Endgame: у пошуку оптимального рішення масштабування блокчейну з Віталіком Бутеріним

【TL; DR】

• 6 грудня Віталік Бутерін опублікував у своєму особистому блозі статтю Endgame, де він міркував про шляхи масштабування Ethereum та інших великих блокчейнів.
• "Великі блокчейни" - це блокчейни з високою пропускною здатністю (до тисяч операцій на секунду).
• На великих блокчейнах виробництво блоків централізоване, а валідація – децентралізована. Отже, нод другого рівня може стати нодом перевірки на додаток до нода першого рівня, тобто нода виробництва блоків.
• Після реалізації централізованого виробництва блоків + децентралізованої перевірки необхідно ввести механізм захисту від шахрайства або ZK-SNARK, щоб дозволити стейкеру другого рівня безпосередньо перевіряти надійність блоку.
• Будь то Ethereum зі структурою Sharding + Rollup або традиційний блокчейн з "великими блоками", принцип централізованого виробництва блоків + децентралізованої перевірки завжди залишається їхньою метою.

6 грудня Віталік Бутерін опублікував у своєму особистому блозі статтю “Endgame”, де він міркував про шляхи масштабування Ethereum та інших основних блокчейнів, щоб допомогти цим блокчейнам зберегти trustless принцип перевірки блоків та протистояти цензурі, коли вони отримують високу масштабованість, а також досягти більш стійкого. балансу у неможливому трикутнику.

Другого грудня, у першу ріницю запуску сигнального ланцюга (beacon chain) Ethereum, Віталік опублікував у Twitter план подальшого розвитку Ethereum, який складається з наступних пунктів:

The Merge: об'єднати мережу Ethereum та повністю перейти на консенсусне рішення PoS.

The Surge: значно покращити масштабованість Ethereum за рахунок використання технології сегментування.

The Verge: впровадити дерево Веркла та інші механізми, за допомогою яких можна буде реалізувати концепт statelessness, при якому будь-яка відповідь сервера не залежить від стану.

The Purge: вивчити ранні історичні дані та інші технічні проблеми.

The Splurge: багато інших важливих оновлень.


Щоб дізнатися більше про загальну структуру Beacon Chain + Shard Chains + Layer Ethereum, прочитайте:
Чи буде L2 і майбутнє оновлення Sharding (2022) найкращим рішенням Ethereum для масштабованості?

Централізоване виробництво блоків + децентралізована перевірка

---

У статті за допомогою теоретичного експерименту Віталік продемонстрував компроміс, на який "великому блокчейну" доводиться йти під час масштабування. Під "великим блокчейном" мається на увазі блокчейн з великими блоками та високою пропускною здатністю (до тисяч операцій на секунду). Через велику ємність блоків розмір всього розподіленого реєстру блокчейна також буде швидко збільшуватися, так що у більшості нодів недостатньо технічної потужності для запуску блокчейна та виходу з мережі. "Великі блокчейни" часто дуже централізовані і у них можуть бути лише сотні або навіть десятки нодів з можливістю виробництва блоків, і нодів, на яких виконується весь java_script_. Чи можна зробити так, щоб цей блокчейн, який погано працює при децентралізації, також володів здатністю зберегти trustless принцип перевірки блоків і протистояти цензурі?

По-перше, Віталік вважає, що виробництво блоків можна централізувати, а перевірку – децентралізувати. Отже, нод другого рівня може стати нодом перевірки на додаток до нода першого рівня, тобто нода виробництва блоків. Такий механізм вимагає менше ресурсів та дозволяє проводити розподілену перевірку блоків із низькими витратами. Транзакції у кожному блоці будуть розділені на 100 сегментів, і кожен сегмент використовуватиметься як коріння Дерева Меркла або Дерева Веркла. Таким чином, валідатору потрібно тільки переглядати верхній вузол Дерева Меркла, щоб виконати валідацію великої кількості транзакцій за один раз. Навіть якщо з’явиться проблема, валідатор може виконати пошук і швидко знайти розташування сумнівної транзакції. Після цього кожному стейкеру другого рівня випадковим чином дістанеться один зі 100 сегментів. Блок буде прийнято лише в тому випадку, якщо більше ⅔ призначених валідаторів підпишуть його.


Віталік створив блок-схему, де описаний процес централізованого виробництва блоків + розподілена валідація. Він вважає цей метод "некрасивим" та "естетично потворним", але завдяки такому методу система справді могла протистояти цензурі. Навіть якщо стейкер L1 (виробник блоків) має намір атакувати або цензурувати вміст блоку, максимум, що він може зробити, - це залишити мережу і тимчасово позбавити блокчейн Ethereum можливості створення блоків до тих пір, поки не буде обраний інший чесний вузол.

По-друге, після здійснення задуму централізованого виробництва блоків + децентралізованої перевірки також необхідно ввести Fraud Proof (доказ шахрайства) або ZK-SNARK, щоб стейкер другого рівня міг безпосередньо перевірити надійність блоку. Ціна цих двох технологій дуже низька. За допомогою ZK-SNARK можна безпосередньо доводити надійність блоків у криптографії. Принцип роботи Доказу шахрайства полягає в тому, що коли виявляється, що валідована вузлом угода неправильна, Доказ шахрайства поширює цю інформацію.

По-третє, треба впровадити технологію DAS (вибір доступності даних). DAS тісно пов'язана з технологіями Sharding та Rollup. Ми знаємо, що технологія Sharding не тільки усуває потребу у вузлах для зберігання даних, але й забезпечує доступність даних для Rollup. Використовуючи технологію DAS, користувачі, які працюють з полегшеними вузлами, також можуть перевіряти відкритість та прозорість вмісту блокчейна, не завантажуючи всі дані.

По-четверте, додати вторинні торгові канали, щоб протистояти цензурі. Блокчейн, який протистоїть цензурі, можна описати так: “Ніхто не може перешкоджати трейдингу в блокчейні або додати код до смарт-контракту. Дії користувачів у блокейні необмежені”. Віталік також надав можливу схему вторинного торговельного каналу, яка дозволить стейкеру другого рівня (валідатору) надсилати торговий перелік.

Sharding та Rollup

---

Сам Ethereum 2.0 не може вирішити всі проблеми масштабованості, але дає можливість іншим пропонувати вирішення проблеми, наприклад Arbitrum (рішення L2), Optimism та Zksync. Завдяки технології DAS, Ethereum вдалося впровадити шардинг, а шардинг забезпечує Rollup доступність даних. У свою чергу, дані після Rollup будуть розподілені за найбільшими шардами. Rollup ноди або ноди виробництва блоків повинні мати високу обчислювальну потужність, а механізм Rollup також забезпечує ефективність блоків. Якщо Rollup пройшов успішно і займає весь трекер L2, це також означає, що централізоване виробництво блоків + розподілена перевірка можливі.


Якщо одна технологія Rollup не буде в змозі охопити весь ринок, то всі Rollup будуть співіснувати. Також завдяки існуванню міждоменного MEV, у кількох Rollup є можливість трейдингу та арбітражу, що в кінцевому підсумку призведе до того, що небагато користувачів шукатиме MEV для керування всією системою блокчейну.

Висновок

---

Нарешті, ми можемо зробити висновок, що Віталік думає, що для Ethereum зі структурою Sharding + Rollup, і для традиційного блокчейну з "великими блоками", режим централізованого виробництва блоків + децентралізована перевірка завжди залишається їх кінцевою метою, яку він називає "Endgame". Однак, враховуючи, що Sharding та Rollup - це досить нові технології, може пройти кілька років, перш ніж це станеться.



Автор: дослідник Gate.io Edward H.
*Ця стаття містить лише точку зору дослідників і не є посібником з інвестування.
*Всі права на текст цієї статті належать Gate.io. Репост цієї статті буде дозволено у разі зазначення Gate.io як джерело. В іншому випадку буде переслідуватись юридична відповідальність у зв'язку з порушенням авторських прав.

Статті тижня Gate.io:

Ключові моменти щодо засідання про криптографію | Представники галузі закликали не вводити надмірне регулювання, а члени Конгресу запропонували забезпечити процвітання Web 3.0 у США.
Метавсесвіт стимулює ринок цифрової нерухомості, що бурхливо розвивається. Що Джей Джей Лінь купив за $120,000?
Що спричинило останній різкий відкат BTC?