Ethereum The Surge: Từ 100,000 TPS đến con đường mở rộng hệ sinh thái thống nhất

Tương lai của Ethereum: The Surge

Lộ trình của Ethereum ban đầu bao gồm hai chiến lược mở rộng: phân đoạn và giao thức Layer 2. Khi nghiên cứu tiến sâu, hai con đường này đã được kết hợp lại, tạo thành lộ trình tập trung vào Rollup, điều này vẫn là chiến lược mở rộng hiện tại của Ethereum.

Lộ trình lấy Rollup làm trung tâm đã đưa ra một sự phân công đơn giản: Ethereum L1 tập trung vào việc trở thành một nền tảng mạnh mẽ và phi tập trung, trong khi L2 đảm nhận nhiệm vụ giúp hệ sinh thái mở rộng. Mô hình này rất phổ biến trong xã hội: sự tồn tại của hệ thống tòa án (L1) không phải để theo đuổi tốc độ siêu nhanh và hiệu quả cao, mà là để bảo vệ hợp đồng và quyền tài sản, trong khi các doanh nhân (L2) cần xây dựng trên nền tảng vững chắc này, thúc đẩy sự phát triển của nhân loại.

Năm nay, lộ trình trung tâm Rollup đã đạt được những thành tựu quan trọng: với sự ra mắt của blobs EIP-4844, băng thông dữ liệu của Ethereum L1 đã tăng đáng kể, nhiều Ethereum Virtual Machine (EVM) Rollup đã bước vào giai đoạn đầu tiên. Mỗi L2 tồn tại như một "mảnh" với các quy tắc và logic nội bộ riêng, sự đa dạng và đa dạng về cách thực hiện mảnh giờ đây đã trở thành hiện thực. Nhưng như chúng ta đã thấy, việc đi trên con đường này cũng phải đối mặt với một số thách thức độc đáo. Do đó, nhiệm vụ hiện tại của chúng ta là hoàn thành lộ trình trung tâm Rollup và giải quyết những vấn đề này, đồng thời giữ vững tính vững chắc và phi tập trung đặc trưng của Ethereum L1.

Vitalik bài viết mới: Tương lai có thể của Ethereum, The Surge

The Surge: Mục tiêu quan trọng

  1. Tương lai Ethereum có thể đạt hơn 100.000 TPS thông qua L2;

  2. Giữ cho L1 được phi tập trung và đáng tin cậy;

  3. Ít nhất một số L2 hoàn toàn kế thừa các thuộc tính cốt lõi của Ethereum ( không tin cậy, mở, chống kiểm duyệt );

  4. Ethereum nên cảm thấy như một hệ sinh thái thống nhất, chứ không phải 34 chuỗi khối khác nhau.

Nội dung chương này

  1. Nghịch lý tam giác khả năng mở rộng
  2. Tiến triển hơn nữa trong việc lấy mẫu tính khả dụng của dữ liệu
  3. Nén dữ liệu
  4. Plasma tổng quát
  5. Hệ thống chứng minh L2 trưởng thành
  6. Cải tiến khả năng tương tác giữa các L2
  7. Mở rộng thực thi trên L1

Vitalik bài viết mới: Tương lai có thể của Ethereum, The Surge

Nghịch lý tam giác khả năng mở rộng

Tam giác quy tắc mở rộng là một ý tưởng được đưa ra vào năm 2017, cho rằng có sự mâu thuẫn giữa ba đặc tính của blockchain: phân quyền ( cụ thể hơn: chi phí vận hành các nút thấp ), khả năng mở rộng ( số lượng giao dịch được xử lý nhiều ) và bảo mật ( kẻ tấn công cần phải phá hủy một phần lớn các nút trong mạng để làm cho một giao dịch đơn lẻ thất bại ).

Cần lưu ý rằng, nghịch lý tam giác không phải là một định lý, và bài viết giới thiệu về nghịch lý tam giác cũng không kèm theo chứng minh toán học. Nó thực sự đưa ra một lập luận toán học mang tính gợi ý: nếu một nút thân thiện với phi tập trung (, chẳng hạn như một chiếc laptop tiêu dùng ), có thể xác minh N giao dịch mỗi giây, và bạn có một chuỗi xử lý k*N giao dịch mỗi giây, thì (i) mỗi giao dịch chỉ có thể được nhìn thấy bởi 1/k nút, điều này có nghĩa là kẻ tấn công chỉ cần phá hủy một số ít nút để thực hiện một giao dịch độc hại, hoặc (ii) nút của bạn sẽ trở nên mạnh mẽ, trong khi chuỗi của bạn sẽ không phi tập trung. Mục đích của bài viết này không phải là để chứng minh rằng việc phá vỡ nghịch lý tam giác là không thể; ngược lại, nó nhằm chỉ ra rằng việc phá vỡ nghịch lý tam giác là khó khăn, và nó cần phải vượt ra ngoài khung tư duy mà lập luận này ngụ ý.

Trong nhiều năm qua, một số chuỗi hiệu suất cao thường tuyên bố rằng họ đã giải quyết được tam giác bất khả tri mà không thay đổi kiến trúc cơ bản, thường thông qua việc áp dụng các kỹ thuật kỹ thuật phần mềm để tối ưu hóa nút. Điều này luôn gây hiểu lầm, vì việc chạy nút trên những chuỗi này khó khăn hơn nhiều so với việc chạy nút trên Ethereum. Bài viết này sẽ khám phá lý do tại sao lại như vậy và tại sao chỉ dựa vào kỹ thuật phần mềm của L1 client không thể mở rộng Ethereum?

Tuy nhiên, sự kết hợp giữa mẫu khả dụng dữ liệu và SNARKs thực sự giải quyết được nghịch lý tam giác: nó cho phép khách hàng xác minh một số lượng dữ liệu là khả dụng chỉ bằng cách tải xuống một lượng nhỏ dữ liệu và thực hiện rất ít phép tính. SNARKs là không cần tin cậy. Mẫu khả dụng dữ liệu có một mô hình tin cậy tinh vi few-of-N, nhưng nó giữ lại các đặc tính cơ bản mà chuỗi không thể mở rộng có, tức là ngay cả một cuộc tấn công 51% cũng không thể buộc các khối xấu được mạng chấp nhận.

Một phương pháp khác để giải quyết ba khó khăn là kiến trúc Plasma, nó sử dụng công nghệ khéo léo để chuyển giao trách nhiệm theo dõi tính khả dụng của dữ liệu cho người dùng một cách tương thích với động lực. Vào khoảng năm 2017-2019, khi chúng ta chỉ có chứng minh gian lận như một phương tiện để mở rộng khả năng tính toán, Plasma bị hạn chế rất nhiều trong việc thực thi an toàn, nhưng với sự phổ biến của SNARKs( chứng minh không có kiến thức ngắn gọn phi tương tác), kiến trúc Plasma trở nên khả thi cho nhiều tình huống sử dụng rộng rãi hơn bao giờ hết.

Vitalik mới: Tương lai có thể của Ethereum, The Surge

Tiến triển thêm về lấy mẫu khả dụng dữ liệu

Chúng tôi đang giải quyết vấn đề gì?

Vào ngày 13 tháng 3 năm 2024, khi bản nâng cấp Dencun được triển khai, blockchain Ethereum sẽ có 3 blob khoảng 125 kB mỗi slot 12 giây, hoặc băng thông dữ liệu khả dụng khoảng 375 kB cho mỗi slot. Giả sử dữ liệu giao dịch được công bố trực tiếp trên chuỗi, thì chuyển khoản ERC20 khoảng 180 byte, do đó TPS tối đa của Rollup trên Ethereum là: 375000 / 12 / 180 = 173.6 TPS

Nếu chúng ta thêm vào giá trị tối đa lý thuyết của calldata Ethereum (: mỗi slot 30 triệu Gas / mỗi byte 16 gas = mỗi slot 1,875,000 byte ), thì sẽ trở thành 607 TPS. Sử dụng PeerDAS, số lượng blob có thể tăng lên 8-16, điều này sẽ cung cấp cho calldata 463-926 TPS.

Đây là một cải tiến lớn đối với Ethereum L1, nhưng vẫn chưa đủ. Chúng tôi muốn có nhiều khả năng mở rộng hơn. Mục tiêu trung hạn của chúng tôi là 16 MB cho mỗi slot, nếu kết hợp với cải tiến nén dữ liệu Rollup, sẽ mang lại ~58000 TPS.

Nó là gì? Nó hoạt động như thế nào?

PeerDAS là một triển khai tương đối đơn giản của "1D sampling". Trong Ethereum, mỗi blob là một đa thức bậc 4096 trên trường số nguyên tố 253 bit (. Chúng tôi phát sóng các phần chia của đa thức, trong đó mỗi phần chia chứa 16 giá trị đánh giá từ 16 tọa độ liền kề trong tổng số 8192 tọa độ. Trong 8192 giá trị đánh giá này, bất kỳ 4096 cái nào ) có thể phục hồi blob dựa trên các tham số được đề xuất hiện tại: bất kỳ 64 cái nào trong 128 mẫu khả thi (.

Cách hoạt động của PeerDAS là cho phép mỗi máy khách lắng nghe một số lượng nhỏ subnet, trong đó subnet thứ i phát sóng mẫu thứ i của bất kỳ blob nào, và thông qua việc hỏi các đồng đẳng trong mạng p2p toàn cầu ) ai sẽ lắng nghe các subnet khác ( để yêu cầu những blob cần thiết từ các subnet khác. Phiên bản bảo thủ hơn SubnetDAS chỉ sử dụng cơ chế subnet mà không cần hỏi thêm tầng đồng đẳng. Đề xuất hiện tại là cho các nút tham gia chứng minh cổ phần sử dụng SubnetDAS, trong khi các nút khác ) tức là khách hàng ( sử dụng PeerDAS.

Về lý thuyết, chúng ta có thể mở rộng quy mô của "1D sampling" lên khá lớn: nếu chúng ta tăng số lượng blob tối đa lên 256) với mục tiêu là 128(, thì chúng ta có thể đạt được mục tiêu 16MB, trong khi đó, mỗi nút trong sampling khả năng dữ liệu có 16 mẫu * 128 blob * mỗi blob mỗi mẫu 512 byte = mỗi slot 1 MB băng thông dữ liệu. Đây chỉ vừa đủ trong phạm vi chấp nhận của chúng ta: điều này khả thi, nhưng có nghĩa là các khách hàng có băng thông hạn chế không thể thực hiện sampling. Chúng ta có thể tối ưu hóa điều này ở một mức độ nào đó bằng cách giảm số lượng blob và tăng kích thước blob, nhưng điều này sẽ làm tăng chi phí tái tạo.

Vì vậy, cuối cùng chúng tôi muốn tiến xa hơn, thực hiện lấy mẫu 2D )2D sampling(, phương pháp này không chỉ thực hiện lấy mẫu ngẫu nhiên trong blob mà còn thực hiện lấy mẫu ngẫu nhiên giữa các blob. Sử dụng thuộc tính tuyến tính của cam kết KZG, mở rộng tập hợp blob trong một khối thông qua một tập hợp blob ảo mới, các blob ảo này mã hóa dư thừa thông tin giống nhau.

Do đó, cuối cùng chúng tôi muốn tiến xa hơn, thực hiện lấy mẫu 2D, không chỉ ngẫu nhiên lấy mẫu trong blob mà còn giữa các blob. Đặc tính tuyến tính của cam kết KZG được sử dụng để mở rộng tập hợp blob trong một khối, bao gồm danh sách blob ảo mới mã hóa dư thừa thông tin giống nhau.

Điều quan trọng là việc mở rộng cam kết tính toán không cần có blob, do đó, kế hoạch này về cơ bản là thân thiện với việc xây dựng khối phân tán. Các nút thực tế xây dựng khối chỉ cần sở hữu cam kết blob KZG và họ có thể dựa vào mẫu khả dụng dữ liệu )DAS( để xác minh khả dụng của khối dữ liệu. Mẫu khả dụng dữ liệu một chiều )1D DAS( về cơ bản cũng thân thiện với việc xây dựng khối phân tán.

![Vitalik mới: Tương lai có thể của Ethereum, The Surge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-5d1a322bd6b6dfef0dbb78017226633d.webp(

) Còn cần làm gì nữa? Có những cân nhắc nào?

Tiếp theo là hoàn thành việc triển khai và ra mắt PeerDAS. Sau đó, tăng dần số lượng blob trên PeerDAS, đồng thời theo dõi mạng lưới và cải thiện phần mềm để đảm bảo an toàn, đây là một quá trình dần dần. Trong khi đó, chúng tôi hy vọng có nhiều công trình học thuật hơn để quy định PeerDAS và các phiên bản DAS khác cũng như tương tác của chúng với các quy tắc chọn nhánh và các vấn đề an toàn khác.

Trong giai đoạn xa hơn trong tương lai, chúng ta cần làm nhiều việc hơn để xác định phiên bản lý tưởng của 2D DAS và chứng minh các thuộc tính an toàn của nó. Chúng tôi cũng hy vọng cuối cùng có thể chuyển từ KZG sang một giải pháp thay thế an toàn lượng tử và không cần thiết lập đáng tin cậy. Hiện tại, chúng tôi vẫn chưa rõ những ứng cử viên nào thân thiện với việc xây dựng khối phân tán. Ngay cả khi sử dụng công nghệ "brute force" đắt đỏ, tức là sử dụng STARK đệ quy để tạo ra các chứng minh tính hợp lệ cho việc tái tạo các hàng và cột, cũng không đủ đáp ứng nhu cầu, vì mặc dù về mặt kỹ thuật, kích thước của một STARK là O(log)n### * log(log(n)( giá trị băm ( sử dụng STIR), nhưng thực tế STARK gần như lớn bằng toàn bộ blob.

Tôi nghĩ rằng con đường thực tế lâu dài là:

  1. Thực hiện DAS 2D lý tưởng;
  2. Kiên trì sử dụng 1D DAS, hy sinh hiệu suất băng thông mẫu, chấp nhận giới hạn dữ liệu thấp hơn vì sự đơn giản và tính ổn định.
  3. Từ bỏ DA, hoàn toàn chấp nhận Plasma như kiến trúc Layer2 chính mà chúng tôi quan tâm.

Xin lưu ý, ngay cả khi chúng tôi quyết định mở rộng thực thi trực tiếp trên lớp L1, lựa chọn này cũng tồn tại. Điều này là do nếu lớp L1 phải xử lý một lượng lớn TPS, khối L1 sẽ trở nên rất lớn, và khách hàng sẽ muốn có một phương pháp hiệu quả để xác minh tính chính xác của chúng, do đó chúng tôi sẽ phải sử dụng các công nghệ giống như Rollup) như ZK-EVM và DAS( trên lớp L1.

) Làm thế nào để tương tác với các phần khác của lộ trình?

Nếu thực hiện nén dữ liệu, nhu cầu đối với 2D DAS sẽ giảm bớt, hoặc ít nhất sẽ bị trì hoãn, nếu Plasma được sử dụng rộng rãi, thì nhu cầu sẽ giảm thêm. DAS cũng đặt ra thách thức cho các giao thức và cơ chế xây dựng khối phân tán: mặc dù DAS lý thuyết là thân thiện với việc tái cấu trúc phân tán, nhưng thực tế điều này cần được kết hợp với các đề xuất danh sách bao gồm gói và cơ chế lựa chọn phân nhánh xung quanh nó.

Vitalik bài viết mới: Tương lai có thể của Ethereum, The Surge

Nén dữ liệu

Chúng ta đang giải quyết vấn đề gì?

Mỗi giao dịch trong Rollup sẽ chiếm một lượng lớn không gian dữ liệu trên chuỗi: Việc chuyển ERC20 mất khoảng 180 byte. Ngay cả khi có mẫu khả dụng dữ liệu lý tưởng, điều này vẫn hạn chế khả năng mở rộng của giao thức Layer. Mỗi slot 16 MB, chúng ta có được:

16000000 / 12 / 180 = 7407 TPS

Nếu chúng ta không chỉ có thể giải quyết vấn đề của tử số, mà còn giải quyết vấn đề của mẫu số, để mỗi giao dịch trong các Rollup chiếm ít byte hơn trên chuỗi, điều đó sẽ như thế nào?

Nó là gì, nó hoạt động như thế nào?

Trong ý kiến của tôi, lời giải thích tốt nhất là bức tranh này cách đây hai năm:

Trong quá trình nén byte không, sử dụng hai byte để thay thế mỗi chuỗi byte không dài, biểu thị số lượng byte không. Hơn nữa, chúng tôi đã sử dụng các thuộc tính cụ thể của giao dịch:

Ký hiệu tập hợp: Chúng tôi từ

ETH1.16%
Xem bản gốc
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
  • Phần thưởng
  • 3
  • Chia sẻ
Bình luận
0/400
RuntimeErrorvip
· 07-14 20:38
Làm tốt lắm eth
Xem bản gốcTrả lời0
ChainMelonWatchervip
· 07-14 20:34
Chạy cũng khá đáng tin đấy~
Xem bản gốcTrả lời0
DegenWhisperervip
· 07-14 20:27
Chơi cấu trúc phân lớp ở đây, nói rất hay.
Xem bản gốcTrả lời0
Giao dịch tiền điện tử mọi lúc mọi nơi
qrCode
Quét để tải xuống ứng dụng Gate
Cộng đồng
Tiếng Việt
  • 简体中文
  • English
  • Tiếng Việt
  • 繁體中文
  • Español
  • Русский
  • Français (Afrique)
  • Português (Portugal)
  • Bahasa Indonesia
  • 日本語
  • بالعربية
  • Українська
  • Português (Brasil)