O primeiro passo para a modularização do Ethereum: Introdução básica ao Proto-danksharding e seu funcionamento

Ethereum está dando um passo importante em direção à escalabilidade. Com a conclusão da fusão e da atualização de Xangai, Ethereum conseguiu transitar com sucesso do protocolo de prova de trabalho para o protocolo de consenso de prova de participação. O próximo grande projeto no roteiro é o EIP-4844, ou "proto-danksharding".

Esta alteração de código visa melhorar a escalabilidade dos rollups baseados em Ethereum. Introduz um novo tipo de transação chamado blob, aumentando os requisitos de dados e armazenamento dos blocos Ethereum, e cria um novo mercado de taxas que separa o preço dos blobs das transações regulares.

Rollup é um protocolo que depende da blockchain Layer 2 (, como Ethereum ), para a disponibilidade de dados ( DA ). Rollups baseados em contratos inteligentes não apenas dependem do DA do Ethereum, mas também dele para a liquidação de transações ( e validação ). Esses rollups leem dados de camadas de DA como Ethereum e executam transações e código de contratos inteligentes de forma eficaz.

Normalmente, o custo de publicar uma grande quantidade de dados na Ethereum é alto, em parte porque a rede armazena os dados como parte do histórico de transações no campo "CALLDATA" de forma permanente. O EIP-4844 criará um espaço extra de dados de 512kB ou 768kB por bloco para uso dos rollups. É importante notar que os dados publicados nesse espaço só serão armazenados por cerca de três semanas.

Devido ao fato de que os dados verificados através de transações blob são efémeros, e com o mercado de taxas independentes de preços blob separado de outros tipos de transações, teoricamente, o custo de publicação de dados para o Ethereum pelos rollups será significativamente reduzido. Com o passar do tempo, os desenvolvedores planejam introduzir técnicas de amostragem de dados, de modo que os dados blob não precisem ser totalmente descarregados para os nós completos do Ethereum para verificação, reduzindo ainda mais os custos dos rollups.

Proto-danksharding é o prelúdio e "prototipo" do danksharding completo, que permitirá que os nós Ethereum baixem fragmentos de dados blob para determinar a disponibilidade do blob completo. Este artigo explora em profundidade os detalhes de como o EIP-4844 funciona, as limitações do proto-danksharding, o plano de evolução para o danksharding completo, e os benefícios diretos para os usuários finais e desenvolvedores de dapp.

Considerando que o foco do danksharding completo é apoiar o ecossistema de rollups de Layer 2 e escalar o Ethereum através da modularidade, as alterações no código que serão implementadas na próxima atualização do Ethereum servirão como um importante campo de testes para a aplicação em escala da teoria das blockchains modulares em uma das maiores blockchains públicas do mundo.

Contexto

O EIP-4844 é visto como uma atualização de escalabilidade para o Ethereum. No entanto, é importante notar que essa mudança de código não aumentou ou melhorou substancialmente a capacidade de transação do próprio Ethereum. O proto-danksharding reduz o custo de publicação de grandes volumes de dados no Ethereum, diminuindo assim os custos operacionais dos rollups. O EIP-4844 é considerado uma melhoria na escalabilidade do Ethereum porque torna as redes Layer 2 baseadas em Ethereum mais rentáveis, mas essa mudança de código não aumentou a escalabilidade do Ethereum como uma blockchain geral para execução de transações e contratos inteligentes.

Nos últimos quatro anos, a atividade de transações de rollups Ethereum, como Arbitrum, Optimism, StarkNet, zkSync e Polygon zkEVM, tem crescido. O L2Beat.com estima que o volume total de transações por segundo de todas as redes Layer 2 é 3,8 vezes o TPS médio diário do Ethereum.

De acordo com os dados fornecidos pela Blockworks Research através da Dune Analytics, os rollups economizam mais de 99% das taxas de gas para usuários finais e desenvolvedores de dapps, em comparação com o custo de implantar código e realizar transações diretamente na Ethereum.

Até 13 de junho de 2023, o custo de enviar transações nas duas rollups de Ethereum mais populares, Optimism e Arbitrum, estava em torno de 0,03 a 0,05 dólares. No entanto, durante períodos de atividade intensa na cadeia e congestão na rede, esses custos às vezes podem disparar para mais de 1 dólar.

O EIP-4844 visa reduzir os custos de rollup introduzindo um novo tipo de transação, ou seja, um objeto binário grande (blob). Abaixo está uma descrição passo a passo do ciclo de vida das transações blob definidas pelo EIP-4844:

1. O usuário gera uma transação blob e a submete ao mempool do Ethereum.
2. Os validadores selecionam transações blob do mempool e as empacotam em blocos.
3. Os validadores propagam os blocos para outros nós na rede.
4. Outros nós validam blocos, incluindo as transações blob.
5. Uma vez que o bloco é confirmado, os dados blob são armazenados na cadeia de beacon por cerca de 3 semanas.
6. Após 3 semanas, os dados blob são removidos dos nós, mas seu compromisso ainda permanece na cadeia.

O EIP-4844 não afetará como as transações normais são incluídas no mempool e nos blocos do Ethereum, nem influenciará o mercado de taxas que determina o preço do espaço em bloco do Ethereum. No entanto, o EIP-4844 realmente aumenta os requisitos de armazenamento dos blocos do Éter. O espaço de dados adicional é especificamente dedicado a anexar transações blob aos blocos.

Blob é como um sidecar, podendo ser anexado a um bloco do Ethereum, sem afetar ou ocupar o espaço de bloco existente para processar transações regulares. O espaço de bloco blob será leiloado de acordo com seu próprio mercado de taxas, imitando o design do mercado de taxas do EIP-1559. Inicialmente, o custo das transações blob é quase zero. Depois, para cada bloco confirmado, se mais da metade do espaço de bloco blob ( for utilizado, pelo menos 256kB ), o custo das transações blob aumentará em 12,5%. Para cada bloco com espaço de blob não totalmente utilizado, ou seja, com menos de 50% do espaço de blob preenchido, o custo do blob será reduzido em 12,5%.

As transações de blob não serão armazenadas indefinidamente na Ethereum, mas sim armazenadas na camada de consenso da Ethereum (CL), ou seja, na cadeia de sinalização, e serão removidas dos nós CL após três semanas. O Proto-danksharding permitirá que cada bloco tenha até 4 blobs, com cada blob podendo conter até 128 kB de dados adicionais. O limite máximo de espaço blob de 512 kB por bloco pode mudar com base nos testes em andamento do EIP-4844. Os desenvolvedores estão discutindo ativamente a possibilidade de aumentar esse limite de 4 blobs para 6.

Cada blob é a oportunidade de um único ordenado de rollup publicar um lote de transações na Ethereum. A Ethereum gera cerca de 7094 blocos por dia; após o EIP-4844, assumindo um limite de 4 blobs por bloco, pode processar até 28376 blobs por dia. ( Este é o valor máximo teórico, e devido à dinâmica das taxas de blob, na prática, pode nunca ser alcançado. Processar continuamente o número máximo de blobs por bloco é extremamente caro para o ordenado. )

Nos últimos 6 meses, o ordenado ( que opera na Optimism foi o segundo rollup Ethereum mais popular em termos de atividade de transação, enviando cerca de 3126 lotes de transações para o Ethereum diariamente.

O volume de transações confirmado pela Arbitrum é aproximadamente o dobro do da Optimism, e assim como a Optimism, depende de ordenadores para publicar dados na Ethereum através do CALLDATA para concluir transações. Outros exemplos de rollups populares na Ethereum incluem, mas não se limitam a, Polygon zkEVM, zkSync e StarkNet. Na Optimism, mais de 90% das taxas provêm de taxas de CALLDATA do Layer 1.

Introduzir um espaço de armazenamento de dados dedicado, independentemente de quão pequeno seja no início, visa reduzir o custo de usar Ethereum como a camada de DA para todos os rollups baseados em Ethereum. Uma estimativa conservadora sugere que os desenvolvedores de rollups esperam que as taxas de rollup diminuam entre 100% e 900% a partir da ativação do EIP-4844. No entanto, essas estimativas podem mudar com base no aumento da adoção e atividade dos rollups nos meses antes e depois da ativação do proto-danksharding.

O custo das transações Blob, embora possa ser mais barato do que as transações normais no início da ativação do EIP-4844, pode rapidamente aumentar se o número de rollups baseados em Ethereum aumentar. Além disso, embora cada blob tenha como objetivo fornecer a um único ordenante a oportunidade de publicar até 128kB de dados, os ordenantes de rollup podem coordenar-se para que um único blob contenha dados de múltiplos rollups. Os desenvolvedores do Ethereum perceberam que, devido ao número limitado de blobs em cada bloco, e ao fato de que um único lote de transações pode não conseguir aproveitar totalmente o espaço de dados de 128kB de cada transação blob, pode surgir um mercado secundário para a precificação de blobs. Embora prevenir o surgimento de um mercado secundário fora da cadeia seja uma prioridade, não é introduzir uma complexidade de protocolo de nível mais alto para evitar essa possibilidade; atualmente, os desenvolvedores estão adotando uma abordagem de "esperar para ver" ao introduzir blobs com o EIP-4844 e planejam otimizar ainda mais o EIP-4844 no futuro.

O proto-danksharding estabeleceu as bases para a introdução de tecnologias mais avançadas, a fim de reduzir ainda mais o custo dos blobs sem aumentar a carga de computação dos nós. Chamado de danksharding completo, a concepção completa dos blobs é aumentar o número máximo de blobs por bloco de 4 para 64.

![Ethereum módulo modular: Introdução básica ao Proto-danksharding e seu funcionamento])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-15347a793fd78fa34f148220776e8c98.webp(

Danksharding Completo

4 blobs fazem com que o tamanho do bloco do Ethereum aumente em 512kB. 6 blobs aumentariam o tamanho do bloco do Ethereum em mais 768kB. Como mencionado anteriormente, o espaço adicional do bloco é estritamente utilizado para transações de blob e não armazena dados de forma permanente como o espaço de bloco comum. A visão completa do EIP-4844 é introduzir até 64 blobs para o Ethereum, fazendo isso sem aumentar significativamente a carga computacional dos nós de validação de blocos. Para alcançar a sharding dank completa, o Ethereum precisa implementar duas tecnologias: amostragem de disponibilidade de dados )DAS( e codificação de apagamento.

) Amostragem de Disponibilidade de Dados ( DAS )

No contexto da validação de transações de Layer 2 rollup, o objetivo do DAS é garantir que todos os fragmentos de dados agrupados pelos ordenadores tenham sido publicados na cadeia. Nós completos são escolhidos aleatoriamente, baixam um bloco de dados do blob e geram uma prova de disponibilidade de dados. Quanto mais vezes um nó completo amostrar os dados, maior será a certeza de que todos os dados foram fornecidos pelo ordenador sem reter dados importantes. Para os nós, o processo de amostragem de dados é menos intensivo computacionalmente do que baixar todo o dado do blob, mas, teoricamente, oferece a mesma garantia de disponibilidade de dados. Assim como o proto-danksharding, a amostragem de dados do blob sob o danksharding completo garantirá que as transações do ordenador foram verificadas e publicadas na cadeia, para que qualquer usuário ou interessado na rede possa avaliar. Em seguida, os usuários e interessados terão um período de tempo para revisar essas transações, confirmando que elas foram finalmente concluídas em uma camada de DA como a Ethereum, e construir novos lotes de transações com base no lote anterior.

Com o DAS, os desenvolvedores do Ethereum estão confiantes de que podem aumentar a quantidade e o volume de blobs publicados no Ethereum sem aumentar a carga computacional dos nós. Além disso, os desenvolvedores planejam, em futuras atualizações, implementar sugestões como a expiração histórica para reduzir ainda mais a carga computacional dos nós. Nas palavras do pesquisador do Ethereum, Dankrad Feist, ao longo do tempo, o Ethereum se tornará como "um painel de avisos público em vez de um sistema de arquivamento", transferindo a responsabilidade de manter cópias completas do histórico de transações para os stakeholders da rede que frequentemente utilizam esses dados, como Layer 2 rollup e empresas de infraestrutura de blockchain como Infura, Alchemy e Blockdaemon. Embora o EIP-4844 tenha introduzido blobs, este é um exemplo inicial de como todas as transações podem um dia se tornar armazenamento temporário no Ethereum.

![Introdução básica ao Proto-danksharding, o primeiro passo para a modularização do Ethereum]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-60098db654843962e4f98395f9eecbef.webp(

) apagar código

A codificação de apagamento fortaleceu a capacidade de amostragem de dados. Se um ordenado malicioso retiver alguns blocos de dados, em qualquer lugar entre 1% e 49% dos dados blob, a amostragem de transações pode probabilisticamente fazer com que algumas amostras provem serem corretas desde o início, em vez de erradas. A codificação de apagamento garante que se pelo menos metade do blob for verificada, o restante do blob pode ser reconstruído. Esta técnica só é eficaz quando os dados são representados como polinômios, ou seja, expressões com mais de um termo algébrico. A forma mais comum de codificação de apagamento depende do código Reed-Solomon(RS), que é uma fórmula matemática avançada capaz de resolver dados ausentes com base em fragmentos de dados conhecidos suficientes. Intuitivamente, depender apenas de amostras pode não garantir de forma eficaz a disponibilidade de grandes volumes de dados, especialmente sob a suposição de que um ordenado malicioso reteve um único dado de um blob. A codificação de apagamento introduz redundância de dados para o blob, de modo que um ordenado malicioso precisaria necessariamente reter uma parte significativamente grande dos dados blob para reter qualquer quantidade de dados.

A combinação de DAS com códigos de apagamento é a base da tecnologia de danksharding completa. Essas tecnologias também são as tecnologias por trás de certas camadas de DA, como Polygon Avail e Celestia. De muitas maneiras, a visão que suporta a computação em blockchains modular é realizada por meio de outros