Путь масштабируемости Ethereum: Анализ The Surge

Соучредитель Ethereum недавно опубликовал ряд статей о будущем развития Ethereum, в которых часть The Surge акцентирует внимание на масштабируемости Ethereum и долгосрочном развитии. Техническая дорожная карта этого этапа демонстрирует, как Ethereum может трансформироваться в протокол, способный обрабатывать огромный спрос ( TPS, достигая более 100,000+ ), при этом сохраняя децентрализацию и безопасность.

Ядро видения Ethereum

Ethereum предназначен для того, чтобы стать базовым слоем децентрализованного Интернета. Поддерживая сложные децентрализованные приложения через смарт-контракты, он становится предпочтительной блокчейн-платформой для разработчиков, создающих приложения DeFi, NFT и т.д.

Однако, Ethereum имеет ограничения в плане масштабируемости. L1 может обрабатывать только 15-30 транзакций в секунду, что значительно ниже, чем у традиционных платежных сетей. Это приводит к высоким газовым сборам во время перегрузки сети, что ограничивает способность Ethereum стать глобальной инфраструктурой. The Surge был разработан именно для решения этой проблемы.

Основные цели Surge включают:

• Ethereum L1+L2 достигли 100,000+ TPS
• Сохранить децентрализованность и устойчивость L1
• По крайней мере, часть L2 полностью унаследует основные свойства Ethereum.
• Максимизация интероперабельности между L2

Будущее, сосредоточенное на rollup

План Surge в основном направлен на повышение масштабируемости с помощью решений L2, где ключевую роль играет rollup. Эта дорожная карта предлагает простое разделение труда: Ethereum L1 сосредоточен на том, чтобы стать мощным и децентрализованным базовым уровнем, в то время как L2 берет на себя задачу помощи в расширении экосистемы.

Роллап упаковывает транзакции вне цепи, а затем отправляет их обратно в основную сеть, значительно увеличивая пропускную способность при сохранении безопасности и децентрализации. Это может увеличить масштабируемость Ethereum до более чем 100 000 TPS, позволяя обрабатывать приложения глобального масштаба.

Rollup не только временное решение, но и долгосрочная стратегия масштабирования. Ethereum 2.0 снизил энергопотребление, перейдя от PoW к PoS через The Merge, а rollup рассматривается как следующий важный этап.

В этом году дорожная карта, сосредоточенная на rollup, достигла важных результатов: выпуск blobs EIP-4844 значительно увеличил пропускную способность данных L1, несколько EVM rollup перешли в первую стадию. Каждый L2 существует как фрагмент с собственными правилами и логикой, разнообразие реализации фрагментов стало реальностью.

Дальнейшее развитие выборки доступности данных ( DAS )

Доступность данных выборки ( DAS ) является еще одним ключевым аспектом The Surge, направленным на решение проблем доступности данных. В децентрализованной сети все узлы могут проверять данные, не храня или не загружая все содержимое, что имеет решающее значение.

DAS позволяет узлам проверять данные без доступа к полному набору данных, что повышает масштабируемость и эффективность.

DAS имеет две основные формы: PeerDAS и 2D DAS. PeerDAS, как ожидается, улучшит безопасность rollup. 2D DAS не только проводит случайную выборку внутри blob, но и между blob. Используя линейные свойства KZG-привязок, расширяется набор blob в блоке с помощью новых виртуальных blob, которые кодируют одинаковую избыточную информацию.

С помощью DAS, Эфир может обрабатывать больше данных, обеспечивать более быстрые и дешевые rollup'ы без ущерба для децентрализации. В будущем потребуется больше работы, чтобы определить идеальную версию 2D DAS и доказать ее безопасные свойства.

Долгосрочные реальные пути могут включать в себя:

1. Реализация идеальной 2D DAS
2. Продолжайте использовать 1D DAS, жертвуя эффективностью полосы пропускания выборки, чтобы принять более низкий предел данных ради простоты и надежности.
3. Отказаться от DA и полностью принять Plasma в качестве основной архитектуры Layer2

Стоит отметить, что даже если вы решите напрямую расширить выполнение на уровне L1, такие варианты все равно существуют. Поскольку, если L1 должен обрабатывать большое количество TPS, блоки станут очень большими, клиентам потребуется эффективно проверять их правильность, и поэтому придется использовать те же технологии на уровне L1, что и в rollup.

Plasma и другие решения

Кроме Rollup, Plasma также является другим решением L2. Plasma создает подсеть, независимую от основной цепочки, для обработки транзакций, регулярно отправляя сводки в основную сеть. Операторы отправляют пользователям доказательства изменения состояния активов в виде ветвей Merkle. Пользователи могут извлекать активы, предоставляя ветви Merkle.

Даже если возникают проблемы с доступностью данных, пользователи все равно могут восстановить активы, извлекая доступное последнее состояние. Если подается недействительная ветка, можно определить право собственности на активы с помощью механизма вызова в цепочке.

Хотя разработка Plasma отстает от rollup, его все еще рассматривают как часть набора инструментов масштабируемости Ethereum.

Кроме того, обсуждаются улучшения технологий сжатия данных и криптографических доказательств для дальнейшего повышения эффективности rollup и других решений L2. Идея заключается в том, чтобы максимально сжать данные, обеспечивая при этом доступность необходимой информации для верификации. Эти технологические улучшения, вероятно, сыграют ключевую роль в процессе достижения более высокой пропускной способности в Ethereum.

Улучшение межоперабельности между L2

Основная проблема, с которой сталкивается текущая экосистема L2, заключается в недостаточной межоперабельности между L2. Ключевые области для улучшения межоперабельности включают:

• Адрес конкретной цепи: адрес должен содержать информацию о цепи, упрощая процесс отправки между L2.
• Платежный запрос для конкретной цепочки: стандартизированный способ создания кросс-цепочных платежных запросов
• Кросс-чейн обмен и оплата Gas: создание стандартизированного открытого протокола для выражения кросс-чейн операций
• Легкий клиент: пользователи должны иметь возможность проверять цепочку, с которой они взаимодействуют, а не просто доверять поставщику RPC.
• Общий токен-мост: создание общего минималистичного Rollup для управления балансами токенов между L2, снижение затрат на переводы
• Синхронная комбинация: позволяет L2 синхронно вызывать L1 или несколько L2, повышая эффективность DeFi

Эти улучшения сталкиваются с дилеммой времени и уровней стандартизации. Слишком ранняя стандартизация может закрепить худшие решения, а слишком поздняя может привести к ненужной фрагментации. В некоторых случаях существуют два варианта: краткосрочно легкие для реализации и долгосрочно идеальные, но требующие времени. Это не только техническая проблема, но также требует социального сотрудничества между L2, кошельками и L1.

Продолжайте расширять Ethereum L1

Расширение L1 само по себе и обеспечение его возможности для поддержки большего количества случаев использования по-прежнему очень ценно. Существует три стратегии расширения L1:

1. Улучшение технологии, чтобы L1 было легче проверять, а затем повышение ограничения Gas
2. Снижение затрат на определенные операции, увеличение средней емкости без увеличения риска худшего сценария.
3. Нативные Rollups ( создают несколько параллельных копий EVM )

Эти стратегии имеют свои компромиссы. Нативные сворачивания имеют такие же слабые стороны в отношении совместимости, как и обычные сворачивания. Повышение предела Gas может ослабить другие преимущества, такие как увеличение доли пользователей узлов проверки. В зависимости от способа реализации снижение затрат на определенные операции EVM может увеличить общую сложность.

Децентрализация и безопасность

Балансировка масштабируемости и децентрализации является важной темой. Многие проекты жертвуют децентрализацией ради более высокой пропускной способности, но Ethereum настаивает на том, чтобы сохранить свои обязательства по децентрализации при расширении. Rollup и DAS рассматриваются как методы достижения этой цели, обеспечивая возможность любому действительно децентрализованно запускать узлы и защищать сеть.

Чем выше масштабируемость, тем больше ответственность за безопасность. Обеспечение доверия без необходимости к системе rollup становится критически важным. Зрелость этих технологий требует строгого тестирования и итераций, особенно при широком применении.

Перспективы The Surge

Будущее Ethereum заключается не только в масштабируемости, но и в полной децентрализации, безопасности и устойчивости. Это включает в себя расширение L1 через rollup и DAS, создание более эффективных алгоритмов консенсуса, улучшение инструментов разработки и развитие процветающей экосистемы dApp.

Несмотря на оптимистичную дорожную карту, все еще существуют вызовы. Масштабное внедрение rollup, обеспечение безопасности L2 и подготовка к квантовому будущему — это сложные задачи. Если удастся преодолеть эти препятствия, Эфир укрепит свои позиции как ядро Web3.

Ethereum сосредоточен на масштабируемости без жертвы децентрализации, что выделяет его на фоне быстро развивающейся области блокчейна. Если Surge будет успешным, он может снова изменить ландшафт блокчейн-технологий в ближайшие годы.