Новий твір Віталіка: можливе майбутнє Ethereum, The Surge

Дорожня карта Ethereum спочатку містила дві стратегії масштабування: шардінг та протоколи другого рівня. Шардінг дозволяє кожному вузлу перевіряти та зберігати лише невелику частину транзакцій, в той час як протоколи другого рівня зберігають більшість даних та обчислень поза основним ланцюгом. Ці два шляхи зрештою злилися, утворивши дорожню карту, зосереджену на Rollup, що залишається поточною стратегією масштабування Ethereum.

Дорожня карта, орієнтована на Rollup, пропонує простий розподіл обов'язків: Ethereum L1 зосереджується на тому, щоб бути потужним і децентралізованим базовим шаром, тоді як L2 бере на себе завдання допомагати екосистемі розширюватися. Цього року ця дорожня карта досягла важливих результатів: впровадження EIP-4844 blobs значно збільшило пропускну здатність даних Ethereum L1, кілька Ethereum віртуальних машин (EVM) Rollup перейшли в першу стадію. Але цей шлях також стикається з деякими унікальними викликами.

Ключові цілі The Surge включають:

1. У майбутньому Ethereum через L2 може досягти більше 100000 TPS;
2. Зберігати децентралізацію та надійність L1;
3. Принаймні деякі L2 повністю успадкували основні властивості Ethereum (: довіра, відкритість, стійкість до цензури );
4. Ethereum повинен відчуватися як єдина екосистема, а не 34 різні блокчейни.

Ця стаття розгляне такі аспекти:

1. Парадокс трьохразового масштабування
2. Подальший прогрес у вибірці доступності даних
3. Стиснення даних
4. Узагальнена Плазма
5. Досвідча́на система доказів L2
6. Поліпшення міжоперабельності між L2
7. Розширення виконання на L1

! Віталік Новини: Можливе майбутнє Ethereum, сплеск

Парадокс трикутника масштабованості

Трикутний парадокс масштабованості стверджує, що між децентралізацією, масштабованістю та безпекою блокчейну існує конфлікт. Хоча це не є строгим математичним теоремою, воно підкреслює труднощі в подоланні цього конфлікту. Деякі високопродуктивні ланцюги стверджують, що вирішили тривимірний парадокс, але насправді запуск вузлів є складнішим, ніж в Ethereum.

Зв'язок між вибіркою доступності даних та SNARKs дійсно вирішує трикутний парадокс: він дозволяє клієнтам перевіряти певну кількість даних на наявність, завантажуючи лише невелику кількість даних та виконуючи дуже незначну кількість обчислень. Архітектура Plasma також є рішенням, яке в стимульовано-сумісний спосіб покладає відповідальність за моніторинг доступності даних на користувачів.

! Віталік Нова стаття: Можливе майбутнє Ethereum, сплеск

Подальший прогрес у вибірці доступності даних

Наша мета - досягти 16 МБ доступності даних за слот, що в поєднанні з поліпшенням стиснення даних Rollup принесе приблизно 58000 TPS.

PeerDAS є відносно простим впровадженням "1D sampling". У Ethereum кожен blob є 4096-м поліномом у полі простих чисел на 253 біти. Ми транслюємо частини полінома, кожна з яких містить 16 значень оцінювання з сусідніх 16 координат з загальних 8192 координат. Будь-які 4096 значень оцінювання можуть відновити blob.

Принцип роботи PeerDAS полягає в тому, щоб кожен клієнт слухав невелику кількість підмереж і запитував у рівноправних учасників глобальної p2p мережі блоби з інших підмереж, які йому потрібні. Більш консервативна версія SubnetDAS використовує лише механізм підмереж, без додаткових запитів до рівноправного шару.

З теоретичної точки зору, ми можемо розширити масштаб "1D sampling" досить великим, але це ускладнить можливість клієнтів з обмеженою пропускною здатністю проводити вибірку. Тому врешті-решт ми хочемо зробити ще один крок вперед, перейшовши до 2D вибірки, яка не лише проводить випадкову вибірку в блоці, але й між блоками.

Далі відбудеться реалізація та запуск PeerDAS. Потім потрібно постійно збільшувати кількість blob на PeerDAS, уважно спостерігаючи за мережею та вдосконалюючи програмне забезпечення для забезпечення безпеки, це поступовий процес. Нам також потрібно зробити більше роботи, щоб визначити ідеальну версію 2D DAS та підтвердити її безпекові характеристики.

! Віталік Новини: Можливе майбутнє Ethereum, сплеск

Стиснення даних

Наразі кожна транзакція Rollup займає велику кількість простору в ланцюзі даних. Нам потрібно, щоб кожна транзакція в Rollup займала менше байтів в ланцюзі.

Методи стиснення даних включають:

1. Нульовий байт стиснення
2. Агрегація підписів
3. Замініть адреси на вказівники
4. Кастомізація серіалізації значення транзакції
5. Різниця в статусах публікації, а не в угодах

Використовуючи ERC-4337 і врешті-решт інтегруючи його частини в L2 EVM, можна значно прискорити впровадження агрегаційних технологій.

! Віталік Нова стаття: Можливе майбутнє Ethereum, сплеск

Узагальнений Плазма

Plasma є рішенням для масштабування, яке передбачає, що оператор публікує блоки поза ланцюгом і розміщує корінь Меркла цих блоків у ланцюзі. Ранні версії Plasma могли обробляти лише платіжні випадки, і не могли ефективно розширити своє використання.

Якщо ми вимагатимемо, щоб кожен корінь перевірявся за допомогою SNARK, тоді Plasma стане значно потужнішою. Кожна гра виклику може бути значно спрощена, оскільки ми виключили більшість можливих шляхів шахрайства операторів. Водночас це відкриває нові шляхи, що дозволяє технології Plasma розширитися на більш широкий спектр класів активів.

Система Plasma не повинна бути бездоганною. Навіть якщо ви можете захистити лише підмножину активів, ви вже суттєво покращили поточний стан надзвичайно масштабованого EVM.

! Віталік Нова стаття: Можливе майбутнє Ethereum, сплеск

Досвідчена система доказів L2

Наразі більшість Rollup насправді ще не є бездостовірними. Існує безпековий комітет, який має можливість переважити поведінку системи доказів. Нам потрібні бездостовірні Rollup, тому ми повинні прямо зіткнутися з цією проблемою та вирішити її.

Основним викликом для досягнення бездокументного Rollup є отримання достатньої впевненості в тому, що система насправді є достатньо надійною. Існує два основні способи реалізації цього:

1. Формалізація верифікації: використання сучасної математики та обчислювальних технологій для доведення того, що система доказів приймає лише блоки, що відповідають специфікаціям EVM.

2. Багато доказів: створити кілька систем доказів і вкласти кошти в ці системи доказів та безпековий комітет. Якщо системи доказів погоджуються, безпековий комітет не має влади; якщо вони не погоджуються, безпековий комітет може лише зробити вибір між ними.

! Віталік Нова стаття: Можливе майбутнє Ethereum, сплеск

Покращення міжопераційності між L2

Нам потрібно, щоб використання L2 екосистеми відчувалося так, ніби ми користуємося єдиною екосистемою Ethereum. Поліпшення міжоперабельності між L2 включає:

1. Адреса конкретного ланцюга
2. Платіжний запит для конкретного ланцюга
3. Крос-ланцюгове обмін та оплата Gas
4. Легкий клієнт
5. Keystore гаманець
6. Спільний токенний міст
7. Синхронна комбінація

Більшість з цих пропозицій є "вищими" структурами, тому їхній вплив на рівень L1 незначний. Єдине виключення – спільне сортування, яке має значний вплив на максимальну видобуту вартість (MEV).

! Віталік Нова стаття: Можливе майбутнє Ethereum, сплеск

Розширення виконання на L1

Якщо L2 стане дуже масштабованим і успішним, але L1 все ще зможе обробляти лише дуже невелику кількість транзакцій, то Ethereum може зіткнутися з певними ризиками. Тому продовження розширення L1 самої по собі та забезпечення того, щоб вона могла продовжувати вміщувати все більше і більше випадків використання, є дуже цінним.

Стратегії розширення L1 включають:

1. Покращити технології, щоб L1 було легше перевіряти, а потім підвищити обмеження Gas.
2. Знизити витрати на певні операції, збільшивши середню ємність без підвищення ризику найгіршого сценарію.
3. Нативні Rollups: створення N паралельних копій EVM.

Будь-яка дорожня карта розширення L1 повинна відповісти на одне важливе питання: які остаточні бачення L1 та L2? Нам потрібні певні принципи, щоб забезпечити, що децентралізація Ethereum L1 не буде серйозно підірвана.

Залучення більшої кількості користувачів до L1 не лише означає підвищення масштабованості, але й покращення інших аспектів L1. Це означає, що більше MEV залишиться на L1, отже, потреба в чіткому врегулюванні MEV стане ще більш нагальною. Це значно підвищить цінність швидкого часу слотів на L1. Водночас, це також сильно залежить від успішного процесу верифікації L1.

! Віталік Нова стаття: Можливе майбутнє Ethereum, сплеск