Introdução

Em 13 de maio de 2024, Vitalik propôs o EIP-7706, sugerindo um plano complementar ao modelo de gás existente. Esta proposta isola o cálculo de gás de calldata e personaliza um mecanismo de precificação de taxa base semelhante ao gás Blob, reduzindo ainda mais os custos operacionais da Camada 2 (L2). As propostas relacionadas datam da EIP-4844, proposta em fevereiro de 2022. Dada a lacuna de tempo significativa, este artigo revisa os materiais relevantes para fornecer uma visão geral dos desenvolvimentos mais recentes no mecanismo Ethereum Gas, permitindo que os leitores entendam rapidamente as atualizações.

Modelos de gás Ethereum suportados atualmente: EIP-1559 e EIP-4844

Em seu projeto inicial, o Ethereum adotou um mecanismo de leilão simples para precificar as taxas de transação, exigindo que os usuários lancem ativamente por suas transações definindo um preço de gás. Geralmente, como as taxas de transação pagas pelos usuários vão para os mineradores, os mineradores priorizam as transações com base nos lances mais altos, assumindo que não há considerações de Valor Extraível do Minerador (MEV). Os desenvolvedores principais identificaram quatro problemas principais com esse mecanismo:

Incompatibilidade entre a volatilidade da taxa de transação e os custos de consenso: Para um blockchain ativo, há ampla demanda por inclusão de transações, o que significa que os blocos podem ser facilmente preenchidos. No entanto, isso também resulta em uma volatilidade significativa das taxas. Por exemplo, quando o Preço médio do Gás é de 10 Gwei, o custo marginal de adicionar outra transação a um bloco é dez vezes maior do que quando o Preço Médio do Gás é de 1 Gwei, o que é inaceitável.

Atrasos desnecessários para os usuários: Devido ao limite de gás duro por bloco e flutuações naturais no volume histórico de transações, as transações geralmente esperam vários blocos para serem incluídas. Isso é ineficiente para a rede geral porque não há nenhum mecanismo de flexibilidade para permitir que um bloco seja maior e o próximo seja menor para atender à demanda de bloco a bloco.

Ineficiência na precificação: O mecanismo simples de leilão leva à descoberta ineficiente de preços, dificultando a definição de um preço razoável pelos usuários. Isso geralmente resulta em usuários pagando em excesso por taxas de transação.

Instabilidade em um blockchain sem recompensas de bloco: Quando as recompensas de bloco da mineração são removidas e um modelo de taxa pura é adotado, isso pode levar à instabilidade, como a criação de "blocos de tio" que roubam taxas de transação, aumentando os vetores de poderosos ataques egoístas de mineração.

Com a introdução e implementação do EIP-1559, o modelo Gas sofreu sua primeira iteração significativa. Proposto por Vitalik e outros desenvolvedores principais em 13 de abril de 2019 e adotado durante a atualização de Londres em 5 de agosto de 2021, esse mecanismo abandonou o modelo de leilão em favor de um modelo de preço duplo que consiste em uma taxa básica e uma taxa de prioridade. A taxa básica é ajustada quantitativamente através de um modelo matemático predeterminado com base no consumo de gás no bloco pai em relação a um alvo de gás flutuante e recursivo.

Cálculo e efeitos da taxa base: Se o uso de gás no bloco anterior exceder a meta de gás, a taxa base aumenta; se ficar aquém da meta de gás, a taxa básica diminui. Esse ajuste reflete bem a dinâmica oferta-demanda e melhora a precisão de previsões razoáveis de gás, evitando preços de gás exorbitantes devido a mau funcionamento, já que o cálculo da taxa base é determinado pelo sistema e não especificado pelo usuário. O código específico para o cálculo é o seguinte:

A partir do conteúdo, podemos inferir que quando o parent_gas_used for maior que o parent_gas_target, a taxa base do bloco atual será aumentada em relação à taxa base do bloco anterior por um valor de compensação. Esse deslocamento é determinado multiplicando o parent_base_fee com o desvio do uso total de gás do alvo de gás no bloco anterior, tomando então o restante do alvo de gás e uma constante, e o valor máximo entre esse restante e 1. Por outro lado, a lógica se aplica de forma semelhante quando o parent_gas_used é menor que o parent_gas_target.

Além disso, a taxa básica não será mais distribuída como recompensa aos mineradores, mas será queimada. Isso torna o modelo econômico da ETH deflacionário, ajudando a estabilizar seu valor. Por outro lado, a taxa de prioridade, semelhante a uma gorjeta de usuários para mineradores, pode ser precificada livremente, permitindo algum grau de reutilização nos algoritmos de classificação dos mineradores.

Em 2021, o desenvolvimento do Rollup entrou em um estágio maduro. Sabemos que tanto o OP Rollup quanto o ZK Rollup envolvem a compactação de dados L2 e o upload de alguns dados de prova via calldata para a cadeia para disponibilidade de dados ou verificação on-chain direta. Isso leva a custos significativos de gás na manutenção da finalidade L2, que são suportados pelos usuários, resultando em custos mais altos do que o previsto para a maioria dos protocolos L2.

Simultaneamente, o Ethereum enfrentou o desafio da competição espacial em bloco. Cada bloco tem um limite de gás, o que significa que o consumo total de gás de todas as transações em um bloco não pode exceder esse limite. Com o limite de gás atual definido em 30.000.000, teoricamente, há um limite de 1.875.000 bytes (30.000.000 / 16) por bloco, onde 16 unidades de gás são necessárias para cada byte de calldata processado pelo EVM, resultando em uma capacidade máxima de dados de cerca de 1,79 MB por bloco. Os dados relacionados ao Rollup gerados pelos sequenciadores L2 são normalmente grandes, criando competição com as transações de outros usuários da mainnet e reduzindo o número de transações que podem ser incluídas em um único bloco, afetando assim o TPS da mainnet.

Para resolver esse problema, os desenvolvedores principais propuseram o EIP-4844 em 5 de fevereiro de 2022, que foi implementado após a atualização do Dencun no início do segundo trimestre de 2024. Esta proposta introduziu um novo tipo de transação chamado Blob Transaction. Ao contrário das transações tradicionais, a Transação de Blob inclui um novo tipo de dados, os dados de Blob, que, ao contrário dos dados de chamada, não podem ser acessados diretamente pelo EVM, mas apenas por meio de seu hash, também conhecido como VersionedHash. Além disso, as transações de Blob têm um ciclo de GC mais curto em comparação com as transações regulares, evitando que os dados de bloco fiquem muito inchados. Os dados de blob também vêm com um mecanismo de gás inerente, semelhante ao EIP-1559, mas usa uma função exponencial natural em seu modelo matemático, proporcionando melhor estabilidade no tratamento de flutuações de tamanho de transação. A inclinação da função exponencial natural também é uma função exponencial natural, o que significa que, independentemente do estado atual dos tamanhos de transação da rede, a taxa básica do gás blob reage mais plenamente a picos rápidos de transação, efetivamente restringindo a atividade de transação. Outra característica importante é que o valor da função é 1 quando o eixo horizontal é 0.

base_fee_per_blob_gas = MIN_BASE_FEE_PER_BLOB_GAS e*(excess_blob_gas / BLOB_BASE_FEE_UPDATE_FRACTION)

Aqui, MIN_BASE_FEE_PER_BLOB_GAS e BLOB_BASE_FEE_UPDATE_FRACTION são constantes, enquanto excess_blob_gas é determinado pela diferença entre o consumo total de gás de blob no bloco pai e uma TARGET_BLOB_GAS_PER_BLOCK constante. Quando o consumo total de gás blob excede o valor alvo, tornando a diferença positiva, e**(excess_blob_gas/BLOB_BASE_FEE_UPDATE_FRACTION) é maior que 1, fazendo com que o base_fee_per_blob_gas aumente, e vice-versa.

Esse mecanismo permite a execução de baixo custo de cenários em que a capacidade de consenso do Ethereum é utilizada para registrar grandes volumes de dados para garantir a disponibilidade sem ocupar a capacidade de empacotamento de transações. Por exemplo, os sequenciadores de Rollup podem usar Transações de Blob para encapsular as principais informações L2 em dados de blob e obter verificação on-chain por meio de VersionedHash no EVM.

Deve-se notar que as configurações atuais para TARGET_BLOB_GAS_PER_BLOCK e MAX_BLOB_GAS_PER_BLOCK impõem uma limitação na mainnet, com um alvo médio de processamento de 3 blobs (0,375 MB) por bloco e um máximo de 6 blobs (0,75 MB) por bloco. Esses limites iniciais visam minimizar o estresse de rede causado por essa EIP, com a expectativa de aumentar esses limites em atualizações futuras, à medida que a rede demonstra confiabilidade sob tamanhos de bloco maiores.

Refinando o Modelo de Consumo de Gás para Ambientes de Execução: EIP-7706

Depois de entender o modelo atual do Ethereum Gas, vamos nos aprofundar nas metas e detalhes de implementação da proposta EIP-7706. Esta proposta, apresentada por Vitalik em 13 de maio de 2024, visa redefinir o modelo Gas para um campo de dados específico conhecido como calldata, assim como as mudanças anteriores para dados Blob. Além disso, a proposta otimiza a lógica de código correspondente.

Conceitos Fundamentais

A lógica de cálculo da taxa base para dados de chamada no EIP-7706 espelha o cálculo da taxa base para dados de blob, conforme especificado no EIP-4844. Ambos utilizam uma função exponencial para ajustar a taxa base com base no desvio entre o consumo real de gás e o valor-alvo no bloco pai.

Um aspecto digno de nota desta proposta é a introdução de um novo desenho de parâmetros, LIMIT_TARGET_RATIOS = [2, 2, 4]. Aqui está o detalhamento:

LIMIT_TARGET_RATIOS[0]: Rácio alvo para o gás de operação de execução.

LIMIT_TARGET_RATIOS[1]: Razão de destino para gás de dados Blob.

LIMIT_TARGET_RATIOS[2]: Rácio alvo para o gás calldata.

Essas razões são usadas para calcular os valores-alvo de gás para os três tipos de gás no bloco pai, dividindo o limite de gás pelas respectivas razões.

Os limites de gás são definidos da seguinte forma:

• gas_limits[0] segue a fórmula de ajuste existente.

• gas_limits[1] igual MAX_BLOB_GAS_PER_BLOCKa .

• gas_limits[2] igual gas_limits[0] / CALLDATA_GAS_LIMIT_RATIOa .

Dado que a corrente gas_limits[0] é de 30.000.000 e a CALLDATA_GAS_LIMIT_RATIO é predefinida para 4, isso significa que a meta de gás atual calldata é aproximadamente:

[ \frac{30.000.000}{4 \vezes 4} = 1.875.000 ]

De acordo com a lógica atual calldata de cálculo do gás:

• Cada byte diferente de zero consome 16 Gás.

• Cada zero byte consome 4 Gás.

Supondo uma distribuição uniforme de diferentes de zero e zero bytes em um segmento de , o consumo médio de calldatagás por byte é de 10 Gas. Assim, a meta atual calldata de gás corresponde a aproximadamente 187.500 bytes de , o que é cerca de calldataduas vezes o uso médio atual.

Benefícios da proposta

Esse ajuste reduz significativamente a probabilidade de atingir o limite de gás, mantendo calldata o uso em um nível consistente por meio de calldata modelagem econômica e evitando abusos. A principal intenção desse projeto é facilitar o crescimento das soluções de Camada 2, reduzindo os custos do sequenciador quando usado junto com os dados de blob.

Em conclusão, o EIP-7706 não apenas refina o modelo calldata de gás, mas também posiciona estrategicamente o Ethereum para o escalonamento eficiente de soluções de camada 2, controlando e otimizando o consumo de gás relacionado a dados.

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