Шлях масштабованості Ethereum: Аналіз The Surge

Співзасновник Ethereum нещодавно опублікував серію статей про майбутній розвиток Ethereum, в яких частина The Surge акцентує увагу на масштабованості Ethereum та його довгостроковому розвитку. Ця технологічна дорожня карта етапу демонструє, як Ethereum може перетворитися на протокол, здатний обробляти величезний попит (TPS до 100,000+), водночас зберігаючи децентралізацію та безпеку.

Важливе бачення Ethereum

Ethereum має на меті стати основним шаром децентралізованого Інтернету. Завдяки смарт-контрактам підтримуються складні децентралізовані програми, що робить його вибраною блокчейном для розробників, які створюють додатки DeFi, NFT тощо.

Однак, Ethereum має обмеження в плані масштабованості. L1 може обробляти лише 15-30 транзакцій на секунду, що значно нижче, ніж у традиційних платіжних мережах. Це призводить до високих витрат на gas під час завантаження мережі, що обмежує здатність Ethereum стати глобальною інфраструктурою. The Surge було розроблено саме для вирішення цієї проблеми.

Основні цілі The Surge включають:

• Ethereum L1+L2 досягли 100,000+ TPS
• Зберігати децентралізацію та стабільність L1
• Принаймні частина L2 повністю успадковує основні властивості Ethereum.
• Максимізація міжопераційності між L2

Майбутнє зосереджене на rollup

План Surge в основному підвищує масштабованість за допомогою рішень L2, де ключовим є rollup. Ця дорожня карта пропонує простий розподіл праці: Ethereum L1 зосереджується на тому, щоб стати потужним і децентралізованим основним рівнем, тоді як L2 виконує завдання допомоги в розширенні екосистеми.

Rollup пакує транзакції поза ланцюгом, а потім подає їх назад до основної мережі, значно підвищуючи пропускну здатність при збереженні безпеки та децентралізації. Це може підвищити масштабованість Ethereum до понад 100,000 TPS, дозволяючи обробляти програми глобального масштабу.

Rollup не тільки є тимчасовим рішенням, але й довгостроковим рішенням для розширення. Ethereum 2.0 через The Merge перейшов з PoW на PoS, зменшивши енергоспоживання, а rollup вважається наступною важливою віхою.

Цього року досягнуто важливих результатів у дорожній карті, зосередженій на rollup: запуск EIP-4844 blobs значно збільшив пропускну здатність даних L1, кілька EVM rollup увійшли до першої стадії. Кожен L2 існує як фрагмент з власними правилами та логікою, різноманітність реалізації фрагментів стала реальністю.

Подальший розвиток вибірки доступності даних ( DAS )

Зразок доступності даних (DAS) є ще одним ключовим аспектом The Surge, спрямованим на вирішення проблеми доступності даних. У децентралізованій мережі всі вузли можуть перевіряти дані без необхідності зберігати або завантажувати все, що є вкрай важливим.

DAS дозволяє вузлам перевіряти дані без доступу до повного набору даних, що підвищує масштабованість та ефективність.

DAS має дві основні форми: PeerDAS та 2D DAS. PeerDAS має на меті підвищити безпеку rollup. 2D DAS не лише проводить випадкову вибірку в межах blob, але й між blob. Використовуючи лінійні властивості KZG зобов'язань, нові віртуальні blob розширюють набір blob у блоці, ці віртуальні blob кодують однакову надмірну інформацію.

Завдяки DAS, Ethereum може обробляти більші обсяги даних, забезпечуючи швидші та дешевші rollup без шкоди для децентралізації. У майбутньому потрібно буде більше роботи, щоб визначити ідеальну версію 2D DAS та довести її безпекові властивості.

Довгострокові реальні шляхи можуть включати:

1. Впровадження ідеального 2D DAS
2. Продовжуйте використовувати 1D DAS, жертвуючи ефективністю пропускної здатності зразків, щоб прийняти нижчий верхній межа даних заради простоти та надійності.
3. Відмовитися від DA, повністю прийняти Plasma як основну архітектуру Layer2

Варто зазначити, що навіть якщо вирішено безпосередньо розширити виконання на шарі L1, ці вибори все ще існують. Тому що, якщо L1 має обробляти велику кількість TPS, блоки стануть дуже великими, клієнти повинні будуть ефективно перевіряти їх правильність, отже, доведеться використовувати на шарі L1 такі ж технології, як і для rollup.

Plasma та інші рішення

Окрім Rollup, Plasma є ще одним рішенням L2. Plasma створює дочірні ланцюги, які обробляють транзакції незалежно від основного ланцюга, регулярно подаючи підсумки до основної мережі. Оператори надсилають користувачам Merkle-деревоподібні докази зміни стану активів. Користувачі можуть витягувати активи, надаючи Merkle-дерево.

Навіть якщо виникають проблеми з доступністю даних, користувачі все ще можуть відновити активи, витягуючи доступний останній стан. Якщо подано недійсну гілку, можна визначити право власності на активи за допомогою механізму виклику в мережі.

Хоча розробка Plasma відстає від rollup, його все ще вважають частиною інструментарію масштабування Ethereum.

Крім того, обговорюються вдосконалення технологій стиснення даних і криптографічних доказів, щоб ще більше підвищити ефективність rollup і інших рішень L2. Ідея полягає в тому, щоб максимально стиснути дані, забезпечуючи при цьому доступність необхідної інформації для верифікації. Ці технологічні вдосконалення, ймовірно, відіграють ключову роль у процесі досягнення вищої пропускної здатності в Ethereum.

Поліпшення міжоперабельності між L2

Основними викликами, з якими стикається поточна екосистема L2, є слабка міжопераційність між L2. Ключові області для поліпшення міжопераційності включають:

• Адреса певного ланцюга: адреса повинна містити інформацію про ланцюг, спростити процес передачі між L2.
• Платіжний запит конкретного ланцюга: стандартизований спосіб створення міжланцюгових платіжних запитів
• Крос-чейн обмін та оплата Gas: створення стандартизованого відкритого протоколу для вираження крос-чейн операцій
• Легкий клієнт: користувач повинен мати можливість перевірити ланцюг, з яким він взаємодіє, а не просто довіряти постачальнику RPC
• Спільний токен-міст: створення спільного надпростого управління Rollup для балансів токенів між L2, зменшуючи витрати на перекази.
• Синхронна комбінація: дозволяє L2 синхронно викликати L1 або кілька L2, підвищуючи ефективність DeFi

Ці поліпшення стикаються з дилемою моменту та рівнів стандартизації. Занадто рання стандартизація може закріпити гірші рішення, тоді як занадто пізня може призвести до непотрібної фрагментації. В деяких випадках існують два рішення: короткострокове легке впровадження та довгострокове ідеальне, але витратне за часом. Це не лише технічна проблема, але й вимагає соціальної співпраці між L2, гаманцями та L1.

Продовжити розширення Ethereum L1

Розширення L1 самого по собі та забезпечення його можливості вміщати більше випадків використання все ще є дуже цінним. Існує три стратегії розширення L1:

1. Покращення технологій для спрощення верифікації L1, а потім підвищення обмеження Gas
2. Знизити вартість певних операцій, не збільшуючи ризик найгіршого випадку, збільшити середню потужність
3. Нативні Rollups ( створюють кілька паралельних копій EVM )

Ці стратегії мають свої компроміси. Нативні роллапи мають такі ж слабкості в аспекті комбінації, як і звичайні роллапи. Підвищення ліміту Gas може послабити інші переваги, такі як збільшення частки користувачів валідаторів. В залежності від способу реалізації, зниження вартості певних операцій EVM може збільшити загальну складність.

Децентралізація та безпека

Балансування масштабованості та децентралізації є важливою темою. Багато проектів жертвують децентралізацією заради вищої пропускної спроможності, але Ethereum наполегливо дотримується обіцянки зберегти децентралізацію під час масштабування. Rollup і DAS вважаються методами досягнення цієї мети, забезпечуючи можливість будь-кому дійсно децентралізовано запускати вузли та захищати мережу.

Чим вища масштабованість, тим більша відповідальність за безпеку. Забезпечення бездоказовості системи rollup стає критично важливим. Досвід цих технологій вимагає суворого тестування та ітерацій, особливо під час широкого впровадження.

Перспективи The Surge

Майбутнє Ethereum полягає не лише в масштабованості, а й у збереженні повної децентралізації, безпеки та стійкості. Це включає розширення L1 за допомогою rollup і DAS, розробку більш ефективних алгоритмів консенсусу, вдосконалення інструментів розробки, а також розвиток процвітаючої екосистеми dApp.

Хоча дорожня карта є оптимістичною, вона все ще стикається з викликами. Масштабна реалізація rollup, забезпечення безпеки L2 та підготовка до квантового майбутнього - це складні завдання. Якщо вдасться подолати ці перешкоди, Ethereum закріпить свою позицію як ядро Web3.

Ethereum фокусується на масштабованості, не жертвуючи децентралізацією, що робить його унікальним у швидко зростаючій сфері блокчейну. Якщо The Surge буде успішним, це може знову змінити ландшафт блокчейн-технологій у найближчі роки.