Proto-danksharding: concepto y principio de funcionamiento

Con la finalización de la fusión y la actualización de Shanghái, Ethereum ha logrado pasar de un protocolo de prueba de trabajo a un protocolo de consenso de prueba de participación. El próximo proyecto importante en la hoja de ruta de desarrollo de Ethereum es la Propuesta de Mejora de Ethereum (EIP) 4844, también conocida como "fragmentación de datos prototipo". Este cambio de código tiene como objetivo mejorar la escalabilidad de los rollups que se construyen sobre Ethereum. EIP 4844 lleva el nombre de los desarrolladores centrales de Ethereum "Protolambda" y Dankrad Feist, e introduce un nuevo tipo de transacción llamado blobs, que aumenta los requisitos de datos y almacenamiento de los bloques de Ethereum, y crea un nuevo mercado de tarifas que separa la tarificación de blobs de las transacciones regulares.

Los rollups son protocolos que dependen de la cadena de bloques de Capa 2 ( como Ethereum ) para la disponibilidad de datos ( DA ) (, que permiten la difusión y el almacenamiento temporal de lotes de datos de transacciones. En general, un rollup basado en contratos inteligentes no solo depende de la DA de Ethereum, sino que también depende de Ethereum para la liquidación de transacciones ) y la verificación (. Estos rollups leen datos de la capa de DA de Ethereum y ejecutan transacciones y códigos de contratos inteligentes válidos. Los rollups que se construyen sobre Ethereum dependen de los datos de transacciones por lotes incluidos en los bloques de Ethereum para garantizar la autenticidad de las transacciones. Los ordenadores procesan y comprimen las transacciones de los usuarios de manera rentable para enviarlas a los actores de la capa de DA.

Normalmente, el costo de publicar grandes cantidades de datos en Ethereum es alto, en parte porque la red almacena los datos de forma permanente como parte de la historia de las transacciones en un campo llamado "CALLDATA". A través de EIP 4844, cada bloque creará un espacio adicional de 512 kB o 768 kB para rollup. Los desarrolladores principales de Ethereum están sopesando cuántos espacios adicionales deberían crear para las transacciones blob. Es importante señalar que los datos publicados en este espacio se almacenarán durante aproximadamente tres semanas. Debido a la brevedad de la validez de los datos verificados a través de las transacciones blob, y al mercado de tarifas independiente para la fijación de precios de blob aislada de otros tipos de transacciones, en teoría, el costo de publicar datos de rollup en Ethereum se reducirá considerablemente. Con el tiempo, los desarrolladores planean introducir técnicas de muestreo de datos, de modo que no sea necesario descargar todos los datos blob para que los nodos completos de Ethereum los verifiquen, reduciendo aún más el costo de rollup. El proto-danksharding es el preludio y "prototipo" del danksharding completo, que permitirá a los nodos de Ethereum descargar fragmentos de datos blob para determinar la disponibilidad del blob completo.

Este informe explora en profundidad los detalles del funcionamiento de EIP-4844, las limitaciones del prototipo de fragmentación, el plan de evolución de EIP-4844 hacia la fragmentación completa, e incluye algunas consideraciones sobre los beneficios directos para los usuarios finales y los desarrolladores de aplicaciones descentralizadas )dapp( cuando los cambios de código se implementen según lo programado en el otoño de 2023. Teniendo en cuenta que el enfoque original del danksharding es apoyar el ecosistema de rollup de Capa 2 y escalar Ethereum a través de la modularidad, los cambios de código que se implementen en la próxima actualización de Ethereum serán un importante campo de prueba para la teoría de la blockchain modular aplicada a gran escala en una de las principales blockchains públicas del mundo.

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Antecedentes

EIP-4844 se considera una actualización de escalabilidad para Ethereum. Sin embargo, es importante señalar que el cambio en el código no ha aumentado ni introducido mejoras sustanciales en la capacidad de transacción de Ethereum en sí. Proto-danksharding reduce el costo de publicar grandes cantidades de datos en Ethereum, lo que a su vez disminuye los costos operativos de rollup. EIP-4844 se considera una mejora en la escalabilidad de Ethereum, ya que hace que las redes de Layer 2 construidas sobre Ethereum sean más rentables, pero el cambio en el código no ha mejorado la escalabilidad de Ethereum como una blockchain general para transacciones y ejecución de código de contratos inteligentes.

En los últimos cuatro años, la actividad de transacciones de rollup de Ethereum ha estado en aumento. Una plataforma de datos estima que el volumen de transacciones por segundo implementado en todas las redes de Capa 2 es )TPS(, lo que equivale a 3.8 veces el TPS diario promedio de Ethereum.

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Según los datos proporcionados por una institución de investigación a través de una plataforma de análisis, en comparación con el costo de desplegar código y realizar transacciones directamente en Ethereum, el rollup ahorra más del 99% de las tarifas de gas para los usuarios finales y los desarrolladores de dapp.

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Hasta el 13 de junio de 2023, el costo de enviar transacciones en los dos rollups de Ethereum más populares se sitúa entre 0.03 y 0.05 dólares. Sin embargo, en situaciones de alta actividad en la cadena y congestión de la red, estos costos a veces pueden dispararse a más de 1 dólar.

El objetivo de EIP-4844 es reducir los costos de rollup mediante la introducción de un nuevo tipo de transacción, conocido como objetos grandes binarios, o blob. A continuación se presenta una descripción paso a paso del ciclo de vida de las transacciones blob definidas por EIP-4844:

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EIP-4844 no afecta cómo se incluyen las transacciones regulares en el mempool de Ethereum en los bloques, ni afecta el mercado de tarifas que determina el precio del espacio en los bloques de Ethereum, pero EIP-4844 sí aumenta los requisitos de almacenamiento para los bloques de Ethereum. El espacio de datos adicional es para adjuntar transacciones blob a los bloques. Un blob es como un remolque, que puede adjuntarse a los bloques de Ethereum sin afectar o ocupar el espacio de bloque existente para procesar transacciones regulares. El espacio en los bloques blob se subastará según su propio mercado de tarifas, imitando el diseño del mercado de tarifas de EIP 1559. Inicialmente, las transacciones blob tendrán casi ningún costo. Después, con cada confirmación de un bloque, si más de la mitad del espacio de bloque blob ) al menos 256kB ( es utilizado, el costo de las transacciones blob aumentará un 12.5%. Para cada bloque en el que el espacio de bloque blob no se utilice adecuadamente, es decir, si el espacio de bloque blob está menos del 50% lleno, el costo de blob disminuirá un 12.5%.

Las transacciones de blob no se almacenan indefinidamente en Ethereum, sino que se almacenan en la capa de consenso de Ethereum )CL(, es decir, en Beacon Chain, y se desechan de los nodos CL después de tres semanas. El proto-danksharding permitirá que cada bloque tenga hasta cuatro blobs, cada uno capaz de contener hasta 128 kB de datos adicionales. El límite máximo de espacio de blob de 512 kB por bloque podría cambiar según las pruebas en curso del EIP-4844. Los desarrolladores están discutiendo activamente la posibilidad de aumentar este límite de 4 blobs a 6. Cada blob es una oportunidad para un único ordenante de rollup para confirmar un lote de transacciones en Ethereum. Se generan aproximadamente 7094 bloques al día en Ethereum, y después del EIP 4484, suponiendo un límite de 4 blobs por bloque, se podrían procesar hasta 28376 blobs al día. ) Este es un valor máximo teórico, que en la práctica puede que nunca se alcance debido a la dinámica de los costos de los blobs. El costo de procesar continuamente la cantidad máxima de blobs por bloque es muy alto para un ordenante (.

En los últimos seis meses, el ordenante que opera en un rollup específico ha sido el segundo rollup de Ethereum más popular en función de la actividad comercial, enviando aproximadamente 3126 lotes de transacciones a Ethereum cada día.

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El volumen de transacciones confirmado de un rollup es aproximadamente el doble que el de ese rollup, y al igual que ese rollup, depende de los organizadores para publicar datos en Ethereum a través de CALLDATA para completar las transacciones. Otros ejemplos de rollups populares en Ethereum incluyen, pero no se limitan a ciertos rollups. En un rollup, más del 90% de las tarifas provienen de las tarifas de CALLDATA de Layer 1.

La introducción de un espacio de almacenamiento de datos dedicado, por pequeño que sea al principio, tiene como objetivo reducir el costo de usar Ethereum como capa de DA para todos los rollups basados en Ethereum. De manera conservadora, los desarrolladores de rollups estiman que, desde la activación de EIP 4844, las tarifas de rollup se reducirán entre un 100% y un 900%. Sin embargo, estas estimaciones podrían cambiar según la adopción y el aumento de la actividad de los rollups en los meses anteriores y posteriores a la activación de la base de datos original.

El costo de las transacciones de blob, aunque al principio de la activación de EIP 4844 puede ser más barato que las transacciones normales, podría aumentar rápidamente si aumenta el número de rollups construidos sobre Ethereum. Además, aunque cada blob está diseñado para ofrecer a un solo ordenante la oportunidad de publicar hasta 128 kB de datos, los ordenantes de rollup tienen la posibilidad de coordinarse para que un solo blob contenga datos de múltiples rollups. Los desarrolladores de Ethereum se han dado cuenta de que, debido a que hay un número limitado de bloques por cada bloque, y que un solo lote de transacciones puede no aprovechar completamente el espacio de 128 kB de datos de cada transacción de blob, podría surgir un mercado secundario de precios para los blobs. Aunque prevenir la aparición de un mercado secundario fuera de la cadena es una prioridad, en lugar de introducir un mayor nivel de complejidad en el protocolo para evitar esta posibilidad, actualmente, los desarrolladores están adoptando un "enfoque de esperar y observar", introduciendo blobs a través de EIP 4844 y planeando realizar más optimizaciones sobre EIP 4844 en el futuro.

El prototipo de fragmentación sienta las bases para la introducción de tecnologías más avanzadas, con el fin de reducir aún más el costo de los blobs sin aumentar la carga computacional de los nodos. Llamada fragmentación completa, la idea completa de los blobs es aumentar la cantidad máxima de cada bloque de blob de 4 a 64.

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Danksharding completo

Cuatro blobs aumentan el tamaño del bloque de Ethereum en 512kB. Seis blobs aumentarán el tamaño del bloque de Ethereum en 768kB adicionales. Como se mencionó anteriormente, el espacio adicional del bloque se utiliza estrictamente para transacciones de blobs y no almacena datos de forma permanente como el espacio del bloque normal. La visión completa de EIP 4844 es introducir hasta 64 blobs en Ethereum y hacerlo sin aumentar significativamente la carga computacional de validación de bloques para los nodos. Para lograr un danksharding completo, Ethereum necesita implementar dos tecnologías: muestreo de disponibilidad de datos )DAS( y codificación de borrado.

) muestreo de disponibilidad de datos ### DAS (

En el contexto de la verificación de transacciones de Layer 2 rollup, el objetivo de DAS es asegurar que todos los fragmentos de datos agrupados por el ordenante se hayan publicado en la cadena. Los nodos completos son seleccionados al azar, descargan un bloque de datos del blob y generan pruebas de disponibilidad de datos. Cuantas más veces muestreen los nodos completos los datos, mayor será la determinación de la probabilidad de que todos los datos hayan sido proporcionados por el secuenciador sin retener datos importantes. Para los nodos, el proceso de muestreo de datos requiere menos carga computacional que descargar todos los datos del blob, pero en teoría proporcionará la misma garantía de disponibilidad de datos. Al igual que con el prototipo de fragmentación, el muestreo de datos del blob bajo fragmentación completa asegurará que las transacciones del ordenante hayan sido verificadas y publicadas en la cadena, para que cualquier usuario o parte interesada de la red pueda evaluarlas. Luego, los usuarios y partes interesadas tienen un período de tiempo para revisar estas transacciones, confirmando que se han completado finalmente en una capa de DA como Ethereum, y construir nuevos lotes de transacciones sobre la base del lote de transacciones anterior.

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A través de DAS, los desarrolladores de Ethereum tienen confianza en no aumentar