Прото-данкшардинг: концепція та принципи роботи

Завершення злиття та оновлення Шанхая дозволило Ethereum успішно перейти від консенсусного протоколу на основі доказу роботи до протоколу на основі доказу частки. Наступним важливим проектом у дорожній карті розвитку Ethereum є пропозиція щодо вдосконалення Ethereum (EIP) 4844, також відома як "прототипне розділення даних". Це зміна коду має на меті підвищити масштабованість rollup, побудованих на базі Ethereum. EIP 4844 названа на честь основних розробників Ethereum "Protolambda" та Dankrad Feist, вводить новий тип транзакцій, відомий як blobs, який збільшує вимоги до даних і зберігання блоків Ethereum, а також створює новий ринок зборів, що розділяє ціни blobs і звичайних транзакцій.

Rollups є протоколом, що залежить від Layer 2 блокчейнів (, таких як Ethereum ), для забезпечення доступності даних ( DA ), що дозволяє широко поширювати та тимчасово зберігати пакети даних транзакцій (. Загалом, rollup на основі смарт-контрактів залежить не лише від DA Ethereum, але й від Ethereum для розрахунку транзакцій ) та верифікації (. Ці rollup спеціально зчитують дані з DA рівня, такого як Ethereum, і виконують дійсні транзакції та код смарт-контрактів. Rollup, що базується на Ethereum, покладається на дані пакетних транзакцій, що містяться в блоках Ethereum, для забезпечення достовірності транзакцій. Сортер обробляє та стискає транзакції користувачів економічним способом для передачі їх учасникам DA рівня.

Зазвичай вартість публікації великої кількості даних в Ethereum є високою, частково через те, що мережа назавжди зберігає дані як частину історії транзакцій у полі, що називається "CALLDATA". Завдяки EIP 4844, кожен блок створюватиме додатковий простір даних у 512kB або 768kB для rollup. Основні розробники Ethereum зважують, скільки саме додаткового простору слід створити для транзакцій blob. Важливо, що дані, які публікуються в цьому просторі, будуть зберігатися приблизно три тижні. Через короткочасність даних, що перевіряються через транзакції blob, а також через незалежний ринковий тариф для ціноутворення blob, теоретично вартість публікації даних для rollup в Ethereum значно знизиться. З часом розробники мають намір ввести технології вибірки даних, щоб дані blob не потрібно було завантажувати повністю для перевірки повними вузлами Ethereum, що ще більше знизить витрати на rollup. Proto-danksharding є повним попередником і "прототипом" danksharding, який дозволить вузлам Ethereum завантажувати фрагменти даних blob, щоб визначити доступність повного blob.

Цей звіт глибоко досліджує деталі роботи EIP-4844, обмеження прототипування шардінгу, план еволюції EIP-4844 до повного шардінгу та включає деякі міркування про прямі переваги для кінцевих користувачів та розробників децентралізованих додатків)dapp(, коли зміни в коді реалізуються за планом восени 2023 року. Враховуючи, що первинний акцент danksharding полягає в підтримці екосистеми Layer 2 rollup та модульному масштабуванні Ethereum, зміни в коді, які будуть реалізовані під час наступного оновлення Ethereum, стануть важливим тестовим майданчиком для теорії модульного блокчейну в масштабі одного з найбільших публічних блокчейнів у світі.

![Перший крок до модульності Ethereum: Основи Proto-danksharding та його принципи роботи])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-d0796da09571f967d32b5b2b2e83fee5.webp(

Фон

EIP-4844 вважається оновленням масштабованості Ethereum. Проте слід зауважити, що зміни в коді не призвели до суттєвого збільшення або впровадження покращень у можливостях транзакцій самого Ethereum. Proto-danksharding знижує вартість публікації великої кількості даних на Ethereum, що, в свою чергу, знижує витрати на експлуатацію rollup. EIP-4844 вважається підвищенням масштабованості Ethereum, оскільки це робить мережі другого шару, побудовані на Ethereum, більш економічно вигідними, але зміни в коді не підвищують масштабованість Ethereum як універсальної блокчейн-системи для транзакцій та виконання коду смарт-контрактів.

Протягом останніх чотирьох років торгова активність Ethereum rollup зростала. Один з платформ даних оцінює, що загальний обсяг транзакцій на всіх мережах Layer 2 досягає ) TPS(, що в 3,8 рази більше середнього денного TPS Ethereum.

![Перший крок до модульності Ethereum: Основи Proto-danksharding та його принципи роботи])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-15347a793fd78fa34f148220776e8c98.webp(

Згідно з даними, наданими певним дослідницьким інститутом через певну аналітичну платформу, rollup економить понад 99% витрат на газ для кінцевих користувачів і розробників dapp у порівнянні з витратами на безпосереднє розгортання коду на Ethereum та проведення транзакцій.

![Перший крок до модульності Ethereum: базове введення в Proto-danksharding та його принципи роботи])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-60098db654843962e4f98395f9eecbef.webp(

Станом на 13 червня 2023 року вартість здійснення транзакцій на двох найпопулярніших Ethereum rollup коливається в межах від 0,03 до 0,05 долара. Однак у разі частих ланцюгових активностей та завантаженості мережі ці витрати іноді можуть сягати понад 1 долар.

Мета EIP-4844 полягає в зниженні витрат на rollup шляхом впровадження нового типу транзакцій, відомого як бінарні великі об'єкти, або blob. Нижче наведено покрокове пояснення життєвого циклу blob-транзакцій, визначених у EIP-4844:

![Перший крок до модульності Ефіру: Основи Proto-danksharding та його принципи роботи])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-2a1a9989aaff538cb0a0ee804a324ed1.webp(

EIP-4844 не впливає на те, як звичайні транзакції, подані до мемпулу Ethereum, включаються до блоків, і не впливає на ринкову ціну плати, що визначає вартість простору блоків Ethereum, але EIP-4844 дійсно збільшує вимоги до зберігання блоків Ethereum. Додатковий простір для даних призначений для прикріплення транзакцій blob до блоків. Blob схожі на супутники, які можуть бути прикріплені до блоків Ethereum, не впливаючи та не займаючи існуючий блоковий простір для обробки звичайних транзакцій. Простір блоків blob буде аукціонуватися відповідно до власного ринку зборів, за зразком дизайну ринку зборів EIP 1559. Спочатку транзакції blob майже не матимуть витрат. Після цього, за кожне підтвердження блоку, якщо більше половини простору blob ) принаймні 256kB( використовується, вартість транзакцій blob зросте на 12.5%. Для кожного блоку, в якому простір blob не був достатньо використаний, тобто заповнений менше ніж на 50%, вартість blob зменшиться на 12.5%.

Торги з blob не зберігатимуться на Ethereum безстроково, а зберігатимуться на консенсусному рівні Ethereum )CL(, тобто на Beacon Chain, і через три тижні будуть видалені з вузлів CL. Proto-danksharding дозволить кожному блоку містити максимум чотири blob, кожен з яких може включати до 128kB додаткових даних. Максимальний ліміт простору blob на 512kB на блок може змінюватись залежно від тестування EIP-4844. Розробники активно обговорюють можливість збільшення цього обмеження з 4 blob до 6. Кожен blob є можливістю для одиничного сортувальника rollup підтвердити одне批交易 на Ethereum. Щодня на Ethereum генерується приблизно 7094 блоки; після EIP 4484, при припущенні обмеження 4 blob/блок, щодня можна обробити до 28376 blob. ) Це теоретичний максималь, і через динамічні зміни вартості blob, на практиці він може ніколи не бути досягнутим. Вартість безперервної обробки максимальної кількості blob для одного сортувальника є дуже дорогою (.

Протягом останніх шести місяців сортувальник, що працює на певному rollup, за обсягом торгової активності став другим за популярністю Ethereum rollup, щодня подаючи приблизно 3126 пакетів транзакцій до Ethereum.

![Перший крок до модульності Ethereum: Основи Proto-danksharding та його принцип роботи])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-00bc67a3f9af7e59bfa45ea2f5144725.webp(

Деяка кількість підтверджених транзакцій rollup приблизно вдвічі перевищує кількість транзакцій цього rollup, і, як і цей rollup, покладається на сортувальник для публікації даних в Ethereum через CALLDATA для завершення транзакцій. Інші приклади rollup, які популярні в Ethereum, включають, але не обмежуються певними rollup. На деякому rollup більше 90% витрат походять з витрат на CALLDATA Layer 1.

Введення спеціального простору для зберігання даних, незалежно від того, наскільки він малий на початку, має на меті знизити витрати на використання Ethereum як рівня DA для всіх rollup, заснованих на Ethereum. Обережно кажучи, розробники rollup оцінюють, що після активації EIP 4844 витрати на rollup зменшаться на 100% до 900%. Однак ці оцінки можуть змінитися в залежності від зростання прийняття та активності rollup протягом кількох місяців до та після активації початкової бази даних.

Витрати на транзакції з blob, хоча на початковому етапі активації EIP 4844 вони можуть бути дешевшими за звичайні транзакції, але з ростом кількості rollup, що базуються на Ethereum, можуть швидко зрости. Крім того, хоча кожен blob призначений для надання можливості одному сортувальнику публікувати до 128 кБ даних, сортувальники rollup можуть координуватися, щоб один blob містив дані з кількох rollup. Розробники Ethereum усвідомлюють, що через обмежену кількість у кожному блоці та те, що окремий пакет транзакцій може не повністю використовувати весь простір даних 128 кБ для кожної blob транзакції, може виникнути вторинний ринок для ціноутворення blob. Хоча запобігання появі вторинного ринку поза ланцюгом є пріоритетом, а не впровадження більшого рівня складності протоколу для запобігання такій можливості, в даний час розробники вживають "методу очікування і спостереження", впроваджуючи blob через EIP 4844 і плануючи в майбутньому подальшу оптимізацію EIP 4844.

Прототипне шардінг заклало основу для впровадження більш просунутих технологій, щоб знизити витрати на blob без збільшення навантаження обчислень на вузли. Званий повним шардінгом, повне уявлення про blob полягає в тому, щоб збільшити максимальну кількість кожного блоку blob з 4 до 64.

![Перший крок до модульності Ethereum: Основи Proto-danksharding та його принципи роботи])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-455aedf02ac5a991dab405b3f7e9b766.webp(

Повний Danksharding

Чотири блоби збільшують розмір блоку Ethereum на 512kB. Шість блобів додатково збільшать розмір блоку Ethereum на 768kB. Як вже згадувалося, додатковий простір блоку суворо призначений для транзакцій блобів і не є постійним сховищем даних, як звичайний блоковий простір. Повне бачення EIP 4844 полягає в тому, щоб ввести до 64 блобів в Ethereum і зробити це без значного збільшення навантаження на обчислення вузлів для перевірки блоків. Для досягнення повного данкшардингу Ethereum потрібно реалізувати дві технології: вибірковість доступності даних )DAS( та стискання з витримкою.

) вибірка доступності даних ###DAS(

У контексті перевірки транзакцій Layer 2 rollup, метою DAS є забезпечення того, що всі фрагменти даних, згруповані сортувальником, були опубліковані в ланцюзі. Повні вузли вибираються випадковим чином, завантажують шматок даних з blob та генерують доказ доступності даних. Чим більше разів повний вузол здійснює вибірку даних, тим більша ймовірність, що всі дані були надані від сортувальника без утримання важливих даних. Для вузла процес вибірки даних є менш обчислювально витратним, ніж завантаження всіх даних blob, але теоретично має забезпечити таку ж гарантію доступності даних. Як і з прототипним шардінгом, вибірка даних blob в умовах повного шардінгу забезпечить, що транзакції від сортувальника були перевірені та опубліковані в ланцюзі, щоб будь-який користувач або учасник мережі могли їх оцінити. Потім користувачі та учасники мають деякий час, щоб переглянути ці транзакції, підтвердити, що вони були остаточно завершені на DA-міліметрі, як Ethereum, і на основі попередньої партії транзакцій сформувати нові пакети транзакцій.

![Перший крок до модульності Ethereum: Основи Proto-danksharding та його принцип роботи])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-635c6fc63ee9ee6d8ba798661ca050b1.webp(

За допомогою DAS розробники Ethereum можуть бути впевнені, що не збільшать