen, und 64 Shardings können eine Kapazität von 16 MB erreichen. Je mehr Sharding in Zukunft verwendet wird, desto mehr Datenkapazität kann Rollup nutzen und desto niedriger sind die Betriebskosten.

Was ist Danksharding

Seit der Einführung der Sharding-Skalierungslösung von Ethereum im Jahr 2016 haben sich verwandte Sharding-Technologielösungen weiterentwickelt, wobei eine der bemerkenswertesten Änderungen der Wechsel vom vollständigen Ausführungs-Sharding zum einfacheren Daten-Sharding ist. Danksharding ist eine Skalierungslösung, die zuvor von der Ethereum-Entwicklungsgruppe, benannt nach Dankrad Feist, einem Gruppenmitglied, gefördert wurde und darauf abzielt, Dezentralisierung und Sicherheit in Einklang zu bringen.

Vitalik und andere glauben, dass es in Zukunft, wenn keine einzelne Rollup-Technologie den gesamten Markt besetzen kann und mehrere Rollups nebeneinander existieren, komplexe Handels- und Arbitrage-Möglichkeiten für mehrere Rollups aufgrund der Existenz von domänenübergreifenden Miner-extrahierbaren Wertmöglichkeiten gibt, und schließlich , wird eine kleine Anzahl von Menschen, die MEV suchen, die gesamte Blockchain kontrollieren, die Blöcke produziert.

Da eine zentralisierte Blockproduktion unvermeidlich ist, besteht die einzige Lösung darin, die Rollen von Blockbuilder und Proposer zu trennen, was als Proposer-Builder Separation (PBS) Blockbuilder bekannt ist, um den maximalen Gewinn zu erzielen und den Transaktionspool von hoch nach niedrig zu sortieren Bedingungen der Gasgebühr. Um den Gewinn zu maximieren, ordnet der Blockbuilder den Inhalt der Blockbuilder-Blöcke im Transaktionspool von der höchsten zur niedrigsten Gasgebühr und bietet dann an den Anbieter (dh Validator), der nur den Höchstbietenden auswählen kann, um den Block zu erstellen . Im vorherigen Sharding-Design wurde jedoch jedes größere Sharding und jede Beacon-Kette unabhängig validiert, was die Implementierung von PBS behinderte.

Danksharding hat sein System rund um das domänenübergreifende MEV-Problem neu gestaltet, um dem durch MEV verursachten Trend der Zentralisierung entgegenzuwirken. In Danksharding wird Beacon Chain alle Blöcke enthalten, und die Daten werden von einem Komitee vereinheitlicht und authentifiziert. Das Sharding-System wird durch dieses neue Design stark vereinfacht, Layer1 und Rollup können direkt miteinander synchronisiert werden, die Datenkapazität, die durch Sharding an Rollup zur Verarbeitung bereitgestellt wird, wird erhöht und das Latenzbestätigungsproblem wird vermieden.

Die „Überbrückungsmaßnahme“: Proto-danksharding

Danksharding wird voraussichtlich die „optimale Lösung“ für die Skalierung von Ethereum sein, aber es gibt zahlreiche technische und kommerzielle Herausforderungen für die tatsächliche Implementierung. Daher ist ein Überbrückungsplan, der Leistungsprobleme vorübergehend lindern kann, indem er früher live geht, von entscheidender Bedeutung.

Vitalik Buterin, der Gründer von Ethereum, hat seine Antworten auf häufig gestellte Fragen zu EIP-4844 oder Proto-danksharding am 19. März 2022 auf Twitter geteilt. Vitalik und andere schlagen vor, Proto-Danksharding als frühes Ethereum-Sharding-Design zu verwenden, um den Datenraum für das Rollup-Projekt zu vergrößern und gleichzeitig den Weg für zukünftiges Daten-Sharding zu ebnen. Es wird erwartet, dass der Vorschlag die Leistungsanforderungen des Ethereum-Netzwerks für Speicher und Arbeitsspeicher reduziert und möglicherweise alle Rollup-Gebühren auf ein Prozent des heutigen Niveaus senkt.

Quelle: Twitter@Vitalik.eth

Im Wesentlichen ist EIP-4844, das Proto-danksharding beinhaltet, eine vorübergehende Lösung. Vor der Einführung des vollständigen Database Sharding, das den Datenverfügbarkeitsspeicherplatz pro Block der Ethereum Beacon Chain auf 16 MB erhöht, kann EIP-4844 den verfügbaren Speicherplatz pro Block auf maximal 2 MB erhöhen. Das Präfix „Proto-“ steht für „original“ und „primitiv“, während Proto-danksharding die „erste Version“ bezeichnet, bevor Danksharding live geht. Danksharding kann aufgrund seiner technischen Schwierigkeiten mehrere Jahre dauern, bis es offiziell bereitgestellt wird, während Proto-Danksharding, das so bald wie möglich live gehen kann, das dringende Problem der unzureichenden Skalierbarkeit des Ethereum-Netzwerks vor der offiziellen Bereitstellung von Sharding lösen kann. Die Danksharding-Implementierung soll die Skalierbarkeit von Ethereum auf neue Höhen bringen.

Die neuen Blob-tragenden Transaktionen

EVM steht für Ethereum Virtual Machine, deren Rolle eine Laufzeitumgebung für alle Ethereum-Konten und Smart Contracts ist, die in der Ethereum-Kette leben. und stellt durch den Verbrauch von Gasgebühren wertvolle Computerressourcen im Netzwerk bereit. In EVM sind Anrufdaten eine wichtige Speicherressource, und die Kosten für die Verwendung von Anrufdaten machen einen erheblichen Teil der Kosten aus, die durch Layer-2-Transaktionen entstehen. Nach EIP-4844 müssen Layer-2-Daten nicht mehr im teuren Call Date gespeichert werden, sondern in der einzigartigen Form von Blob-Daten, die als Blob-tragende Transaktion bezeichnet wird.

Blob-tragende Transaktionen sind eine neue Transaktionsform, die zuvor von Vitalik vorgeschlagen wurde und die den Anrufdatenverbrauch und den Rollup-Verbrauch erheblich reduzieren kann. Auf Blob-tragende Transaktionen kann von der EVM-Ausführungsschicht nicht zugegriffen werden, sondern sie können nur untersucht werden, aber Benutzer und Prüfer können die Blob-Daten herunterladen. Aus diesem Grund wird EIP-4844 auch als Shard Blob Transactions bezeichnet, und Rollup nutzt den Platz in diesen Blobs, um komprimierte Transaktionsdaten darin zu speichern.

Es sollte jedoch beachtet werden, dass Proto-Danksharding nur die Netzwerklogik und Spezifikation für zukünftiges Daten-Sharding (d. h danksharding), und selbst nach dem Proto-danksharding-Update verbindet sich das Ethereum-Netzwerk nicht mit einem tatsächlich laufenden Sharding. Beim Proto-Danksharding müssen alle Validierer und Benutzer die Verfügbarkeit der vollständigen Daten noch direkt überprüfen. Um die Belastung der Konsensknoten zu verringern, wird Ethereum daher ein Speicherzeitlimit für Blob-Daten festlegen (wahrscheinlich zwischen 30 und 90 Tagen), und diese historischen Daten können in Zukunft auf BitTorrent oder IPFS gespeichert werden.

Fazit

Quelle: eip4844.com

Laut der Website eip4844.com, Es gibt sechs Hauptvorteile von EIP-4844: Rollup-freundlich, niedrigere Gasgebühr, Aufwärtskompatibilität, in Beacon-Knoten vorhanden, reduzierte Festplattennutzung und kürzere Speicherzeit für Blob-Daten. Es wird erwartet, dass EIP-4844 im Jahr 2023 nach dem Hard-Fork-Upgrade in Shanghai offiziell im ETH-System bereitgestellt wird. Nach Abschluss des Upgrades sollen Layer2-Projekte wie Arbitrum und Optimism davon profitieren.

Zu diesem Zeitpunkt wird EIP-4844 wahrscheinlich ein weiterer wichtiger Knotenpunkt in der Geschichte der Ethereum-Entwicklung werden und gleichzeitig den Weg für ein vollständiges Sharding in der Zukunft ebnen.