تتألف التاريخ في إثيريوم من جميع الكتل والمعاملات التي تم تنفيذها على مدى حياته. هذه البيانات مطلوبة لمزامنة السلسلة من الكتلة الأصلية إلى حالتها الحالية. يشير النمو التاريخي إلى تراكم الكتل الجديدة والمعاملات مع مرور الوقت.
تُظهر الشكل 1 العلاقة بين النمو التاريخي ومقاييس البروتوكول المختلفة وقيود أجهزة عقد Ethereum. على عكس نمو الحالة، يتم تقييد النمو التاريخي بمجموعة مختلفة من قيود الأجهزة. تضغط هذه الزيادة على I/O الشبكة لأنه يجب نقل الكتل والمعاملات الجديدة عبر الشبكة. كما تضغط على مساحة تخزين العقد، حيث يقوم كل عقد Ethereum بتخزين نسخة كاملة من السجل التاريخي. إذا تجاوز النمو التاريخي هذه القيود الأجهزة، فإن العقد لن يعود قادرًا على تحقيق توافق ثابت مع أقرانه. للحصول على نظرة عامة عن نمو الحالة وعقبات التوسيع الأخرى، راجعالجزء 1هذه السلسلة.
الشكل 1: Engلاحقة إثيريوم
حتى وقت قريب، كان معظم إخراج الشبكة لكل عقدة يُستخدم لنقل السجلات التاريخية (على سبيل المثال، الكتل الجديدة والمعاملات). تغير هذا مع إدخال الكتل في الDencunالشوكة الصعبة. تشكل الكتل الآن جزءًا هامًا من نشاط شبكة العقد. ومع ذلك، لا تُعتبر الكُتل جزءًا من السجل التاريخي لأن 1) العقد يخزنها لمدة 2 أسابيع فقط قبل التخلص منها، و 2) ليست مطلوبة لإعادة تشغيل السلسلة من البداية. نظرًا لـ (1)، لا تزيد الكُتل بشكل كبير من العبء التخزيني على كل عقد إثيريوم. سنناقش الكتل بتفصيل أكبر في وقت لاحق في هذه المقالة.
في هذه المقالة، سنركز على نمو البيانات التاريخية وعلاقتها بنمو الدولة. نظرًا لأن نمو الدولة والتاريخي يشتركان في بعض القيود على الأجهزة، فهما قضية مترابطة؛ حيث يمكن أن يساعد معالجة أحدهما في التخفيف من الآخر.
يوضح الشكل 2 معدل النمو التاريخي بمرور الوقت منذ نشأة Ethereum. يمثل كل شريط عمودي نموا لمدة شهر واحد. يمثل المحور Y عدد الجيجابايت المضافة إلى السجل في ذلك الشهر. يتم تصنيف المعاملات حسب "عنوان الوجهة" ويتم تحديد حجمها باستخدام RLPتمثيل البايت. يتم تصنيف العقود التي لا يمكن تحديد هويتها بسهولة باسم "غير معروف". تتضمن فئة "أخرى" ذيلًا طويلًا من الفئات الأصغر مثل البنية التحتية والألعاب.
يمكن استخلاص عدة استنتاجات رئيسية من هذا الرسم البياني:
تكشف كمية البيانات التاريخية التي تم إنشاؤها من قبل كل فئة من العقود عن كيفية تطور أنماط استخدام إثيريوم مع مرور الوقت. يوضح الشكل 3 المساهمات النسبية لمختلف فئات العقود. يستخدم هذا نفس البيانات الموجودة في الشكل 2، معيارتها إلى 100٪.
تكشف البيانات عن أربع فترات متميزة من أنماط استخدام إثيريوم:
فترة مبكرة (بنفسجي): في السنوات الأولى لإثيريوم، كانت النشاطات على السلسلة الكتلية أدنى بكثير. معظم هذه العقود الأولية صعبة الآن تحديدها ومسماة بـ "مجهول" في الرسم البياني.
عصر ERC-20 (الأخضر):المعيار ERC-20تم الانتهاء منه في أواخر عام 2015 ولكنه لم يحقق جذباً كبيراً حتى عامي 2017 و 2018. بحلول عام 2019، أصبحت عقود ERC-20 الفئة الأكبر من حيث النمو التاريخي.
عصر DEX/DeFi (البني): ظهرت عقود DEX وDeFi على السلسلة الزمنية بدرجة مبكرة بحلول عام 2016 وبدأت تجذب الانتباه في عام 2017. ومع ذلك، لم تصبح أكبر فئة تاريخيةحتى صيف ديفي عام 2020. ذروت عقود ديفي وديكس بلغت أكثر من 50% من النمو التاريخي في أوقات مختلفة خلال عامي 2021 و 2022.
عصر Rollup (رمادي): في بداية عام 2023، بدأت Rollups L2 في تنفيذ بشكل متسقمزيد من المعاملات من الشبكة الرئيسية.تزامن ذلك مع توليد عقودهم لجزء كبير من البيانات التاريخية، حيث تمثل حوالي ثلثي نمو إثيريوم التاريخي في الأشهر القليلة التي سبقت Dencun.
كل حقبة تمثل أنماط استخدام معقدة بشكل متزايد على إثيريوم. مع مرور الوقت، يمكن رؤية هذه التعقيدات على أنها شكل من أشكال توسيع إثيريوم، لا يمكن التقاطها بواسطة مقاييس بسيطة مثل عدد العمليات في الثانية.
في أحدث البيانات (أبريل 2024)، لم تعد ال Rollups تولد أكثرية السجلات التاريخية. من غير الواضح ما إذا كان نمو السجل التاريخي المستقبلي سيكون مهيمنًا من قبل DEX و DeFi أم ما إذا كانت ستظهر أنماط استخدام جديدة.
أدخلت فقاعات في تحديث دينكون تغيرًا كبيرًا في ديناميات النمو التاريخي، مما يتيح لل Rollups استخدام فقاعات رخيصة بدلاً من السجلات التاريخية لنشر البيانات. يكب الرقم 4 في معدل النمو التاريخي حول تاريخ تحديث دينكون. يشبه هذا الرسم البياني الرقم 2، ولكن كل شريط عمودي يمثل يومًا واحدًا بدلاً من شهر واحد.
يمكن استخلاص العديد من الاستنتاجات الرئيسية من هذا الرسم البياني:
النمو التاريخي من رول ابس قد انخفض بنسبة حوالي ثلثين منذ دينكان: معظم رول ابس قد انتقلت من استخدام بيانات الاستدعاء إلى البلوبس، مما يقلل بشكل كبير من كمية البيانات التاريخية التي يولدونها. ومع ذلك، حتى أبريل 2024، بعضrollupsلم أقم بعد بالتبديل من بعض البيانات إلى تجمعات.
قد انخفض النمو التاريخي الإجمالي بمقدار حوالي ثلث واحد منذ دينكن: أسفر دينكن في المقام الأول عن تقليل النمو التاريخي من اللفائف. زاد النمو التاريخي من فئات العقود الأخرى قليلاً. حتى بعد دينكن، يبقى النمو التاريخي حوالي ثمانية أضعاف نمو الحالة (التفاصيل في القسم التالي).
على الرغم من انخفاض النمو التاريخي ، تظل البلورات إضافة جديدة إلى إثيريوم. لا تزال غير واضحة حالياً مكانة النمو التاريخي ستستقر فيه وجود البلورات.
زيادة الحد الأقصى للغاز سترفع معدل النمو التاريخي. لذلك، الاقتراحات لرفع الحد الأقصى للغاز ( مثل ضخ الغازيجب أن ننظر إلى العلاقة بين النمو التاريخي وحواجز الأجهزة على كل عقدة.
لتحديد معدل نمو تاريخي مقبول، من المفيد أولاً فحص مدى قدرة الشبكات الحديثة للعقد وأجهزة تخزين العقد على الاحتفاظ بالحالة الحالية. قد تستمر أجهزة الشبكة في الحفاظ على الوضع الراهن إلى الأبد لأنه من غير المرجح أن تعود معدلات النمو التاريخية إلى مستويات قبل Dencun قبل زيادة حدود الغاز. ومع ذلك، فإن عبء تخزين السجلات التاريخية يزداد مع مرور الوقت. ووفقًا لسياسات التخزين الحالية، ستمتلئ محركات تخزين كل عقد تدريجياً بالتاريخ.
الشكل 5 يوضح عبء التخزين على عقد إثيريوم مع مرور الوقت ويتنبأ أيضًا بكيفية زيادة هذا العبء خلال السنوات الثلاث القادمة. يتم عمل التوقعات باستخدام معدلات النمو من أبريل 2024. يمكن أن يزيد هذا المعدل أو ينقص في المستقبل نتيجة للتغيرات في أنماط الاستخدام أو حدود الغاز.
يمكن الوصول إلى العديد من الاستنتاجات الرئيسية من هذا الرسم البياني:
المساحة التخزينية المستخدمة بواسطة التاريخ تزيد بمقدار ثلاث مرات تقريبًا عن تلك المستخدمة بواسطة الحالة: ستزداد هذه الفجوة مع مرور الوقت حيث أن معدل نمو التاريخ يبلغ تقريبًا ثماني مرات تلك الخاصة بالحالة.
الحد الحرج حوالي 1.8 تيرابايت: ستضطر العديد من العقد إلى ترقية محركات أقراص التخزين الخاصة بها في هذه المرحلة. يوفر محرك الأقراص سعة 2 تيرابايت ، وهو حجم شائع ، 1.8 تيرابايت فقط من المساحة القابلة للاستخدام. لاحظ أن TB (تيرابايت) و TiB (tebibytes ، = 1024 ^ 4 بايت) هي وحدات مختلفة. بالنسبة للعديد من مشغلي العقد، يكون الحد الحرج "الحقيقي" أقل لأن المدققين يجب أن يقوموا بتشغيل عميل إجماع مع عميل تنفيذ بعد الدمج.
تم الوصول إلى الحد الأقصى في 2-3 سنوات: أي زيادة في حد الغاز ستسرع هذا الجدول الزمني. سيفرض الوصول إلى هذا الحد الأقصى عبء صيانة كبيرًا على مشغلي العقد، مما يستلزم شراء أجهزة إضافية، مثل $300 محرك NVME.
تخزين منفصل للبيانات التاريخية: على عكس البيانات الحالية، تعتبر البيانات التاريخية إضافية فقط ويتم الوصول إليها بشكل أقل بكثير. لذلك، يمكن نظريا تخزينها بشكل منفصل عن البيانات الحالية على وسائط تخزين أرخص. بعض العملاء، مثل Geth، بالفعل دعم هذا الفصل.
IO الشبكة كقيد في الأجهزة: بالإضافة إلى سعة التخزين، فإن IO الشبكة هو قيد أجهزة رئيسي آخر للنمو التاريخي. على عكس سعة التخزين، لن تشكل قيود IO الشبكة مشاكل فورية للعقد ولكنها ستصبح مهمة لزيادات حدود الغاز المستقبلية.
لفهم مدى نمو السعة التاريخية التي يمكن لعقدة إيثيريوم النموذجية دعمها، من الضروري وصف العلاقة بين النمو التاريخي ومقاييس صحة الشبكة المختلفة، مثل معدل إعادة التنظيم، وفقدان الفتحة، وعدم الاستقرار، وفقدان التصديقات، وفقدان لجنة المزامنة، وتأخير اقتراح الكتلة. تحليل هذه المقاييس يتجاوز نطاق هذه المقالة ولكن يمكن العثور عليه في التحقيقات السابقة في صحة طبقة الاتفاق [1] [2] [3]4]. بالإضافة إلى، مؤسسة إثيريوم @ethpandaops/xatu-overview">لقد قام مشروع Xatu ببناء مجموعات بيانات عامة لتسهيل مثل هذه التحاليل.
النمو التاريخي أسهل مشكلة للتعامل من نمو الدولة. المقترحة EIP-4444تقريبًا يحل هذه المشكلة بالكامل. يغير هذا EIP المتطلبات لكل عقدة من الاحتفاظ بتاريخ إثيريوم بالكامل إلى الاحتفاظ بسنة واحدة فقط من التاريخ. بمجرد تنفيذ EIP-4444، حتى مع زيادات كبيرة في حد الغاز على المدى الطويل، لن يعد تخزين البيانات عائقًا لتوسيع إثيريوم. EIP-4444 ضروري لاستدامة الشبكة على المدى الطويل، وإلا ستنمو البيانات التاريخية بسرعة كافية لاستدعاء ترقيات الأجهزة العادية لعقد الشبكة.
توضح الشكل 6 كيف سيؤثر EIP-4444 على عبء التخزين لكل عقدة خلال السنوات الثلاث القادمة. هذا هو نفس الشكل 4، مع إضافة خطوط أدق تمثل عبء التخزين بعد تنفيذ EIP-4444.
يمكن استخلاص العديد من الاستنتاجات الرئيسية من هذا الرسم البياني:
سيقلص EIP-4444 العبء التخزيني الحالي: سينخفض العبء التخزيني من 1.2 تيرابايت إلى 633 جيجابايت.
سيثبت EIP-4444 العبء التاريخي للتخزين: بافتراض معدل ثابت للنمو التاريخي، سيتم التخلص من البيانات التاريخية بنفس معدل إنشائها.
بعد EIP-4444، ستستغرق سنوات عديدة حتى تصل أعباء التخزين إلى مستوى اليوم: هذا لأن نمو الحالة، الذي هو أبطأ من النمو التاريخي، سيكون العامل الوحيد المزيد من أعباء التخزين.
ستفرض EIP-4444 لا تزال بعض العبء التخزيني بسبب سنة من البيانات التاريخية: ومع ذلك، سيكون هذا العبء قابل للإدارة حتى إذا تم توسيع Ethereum عالميًا. بمجرد أن يثبت أسلوب التعامل مع البيانات التاريخية أنه موثوق، يمكن تقصير فترة الاحتفاظ لمدة سنة في EIP-4444 إلى عدة أشهر، أسابيع، أو حتى أقل.
رفعت EIP-4444 السؤال: إذا لم تحتفظ عقد Ethereum نفسه بالتاريخ، فكيف يجب الاحتفاظ به؟ التاريخ أمر حاسم للتحقق والمحاسبة والتحليل في Ethereum، لذا يجب الاحتفاظ به. لحسن الحظ، الحفاظ على التاريخ أمر مباشر، حيث يتطلب وجود موفرو بيانات صادقين فقط 1/n، بالمقارنة مع مشكلة توافق الحالة التي تحتاج إلى مشاركين صادقين بنسبة 1/3 إلى 2/3. يمكن لمشغلي العقد التحقق من أصالة أي مجموعة بيانات تاريخية من خلال: 1) إعادة تشغيل جميع المعاملات من Genesis؛ و 2) التحقق مما إذا كانت هذه المعاملات تُعيد إنتاج نفس جذر الحالة كما في طرف السلسلة الحالية.
هناك طرق متعددة للحفاظ على التاريخ، يجب نشر كل منها بشكل متوازي لزيادة فرص الحفظ إلى أقصى حد.
تورنت / نظير إلى نظير: تورنتهي أبسط وأقوى الطرق. يمكن لعقد إثيريوم تجميع أجزاء من التاريخ بانتظام ومشاركتها كملفات تورنت عامة. على سبيل المثال، قد يقوم عقد بإنشاء ملف تورنت تاريخي جديد كل 100,000 كتلة. بعض عملاء العقد، مثل Erigon، يقومون بالفعل بهذه العملية بطريقة غير موحدة. لتوحيد هذه العملية، يجب على جميع عملاء العقد استخدام نفس تنسيق البيانات والمعلمات وشبكة P2P. يمكن للعقد اختيار المشاركة في هذا الشبكة بناءً على سعة تخزينها وعرض النطاق الترددي. ميزة التورنت هي استخدام معايير مفتوحة ناضجة مدعومة بنظام بيانات كبيرة.
شبكة بوابة: شبكة البوابةشبكة جديدة مصممة خصيصًا لاستضافة بيانات إثيريوم. هذا النهج مشابه لتورنت ولكنه يوفر ميزات إضافية لجعل التحقق من البيانات أسهل. ميزة شبكة البوابة هي أن هذه الطبقات الإضافية من التحقق توفر للعملاء الخفيفين أدوات تحقق واستعلام فعالة لمجموعات البيانات المشتركة.
استضافة السحاب: خدمات تخزين السحاب مثل AWSS3أو كلاودفليرR2تقدم خيارات رخيصة وعالية الأداء للحفاظ على التاريخ. ومع ذلك، يأتي هذا الأسلوب مع مزيد من المخاطر القانونية والتشغيلية التجارية، حيث قد لا تكون هذه الخدمات السحابية دائمًا على استعداد لاستضافة بيانات العملات المشفرة أو قادرة على ذلك.
تحدّيات التنفيذ المتبقية أكثر اجتماعية من التقنية. تحتاج مجتمع إثيريوم إلى تنسيق تفاصيل التنفيذ المحددة حتى يمكن دمجها مباشرة في كل عميل للعقدة. بشكل ملحوظ، ستتطلب المزامنة الكاملة من البداية (بدلاً من المزامنة باللقطة) استرداد التاريخ من مزودي البيانات التاريخية بدلاً من عقد إثيريوم. لا تتطلب هذه التغييرات شوكة صعبة ويمكن تنفيذها قبل الشوكة الصعبة التالية لإثيريوم، Pectra.
يمكن لـ L2s أيضًا استخدام كل هذه الطرق للحفاظ على بيانات الكتلة التي ينشرونها على الشبكة الرئيسية. يعد الحفاظ على البيانات ذات الكتلة تحديًا أكبر بسبب حجم البيانات الإجمالي الأكبر؛ وأقل أهمية لأن الكتل ليست مطلوبة لإعادة تشغيل تاريخ الشبكة الرئيسية. ومع ذلك، فإن الحفاظ على البيانات ذات الكتلة ضروري لكل L2 لإعادة تشغيل تاريخه الخاص. لذلك، يعتبر الحفاظ على بيانات الكتلة بشكل ما أمرًا حاسمًا لجميع بيئة إيثيريوم. علاوة على ذلك، إذا طوّرت L2s بنية تحتية قوية لتخزين البيانات التاريخية L1، فيمكنها أيضًا بسهولة تخزين البيانات التاريخية L1.
مقارنة مباشرة بين مجموعات البيانات المخزنة بواسطة تكوينات العقد المختلفة قبل وبعد EIP-4444 مفيدة. يُظهر الشكل رقم 7 عبء تخزين أنواع عقد إثيريوم. تشمل بيانات الحالة الحسابات والعقود، وتشمل البيانات التاريخية الكتل والمعاملات، وتعتبر بيانات الأرشيف مجموعة من فهارس البيانات الاختيارية. تعتمد عدد البايتات في الجدول على لقطات reth الأخيرة، ولكن يجب أن تكون الأرقام مقارنة تقريبية عبر عملاء العقد الآخرين.
الشكل 7: عبء التخزين لأنواع عقدة إثيريوم
في اللغة،
وأخيرًا، هناك اقتراحات بيئة إضافية تهدف إلى تقييد معدل النمو التاريخي بدلاً من مجرد التكيف مع المعدل الحالي. هذه مفيدة للحفاظ على حدود IO الشبكة على المدى القصير وحدود التخزين على المدى الطويل. بينما EIP-4444 ضروري لاستدامة الشبكة على المدى الطويل، ستساعد هذه الـ EIPs الأخرى على توسيع إثيريوم بشكل أكثر كفاءة في المستقبل:
EIP-7623: تقترح هذه الاقتراحات إعادة تسعير بيانات الاتصال بحيث تصبح المعاملات التي تحتوي على بيانات اتصال مفرطة أكثر تكلفة. سيشجع جعل هذه الأنماط الاستخدامية أكثر تكلفة بعض الأشخاص على التبديل من بيانات الاتصال إلى blobs، مما يقلل من معدل النمو التاريخي.
EIP-4488: يفرض هذا المقترح قيودًا على الحد الأقصى لكمية بيانات الاتصال القابلة للتضمين في كل كتلة، مع فرض رقابة أكثر صرامة على معدل النمو التاريخي.
هذه EIPs أسهل في التنفيذ من EIP-4444 ويمكن أن تكون بمثابة تدابير مؤقتة قبل أن يكون EIP-4444 جاهزًا للإنتاج.
الهدف من هذه المقالة هو توفير فهم قائم على البيانات حول كيفية عمل النمو التاريخي وكيفية التعامل مع هذه المسألة. كان من الصعب في الغالب الوصول إلى البيانات المقدمة في هذه المقالة تقليديًا، لذلك نهدف إلى تقديم رؤى جديدة في مشكلة النمو التاريخي.
النمو التاريخي كعائق لقدرة إثيريوم على التوسع لم يحظَ بالاهتمام الكافي. حتى بدون زيادة حدود الغاز، فإن الممارسة الحالية للحفاظ على التاريخ على إثيريوم ستستدعي العديد من العُقد لترقية أجهزتها خلال بضع سنوات. لحسن الحظ، هذه ليست مشكلة صعبة بشكل خاص لحلها. تم تقديم حلول واضحة في EIP-4444. نحن نعتقد أن يجب أن يكون هناك تسارع في تنفيذ هذا EIP لإتاحة المجال لزيادات مستقبلية في حدود الغاز.
إذا كنت مهتمًا بأبحاث توسيع إثيريوم، يرجى التواصل storm@paradigm.xyzوgeorgios@paradigm.xyz.نحن نحب أن نسمع وجهات نظركم حول هذه المسألة واستكشاف التعاون المحتمل. يمكن استخدام البيانات والشفرة المستخدمة في هذه المقالةوجد علىGithub.
شكرًا كبيرًا لـتوماس تييري、فريق بيكو、توني فارشتاتر、أوليفر نوردبرجورومان كراسيوكلمراجعتها وتقديم التعليقات الخاصة بهم. شكرًا لكمAchal Srinivasanللأرقام المقدمة في الشكل 1 والشكل 7.
تتألف التاريخ في إثيريوم من جميع الكتل والمعاملات التي تم تنفيذها على مدى حياته. هذه البيانات مطلوبة لمزامنة السلسلة من الكتلة الأصلية إلى حالتها الحالية. يشير النمو التاريخي إلى تراكم الكتل الجديدة والمعاملات مع مرور الوقت.
تُظهر الشكل 1 العلاقة بين النمو التاريخي ومقاييس البروتوكول المختلفة وقيود أجهزة عقد Ethereum. على عكس نمو الحالة، يتم تقييد النمو التاريخي بمجموعة مختلفة من قيود الأجهزة. تضغط هذه الزيادة على I/O الشبكة لأنه يجب نقل الكتل والمعاملات الجديدة عبر الشبكة. كما تضغط على مساحة تخزين العقد، حيث يقوم كل عقد Ethereum بتخزين نسخة كاملة من السجل التاريخي. إذا تجاوز النمو التاريخي هذه القيود الأجهزة، فإن العقد لن يعود قادرًا على تحقيق توافق ثابت مع أقرانه. للحصول على نظرة عامة عن نمو الحالة وعقبات التوسيع الأخرى، راجعالجزء 1هذه السلسلة.
الشكل 1: Engلاحقة إثيريوم
حتى وقت قريب، كان معظم إخراج الشبكة لكل عقدة يُستخدم لنقل السجلات التاريخية (على سبيل المثال، الكتل الجديدة والمعاملات). تغير هذا مع إدخال الكتل في الDencunالشوكة الصعبة. تشكل الكتل الآن جزءًا هامًا من نشاط شبكة العقد. ومع ذلك، لا تُعتبر الكُتل جزءًا من السجل التاريخي لأن 1) العقد يخزنها لمدة 2 أسابيع فقط قبل التخلص منها، و 2) ليست مطلوبة لإعادة تشغيل السلسلة من البداية. نظرًا لـ (1)، لا تزيد الكُتل بشكل كبير من العبء التخزيني على كل عقد إثيريوم. سنناقش الكتل بتفصيل أكبر في وقت لاحق في هذه المقالة.
في هذه المقالة، سنركز على نمو البيانات التاريخية وعلاقتها بنمو الدولة. نظرًا لأن نمو الدولة والتاريخي يشتركان في بعض القيود على الأجهزة، فهما قضية مترابطة؛ حيث يمكن أن يساعد معالجة أحدهما في التخفيف من الآخر.
يوضح الشكل 2 معدل النمو التاريخي بمرور الوقت منذ نشأة Ethereum. يمثل كل شريط عمودي نموا لمدة شهر واحد. يمثل المحور Y عدد الجيجابايت المضافة إلى السجل في ذلك الشهر. يتم تصنيف المعاملات حسب "عنوان الوجهة" ويتم تحديد حجمها باستخدام RLPتمثيل البايت. يتم تصنيف العقود التي لا يمكن تحديد هويتها بسهولة باسم "غير معروف". تتضمن فئة "أخرى" ذيلًا طويلًا من الفئات الأصغر مثل البنية التحتية والألعاب.
يمكن استخلاص عدة استنتاجات رئيسية من هذا الرسم البياني:
تكشف كمية البيانات التاريخية التي تم إنشاؤها من قبل كل فئة من العقود عن كيفية تطور أنماط استخدام إثيريوم مع مرور الوقت. يوضح الشكل 3 المساهمات النسبية لمختلف فئات العقود. يستخدم هذا نفس البيانات الموجودة في الشكل 2، معيارتها إلى 100٪.
تكشف البيانات عن أربع فترات متميزة من أنماط استخدام إثيريوم:
فترة مبكرة (بنفسجي): في السنوات الأولى لإثيريوم، كانت النشاطات على السلسلة الكتلية أدنى بكثير. معظم هذه العقود الأولية صعبة الآن تحديدها ومسماة بـ "مجهول" في الرسم البياني.
عصر ERC-20 (الأخضر):المعيار ERC-20تم الانتهاء منه في أواخر عام 2015 ولكنه لم يحقق جذباً كبيراً حتى عامي 2017 و 2018. بحلول عام 2019، أصبحت عقود ERC-20 الفئة الأكبر من حيث النمو التاريخي.
عصر DEX/DeFi (البني): ظهرت عقود DEX وDeFi على السلسلة الزمنية بدرجة مبكرة بحلول عام 2016 وبدأت تجذب الانتباه في عام 2017. ومع ذلك، لم تصبح أكبر فئة تاريخيةحتى صيف ديفي عام 2020. ذروت عقود ديفي وديكس بلغت أكثر من 50% من النمو التاريخي في أوقات مختلفة خلال عامي 2021 و 2022.
عصر Rollup (رمادي): في بداية عام 2023، بدأت Rollups L2 في تنفيذ بشكل متسقمزيد من المعاملات من الشبكة الرئيسية.تزامن ذلك مع توليد عقودهم لجزء كبير من البيانات التاريخية، حيث تمثل حوالي ثلثي نمو إثيريوم التاريخي في الأشهر القليلة التي سبقت Dencun.
كل حقبة تمثل أنماط استخدام معقدة بشكل متزايد على إثيريوم. مع مرور الوقت، يمكن رؤية هذه التعقيدات على أنها شكل من أشكال توسيع إثيريوم، لا يمكن التقاطها بواسطة مقاييس بسيطة مثل عدد العمليات في الثانية.
في أحدث البيانات (أبريل 2024)، لم تعد ال Rollups تولد أكثرية السجلات التاريخية. من غير الواضح ما إذا كان نمو السجل التاريخي المستقبلي سيكون مهيمنًا من قبل DEX و DeFi أم ما إذا كانت ستظهر أنماط استخدام جديدة.
أدخلت فقاعات في تحديث دينكون تغيرًا كبيرًا في ديناميات النمو التاريخي، مما يتيح لل Rollups استخدام فقاعات رخيصة بدلاً من السجلات التاريخية لنشر البيانات. يكب الرقم 4 في معدل النمو التاريخي حول تاريخ تحديث دينكون. يشبه هذا الرسم البياني الرقم 2، ولكن كل شريط عمودي يمثل يومًا واحدًا بدلاً من شهر واحد.
يمكن استخلاص العديد من الاستنتاجات الرئيسية من هذا الرسم البياني:
النمو التاريخي من رول ابس قد انخفض بنسبة حوالي ثلثين منذ دينكان: معظم رول ابس قد انتقلت من استخدام بيانات الاستدعاء إلى البلوبس، مما يقلل بشكل كبير من كمية البيانات التاريخية التي يولدونها. ومع ذلك، حتى أبريل 2024، بعضrollupsلم أقم بعد بالتبديل من بعض البيانات إلى تجمعات.
قد انخفض النمو التاريخي الإجمالي بمقدار حوالي ثلث واحد منذ دينكن: أسفر دينكن في المقام الأول عن تقليل النمو التاريخي من اللفائف. زاد النمو التاريخي من فئات العقود الأخرى قليلاً. حتى بعد دينكن، يبقى النمو التاريخي حوالي ثمانية أضعاف نمو الحالة (التفاصيل في القسم التالي).
على الرغم من انخفاض النمو التاريخي ، تظل البلورات إضافة جديدة إلى إثيريوم. لا تزال غير واضحة حالياً مكانة النمو التاريخي ستستقر فيه وجود البلورات.
زيادة الحد الأقصى للغاز سترفع معدل النمو التاريخي. لذلك، الاقتراحات لرفع الحد الأقصى للغاز ( مثل ضخ الغازيجب أن ننظر إلى العلاقة بين النمو التاريخي وحواجز الأجهزة على كل عقدة.
لتحديد معدل نمو تاريخي مقبول، من المفيد أولاً فحص مدى قدرة الشبكات الحديثة للعقد وأجهزة تخزين العقد على الاحتفاظ بالحالة الحالية. قد تستمر أجهزة الشبكة في الحفاظ على الوضع الراهن إلى الأبد لأنه من غير المرجح أن تعود معدلات النمو التاريخية إلى مستويات قبل Dencun قبل زيادة حدود الغاز. ومع ذلك، فإن عبء تخزين السجلات التاريخية يزداد مع مرور الوقت. ووفقًا لسياسات التخزين الحالية، ستمتلئ محركات تخزين كل عقد تدريجياً بالتاريخ.
الشكل 5 يوضح عبء التخزين على عقد إثيريوم مع مرور الوقت ويتنبأ أيضًا بكيفية زيادة هذا العبء خلال السنوات الثلاث القادمة. يتم عمل التوقعات باستخدام معدلات النمو من أبريل 2024. يمكن أن يزيد هذا المعدل أو ينقص في المستقبل نتيجة للتغيرات في أنماط الاستخدام أو حدود الغاز.
يمكن الوصول إلى العديد من الاستنتاجات الرئيسية من هذا الرسم البياني:
المساحة التخزينية المستخدمة بواسطة التاريخ تزيد بمقدار ثلاث مرات تقريبًا عن تلك المستخدمة بواسطة الحالة: ستزداد هذه الفجوة مع مرور الوقت حيث أن معدل نمو التاريخ يبلغ تقريبًا ثماني مرات تلك الخاصة بالحالة.
الحد الحرج حوالي 1.8 تيرابايت: ستضطر العديد من العقد إلى ترقية محركات أقراص التخزين الخاصة بها في هذه المرحلة. يوفر محرك الأقراص سعة 2 تيرابايت ، وهو حجم شائع ، 1.8 تيرابايت فقط من المساحة القابلة للاستخدام. لاحظ أن TB (تيرابايت) و TiB (tebibytes ، = 1024 ^ 4 بايت) هي وحدات مختلفة. بالنسبة للعديد من مشغلي العقد، يكون الحد الحرج "الحقيقي" أقل لأن المدققين يجب أن يقوموا بتشغيل عميل إجماع مع عميل تنفيذ بعد الدمج.
تم الوصول إلى الحد الأقصى في 2-3 سنوات: أي زيادة في حد الغاز ستسرع هذا الجدول الزمني. سيفرض الوصول إلى هذا الحد الأقصى عبء صيانة كبيرًا على مشغلي العقد، مما يستلزم شراء أجهزة إضافية، مثل $300 محرك NVME.
تخزين منفصل للبيانات التاريخية: على عكس البيانات الحالية، تعتبر البيانات التاريخية إضافية فقط ويتم الوصول إليها بشكل أقل بكثير. لذلك، يمكن نظريا تخزينها بشكل منفصل عن البيانات الحالية على وسائط تخزين أرخص. بعض العملاء، مثل Geth، بالفعل دعم هذا الفصل.
IO الشبكة كقيد في الأجهزة: بالإضافة إلى سعة التخزين، فإن IO الشبكة هو قيد أجهزة رئيسي آخر للنمو التاريخي. على عكس سعة التخزين، لن تشكل قيود IO الشبكة مشاكل فورية للعقد ولكنها ستصبح مهمة لزيادات حدود الغاز المستقبلية.
لفهم مدى نمو السعة التاريخية التي يمكن لعقدة إيثيريوم النموذجية دعمها، من الضروري وصف العلاقة بين النمو التاريخي ومقاييس صحة الشبكة المختلفة، مثل معدل إعادة التنظيم، وفقدان الفتحة، وعدم الاستقرار، وفقدان التصديقات، وفقدان لجنة المزامنة، وتأخير اقتراح الكتلة. تحليل هذه المقاييس يتجاوز نطاق هذه المقالة ولكن يمكن العثور عليه في التحقيقات السابقة في صحة طبقة الاتفاق [1] [2] [3]4]. بالإضافة إلى، مؤسسة إثيريوم @ethpandaops/xatu-overview">لقد قام مشروع Xatu ببناء مجموعات بيانات عامة لتسهيل مثل هذه التحاليل.
النمو التاريخي أسهل مشكلة للتعامل من نمو الدولة. المقترحة EIP-4444تقريبًا يحل هذه المشكلة بالكامل. يغير هذا EIP المتطلبات لكل عقدة من الاحتفاظ بتاريخ إثيريوم بالكامل إلى الاحتفاظ بسنة واحدة فقط من التاريخ. بمجرد تنفيذ EIP-4444، حتى مع زيادات كبيرة في حد الغاز على المدى الطويل، لن يعد تخزين البيانات عائقًا لتوسيع إثيريوم. EIP-4444 ضروري لاستدامة الشبكة على المدى الطويل، وإلا ستنمو البيانات التاريخية بسرعة كافية لاستدعاء ترقيات الأجهزة العادية لعقد الشبكة.
توضح الشكل 6 كيف سيؤثر EIP-4444 على عبء التخزين لكل عقدة خلال السنوات الثلاث القادمة. هذا هو نفس الشكل 4، مع إضافة خطوط أدق تمثل عبء التخزين بعد تنفيذ EIP-4444.
يمكن استخلاص العديد من الاستنتاجات الرئيسية من هذا الرسم البياني:
سيقلص EIP-4444 العبء التخزيني الحالي: سينخفض العبء التخزيني من 1.2 تيرابايت إلى 633 جيجابايت.
سيثبت EIP-4444 العبء التاريخي للتخزين: بافتراض معدل ثابت للنمو التاريخي، سيتم التخلص من البيانات التاريخية بنفس معدل إنشائها.
بعد EIP-4444، ستستغرق سنوات عديدة حتى تصل أعباء التخزين إلى مستوى اليوم: هذا لأن نمو الحالة، الذي هو أبطأ من النمو التاريخي، سيكون العامل الوحيد المزيد من أعباء التخزين.
ستفرض EIP-4444 لا تزال بعض العبء التخزيني بسبب سنة من البيانات التاريخية: ومع ذلك، سيكون هذا العبء قابل للإدارة حتى إذا تم توسيع Ethereum عالميًا. بمجرد أن يثبت أسلوب التعامل مع البيانات التاريخية أنه موثوق، يمكن تقصير فترة الاحتفاظ لمدة سنة في EIP-4444 إلى عدة أشهر، أسابيع، أو حتى أقل.
رفعت EIP-4444 السؤال: إذا لم تحتفظ عقد Ethereum نفسه بالتاريخ، فكيف يجب الاحتفاظ به؟ التاريخ أمر حاسم للتحقق والمحاسبة والتحليل في Ethereum، لذا يجب الاحتفاظ به. لحسن الحظ، الحفاظ على التاريخ أمر مباشر، حيث يتطلب وجود موفرو بيانات صادقين فقط 1/n، بالمقارنة مع مشكلة توافق الحالة التي تحتاج إلى مشاركين صادقين بنسبة 1/3 إلى 2/3. يمكن لمشغلي العقد التحقق من أصالة أي مجموعة بيانات تاريخية من خلال: 1) إعادة تشغيل جميع المعاملات من Genesis؛ و 2) التحقق مما إذا كانت هذه المعاملات تُعيد إنتاج نفس جذر الحالة كما في طرف السلسلة الحالية.
هناك طرق متعددة للحفاظ على التاريخ، يجب نشر كل منها بشكل متوازي لزيادة فرص الحفظ إلى أقصى حد.
تورنت / نظير إلى نظير: تورنتهي أبسط وأقوى الطرق. يمكن لعقد إثيريوم تجميع أجزاء من التاريخ بانتظام ومشاركتها كملفات تورنت عامة. على سبيل المثال، قد يقوم عقد بإنشاء ملف تورنت تاريخي جديد كل 100,000 كتلة. بعض عملاء العقد، مثل Erigon، يقومون بالفعل بهذه العملية بطريقة غير موحدة. لتوحيد هذه العملية، يجب على جميع عملاء العقد استخدام نفس تنسيق البيانات والمعلمات وشبكة P2P. يمكن للعقد اختيار المشاركة في هذا الشبكة بناءً على سعة تخزينها وعرض النطاق الترددي. ميزة التورنت هي استخدام معايير مفتوحة ناضجة مدعومة بنظام بيانات كبيرة.
شبكة بوابة: شبكة البوابةشبكة جديدة مصممة خصيصًا لاستضافة بيانات إثيريوم. هذا النهج مشابه لتورنت ولكنه يوفر ميزات إضافية لجعل التحقق من البيانات أسهل. ميزة شبكة البوابة هي أن هذه الطبقات الإضافية من التحقق توفر للعملاء الخفيفين أدوات تحقق واستعلام فعالة لمجموعات البيانات المشتركة.
استضافة السحاب: خدمات تخزين السحاب مثل AWSS3أو كلاودفليرR2تقدم خيارات رخيصة وعالية الأداء للحفاظ على التاريخ. ومع ذلك، يأتي هذا الأسلوب مع مزيد من المخاطر القانونية والتشغيلية التجارية، حيث قد لا تكون هذه الخدمات السحابية دائمًا على استعداد لاستضافة بيانات العملات المشفرة أو قادرة على ذلك.
تحدّيات التنفيذ المتبقية أكثر اجتماعية من التقنية. تحتاج مجتمع إثيريوم إلى تنسيق تفاصيل التنفيذ المحددة حتى يمكن دمجها مباشرة في كل عميل للعقدة. بشكل ملحوظ، ستتطلب المزامنة الكاملة من البداية (بدلاً من المزامنة باللقطة) استرداد التاريخ من مزودي البيانات التاريخية بدلاً من عقد إثيريوم. لا تتطلب هذه التغييرات شوكة صعبة ويمكن تنفيذها قبل الشوكة الصعبة التالية لإثيريوم، Pectra.
يمكن لـ L2s أيضًا استخدام كل هذه الطرق للحفاظ على بيانات الكتلة التي ينشرونها على الشبكة الرئيسية. يعد الحفاظ على البيانات ذات الكتلة تحديًا أكبر بسبب حجم البيانات الإجمالي الأكبر؛ وأقل أهمية لأن الكتل ليست مطلوبة لإعادة تشغيل تاريخ الشبكة الرئيسية. ومع ذلك، فإن الحفاظ على البيانات ذات الكتلة ضروري لكل L2 لإعادة تشغيل تاريخه الخاص. لذلك، يعتبر الحفاظ على بيانات الكتلة بشكل ما أمرًا حاسمًا لجميع بيئة إيثيريوم. علاوة على ذلك، إذا طوّرت L2s بنية تحتية قوية لتخزين البيانات التاريخية L1، فيمكنها أيضًا بسهولة تخزين البيانات التاريخية L1.
مقارنة مباشرة بين مجموعات البيانات المخزنة بواسطة تكوينات العقد المختلفة قبل وبعد EIP-4444 مفيدة. يُظهر الشكل رقم 7 عبء تخزين أنواع عقد إثيريوم. تشمل بيانات الحالة الحسابات والعقود، وتشمل البيانات التاريخية الكتل والمعاملات، وتعتبر بيانات الأرشيف مجموعة من فهارس البيانات الاختيارية. تعتمد عدد البايتات في الجدول على لقطات reth الأخيرة، ولكن يجب أن تكون الأرقام مقارنة تقريبية عبر عملاء العقد الآخرين.
الشكل 7: عبء التخزين لأنواع عقدة إثيريوم
في اللغة،
وأخيرًا، هناك اقتراحات بيئة إضافية تهدف إلى تقييد معدل النمو التاريخي بدلاً من مجرد التكيف مع المعدل الحالي. هذه مفيدة للحفاظ على حدود IO الشبكة على المدى القصير وحدود التخزين على المدى الطويل. بينما EIP-4444 ضروري لاستدامة الشبكة على المدى الطويل، ستساعد هذه الـ EIPs الأخرى على توسيع إثيريوم بشكل أكثر كفاءة في المستقبل:
EIP-7623: تقترح هذه الاقتراحات إعادة تسعير بيانات الاتصال بحيث تصبح المعاملات التي تحتوي على بيانات اتصال مفرطة أكثر تكلفة. سيشجع جعل هذه الأنماط الاستخدامية أكثر تكلفة بعض الأشخاص على التبديل من بيانات الاتصال إلى blobs، مما يقلل من معدل النمو التاريخي.
EIP-4488: يفرض هذا المقترح قيودًا على الحد الأقصى لكمية بيانات الاتصال القابلة للتضمين في كل كتلة، مع فرض رقابة أكثر صرامة على معدل النمو التاريخي.
هذه EIPs أسهل في التنفيذ من EIP-4444 ويمكن أن تكون بمثابة تدابير مؤقتة قبل أن يكون EIP-4444 جاهزًا للإنتاج.
الهدف من هذه المقالة هو توفير فهم قائم على البيانات حول كيفية عمل النمو التاريخي وكيفية التعامل مع هذه المسألة. كان من الصعب في الغالب الوصول إلى البيانات المقدمة في هذه المقالة تقليديًا، لذلك نهدف إلى تقديم رؤى جديدة في مشكلة النمو التاريخي.
النمو التاريخي كعائق لقدرة إثيريوم على التوسع لم يحظَ بالاهتمام الكافي. حتى بدون زيادة حدود الغاز، فإن الممارسة الحالية للحفاظ على التاريخ على إثيريوم ستستدعي العديد من العُقد لترقية أجهزتها خلال بضع سنوات. لحسن الحظ، هذه ليست مشكلة صعبة بشكل خاص لحلها. تم تقديم حلول واضحة في EIP-4444. نحن نعتقد أن يجب أن يكون هناك تسارع في تنفيذ هذا EIP لإتاحة المجال لزيادات مستقبلية في حدود الغاز.
إذا كنت مهتمًا بأبحاث توسيع إثيريوم، يرجى التواصل storm@paradigm.xyzوgeorgios@paradigm.xyz.نحن نحب أن نسمع وجهات نظركم حول هذه المسألة واستكشاف التعاون المحتمل. يمكن استخدام البيانات والشفرة المستخدمة في هذه المقالةوجد علىGithub.
شكرًا كبيرًا لـتوماس تييري、فريق بيكو、توني فارشتاتر、أوليفر نوردبرجورومان كراسيوكلمراجعتها وتقديم التعليقات الخاصة بهم. شكرًا لكمAchal Srinivasanللأرقام المقدمة في الشكل 1 والشكل 7.