Endgame: в поиске оптимального решения масштабирования блокчейна с Виталиком Бутериным

【TL; DR】
• 6 декабря Виталик Бутерин опубликовал в своем личном блоге статью “Endgame”, где он рассуждал о путях масштабирования Ethereum и других крупных блокчейнов.
• “Большие блокчейны” - это блокчейны с высокой пропускной способностью (до тысяч сделок в секунду).
• На больших блокчейнах производство блоков централизованно, а валидация - децентрализованна. Следовательно, узел второго уровня может стать узлом проверки в дополнение к узлу первого уровня, то есть узлу производства блоков.
• После реализации централизованного производства блоков + децентрализованной проверки, необходимо ввести механизм защиты от мошенничества или ZK-SNARK, чтобы позволить стейкеру второго уровня напрямую проверять надежность блока.
• Будь то Ethereum со структурой Sharding + Rollup или традиционный блокчейн с “большими блоками”, принцип централизованного производства блоков + децентрализованная проверка всегда остается их целью.

6 декабря Виталик Бутерин опубликовал в своем личном блоге статью “Endgame”, где он рассуждал о путях масштабирования Ethereum и других основных блокчейнов, чтобы помочь этим блокчейнам сохранить trustless принцип проверки блоков и противостоять цензуре, когда они получают высокую масштабируемость, а также добиться более устойчивого баланса в невозможном треугольнике.

Второго декабря, в первую годовщину запуска сигнальной цепи (beacon chain) Ethereum, Виталик опубликовал в Twitter план последующего развития Ethereum, который состоит из следующий пунктов:

The Merge: объединить сеть Ethereum и полностью перейти на консенсусное решение PoS.

The Surge: значительное улучшение масштабируемости Ethereum за счёт использования технологии сегментирования.

The Verge: внедрить дерево Веркла и другие механизмы, с помощью которых можно будет осуществить концепт statelessness, при котором любой ответ сервера не зависит от какого-либо состояния.

The Purge: изучить ранние исторические данные и другие технические проблемы.

The Splurge: много других важных обновлений.


Чтобы узнать больше об общей структуре Beacon Chain + Shard Chains + Layer Ethereum, прочитайте:
Будет ли L2 и будущее обновление Sharding (2022 г.) наилучшим решением Ethereum для масштабируемости?

Централизованное производство блоков + децентрализованная проверка

В статье посредством теоретического эксперимента Виталик продемонстрировал компромисс, на который идёт "большой блокчейн" при масштабировании. Под "большим блокчейном" подразумевается блокчейн с большими блоками и высокой пропускной способностью (до тысяч сделок в секунду). Из-за большой ёмкости блоков размер всего распределённого реестра блокчейна также будет быстро увеличиваться, так что у большинства нодов недостаточно технической мощности для запуска блокчейна и выхода из сети. “Большие блокчейны" часто очень централизованы и у них могут быть всего лишь сотни или даже десятки нодов с возможностью производства блоков, и нодов, на которых выполняется весь java_script_. Так можно ли сделать так, чтобы этот блокчейн, который плохо работает при децентрализации, также обладал способностью сохранить trustless принцип проверки блоков и противостоять цензуре?

Во-первых, Виталик считает, что производство блоков можно централизовать, а проверку - децентрализовать. Следовательно, узел второго уровня может стать узлом проверки в дополнение к узлу первого уровня, то есть узлу производства блоков. Такой механизм требует меньше ресурсов и позволяет проводить распределенную проверку блоков с низкими затратами. Сделки в каждом блоке будут разделяться на 100 сегментов, и каждый сегмент будет использоваться в качестве корня Дерева Меркла или Дерева Веркла. Таким образом, валидатору нужно только просматривать верхний узел Дерева Меркла, чтобы выполнить валидацию большого количества сделок за один раз. Даже если обнаружится проблема, валидатор может выполнить поиск и быстро найти местоположение сомнительной сделки. После этого каждому стейкеру второго уровня случайным образом достанется один из 100 сегментов. Блок будет принят только в том случае, если более ⅔ назначенных валидаторов подпишут его.



Виталик создал блок-схему, на которой описан процесс централизованного производства блоков + распределенная валидация. Он считал этот метод “некрасивым” и “эстетически уродливым”, но благодаря такому методу система действительно могла противостоять цензуре. Даже если стейкер L1 (производитель блоков) намеревается атаковать или подвергать цензуре содержимое блока, максимум, что он может сделать, - это покинуть сеть и временно лишить сеть Ethereum возможности создания блоков до тех пор, пока не будет выбран другой честный узел.

Во-вторых, после осуществления задумки централизованного производства блоков + децентрализованной проверки также необходимо ввести Fraud Proof (доказательство мошейничества) или ZK-SNARK, чтобы стейкер второго уровня мог напрямую проверить надежность блока. Стоимость этих двух технологий очень низкая. С помощью ZK-SNARK можно напрямую доказывать надежность блоков в криптографии. Принцип Доказательства мошенничества заключается в том, что при обнаружении, что назначенная и проверенная узлом сделка неверна, Доказательство мошенничества представляется на рассмотрение.

В-третьих, внедрить технологию DAS (выборка доступности данных). DAS тесно связана с технологиями Sharding и Rollup. Мы знаем, что технология Sharding не только устраняет необходимость в узлах для хранения данных, но и обеспечивает доступность данных для Rollup. Используя технологию DAS, пользователи, которые работают с облегченными узлами, также могут проверять открытость и прозрачность содержимого блокчейна не загружая все данные.

В-четвертых, добавить вторичные торговые каналы, чтобы противостоять цензуре. Блокчейн, который противостоит цензуре, можно описать следующим образом: “Никто не может препятствовать трейдингу в блокчейне или добавить код в смарт-контракт. Пользователи могут выполнять в блокчейне все, что захотят”. Виталик также предоставил возможную схему вторичного торгового канала, которая позволит стейкеру второго уровня (валидатору) отправлять торговый список.

Sharding и Rollup

Сам Ethereum 2.0 не может решить все проблемы масштабируемости, но он даёт возможность другим предлагать решение проблемы, например Arbitrum (решение L2), Optimism и Zksync. Благодаря технологии DAS, в Ethereum получилось внедрить шардинг, а шардинг обеспечивает Rollup с доступностью данных. В свою очередь, данные после rollup будут распределены по самым крупным шардам. Rollup ноды или ноды производства блоков должны иметь высокую вычислительную мощность, а механизм Rollup также обеспечивает эффективность блоков. Если Rollup прошёл успешно и занимает весь трекер L2, значит также возможно централизованное производство блоков + распределенная проверка.


Если одна технология Rollup не сможет охватить весь рынок, значит все Rollup будут сосуществовать. Затем, благодаря существованию возможности извлечения ценности для междоменного майнера (MEV), у нескольких Rollup есть возможность трейдинга и арбитража, что в конечном итоге приведет к тому, что не много пользователей будет искать MEV для управления всей системой блокчейна.

Заключение

Наконец, мы можем заключить, что Виталик думает, будь то Ethereum со структурой Sharding + Rollup или традиционный блокчейн с “большими блоками”, режим централизованного производства блоков + децентрализованная проверка всегда остается их конечной целью, которую он называет “Endgame”. Однако, учитывая, что Sharding и Rollup - это достаточно новые технологии, может пройти несколько лет, прежде чем это случится.

Отвечайте на вопросы, чтобы получить вознаграждение

Автор: исследователь Gate.io Edward H.
*Эта статья содержит только точку зрения исследователей и не является руководством по инвестированию.
*Все права на текст данной статьи принадлежат Gate.io. Репост данной статьи будет разрешен в случае указания Gate.io как источник. В противном случае будет преследоваться юридическая ответственность в связи с нарушением авторских прав.


Избранные статьи недели Gate.io
Ключевые моменты по заседанию о криптографии | Представители отрасли призвали не вводить чрезмерное регулирование, а члены Конгресса предложили обеспечить процветание Web 3.0 в США
Метавселенная подпитывает бурно развивающийся рынок цифровой недвижимости. Что Джей Джей Линь купил за $120 000?
Что послужило причиной последнего резкого отката BTC?