Proto-danksharding: Khái niệm và nguyên lý hoạt động

Với việc hoàn thành việc hợp nhất và nâng cấp Shanghai, Ethereum đã thành công trong việc chuyển từ cơ chế chứng minh công việc sang cơ chế chứng minh cổ phần. Dự án quan trọng tiếp theo trong lộ trình phát triển của Ethereum là Đề xuất Cải tiến Ethereum (EIP) 4844, còn được gọi là "phân đoạn dữ liệu nguyên mẫu". Thay đổi mã này nhằm nâng cao khả năng mở rộng của các rollup được xây dựng trên Ethereum. EIP 4844 được đặt theo tên của các nhà phát triển cốt lõi của Ethereum "Protolambda" và Dankrad Feist, giới thiệu một loại giao dịch mới gọi là blobs, tăng cường dữ liệu và yêu cầu lưu trữ của khối Ethereum, và tạo ra một thị trường phí mới, tách biệt việc định giá blobs và giao dịch thông thường.

Rollups là giao thức phụ thuộc vào blockchain Layer 2 ( như Ethereum ) để thực hiện khả năng dữ liệu có sẵn ( DA ) ( để phân phối rộng rãi và lưu trữ tạm thời các lô dữ liệu giao dịch. Nói chung, rollup dựa trên hợp đồng thông minh không chỉ phụ thuộc vào DA của Ethereum mà còn phụ thuộc vào Ethereum để thanh toán giao dịch ) xác minh (. Những rollup này chuyên đọc dữ liệu từ các lớp DA như Ethereum và thực hiện các giao dịch hợp lệ và mã hợp đồng thông minh. Rollup xây dựng trên Ethereum dựa vào dữ liệu giao dịch theo lô có trong khối Ethereum để đảm bảo tính xác thực của giao dịch. Bộ sắp xếp xử lý và nén giao dịch của người dùng theo cách tiết kiệm chi phí để gửi đến các tác nhân của lớp DA.

Thông thường, chi phí để phát hành một lượng lớn dữ liệu lên Ethereum là rất cao, một phần là do mạng sẽ lưu trữ dữ liệu như một phần của lịch sử giao dịch trong một trường gọi là "CALLDATA". Thông qua EIP 4844, mỗi khối sẽ tạo ra không gian dữ liệu bổ sung 512kB hoặc 768kB cho rollup. Các nhà phát triển cốt lõi của Ethereum đang cân nhắc xem nên tạo ra bao nhiêu không gian bổ sung cho giao dịch blob. Quan trọng là, dữ liệu được phát hành vào không gian này sẽ được lưu trữ khoảng ba tuần. Do tính tạm thời của dữ liệu được xác minh qua giao dịch blob, cũng như thị trường phí độc lập cho blob giá cả tách biệt với các loại giao dịch khác, về lý thuyết, chi phí để rollup phát hành dữ liệu lên Ethereum sẽ giảm đáng kể. Theo thời gian, các nhà phát triển dự định giới thiệu công nghệ mẫu dữ liệu, để dữ liệu blob không cần phải tải xuống toàn bộ cho các nút Ethereum để xác minh, từ đó giảm thêm chi phí rollup. Proto-danksharding là tiền thân và "nguyên mẫu" của danksharding hoàn toàn, nó sẽ cho phép các nút Ethereum tải xuống các đoạn dữ liệu blob để xác định tính khả dụng của blob hoàn chỉnh.

Báo cáo này đi sâu vào các chi tiết về cách hoạt động của EIP-4844, những hạn chế của phân đoạn nguyên mẫu, kế hoạch tiến hóa của EIP-4844 đến phân đoạn hoàn toàn, và bao gồm một số xem xét về lợi ích trực tiếp đối với người dùng cuối và các nhà phát triển ứng dụng phi tập trung)dapp( khi các thay đổi mã được thực hiện theo kế hoạch vào mùa thu năm 2023. Xem xét rằng điểm nhấn của danksharding gốc là hỗ trợ hệ sinh thái Layer 2 rollup và mở rộng Ethereum thông qua mô-đun, các thay đổi mã sẽ được thực hiện trong lần nâng cấp Ethereum tiếp theo sẽ là một địa điểm thử nghiệm quan trọng cho lý thuyết blockchain mô-đun được áp dụng quy mô trên một trong những blockchain công cộng lớn nhất thế giới.

![Bước đầu tiên trong mô hình hóa Ethereum: Giới thiệu cơ bản về Proto-danksharding và nguyên lý hoạt động của nó])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-d0796da09571f967d32b5b2b2e83fee5.webp(

Bối cảnh

EIP-4844 được coi là một nâng cấp khả năng mở rộng của Ethereum. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng sự thay đổi trong mã này không thực sự làm tăng hoặc giới thiệu cải tiến nào đối với khả năng giao dịch của Ethereum. Proto-danksharding đã giảm chi phí phát hành một lượng lớn dữ liệu lên Ethereum, do đó giảm chi phí vận hành của rollup. EIP-4844 được coi là một sự nâng cao khả năng mở rộng của Ethereum, vì nó làm cho các mạng Layer 2 xây dựng trên Ethereum trở nên hiệu quả về chi phí hơn, nhưng sự thay đổi mã này không cải thiện khả năng mở rộng của Ethereum như một blockchain tổng quát cho việc giao dịch và thực thi mã hợp đồng thông minh.

Trong bốn năm qua, hoạt động giao dịch của Ethereum rollup đã liên tục tăng trưởng. Một nền tảng dữ liệu ước tính rằng tổng khối lượng giao dịch mỗi giây trên tất cả các mạng Layer 2 là )TPS(, gấp 3,8 lần TPS trung bình hàng ngày của Ethereum.

![Bước đầu tiên trong mô hình hóa Ethereum: Giới thiệu cơ bản về Proto-danksharding và nguyên lý hoạt động của nó])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-15347a793fd78fa34f148220776e8c98.webp(

Theo dữ liệu được cung cấp bởi một tổ chức nghiên cứu thông qua một nền tảng phân tích, rollup đã tiết kiệm cho người dùng cuối và các nhà phát triển dapp hơn 99% chi phí gas so với việc triển khai mã và giao dịch trực tiếp trên Ethereum.

![Bước đầu tiên của mô-đun Ethereum: Giới thiệu cơ bản về Proto-danksharding và nguyên lý hoạt động của nó])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-60098db654843962e4f98395f9eecbef.webp(

Tính đến ngày 13 tháng 6 năm 2023, chi phí gửi giao dịch trên hai rollup Ethereum phổ biến nhất dao động từ khoảng 0,03 đô la đến 0,05 đô la. Tuy nhiên, trong trường hợp hoạt động trên chuỗi diễn ra thường xuyên và mạng bị tắc nghẽn, những chi phí này đôi khi có thể tăng vọt lên trên 1 đô la.

Mục tiêu của EIP-4844 là giảm chi phí rollup bằng cách giới thiệu một loại giao dịch mới, được gọi là đối tượng nhị phân lớn, hay còn gọi là blob. Dưới đây là mô tả từng bước về vòng đời của giao dịch blob được định nghĩa trong EIP-4844:

![Bước đầu tiên của mô-đun Ethereum: Giới thiệu cơ bản về Proto-danksharding và nguyên lý hoạt động của nó])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-2a1a9989aaff538cb0a0ee804a324ed1.webp(

EIP-4844 không ảnh hưởng đến cách các giao dịch thông thường được nộp vào mempool của Ethereum được đưa vào khối, cũng như không ảnh hưởng đến thị trường phí quyết định giá không gian khối của Ethereum, nhưng EIP-4844 thực sự tăng yêu cầu lưu trữ cho các khối Ethereum. Không gian dữ liệu bổ sung này được sử dụng để đính kèm các giao dịch blob vào khối. Blob giống như một xe phụ, có thể được đính kèm vào khối Ethereum mà không ảnh hưởng hay chiếm không gian khối hiện có để xử lý các giao dịch thông thường. Không gian khối blob sẽ được đấu giá dựa trên thị trường phí riêng của nó, tương tự như thiết kế thị trường phí của EIP 1559. Ban đầu, giao dịch blob sẽ gần như không tốn chi phí. Sau đó, mỗi khi xác nhận một khối, nếu hơn một nửa không gian khối blob ) ít nhất 256kB ( được sử dụng, chi phí giao dịch blob sẽ tăng 12,5%. Đối với mỗi khối mà không gian khối blob không được sử dụng đầy đủ, tức là không gian khối blob bị lấp đầy chưa đủ 50%, chi phí của blob sẽ giảm 12,5%.

Giao dịch Blob sẽ không được lưu trữ vô thời hạn trên Ethereum, mà sẽ được lưu trữ trên lớp đồng thuận của Ethereum )CL(, tức là trên Beacon Chain, và sẽ bị xóa khỏi nút CL sau ba tuần. Proto-danksharding sẽ cho phép mỗi khối có tối đa bốn blob, mỗi blob có thể chứa tối đa 128kB dữ liệu bổ sung. Giới hạn tối đa về không gian blob 512kB cho mỗi khối có thể thay đổi theo các thử nghiệm đang diễn ra của EIP-4844. Các nhà phát triển đang thảo luận tích cực về khả năng tăng giới hạn này từ 4 blob lên 6 blob. Mỗi blob là một cơ hội cho một trình sắp xếp rollup duy nhất để xác nhận một loạt giao dịch đến Ethereum. Mỗi ngày, khoảng 7094 khối được tạo ra trên Ethereum, sau EIP 4484, giả sử giới hạn 4 blob/khối, có thể xử lý tối đa 28376 blob mỗi ngày. ) Đây là một giá trị tối đa lý thuyết, do sự biến động của phí blob, trong thực tế có thể không bao giờ đạt được. Chi phí để liên tục xử lý số lượng blob tối đa cho mỗi khối là rất tốn kém cho một trình sắp xếp (.

Trong sáu tháng qua, một trình sắp xếp chạy trên một rollup nhất định, tính theo hoạt động giao dịch, là rollup Ethereum phổ biến thứ hai, gửi khoảng 3126 lô giao dịch mỗi ngày đến Ethereum.

![Bước đầu tiên của mô-đun Ethereum: Giới thiệu cơ bản về Proto-danksharding và nguyên lý hoạt động của nó])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-00bc67a3f9af7e59bfa45ea2f5144725.webp(

Khối lượng giao dịch được xác nhận của một rollup khoảng gấp đôi khối lượng của rollup đó, và cũng giống như rollup đó, dựa vào bộ sắp xếp để hoàn thành giao dịch bằng cách phát dữ liệu đến Ethereum thông qua CALLDATA. Các ví dụ khác về rollup phổ biến trên Ethereum bao gồm, nhưng không giới hạn ở một số rollups nhất định. Trên một rollup, hơn 90% phí đến từ phí CALLDATA Layer 1.

Việc giới thiệu không gian lưu trữ dữ liệu chuyên dụng, cho dù ban đầu có nhỏ đến đâu, đều nhằm mục đích giảm chi phí sử dụng Ethereum làm lớp DA cho tất cả các rollup dựa trên Ethereum. Theo ước tính bảo thủ, các nhà phát triển rollup dự đoán, từ khi EIP 4844 được kích hoạt, phí rollup sẽ giảm từ 100% đến 900%. Tuy nhiên, những ước tính này có thể thay đổi dựa trên sự gia tăng áp dụng và hoạt động của rollup trong vài tháng trước và sau khi cơ sở dữ liệu gốc được kích hoạt.

Chi phí giao dịch blob, mặc dù có thể rẻ hơn giao dịch thông thường khi EIP 4844 được kích hoạt ban đầu, nhưng nếu số lượng rollup xây dựng trên Ethereum tăng lên, có khả năng sẽ nhanh chóng leo thang. Hơn nữa, mặc dù mỗi blob nhằm mục đích cung cấp cơ hội cho một bộ sắp xếp đơn lẻ phát hành dữ liệu lên đến 128kB, nhưng các bộ sắp xếp rollup có khả năng phối hợp để một blob đơn lẻ chứa dữ liệu từ nhiều rollup. Các nhà phát triển Ethereum nhận ra rằng, do số lượng giới hạn của mỗi khối và một lô giao dịch đơn lẻ có thể không tận dụng hoàn toàn không gian dữ liệu 128kB của mỗi giao dịch blob, có thể xuất hiện thị trường thứ cấp để định giá blob. Mặc dù việc ngăn chặn sự xuất hiện của thị trường thứ cấp ngoài chuỗi là một ưu tiên, thay vì giới thiệu mức độ phức tạp giao thức cao hơn để ngăn chặn khả năng này, hiện tại, các nhà phát triển đang áp dụng "chờ đợi và quan sát", thông qua việc giới thiệu blob bằng EIP 4844 và dự định tối ưu hóa EIP 4844 hơn nữa trong tương lai.

Phân mảnh nguyên mẫu đã đặt nền tảng cho việc áp dụng công nghệ tiên tiến hơn, nhằm giảm chi phí blob hơn nữa mà không làm tăng tải tính toán của các nút. Được gọi là phân mảnh hoàn toàn, ý tưởng hoàn chỉnh về blob là tăng số lượng tối đa của mỗi khối blob từ 4 lên 64.

![Bước đầu tiên của mô-đun Ethereum: Giới thiệu cơ bản về Proto-danksharding và nguyên lý hoạt động của nó])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-455aedf02ac5a991dab405b3f7e9b766.webp(

Danksharding hoàn toàn

Bốn blob làm tăng kích thước khối Ethereum lên 512kB. Sáu blob sẽ làm tăng thêm 768kB cho kích thước khối Ethereum. Như đã đề cập trước đó, không gian khối bổ sung chỉ dành cho giao dịch blob và không lưu trữ dữ liệu vĩnh viễn như không gian khối thông thường. Tầm nhìn đầy đủ của EIP 4844 là giới thiệu tối đa 64 blob cho Ethereum và thực hiện điều này mà không làm tăng đáng kể tải tính toán của các nút xác minh khối. Để thực hiện hoàn toàn danksharding, Ethereum cần triển khai hai công nghệ: mẫu khả năng dữ liệu )DAS( và mã xóa.

) mẫu khả năng dữ liệu ### DAS (

Trong bối cảnh xác minh giao dịch Layer 2 rollup, mục tiêu của DAS là đảm bảo rằng tất cả các mảnh dữ liệu được gói lại bởi bộ sắp xếp đã được phát hành lên chuỗi. Các nút đầy đủ được chọn ngẫu nhiên, tải xuống một khối dữ liệu từ blob và tạo ra bằng chứng khả dụng của dữ liệu. Số lần nút đầy đủ lấy mẫu dữ liệu càng nhiều, xác suất xác định rằng tất cả dữ liệu đã được cung cấp từ bộ sắp xếp mà không bị giữ lại dữ liệu quan trọng càng lớn. Đối với các nút, quy trình lấy mẫu dữ liệu có khối lượng tính toán nhỏ hơn so với việc tải xuống toàn bộ dữ liệu blob, nhưng lý thuyết sẽ đưa ra cùng một đảm bảo khả dụng dữ liệu. Giống như phân đoạn nguyên mẫu, việc lấy mẫu dữ liệu blob dưới phân đoạn hoàn chỉnh sẽ đảm bảo rằng các giao dịch từ bộ sắp xếp đã được xác minh và phát hành trên chuỗi, để bất kỳ người dùng nào hoặc các bên liên quan trong mạng có thể đánh giá. Sau đó, người dùng và các bên liên quan có một khoảng thời gian để xem những giao dịch này, xác nhận rằng chúng đã hoàn tất cuối cùng trên một lớp DA như Ethereum, và xây dựng các batch giao dịch mới dựa trên các batch giao dịch trước đó.

![Bước đầu tiên của mô-đun Ethereum: Giới thiệu cơ bản về Proto-danksharding và nguyên lý hoạt động của nó])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-635c6fc63ee9ee6d8ba798661ca050b1.webp(

Thông qua DAS, các nhà phát triển Ethereum có sự tự tin mà không tăng