На саммите разработчиков ETH Shanghai Web 3.0 20 мая 2022 года основатель Ethereum Виталик сказал, что первым крупным событием после слияния Ethereum может стать внедрение EIP-4844, который известен как прото-данкшардинг, и что прото-данкшардинг - это еще одна серия обновлений - первый шаг в другой серии обновлений - данкшардинг. После успешного завершения слияния 15 сентября, последующие обновления, включая EIP-4844, наконец-то стоят на повестке дня.

Шанхайское обновление является первым и самым важным обновлением после слияния Ethereum и будет включать такие ключевые пункты, как разблокировка доли ETH, которая, как ожидается, будет оформлена, возможно, в течение 2023 года. 24 ноября 2022 года разработчики Ethereum заявили на собрании сообщества, что восемь EIP, включая EIP-4844, были включены в рассмотрение Шанхайского обновления. В то же время, Виталик также снова написал в Твиттере, повторив, что внедрение EIP-4844 станет ключевым началом масштабного снижения сборов второго уровня для Ethereum, что сделает доступным для пользователей использование приложений на цепочке напрямую, без необходимости полагаться на других посредников CeFi.

Итак, что именно представляет собой EIP-4844, и что он означает для экосистемы Ethereum в целом? В этой статье мы подробно рассмотрим эти вопросы.

Решения для масштабирования на основе Sharding и Rollup

Слияние, завершенное в сентябре 2022 года, лишь решило проблему энергопотребления Ethereum путем перехода на механизм PoS, но не решило проблему недостаточной вычислительной мощности сети Ethereum; то, что действительно может обеспечить более высокую вычислительную производительность для Ethereum - это шардинг, который будет внедрен в сеть позже. После завершения фазы Merge, Ethereum перешел к фазе Surge, которая значительно улучшит масштабируемость за счет использования технологии шардинга.

источник: Твиттер Виталика

Чтобы окончательно разрешить противоречия, вызванные триединством невозможности блокчейна, Ethereum запланировал план расширения, сосредоточенный на технологиях Sharding и Rollup, после завершения расширения, мощность обработки транзакций Ethereum будет значительно улучшена, и текущая проблема высоких сборов будет решена. Технология шардинга - это решение масштабирования первого уровня, а Beacon Chain будет играть роль связи со всеми основными цепочками шардинга. Цепочка Ethereum Sharding является изоморфной и связана с различными композициями Layer 2 в дополнение ко всей структуре "Beacon Chain + Sharding Chain".

В этой будущей системе Beacon Chain находится в центре, обеспечивая доказательство доли для всего Ethereum, формируя уровень консенсуса и синхронизируясь с другими перекрестными связями шардов. Цепочка маяков действует как сердце сети, координируя всю сеть через 12-секундный слот и эпоху из 32 временных слотов. Кроме того, Beacon Chain также обеспечивает единую безопасность для всех основных цепочек шардинга, генерируя случайные числа для назначения верификаторов в цепочки шардинга. Для каждого временного интервала Beacon Chain случайным образом выбирает узел из верификаторов, чтобы стать блоком, предлагающим блок, а для цепочки шардинга каждый временной интервал также генерирует блок, предлагающий блок. Для каждого временного интервала Beacon Chain также равномерно распределяет верификаторов между временными интервалами, а затем случайным образом выбирает не менее 128 узлов из каждой группы верификаторов временного интервала, чтобы они стали комитетами для свидетельства блоков и проверки блоков Beacon Chain и блоков шардов.

Что такое технология Sharding

Технология шардинга происходит от технологии шардинга баз данных, которая в настоящее время относится к шардингу данных.

Планируется, что цепочка маяков Ethernet сначала соединит 64 дробные цепочки, которые, по консервативным оценкам, будут иметь в 64 раза большую вычислительную мощность, чем Ethernet 1.0, в то время как при первоначальном планировании количество дробных цепочек может достигать 1024.

Среди них каждая большая цепочка Sharding является относительно независимой, а адреса Ethereum будут разделены на несколько классов в соответствии с их начальными буквами. Каждый шардинг будет обрабатывать транзакции из одного класса адресов. Поэтому каждому узлу нужно будет хранить только часть всех транзакций в сети Ethereum и проверять только ту часть, за которую он отвечает.

Рисунок: Схематическая диаграмма шардинга в Ethereum

Если узлу необходимо использовать данные, хранящиеся на других узлах, он может общаться и координировать свои действия через Beacon Chain, в основном, чтобы получить Root Hash другого шардинга, но чтобы избежать большой нагрузки на Beacon Chain, это общение осуществляется раз в 6 минут. В то же время, Beacon Chain назначает валидаторов для цепочки шардинга путем генерации случайных чисел, так что Beacon Chain обеспечивает единую безопасность для каждой большой цепочки шардинга.

Технология Sharding может значительно повысить производительность без ущерба для безопасности.

Sharding обеспечивает емкость данных для Rollup

Шардинг базы данных - это текущая технология шардинга, используемая в Ethereum, в которой каждая цепочка шардинга обеспечивает только емкость данных и не отвечает за обработку транзакций или выполнение смарт-контрактов. Уровень 2 будет заниматься двумя последними, особенно крупными проектами Rollup.

Rollup - это объединение пакета информации о транзакции в вызов данных о транзакции, который затем периодически упаковывается в блоки для передачи в каждую основную цепочку шардинга (Уровень 1) для завершения записи. Согласно текущему плану, каждый шардинг может обеспечить приблизительно 250 кБ выделенной емкости данных для Rollup, а 64 шардинга могут достичь емкости в 16 МБ. Чем больше шардинг будет использоваться в будущем, тем больше емкости данных сможет использовать Rollup, и тем ниже будет стоимость эксплуатации.

Что такое данкшардинг

С момента появления в 2016 году решения для масштабирования шардинга в Ethereum, связанные с ним технологические решения шардинга развивались, и одним из наиболее заметных изменений стал переход от шардинга полного исполнения к более простому шардингу данных. Данкшардинг - это решение для масштабирования, ранее продвигаемое группой разработчиков Ethereum, названное в честь Данкрада Фейста, члена группы, и направленное на обеспечение баланса между децентрализацией и безопасностью.

Виталик и другие считают, что в будущем, если ни одна технология майнинга не сможет занять весь рынок, а несколько майнингов будут сосуществовать, то возникнут сложные торговые и арбитражные возможности для нескольких майнингов из-за существования возможностей извлечения стоимости майнерами из разных доменов, и в конечном итоге небольшое количество людей, стремящихся к MEV, будет контролировать весь блокчейн, производящий блоки.

Поскольку централизованное производство блоков неизбежно, единственным решением является разделение ролей строителя блоков и предлагающего, которое известно как разделение предлагающего и строителя (PBS) Строитель блоков, чтобы получить максимальную прибыль, сортирует пул транзакций от высокого к низкому с точки зрения платы за газ. Строитель блоков, чтобы максимизировать прибыль, упорядочивает содержимое блоков блокчейна в пуле транзакций от самой высокой до самой низкой платы за газ, а затем выставляет цену предлагающему (т.е. валидатору), который может выбрать для создания блока только того, кто предложил самую высокую цену. Однако в предыдущей схеме шардинга каждый основной шардинг и цепочка маяков проверялись независимо, что затрудняло реализацию PBS.

Компания Danksharding перепроектировала свою систему вокруг междоменной проблемы MEV, стремясь противостоять тенденции централизации, вызванной MEV. В Данкшардинге Beacon Chain будет содержать все блоки, а данные будут унифицированы и аутентифицированы комитетом. Система шардинга значительно упрощается благодаря этой новой конструкции, Layer1 и Rollup могут быть синхронизированы непосредственно друг с другом, увеличивается объем данных, предоставляемых шардингом Rollup для обработки, и избегается проблема подтверждения задержки.

"Остановочная мера": Прото-данкшардинг

Ожидается, что данкшардинг станет "оптимальным решением" для масштабирования Ethereum, но существует множество технических и коммерческих проблем для его фактической реализации. Поэтому очень важен промежуточный план, который может временно смягчить проблемы с производительностью за счет более раннего запуска.

Виталик Бутерин, основатель Ethereum, поделился своими ответами на часто задаваемые вопросы о EIP-4844, или прото-данкшардинге, в Твиттере 19 марта 2022 года. Виталик и другие предлагают использовать Proto-danksharding в качестве ранней конструкции шардинга Ethereum для увеличения пространства данных для проекта Rollup, одновременно прокладывая путь для будущего шардинга данных. Ожидается, что это предложение снизит требования к производительности сети Ethereum в отношении хранения данных и памяти, а также потенциально снизит все сборы за Rollup до одного процента от сегодняшнего уровня.

источник: Twitter@Vitalik.eth

По сути, EIP-4844, включающий прото-данкшардинг, является временным решением. До внедрения полного шардинга базы данных, который увеличивает пространство доступности данных на блок в Ethereum Beacon Chain до 16 МБ, EIP-4844 может увеличить доступное пространство на блок максимум до 2 МБ. Префикс "прото-" означает "оригинальный" и "примитивный", в то время как прото-данкшардинг означает "начальную версию" перед запуском Данкшардинга. Данкшардинг может занять несколько лет для официального развертывания из-за своей технической сложности, тогда как прото-данкшардинг, который может быть запущен как можно скорее, может решить насущную проблему недостаточной масштабируемости сети Ethereum до официального развертывания шардинга. Ожидается, что внедрение данкшардинга поднимет масштабируемость Ethereum на новую высоту.

Новые транзакции, переносящие шарики

EVM означает виртуальную машину Ethereum, роль которой заключается в среде выполнения для всех счетов Ethereum и смарт-контрактов, живущих в цепочке Ethereum. и размещает ценные вычислительные ресурсы в сети посредством потребления Gas Fee. В EVM данные вызова являются важным ресурсом хранения, и стоимость использования данных вызова составляет значительную часть затрат, понесенных транзакциями второго уровня. После EIP-4844 данные уровня 2 больше не нужно хранить в дорогих датах вызова, а в уникальной форме Blob-данных, которая называется транзакцией с blob-носителями.

Транзакции с блобами - это новая форма транзакций, ранее предложенная Виталиком, которая может значительно снизить потребление данных Call и потребление Rollup. Транзакции, несущие блоб, не могут быть доступны уровню исполнения EVM, а могут быть только проинспектированы, но пользователи и валидаторы могут загружать данные блоба. По этой причине EIP-4844 также называется Shard Blob Transactions, и Rollup будет использовать пространство в этих блобах для хранения в них сжатых данных транзакций.

Следует отметить, однако, что прото-даншардинг только завершает логику сети и спецификацию для будущего шардинга данных (т.е. danksharding), и даже после обновления Proto-danksharding сеть Ethereum не подключается ни к одному реально работающему шардингу. При прото-данкшардинге все валидаторы и пользователи по-прежнему должны непосредственно проверять наличие полных данных. В результате, чтобы снизить нагрузку на узлы консенсуса, Ethereum установит ограничение по времени хранения данных Blob (вероятно, от 30 до 90 дней), и в будущем эти исторические данные могут храниться на BitTorrent или IPFS.

Заключение

Источник: eip4844.com

По данным сайта eip4844.com, существует шесть основных преимуществ EIP-4844: Удобство сворачивания, более низкая плата за газ, совместимость вперед, наличие в узлах маяков, уменьшение использования жесткого диска и сокращение времени хранения данных Blob. Ожидается, что в 2023 году EIP-4844 будет официально внедрен в систему ETH после обновления шанхайского хард-форка. Ожидается, что после завершения модернизации выиграют такие проекты Layer2, как Arbitrum и Optimism.

В это время EIP-4844, вероятно, станет еще одним крупным узлом в истории развития Ethereum, открывая путь для полного шардинга в будущем.