Что такое Cancun Upgrade?

Модернизация Cancun - это значительное техническое обновление в дорожной карте развития блокчейна Ethereum. Как и предыдущее обновление Shanghai, оно названо в честь города, где проходила конференция разработчиков Ethereum, а именно Канкуна в Мексике.

Каждое техническое обновление Ethereum включает в себя несколько важнейших предложений по улучшению Ethereum (EIP), направленных на более эффективное решение трилеммы блокчейна для повышения производительности и улучшения пользовательского опыта. Обновление Cancun в первую очередь направлено на модернизацию исполнительного уровня Ethereum, в то время как обновление протокольного уровня известно под названием Deneb. Разработчики также объединяют эти два названия в "Dencun". Таким образом, модернизацию Cancun также называют модернизацией Dencun.

Ethereum, как наиболее активная публичная цепочка в мире Web3, имеет наибольшее количество блокчейн-приложений и протоколов. Каждое базовое техническое обновление оказывает значительное влияние, привлекая пристальное внимание отраслевых экспертов.

Что означает обновление Канкуна для Ethereum?

Согласно записям обращений разработчиков ядра Ethereum, опубликованным 14 сентября, в настоящее время принятые предложения по этому обновлению включают:

1. EIP-4884: Транзакции с блобами осколков
2. EIP-1153: Опкоды переходного хранения
3. EIP-4788: Корни маячкового блока в EVM
4. EIP-5656: MCOPY - инструкция копирования памяти
5. EIP-6780: Самоуничтожение только в той же транзакции
6. EIP-7516: Опкод BLOBBASEFEE*.
7. EIP-7044: Блокировка добровольного выхода из домена подписи на Capella
8. EIP-7045: Увеличьте максимальный слот включения аттестации
9. EIP-7514: Добавить ограничения на максимальный отток эпох*

Знак * указывает на вновь добавленный ЭИП для этой встречи. Последние три EIP являются обновлениями протокольного уровня для Deneb.

Хотя терминология может показаться технической, эти ЭИП в основном достигают двух вещей:

1. Оптимизировать технологию стейкинга, привнесенную модернизацией в Шанхае, и улучшить инфраструктуру стейкинга
2. Снизить газовые сборы и улучшить масштабируемость блокчейна, обеспечив большую поддержку технологии сворачивания в Ethereum

После обновления в Шанхае текущий фокус развития Ethereum направлен на продвижение масштабируемости, сосредоточенной на Rollup. Поэтому в данном обновлении ядром стало предложение EIP-4844, которое может способствовать развитию Rollup и снижению Gas Fees.

Когда будет произведено обновление?

Согласно последнему собранию разработчиков, запуск Dencun testnet Devnet-9 был перенесен на одну неделю - на вторник, 26 сентября. Есть также предложение открыть Devnet-10 для краткосрочного тестирования. Конец ориентированного на разработчиков тестнета определяется, прежде всего, результатами стресс-тестирования сети. Если разработчики останутся довольны, он перейдет в публичную тестовую сеть; в противном случае будет запущен Devnet-10. В публичную тестовую сеть войдут такие сети, как Goerli и Sepolia. Официальное обновление в основной сети произойдет только в случае успешной работы публичной тестовой сети.

Хотя точное время обновления не определено, большинство отраслевых экспертов полагают, что оно будет завершено в период с 3 квартала 2023 г. по 1 квартал 2024 г.

Что такое EIP-4844?

EIP-4844 (Proto-Danksharding) - это решение, предложенное Ethereum Foundation для снижения платы за газ и увеличения пропускной способности. Дискуссия вокруг EIP-4844 возникла еще до шанхайского обновления, но разработчики отложили его внедрение, чтобы обеспечить лучший эффект от обновления.

В краткосрочной и среднесрочной перспективе Rollup, вероятно, является наиболее надежным решением по масштабированию для Ethereum. Комиссии за транзакции на Уровне 1 (L1) всегда были высокими, поэтому необходимо приложить усилия, чтобы сдвинуть всю экосистему в сторону Rollups. Ролловеры могут значительно снизить затраты пользователей Ethereum: Optimism и Arbitrum, а также другие решения Layer2 часто имеют комиссии примерно в 3-8 раз ниже, чем в основной сети Ethereum. С другой стороны, ZK Rollups обладают превосходными возможностями сжатия данных и могут не включать подписи, в результате чего комиссии примерно в 40-100 раз ниже, чем в основной сети.

Однако, несмотря на эти достижения, стоимость остается слишком высокой для многих пользователей. Долгосрочным решением для устранения присущих Rollup ограничений всегда было шардирование данных (Danksharding), но его полная реализация и развертывание потребуют значительного времени. Поэтому в качестве промежуточного решения был выбран EIP-4844 [1].

Что такое Данкшардинг？

Данкшардинг - это новый дизайн шардинга, предложенный для Ethereum и представленный Данкрадом в конце 2021 года. До этого обсуждаемым решением для масштабирования было Sharding 1.0, которое можно понимать просто как группирование сетевых валидаторов для распараллеливания вычислений различных цепных транзакций. Это означает, что один блокчейн состоит из множества параллельных "цепочек шардов". По сути, это форма параллельных вычислений или подход "разделяй и властвуй". План Ethereum Beacon Chain предполагает первоначальное соединение 64 цепочек шардов, при этом вычислительная мощность, по оценкам, будет в 64 раза больше, чем у Ethereum 1.0. В первоначальном плане количество цепочек шардов могло достигать 1024. Проблема этой технологии заключается в том, что сеть должна часто синхронизировать состояние и данные каждой цепочки шардов, что не только технически сложно, но и предъявляет высокие требования к узлам, требуя, чтобы все узлы завершили синхронизацию в течение определенного периода времени. Этот процесс может привести к появлению сетевых задержек и потенциальных проблем с сетевой безопасностью.

Позже Данкрад представил новую схему шардинга, которая удовлетворяет трем характеристикам: централизованное производство блоков, децентрализованная верификация и устойчивость к цензуре. Схема состоит из трех основных нововведений:

1. Выборка доступности данных (DAS): В блокчейне производители блоков (майнеры/валидаторы) обязаны раскрывать и предоставлять данные о транзакциях создаваемых ими блоков для полной проверки узла. Этот процесс называется доступностью данных (Data Availability, DA). Данкшардинг использует математическую схему, которая позволяет узлам проверки проверять только часть фрагментов данных для получения доступности данных. Это значительно повышает производительность узлов.
2. Разделение предлагающих и создающих (Proposer-Builder Seperation, PBS): В настоящее время валидаторы Ethereum создают и транслируют блоки. Они объединяют транзакции, о которых узнали через сеть сплетен, и упаковывают их в блок, который рассылается коллегам по сети Ethereum. PBS разделяет эти задачи между несколькими валидаторами. Строители блоков становятся ответственными за создание блоков и предложение их предлагающему блоки в каждом слоте. Предлагающий блок не может видеть содержимое блока, он просто выбирает наиболее выгодный, выплачивая вознаграждение создателю блока перед отправкой блока своим сверстникам.
3. Список противодействия цензуре (crList): Производители блоков должны указать список всех правомочных транзакций, которые они видят в mempool; упаковщики должны доказать, что они видели этот список, и обязаны включить эти транзакции, предотвращая намеренное пропущение определенных легальных транзакций.

План, окончательно названный в честь Данкрада Данкшардингом, технически сложен для реализации и поэтому должен внедряться поэтапно. EIP-4844 в основном используется для реализации большинства логических и "строительных лесов" (таких как формат транзакций и правила валидации), необходимых для полной спецификации Данкшардинга.

В блокчейне транзакции обычно упаковываются и записываются блоками. Однако новый тип транзакций, введенный в EIP-4844 и называемый Blob, отличается от блоков, видимых виртуальной машине Ethereum (EVM). Blob доступен только в течение короткого периода времени и не виден EVM. Блоки, которые возникают каждые 12 секунд, могут хранить 1 МБ данных. Это значительно увеличивает емкость хранилища по сравнению со средним размером блока в Ethereum, который составляет около 90 КБ, что позволяет размещать больше транзакций. Кроме того, Blobs существуют на уровне консенсуса Ethereum, а не на уровне выполнения, требующем больших вычислений. Поскольку блобы не видны EVM и не относятся к уровню выполнения, их стоимость чрезвычайно мала, что значительно снижает комиссионные за транзакции. [2]

Так почему же многие говорят, что он оказывает значительное влияние на Layer2?

Это объясняется тем, что Layer2 работает на основе технологии Rollup, которая, по сути, выполняет пакет транзакций вне основной сети Ethereum. После выполнения результаты выполнения и данные транзакции сжимаются и отправляются обратно на L1, чтобы другие могли проверить правильность результатов транзакции. Очевидно, что если другие не могут прочитать данные, то верификация не может быть завершена. Поэтому очень важно, чтобы другие могли получить доступ к исходным данным о транзакциях, что также известно как "доступность данных".

Однако, в силу текущей архитектуры Ethereum, данные, передаваемые из L2 в L1, хранятся в Calldata транзакций. Calldata изначально была разработана как параметр для вызовов функций смарт-контракта и представляет собой данные, которые все узлы должны синхронно загружать. Если Calldata станет раздутой, это вызовет высокую нагрузку на узлы сети Ethereum, что сделает стоимость Calldata дорогой. Это является основным фактором, обусловливающим текущую стоимость L2. [3]

Blob решает эту проблему, разработав отдельный тип данных для данных, передаваемых с L2, отделив их от Calldata L1. Этот тип данных должен быть доступен и загружаем соответствующими сторонами только в течение определенного периода времени, не требуя полной сетевой синхронизации.

Влияние EIP-4844

Снижение платы за газ

Это снижает стоимость транзакций в сети, особенно для решений уровня Layer2.

Подготовка к шардингу

Обновление служит переходом для будущей технологии шардинга данных на Ethereum.

Усиление основной конкурентоспособности

Поскольку появляется все больше решений уровня 1, снижение платы за транзакции уровня 2 и mainnet помогает Ethereum сохранить или завоевать большую долю рынка.

Улучшенный пользовательский опыт

После обновления можно проводить больше транзакций, а комиссии значительно ниже.

Введение рынка комиссионных

Поскольку Blob отличается от предыдущих методов хранения, это приведет к появлению нового рынка платы, не зависящего от платы за L1 Gas.

Проекты с потенциальным воздействием

Layer2: Arbitrum, Optimism, zkSync и др.

Как уже упоминалось выше, Layer2 вынужден платить высокие Gas Fees за хранение своих данных в поле calldata для проверки. После модернизации EIP-4844 затраты могут быть значительно снижены, тем самым увеличивая прибыль. Кроме того, дальнейшее снижение сборов на Layer2 также будет способствовать активности на Layer2, способствуя процветанию его экосистемы.

Layer2 DeFi

Основанные на Layer2 проекты DeFi, такие как GMX и RDNT, в которых особое внимание уделяется эффективности использования капитала и скорости транзакций, могут позволить пользователям "делать больше с меньшими затратами" после модернизации в Канкуне, лучше подготовив их к приему большего числа пользователей.

DA Track

Поскольку данные Blob могут сохраняться только в течение короткого периода времени, решение проблемы поиска исторических данных может стимулировать появление новых услуг и стартапов, таких как решения по масштабированию DA, специально разработанные для Layer2.

Эта фундаментальная модернизация затрагивает не только вышеуказанные пути, но также повлияет на NFT, межцепные мосты и другие области.

Будущие шаги

Согласно дорожной карте Ethereum, представленной китайской компанией ETH, обновление Cancun является ядром программы The Surge, основная цель которой - способствовать масштабированию, ориентированному на ролловеры, и достижению 100 000 TPS. В основном он состоит из двух фаз:

1. Предварительное масштабирование сворачивания: EIP-4844 вводит в Ethereum новый тип транзакций, который переносит переходные данные Blob, что позволяет снизить накладные расходы на сворачивание в 10-100 раз. В нем также будут использованы предварительные доказательства мошенничества OP Rollup и ZK-EVM для начального масштабирования.
2. Полное масштабирование рулонов: Опираясь на предыдущий фундамент, основное внимание будет уделено оптимизации доступности данных (DA), такой как клиенты выборки данных, дизайн P2P и т.д.

Модернизация в Канкуне - это всего лишь первый шаг предварительного масштабирования, закладывающий основу для второго этапа полного масштабирования.

Дорожная карта развития Ethereum（Источник: ETH）

После The Surge будет еще четыре фазы: The Scourge, The Verge, The Purge и The Splurge.

Заключение

Являясь важным обновлением на этапе Surge, обновление Cancun еще больше оптимизирует опыт и затраты Layer2. Это значительно повышает конкурентоспособность блокчейнов на базе Ethereum и EVM, укрепляя лидирующие позиции мейннета Ethereum. В то же время, поскольку затраты на Layer2 были еще более оптимизированы, норма прибыли на треке Layer2 может стать больше, что, возможно, приведет к новому витку конкуренции.