Как обновление Ethereum Cancun переосмысляет масштабируемость: от технологических прорывов до практического применения

Ключевые моменты

• 13 марта 2024 года Ethereum внедрил обновление Cancun-Deneb в основной сети, что является ключевым этапом в дорожной карте Ethereum 2.0, вводящим Proto-Danksharding.
• Благодаря четырем предложениям по улучшению Ethereum, таким как EIP-4844, EIP-1153, EIP-4788 и EIP-6780, это обновление значительно снизило стоимость транзакций на уровне 2 и увеличило пропускную способность сети.
• Proto-Danksharding ввел структуру данных Blob, что позволяет Layer 2 Rollup хранить временные данные с меньшими затратами, продвигая TPS (количество транзакций в секунду) к уровню 100000.
• Основные риски, связанные с обновлением, включают проблемы совместимости с существующими смарт-контрактами и вызовы интеграции новых технологий хранения данных.

От Proof of Work до Proof of Stake: Укрепление основы расширения Ethereum

Переход Ethereum к механизму Proof of Stake (PoS) не является просто обновлением алгоритма консенсуса, а является необходимой основой для последующей технологии Sharding. В эпоху PoW майнеры получали право на запись, соревнуясь по вычислительной мощности; в системе PoS валидаторы случайным образом распределяются по различным фрагментам Shard в зависимости от количества ETH, которое они ставят.

Умность этого дизайна заключается в том, что механизм случайного распределения значительно снижает вероятность атаки на шард, а также, распределяя проверочные работы по нескольким параллельным шард, позволяет всей сети одновременно обрабатывать в несколько раз большее количество транзакций. В отличие от низкой эффективности Proof of Work, требующей участия всей сети в вычислениях, шардирование в среде PoS может реализовать по-настоящему параллельную обработку.

Эпоха Cancun после обновления Ethereum Shanghai

Если Shanghai-апгрейд заложил основы для стейкинга, то последующий апгрейд Cancun представляет собой системную реконструкцию сетевой эффективности. Апгрейд Cancun-Deneb (также известный как Dencun) не появился на пустом месте, а был тщательно разработан на основе четырех конкретных предложений по улучшению Ethereum (EIPs):

Интерпретация основного предложения по улучшению

EIP-4844: Реализация Proto-Danksharding Это наиболее революционное из четырех предложений. Оно вводит концепцию “Blob” (бинарный большой объект) — временной структуры хранения данных, которая может автоматически очищаться через примерно 18 дней после своего существования в блоке. Для Layer 2 Rollup это означает, что им не нужно постоянно хранить все данные о транзакциях на основной цепи Ethereum, а можно использовать дешевое временное пространство для хранения. Каков результат? Комиссии за Gas на Layer 2 могут снизиться на 50%-90%.

EIP-1153: Оптимизация краткосрочного хранения Это предложение уменьшает потребление газа контрактом в операциях хранения, вводя механизм временного хранения (transient storage), который позволяет смарт-контрактам временно хранить данные в рамках одной транзакции без дорогостоящих операций постоянного хранения.

EIP-4788: Мост для межсетевой связи Данное предложение напрямую открывает состояние цепочки Beacon для исполнительного уровня, закладывая основу для более сложного межцепочечного взаимодействия в будущем и усиливая взаимозаменяемость Ethereum с другими блокчейн-сетями.

EIP-6780: Укрепление безопасности смарт-контрактов Ограничивая сценарии использования операции SELFDESTRUCT, мы снижаем риски разрушения злонамеренными контрактами и усиливаем безопасность пользовательских средств.

Пошаговая реализация Danksharding

Данкшардинг, предложенный исследователем Ethereum Данкрадом Файстом, представляет собой концепцию схемы шардирования на конечной стадии Ethereum 2.0 (Серенити). В отличие от традиционного шардирования, которое назначает независимого генератора блоков для каждого шарда, Данкшардинг требует только одного предложителя блока, оптимизируя доступность данных за счет упрощенной архитектуры.

Proto-Danksharding является прототипом реализации этой концепции — он сохраняет ключевые особенности Danksharding, но использует более плавный переход. Благодаря введению структуры данных Blob, приложения второго уровня могут немедленно получить выгоду, в то время как полная структура Danksharding продолжает разрабатываться.

Как сделки с Blob изменят экосистему

Blob-транзакции являются прямым продуктом Proto-Danksharding. Традиционные Ethereum-транзакции требуют постоянной записи всех данных в блокчейн, что приводит к экспоненциальному увеличению стоимости хранения с ростом сети. Blob-транзакции позволяют добавлять большое количество данных в качестве временных пакетов к транзакциям, которые очищаются после валидации, значительно снижая финансовое давление на разработчиков.

Для Layer 2 Rollup (таких как Arbitrum, Optimism и др.) это означает, что они могут дешевле отправлять доказательства транзакций на Ethereum, что в конечном итоге приносит пользователям выгоду за счет значительно сниженных Gas-расходов.

Пять реальных воздействий обновления Канкана на экосистему

1. Повышение масштабируемости Прото-Данкшардинг, вводя временное хранилище данных, обеспечивает качественный скачок пропускной способности Layer 2 Rollup. Цель в 100 000 TPS, предложенная в официальной дорожной карте Ethereum “Surge”, становится более достижимой.

2. Значительное снижение затрат для пользователей Кривая стоимости данных Blob полностью независима от обычных затрат на газ и, как правило, дешевле. Это напрямую приводит к снижению затрат на газ для пользователей второго уровня на 50%-90%, а в некоторые периоды даже ниже.

3. Умное управление хранением данных Временный механизм хранения EIP-1153 предоставляет разработчикам смарт-контрактов более гибкие варианты хранения — для данных, которые нужно сохранять только на короткий срок, больше не нужно платить высокую цену за постоянное хранение.

4. Укрепление взаимосвязи кросс-чейн экосистем EIP-4788, открывая состояние цепочки маяка для уровня выполнения, предоставляет лучшую техническую основу для последующего кросс-цепочного моста и многоцепочных приложений.

5. Обновление безопасности экосистемы смарт-контрактов EIP-6780 ограничивает пространство для злоупотребления SELFDESTRUCT, снижает некоторые известные векторы атак на уязвимости контрактов, защищая активы пользователей и одновременно снижая затраты на аудит.

Реальные вызовы, с которыми сталкивается обновление

Несмотря на яркие перспективы обновления Cancun, его внедрение не лишено рисков. Во-первых, некоторые устаревшие смарт-контракты могут столкнуться с проблемами совместимости с новыми методами расчета Gas или механизмами хранения, что требует от проектных групп активной адаптации. Во-вторых, новая структура данных Blob, хотя и более эффективная, также требует соответствующих обновлений и оптимизации программного обеспечения узлов, что ставит технические требования перед операторами узлов по всей сети.

Кроме того, полное Danksharding все еще находится в разработке. Хотя Proto-Danksharding уже приносит ощутимую пользу, окончательное решение требует тщательного тестирования.

Временная шкала обновлений и прогресс реализации

Обновление Cancun изначально планировалось на октябрь 2023 года, но было отложено до первой половины 2024 года, чтобы обеспечить полноценное тестирование и аудит. В конечном итоге обновление было официально внедрено в основной сети Ethereum 13 марта 2024 года (эпоха 269568 для валидаторов).

Операторы узлов и ставочники должны своевременно обновлять версии своего клиентского программного обеспечения, чтобы обеспечить совместимость с обновленной сетью.

Перспективы: новая эра масштабируемости Ethereum

Обновление Cancun-Deneb символизирует ключевой поворотный момент для Ethereum, переходя от теоретического дизайна к фактической применимости. С введением Proto-Danksharding экосистема уровня 2 получила возможность для роста, затраты пользователей существенно снизились, а пользовательский опыт DeFi и NFT приложений значительно улучшился.

Глубинный смысл заключается в том, что обновление Cancun подтвердило жизнеспособность видения шардирования Ethereum, заложив прочный фундамент для окончательной реализации Danksharding. В будущем, когда полное решение по шардированию будет внедрено, Ethereum сможет преодолеть потолок производительности в 100 000 TPS, действительно став надежной основой для глобальной финансовой инфраструктуры.

Для разработчиков, ставящих и обычных пользователей значение этого обновления очевидно — более низкие сборы, более высокая скорость, лучший опыт. И это именно то, что позволяет Ethereum сохранять лидерство в конкуренции с другими высокопроизводительными блокчейнами.