Interpretasi dari lima tahap utama Ethereum di masa depan, apa bentuk akhir dari Ethereum

perkenalan

"The Merge", yaitu konversi Ethereum ke jaringan proof-of-stake, direncanakan akan selesai di mainnet pada akhir September tahun ini. Peningkatan ini bertujuan untuk secara sistematis meningkatkan aksesibilitas blockchain dan mentransisikan Ethereum dari mekanisme konsensus proof-of-work gaya Bitcoin ke sistem proof-of-stake. Peta jalan Ethereum dari melakukan sharding menjadi Rollup-centric adalah langkah penting dalam menskalakan blockchain untuk miliaran pengguna berikutnya. Seperti disebutkan dalam artikel kami sebelumnya, Menjelajahi Blockchain Modular, ketersediaan data dan sharding dalam arsitektur modular memungkinkan blockchain untuk menskalakan throughput tanpa mengorbankan desentralisasi. Pada saat yang sama, artikel tersebut melakukan diskusi mendalam tentang ketersediaan data, Rollup, dan bukti kegagalan/validitas, meletakkan dasar untuk pemahaman lebih lanjut tentang latar belakang dan tujuan merger. Artikel ini akan memberikan analisis mendalam tentang detail teknis merger, peta jalan baru Ethereum, dan apa arti perubahan itu bagi pengguna dan pengembang.

Sumber: @ptrwtts

Peta jalan yang berpusat pada rollup

Awalnya, rencana untuk Ethereum 2.0 (istilah tersebut sekarang telah dibatalkan) adalah untuk mencapai skalabilitas dengan membagi mainnet menjadi 64 shard, masing-masing dengan penambang/validator independen. Pengguna kemudian akan mengirim transaksi ke shard tertentu berdasarkan kemacetan, pemanfaatan, dan throughput. Karena pengembangan berkelanjutan dari Rollup dan kerumitan melakukan sharding, peta jalan skalabilitas asli yang berpusat pada melakukan sharding tidak lagi berlaku, sehingga orang mulai mengadopsi sharding data. Dalam pandangan tim Ethereum, Rollup akan menjadi elemen kunci dari ekspansi Ethereum. Mereka berencana untuk menjadikan Ethereum yang ditingkatkan sebagai lapisan penyelesaian dan ketersediaan data yang kuat, dan membiarkan Rollup mendapatkan keamanan darinya.

Sumber: Buku ETH2

Rantai Suar

Berlawanan dengan pandangan umum, tujuan penggabungan bukan untuk mengurangi biaya transaksi, tetapi untuk mengubah Ethereum menjadi lapisan infrastruktur untuk Rollup, dan pembangunan rantai suar adalah langkah kunci pertama untuk mencapai tujuan ini. Ethereum akan berubah dari sistem "bukti kerja" sebelumnya menjadi sistem "bukti kepemilikan", dan dalam sistem ini, pemberi jaminan harus menyediakan jaminan untuk menghasilkan blok, untuk mencegah perilaku tidak jujur. Setelah sistem konsensus dipindahkan ke proof of stake, komite verifikasi akan diperkenalkan sebagai primitif, sehingga memperkuat konsensus jaringan dan membuka jalan bagi pembentukan lapisan ketersediaan data intra-protokol yang efisien. Rantai suar bertanggung jawab untuk mengoordinasikan pemegang saham dan tidak memproses atau mengeksekusi transaksi seperti yang dilakukan Ethereum saat ini. Lebih khusus lagi, merger sebenarnya menggabungkan lapisan eksekusi lama Ethereum dengan mesin konsensus baru yang disediakan oleh rantai suar, mengubah algoritme yang ada yang menggunakan penambang di bawah sistem bukti kerja menjadi jaringan validator terkoordinasi di bawah bukti-of- sistem pancang. Pada saat yang sama, transformasi ini juga meletakkan dasar untuk sharding: di masa lalu, di bawah sistem bukti kerja, pekerjaan penambang tidak dicatat, sehingga mereka dapat berhenti bekerja dan meninggalkan jaringan sesuka hati; di bawah bukti- sistem saham, rantai suar akan Semua produsen blok yang disetujui terdaftar dan dapat mengoordinasikan dan memparalelkan suara validator.

Sumber: Buku ETH2

Pembentukan komite validator merupakan inovasi penting dari rantai suar, mereka ditugaskan secara acak oleh rantai suar dan bertanggung jawab untuk memilih blok dan membentuk konsensus. Suara gabungan panitia disebut pesan saksi, yang memungkinkan orang untuk dengan mudah memverifikasi status rantai suar dengan memeriksa suara panitia, yang meminimalkan ukuran blok dan data dibandingkan dengan verifikasi dengan peningkatan validator tunggal. Pada saat yang sama, pesan pengesahan juga memperkuat konsensus, karena dalam mode ini, pembuatan fork akan membutuhkan partisipasi validator dalam jumlah besar. Selain itu, validator akan diganti secara berkala untuk mencegah validator jahat berkolusi untuk melancarkan serangan.

Sumber: Flashbots

Konsensus dan MEV (The Royal)

Setelah merger, Ethereum akan memiliki pemisahan pembuat-pengusul untuk lapisan konsensus. Vitalik percaya bahwa semua blockchain pada akhirnya harus memiliki produksi blok terpusat dan verifikasi blok terdesentralisasi. Karena data blok Ethereum yang terfragmentasi sangat padat, produksi blok harus terpusat karena persyaratan tinggi untuk ketersediaan data. Pada saat yang sama, kita juga harus menyiapkan sekumpulan validator yang terdesentralisasi untuk memvalidasi blok dan melakukan pengambilan sampel ketersediaan data.

Peran pembangun membangun blok muatan eksekusi Ethereum dengan transaksi pengguna dan mengirimkannya bersama dengan tawaran untuk diterima oleh pengusul (subset yang dipilih secara acak dari set validator). Setelah pengusul menerima muatan, mereka menandatangani blok dan menyebarkannya melalui jaringan. Struktur ini mengeliminasi kemungkinan pengejaran oleh validator, karena payload yang dikirim ke pengusul dilucuti dari konten transaksi. Di pasar yang efisien, pengenalan pasar ruang blok juga memberi insentif kepada pembangun untuk berpartisipasi dalam penawaran MEV, yang memungkinkan validator terdesentralisasi untuk mendapatkan sebagian besar hadiah MEV. Dibandingkan dengan mensimulasikan Ethereum, pengaturan ini dapat secara efektif mencegah penambang mendestabilisasi konsensus dan mengurangi pembuatan MEV yang berbahaya.

sumber

Danksharding (Lonjakan)

Sementara pemisahan pengusul dan pembangun pada awalnya dirancang untuk menangkal kekuatan eksternalitas dan sentralisasi MEV yang berbahaya, tim inti Ethereum menyadari bahwa hal itu juga dapat melayani sharding data.

Danksharding dinamai kontributor inti Dankrad Feist. Inovasi utamanya adalah pasar biaya gabungan yang menggantikan pecahan asli dengan sejumlah blok dan pengusul yang berbeda. Semua transaksi dan data dalam waktu tertentu akan dipilih oleh pengusul. Di belakang pengusul ini adalah komite validator yang dibuat secara acak yang mengambil sampel ketersediaan data blockchain. Dengan cara ini, ketersediaan data klien ringan dapat dipertahankan dengan cara terdesentralisasi, tunduk pada sejumlah besar data di blok gabungan, yang tidak mungkin dilakukan dalam satu titik verifikasi. Karena node konsensus juga melakukan pengambilan sampel ketersediaan data, model ini mampu menyatukan lapisan penyelesaian, lapisan konsensus, dan lapisan ketersediaan data.

Penyelesaian terpadu dan lapisan ketersediaan data membuka pintu baru untuk rollup menggunakan bukti validitas: ZK Rollups sekarang dapat melakukan panggilan sinkron dengan lapisan eksekusi di Ethereum. Ini meningkatkan primitif L2 baru seperti likuiditas terdistribusi dan penskalaan fraktal, meletakkan dasar untuk membangun Dapps inovatif generasi berikutnya di ZK Rollup.

Proto-danksharding

Meskipun danksharding bagus untuk Ethereum di masa mendatang, ia tidak akan memainkan peran penuhnya segera setelah merger. Proto-danksharding (EIP-4844) adalah versi asli dari darksharding, yang rencananya akan dirilis sebelum penerapan darksharding secara penuh. Proposal ini membuat transaksi primitif yang disebut Blob-carrying transaction. Sesuai dengan namanya, jenis transaksi ini adalah transaksi yang membawa muatan data yang disebut blob. Blob akan berfungsi sebagai standar data untuk Ethereum setelah sharding: mereka dibundel dengan komitmen polinomial KZG ( komitmen polinomial KZG ), dan karena pemisahan dari eksekusi EVM, Blob juga merupakan format yang lebih efisien daripada data panggilan. Saat ini, Rollup masih menggunakan data panggilan untuk mentransfer data transaksi kembali ke Ethereum, yang mengakibatkan tingginya biaya bahan bakar. Di masa depan sharding, Rollup akan menggunakan Blobs untuk menghemat biaya bahan bakar yang terkait dengan eksekusi EVM kepada pengguna. Pada saat yang sama, tujuan dari proto-danksharding adalah untuk menyediakan pengembang dengan format data mutakhir ini, dan pada saat yang sama untuk sementara mengurangi biaya data Rollup mereka dengan memperkenalkan format terpisah dan menagih pasar untuk data mereka yang akan dihancurkan. . Meskipun proto-danksharding sendiri tidak benar-benar mengimplementasikan sharding, ia memberikan standar untuk format data setelah sharding, yang juga merupakan langkah pertama dalam membangun lapisan ketersediaan data asli yang efisien.

Sejarah dan Status (The Verge & The Purge)

Pada saat yang sama, kami juga perlu mempertimbangkan status Ethereum dan penyimpanannya. Karena validator harus menyelesaikan tugasnya pada produk perangkat keras konsumen, peningkatan status dapat memengaruhi desentralisasi. Gumpalan Proto-danksharding dilepaskan dari lapisan eksekusi EVM dan dihapus setelah sekitar satu bulan. Selain itu, EIP-4444 dapat menyebabkan klien berhenti menyajikan data historis pada lapisan peer-to-peer setelah sekitar satu tahun. Terlepas dari itu, kami harus menerapkan semacam kedaluwarsa riwayat wajib di lapisan protokol, karena sharding menambahkan sekitar 40 TB data blob historis per tahun. Status blockchain perlu disimpan di RAM atau SSD, namun, penyimpanan historis, yaitu data yang Ethereum telah mencapai konsensus, dapat disimpan di HDD murah. Karena penyimpanan riwayat beroperasi pada model kepercayaan minoritas (1-dari-N) yang jujur, kita tidak perlu menyimpan data riwayat pada node yang melakukan konsensus waktu nyata sama sekali. Spesifikasi Danksharding memastikan bahwa validator menyimpan dan menjamin ketersediaan data yang telah mereka sepakati selama berbulan-bulan. Setelah itu, data historis terpotong ini akan disimpan oleh pihak ketiga, seperti protokol khusus aplikasi, BitTorrent, jaringan Portal, penjelajah blok, penggemar individu, atau protokol pengindeksan.

Sumber: Consensys

Ethereum Stateless adalah tujuan lain di peta jalan. Produser blok akan menggunakan informasi saksi, yang merupakan bukti yang terdiri dari data relevan yang diperlukan untuk mengeksekusi transaksi di blok tersebut. Klien kemudian dapat menggunakan bukti ini untuk memverifikasi bahwa mengeksekusi root status yang dihasilkan blok mengharuskan mereka hanya mengeksekusi sebagian dari status yang terpengaruh, bukan seluruh status. Dalam desain ini, skala dan kegunaan bukti adalah dua masalah inti: masalah pertama dapat diselesaikan dengan mengubah struktur data status Ethereum dari spesifikasi tingkat protokol ). Menurut Vitalik, dalam penskalaan Ethereum, kita perlu bergantung pada produsen blok terpusat dengan perangkat keras khusus sambil mempertahankan validasi terdesentralisasi.

Meringkaskan

Danksharding mewarisi keamanan Ethereum dan juga mengedepankan persyaratan yang lebih tinggi untuk Rollup. Setelah menggabungkan ketersediaan data secara erat dengan lapisan konsensus dan penyelesaian, kami dapat memutakhirkan infrastruktur dasar sehingga Rollup dapat memanfaatkan solusi ketersediaan data asli dan menghapus asumsi keamanan validitas dan sukarela. Ini meletakkan dasar untuk Enshrined Rollups yang akan dibangun untuk menghilangkan risiko dalam tata kelola dan kontrak pintar di masa depan. Pada saat yang sama, Enshrined Rollup, yang menggunakan SNARK untuk melakukan panggilan sinkron dalam protokol, juga menjadi desain utama untuk perluasan blockchain di masa mendatang. Keuntungan dari Rollup dalam protokol adalah bahwa hal itu akan menghilangkan biaya gas tetap harian dari Rollup smart contract dan diukur dengan jumlah blok; dan, karena perhitungan dipisahkan dari konsensus, pemverifikasi tidak perlu lagi menghitung ulang mengeksekusi transaksi untuk memverifikasi blok; selain itu, perbedaan status dapat dijamin dengan bukti validitas, dan klien tanpa kewarganegaraan tidak perlu lagi mengunduh bukti saksi. Dengan keunggulan ini, latensi penyelesaian akan ditingkatkan, sinkronisasi dan bandwidth validator akan ditingkatkan, dan keamanan jembatan lintas rantai akan lebih terjamin. Ethereum Foundation saat ini bekerja untuk mengimplementasikan desain ini ke dalam peta jalan Ethereum, dan berencana untuk memutakhirkan EVM ke Enshrined Rollup yang kompatibel dengan SNARK.

Dalam posting sebelumnya, kami membahas manfaat arsitektur modular off-chain, dan solusi untuk ketersediaan data, penyelesaian, dan eksekusi yang dikembangkan oleh protokol pihak ketiga. Tujuan utama peta jalan Ethereum adalah untuk meminimalkan asumsi kepercayaan dan memberikan skalabilitas dalam protokol melalui solusi asli. Lapisan dasar Ethereum menghosting seluruh ekosistem aplikasi terdesentralisasi yang berjanji untuk secara mendasar mengubah cara kita berpikir tentang identitas, penyimpanan, pencarian, reputasi, dan privasi di era digital. Saat kami memutakhirkan Ethereum ke lapisan dasar, kami juga mengoptimalkan lapisan aplikasi ini, memungkinkan pengguna dan pengembang untuk menskalakan lebih banyak kasus penggunaan pada infrastruktur global yang aman dan kuat. Untuk Ethereum, visinya adalah membangun masa depan digital untuk seluruh dunia. Pada saat yang sama, itu akan terus mematuhi prinsip netralitas tepercaya, dan terus mengembangkan efek jaringan, desentralisasi, dan keamanan Ethereum, dengan demikian mengkonsolidasikan posisinya di jaringan desentralisasi masa depan. Dengan cara ini, merger adalah langkah pertama yang diambil Ethereum untuk mewujudkan visi ini.