Як оновлення Ethereum Cancun перетворює масштабованість: від технологічних проривів до реального застосування

Ключові моменти

• 13 березня 2024 року Ethereum впровадив оновлення Cancun-Deneb у основну мережу, що є ключовою віхою в дорожній карті Ethereum 2.0 для впровадження Proto-Danksharding.
• Завдяки чотирьом етапам вдосконалення Ethereum, таким як EIP-4844, EIP-1153, EIP-4788 та EIP-6780, це оновлення значно знизило витрати на транзакції Layer 2 та підвищило пропускну здатність мережі.
• Proto-Danksharding впроваджує структуру даних Blob, що дозволяє Layer 2 Rollup зберігати тимчасові дані з нижчими витратами, сприяючи досягненню TPS (транзакцій на секунду) на рівні 100 000.
• Основні ризики, з якими стикається оновлення, включають проблеми сумісності існуючих смарт-контрактів та виклики інтеграції нових технологій зберігання даних.

Від Proof of Work до Proof of Stake: зміцнення основи розширення Ethereum

Перехід Ethereum до механізму Proof of Stake (PoS) є не лише оновленням консенсусного алгоритму, а й необхідною основою для подальшої технології Sharding. В епоху PoW майнери отримували право на ведення обліку шляхом конкуренції за обчислювальну потужність; в системі PoS валідатори випадковим чином розподіляються по різних Shard фрагментах на основі кількості заблокованого ETH.

Геніальність цього дизайну полягає в тому, що випадковий механізм розподілу значно знижує ймовірність атаки на шард, а також, розподіляючи верифікаційну роботу між кількома паралельними шардом, дозволяє всій мережі одночасно обробляти множину транзакцій. На відміну від Proof of Work, який вимагає низької ефективності через участь усієї мережі у обчисленнях, шардінг у середовищі PoS може реалізувати справжню паралельну обробку.

Ера Cancun після оновлення Ethereum Shanghai

Якщо оновлення Shanghai заклало основу для стейкінгу, то наступне оновлення Cancun є системною трансформацією мережевої ефективності. Оновлення Cancun-Deneb (також відоме як Dencun) не виникло з нічого, а було ретельно спроектовано на основі чотирьох конкретних пропозицій щодо поліпшення Ethereum (EIP):

Інтерпретація основних пропозицій щодо вдосконалення

EIP-4844: Реалізація Proto-Danksharding Це найреволюційніша з чотирьох пропозицій. Вона вводить концепцію “Blob” (бінарний великий об'єкт) — тимчасову структуру зберігання даних, яка може автоматично очищатися через приблизно 18 днів після існування в блоці. Для Layer 2 Rollup це означає, що їм не потрібно постійно зберігати всі дані транзакцій на основному ланцюзі Ethereum, а можна використовувати дешевий тимчасовий простір для зберігання. Який результат? Gas-витрати на Layer 2 можуть знизитися на 50%-90%.

EIP-1153: оптимізація короткострокового зберігання Ця пропозиція зменшує споживання Gas контрактами в операціях зберігання, запроваджуючи механізм тимчасового зберігання (transient storage), що дозволяє смарт-контрактам тимчасово зберігати дані в межах однієї транзакції без витратних операцій постійного зберігання.

EIP-4788: Міст для крос-чейн зв'язку Ця пропозиція безпосередньо відкриває стан Beacon Chain для виконавчого рівня, закладаючи основу для більш складних міжланцюгових взаємодій у майбутньому, підвищуючи взаємодію Ethereum з іншими блокчейн-мережами.

EIP-6780: Посилення безпеки смарт-контрактів Обмежуючи сценарії використання команди SELFDESTRUCT, знижено ризик знищення шкідливими контрактами, що підвищує безпеку коштів користувачів.

Поступове впровадження Danksharding

Данкшардинг, як концепція, запропонована дослідником Ethereum Данкрадом Фейстом, представляє собою рішення для шардінгу на фінальному етапі Ethereum 2.0 (Serenity). На відміну від традиційного шардінгу, який призначає незалежних генераторів блоків для кожного шард, Данкшардинг вимагає лише одного пропонента блоку, оптимізуючи доступність даних через спрощену архітектуру.

Proto-Danksharding є прототипом реалізації цього бачення — він зберігає ключові характеристики Danksharding, але використовує більш плавний перехід. Завдяки впровадженню структури даних Blob, додатки Layer 2 можуть відразу отримати вигоду, тоді як повна структура Danksharding продовжує розвиватися.

Як транзакції Blob змінюють екосистему

Blob-транзакції є безпосереднім продуктом Proto-Danksharding. Традиційні Ethereum-транзакції вимагають постійного запису всіх даних на блокчейні, що призводить до експоненційного зростання витрат на зберігання в міру зростання мережі. Blob-транзакції дозволяють прикріпити велику кількість даних як тимчасовий пакет до транзакції, які очищуються після перевірки, значно знижуючи фінансовий тягар для розробників.

Для Layer 2 Rollup (таких як Arbitrum, Optimism тощо) це означає, що вони можуть дешевше надсилати підтвердження транзакцій у пакетах на Ethereum, а кінцеві користувачі отримують вигоду від значно знижених Gas-витрат.

П'ять реальних впливів оновлення Cancun на екологію

1. Підвищення масштабованості Прото-Данкшардинг, впроваджуючи тимчасове зберігання даних, забезпечує якісний стрибок у пропускній спроможності Layer 2 Rollup. Мета в 100 тисяч TPS, запропонована в офіційній дорожній карті “Surge” Ethereum, стає більш досяжною.

2. Значне зниження витрат для користувачів Крива витрат на дані Blob є повністю незалежною від звичайних витрат на газ і, як правило, є дешевшою. Це безпосередньо перетворюється на зниження витрат на газ для користувачів Layer 2 на 50%-90%, в деякі періоди навіть нижче.

3. Інтелектуальне управління зберіганням даних Тимчасовий механізм зберігання EIP-1153 надає розробникам смарт-контрактів більш гнучкі варіанти зберігання — для даних, які потрібно зберігати лише короткостроково, більше не потрібно платити високу ціну за постійне зберігання.

4. Посилення взаємодії крос-ланцюгової екосистеми EIP-4788 відкриває стан Beacon Chain для виконавчого рівня, що забезпечує кращу технічну основу для подальшого крос-ланцюгового мосту та багатоланцевих застосувань.

5. Безпечне оновлення екосистеми смарт-контрактів EIP-6780 обмежує можливості зловживання SELFDESTRUCT, зменшуючи деякі відомі вектори атак на контракти, захищаючи активи користувачів та знижуючи витрати на аудит.

Реальні виклики, з якими стикається оновлення

Хоча перспективи оновлення Cancun виглядають обнадійливо, його реалізація не без ризиків. По-перше, деякі застарілі смарт-контракти можуть мати проблеми з сумісністю з новими способами розрахунку Gas або механізмами зберігання, що вимагає активної адаптації з боку проекту. По-друге, нова структура даних Blob, хоч і більш ефективна, вимагає відповідного оновлення та оптимізації програмного забезпечення вузлів, що ставить технічні вимоги до операторів вузлів по всій мережі.

Крім того, повноцінний Danksharding все ще розробляється, Proto-Danksharding, хоча і приносить негайні переваги, проте остаточне впровадження рішення потребує ретельного тестування.

Таймлайн оновлення та прогрес впровадження

Оновлення Cancun спочатку планувалося на жовтень 2023 року, але було відкладено до першої половини 2024 року, щоб забезпечити повноцінне тестування та аудит. Врешті-решт, оновлення офіційно впроваджено в основну мережу Ethereum 13 березня 2024 року (епоха 269568 збору валідаторів).

Оператори вузлів та стейкери повинні своєчасно оновлювати версії програмного забезпечення своїх клієнтів, щоб забезпечити сумісність з оновленою мережею.

Перспективи: Нова ера масштабованості Ethereum

Оновлення Cancun-Deneb символізує ключовий поворотний момент для Ethereum від теоретичного дизайну до практичної доступності. Завдяки впровадженню Proto-Danksharding, екосистема Layer 2 отримала простір для дихання, витрати для користувачів суттєво знизилися, а досвід користувачів у DeFi та NFT-програмах значно покращився.

Глибший сенс полягає в тому, що оновлення Cancun підтвердило життєздатність бачення шардінгу Ethereum, заклавши міцний фундамент для остаточної реалізації Danksharding. У майбутньому, коли повна схема шардінгу буде впроваджена, Ethereum матиме потенціал перевищити продуктивність у 100 тисяч TPS, справді ставши надійною опорою глобальної фінансової інфраструктури.

Для розробників, стейкерів та звичайних користувачів значення цього оновлення очевидне — нижчі витрати, швидший темп, кращий досвід. І саме це є ключем до того, щоб Ethereum залишався попереду в конкуренції з іншими високопродуктивними блокчейнами.