Ting at vide: |
– Ethereum, verdens næststørste blockchain efter markedsværdi, gennemgik for nylig en betydelig softwareopgradering kaldet The Merge, der skiftede fra Proof-of-Work til Proof-of-Stake-konsensus.
– Mens en overgang er vellykket, er der stadig spørgsmål om Ethereums skalerbarhed og parathed til næste fase af Web3's udvikling. – Denne artikel dykker ned i Ethereums skaleringsudfordringer og evaluerer dets evne til at imødekomme almindelige behov for adoption. Det hævder, at selvom en fejlfri skaleringsløsning ikke eksisterer endnu, har Layer 2s, inklusive Optimistic og Validity Rollups, det største potentiale for øget skalerbarhed uden at ofre "blockchain-trilemmaet." – Mere præcist vil optimistiske og Validity Rollups, ved hjælp af ZKP-teknologi, være nøglen til at forme fremtiden for Ethereum ved at muliggøre tillidsløse, komplekse og tilladelsesløse transaktioner i stor skala. |
Skalering af Ethereum: Søgen efter en løsning
Ethereum, som mange blockchains, står i øjeblikket over for begrænset transaktionsbehandlingskapacitet. På trods af understøttelse af ETH-overførsler og tusindvis af DApps, har øget brug resulteret i langsommere og dyrere transaktioner.
For at afbøde høje gebyrer førte denne situation til usikre designbeslutninger, såsom off-chain centraliserede tjenester til NFT-markedspladser. Introduktionen af EIP 1559 forbedrede estimering af gebyrer og incitamenter, men har ikke forbedret skalerbarheden væsentligt. … Skalerbarhedsudfordringen er velkendt inden for det populære blockchain-trilemma af skalerbarhed, decentralisering og sikkerhed.
Blockchain-trilemmaet hævder, at det ikke er muligt at opnå tre egenskaber samtidigt: decentralisering, sikkerhed og skalerbarhed. Hvis du ofrer decentralisering, er det meget nemmere at bygge et skalerbart og sikkert system, som Web2 allerede har bevist. Prioriter skalerbarhed ved at ofre din konsensusmekanisme, og du har en meningsløs, usikker, decentraliseret blockchain. At løse Blockchain-trilemmaet er utroligt komplekst og har været en vedvarende udfordring i det sidste årti.
Forøgelse af gennemstrømningen: Flere tilgange
I årenes løb er mange løsninger blevet behandlet for at løse Ethereum blockchain-trilemmaet. Et populært forslag er at bygge større blokke eller blokke i sekundet. Selvom det kan virke som en god idé, intensiverer det kravene til blockchain-noder og validatorer/minearbejdere om konsensus, hvilket fører til øget centralisering. Det bremser også omorganiseringer, hvilket øger sikkerhedsrisici.
Et alternativ er at skabe en sidekæde for at reducere belastningen af hovedkæden, som det ses med Polygon-netværket. Dette system involverer sikkerhedsafvejninger, da det er afhængigt af en svagere konsensus end Ethereum (mindre markedsværdi). Selvom det kan passe til specifikke brugssager, fører det ofte til centralisering og løser ikke fuldt ud Ethereums skalerbarhedsproblemer. Og alligevel er det stadig langt væk fra de titusindvis af anmodninger, der er nødvendige for at køre et Visa-lignende system.
Layer 2s & Sharding: Løsninger på Ethereums skalerbarhedsudfordringer?
Sharding og Layer 2s er bredt set som de bedste muligheder for Ethereum at skalere, mens blockchain-trilemmaet bevares.
På den ene side, blockchain-skæring har længe været betragtet som nøglen til skalerbarhed i blockchain-verdenen. Det var hovedtræk ved Eth2.0 i 2019 med overgangen til BLS-signaturordningen, PoS-konsensusmekanismen og implementeringen af eWASM. På den anden side, Lag 2s har set hurtige fremskridt gennem løbende forskning i roll-up mekanismer. Lad os undersøge den nuværende tilstand af disse to konkurrerende tilgange, og hvad deres fremtid kan byde på.
Hvordan virker Blockchain Sharding?
Udtrykket sharding stammer fra databasevidenskab, hvor vi opdeler en database horisontalt i mindre, håndterbare stykker kaldet shards. Hvert shard er en separat database, der indeholder et dataundersæt. Sharding bruges til at skalere databaser ved at distribuere data og forespørgsler på tværs af flere servere, hvilket gør det muligt for databasen at håndtere en større mængde data uden behov for en enkelt, kraftfuld server.
Denne idé om at udnytte sharding på blockchains blev hurtigt populær blandt udviklere. Blockchain-sharding opdeler netværket i mindre undernetværk kaldet shards, og shards gør det muligt at behandle transaktioner parallelt. I en shard blockchain er hvert shard en separat kæde, der fungerer uafhængigt. Det betyder, at hver node, minearbejder/validator kan fokusere på et givent shard for at skabe en lokal konsensus. For det første gør det muligt at behandle transaktioner parallelt. For det andet har hvert shard færre transaktioner at administrere. Lyder perfekt, så hvad er fangsten?
Sharding-udfordringer: Konsensus, Cross-Shard-kommunikation og sikkerhed
Med blockchain-sharding er det ikke let at definere den overordnede konsensus. Hvad er netværkets globale konsensus? Er det foreningen af hver lokal konsensus? Hvordan og hvor forankrer du denne lokale konsensus for at skabe en global en, som alle kan stole på? Sådanne spørgsmål er ikke nemme at besvare.
En anden væsentlig udfordring ved at implementere sharding er cross-shard kommunikation. Når det kommer til databaser, har du ikke dette problem, da data er opdelt over forskellige shards, så du kan læse eller skrive dem uafhængigt uden reelle problemer. Når det kommer til blockchain-shards, der udfører kode, er dette meget mere komplekst. Hvert shard skal kunne køre sin egen kode, konsultere tilstanden for et andet shard og udføre kode på et andet. Dette er ikke trivielt.
Denne skæringsvanskelighed relaterer sig også til problemet med sikkerhed. Dette problem er blevet undersøgt af eksperter, og forskellige skæringsordninger er blevet anset for at være tilbøjelige til mange nye former for angreb. Først og fremmest sætter den blot spørgsmålstegn ved konsensusmekanismen. Hvis du har 10 shards, og minearbejdere er fordelt pr. shard, er det 10 gange billigere at overtage et shard end at overtage den samlede blockchain. Skematisk oversættes angrebet på 51 % til 5.1 %. En løsning på dette er at ændre konsensusmekanismen fra Proof of Work til Proof Of Stake. Dette var den primære motivation for Ethereums overgang til Proof Of Stake.
På sikkerhed foran, effekten af Fusionen har været meget omdiskuteret. På den decentralisering foran, den opdaterede Ethereum-konsensus favoriserede centralisering, da token-ejerskab bestemmer netværkskontrol.
Med hensyn til Ethereums nye konsensus inciterede flere parametre til centralisering:
- At køre din Ethereum-node er ikke ligetil, det kræver ressourcer og oppetid. Det forhindrer simpelthen din tegnebog i at implementere det og køre på din bærbare computer eller endda din mobil.
- Tærsklen på 32 ETH og det faktum, at det ikke er muligt at fjerne indsatsen før en ukendt dato, skabte en pooling og likvid indsats, hvor Lido og børser tog det meste af markedet. I dag kontrollerer 4 aktører mere end 55 % af de mønter, der er satset på Ethereum blockchain (Lido 29.2 %, Coinbase 13.1 %, Kraken 7.6 % og Binance 6.2 %).
Alt i alt er blockchain-sharding en interessant idé til at øge skalerbarheden, men kræver kompleks arkitektur, specielt når det kommer til at definere den overordnede konsensus og implementere en effektiv cross-shard-protokol. Der er blevet gjort meget arbejde hen imod disse mål, men vi er stadig langt fra at implementere dem og gribe indvirkningerne på blockchain-trilemmaet.
Rollups til undsætning
Rollups komprimerer flere transaktioner til en enkelt transaktion for Ethereum at udføre, hvilket muliggør off-chain eksekvering af mange transaktioner med Ethereums sikkerhed for afviklinger. Der er to hovedimplementeringer af denne idé:
- Optimistiske rollups, der giver brugerne mulighed for at udstede svindelbeviser i tilfælde af tvist
- ZK-Rollups, hvor L2-netværket udsteder gyldighedsbeviser.
Optimistiske rollups og endelighedsproblem:
Optimistic Rollups er designet som de mest EVM-lignende Rollups. De er optimistiske, da de antager, at brugerne ikke indsender svigagtige transaktioner, hvilket tillader direkte blockchain-skrivning.
Der er en mekanisme, der bruger svindelbeviser, som L2-validatorer kan initialisere for at kontrollere de off-chain-transaktioner, der er foretaget inden for et par dage (7 dage på Optimism). Et gyldigt svindelbevis identificerer svigagtige trin i transaktionsprocessen, hvilket fører til tilbageførsel af transaktionen og en straf til den godkendende validator. Dette forbedrer transaktionsgennemstrømningen, samtidig med at Ethereums hovedkædesikkerhed bevares.
Optimistiske rollups bringer dog en ny udfordring: endelighed. Med blockchains betragtes bekræftede transaktioner som permanente og irreversible, men dette afhænger af konsensusmekanismen. For eksempel betragter PoW-kæder transaktioner som endelige, når sandsynligheden for en reorganisering er lav, og Bitcoin-transaktioner er endelige efter 6 bekræftelser. Med optimistiske rollups kan transaktioner tilbageføres efter flere dage, hvilket skaber en endelig udfordring og en anden afvejning.
En anden slags rollup: ZK-Rollups
ZK-Rollups, opkaldt efter deres brug af Zero-Knowledge Proof (ZKP) teknologi såsom SNARKs eller STARKs, er en anden type Rollup. Da egenskaben Zero-knowledge faktisk ikke er nyttig, kunne det være mere præcist at kalde dem Validity Rollups.
Rollup'et udfører en batch af transaktioner og producerer et gyldighedsbevis, verificeret af en smart kontrakt på Ethereum blockchain, der bekræfter det endelige resultat af transaktionerne. Det kryptografiske bevis er genereret ved hjælp af Zero Knowledge kryptografiske primitiver.
Mere generelt giver beviser med nulviden mulighed for, at en part (beviser) kan demonstrere besiddelse af visse oplysninger til en anden part (verifikator) uden at afsløre de faktiske oplysninger. Beviseren kan være sikker på sandheden af beviserens udsagn uden at lære dens indhold.
Oprindeligt designet til fortrolighed, bruger ZKRollups nulvidensbeviser til et meget andet formål: komprimering og betroet databehandling. De to førende nul-viden-teknologier er zk-STARKs (står for et nul-videns skalerbart gennemsigtigt vidensargument) og zk-SNARKs (står for et kortfattet, ikke-interaktivt vidensargument for viden).
Datatilgængelighedsproblem for L2:
Som vi har set, sikrer ZKP-teknologier gyldigheden af L2-tilstanden, men beviset alene giver ikke adgang til staten. For at øge gennemløbet flyttes eksekveringen ud af kæden, men data skal stadig være let tilgængelige for rekonstruktion. For at opnå dette indsendes transaktionsdata som opkaldsdata på Ethereum for at sikre, at dataene er tilgængelige for fremtidig rekonstruktion. Disse data kan også gemmes i betroet decentraliseret lagring såsom IPFS eller Arweave, hvilket giver enhver mulighed for at rekonstruere L2 og udnytte de indre incitamenter ved decentral lagring.
Det ville være endnu bedre at have muligheden for at gemme disse data på kæden, men dataene tjener kun til at rekonstruere tilstanden/sandheden af L2 og udføres ikke, hvilket gør det til en ineffektiv og dyr brug af blockchain-kapacitet.
For at løse denne forhindring foreslog Ethereum-udviklere to EIP'er: EIP4488 og EIP4844 (held og lykke med at undgå forvirring). Den første sænker gasomkostningerne for opkaldsdata, mens den anden opretter en ny transaktionstype til L2-datalagring. Disse data er uforanderlige og skrivebeskyttede og kan ikke tilgås af EVM'en og kan derfor ikke udføres.
Disse EIP'er er præcis, hvor ZKRollup-køreplanen opfylder køreplanen Execution Sharding, der begge foreslår det samme koncept til forskellige formål. EIP4488 sigter mod at gemme væsentlige L2-data, mens EIP-4844, også kendt som Proto-Danksharding, er et skridt hen imod implementering af Danksharding og eksekveringssharding.
Danksharding:
Danksharding involverer opdeling af store datasæt i mindre dele til adskillelse og behandling, ofte parallelt. Denne metode bruges i big data og AI felter, hvor træningssæt kan være meget store.
Proto-danksharding (EIP-4844) implementerer ikke sharding, men tilbyder billigere opkaldsdatalagring, der kunne shardes. Denne billigere opkaldsdatalagring vil i høj grad forbedre skalerbarheden for Ethereum på L2, hvilket potentielt gør sharding overflødig.
Proto-danksharding:
Med Proto-danksharding vil Ethereum blockchain have ikke-skalerbar beregning og skalerbare data. Og ZkRollups konverterer i det væsentlige disse skalerbare data og ikke-skalerbare men pålidelige beregninger til skalerbare beregninger.
ZKRollups i blockchain-trilemmaet:
ZKRollups har stærke skalerbarhedsfordele uden at ændre underliggende blockchain-egenskaber. At verificere Zero-Knowledge proof on-chain er hovedkravet, mens datatilgængelighed kan implementeres off-chain. I det lange løb kan man forvente, at Layer-1s bliver simple, sikre, forhåbentlig decentraliserede, mens Layer-2s vil give skalerbarhed.
Hvor er fangsten?
L2 kan virkelig skalere meget. Ikke desto mindre skal man for at blive afviklet på kæden (på L1) fremvise et bevis for gyldighed for den overordnede tilstand af L2, hvilket forårsager centraliseringsproblemer. I øjeblikket har L2-designs kun én bevis, hvilket betyder, at de kan censurere dine transaktioner. De kunne ikke rigtig fryse dine L1-aktiver, da der bygges indfødte broer. Forskningen er i gang for at tackle denne udfordring, hvilket giver andre parter mulighed for at udsende beviser, men der er stadig nogle vanskelige spørgsmål til voldgiften mellem disse beviser. I alle tilfælde er dette et vigtigt problem at løse for fremtiden.
Starknet har identificeret dette som en vigtigt emne på køreplanen, mens Arbitrum deler ansvaret mellem sequencer-indbakken og den forsinkede indbakke for at sikre, at der kan hentes midler i tilfælde af censur.
Lukning Tanker
Som vi har undersøgt, kan skalerbarhed komme til at koste en omkostning for sikkerhed og decentralisering, mens Layer 2-løsninger ses som de mest lovende måder at øge skalerbarheden på uden at gå på kompromis med de andre aspekter af blockchain-trilemmaet.
Optimistiske og Validity Rollups, ved hjælp af ZKP-teknologi, vil være afgørende for at forme fremtiden for Ethereum ved at muliggøre tillidsløse, komplekse og tilladelsesløse transaktioner i stor skala. Validity Rollups har en betydelig fordel i forhold til Optimistic Rollups: kort endelighed. Ethereums køreplan har for nylig ændret sig for at understøtte disse rollups på blockchain-niveau.
Fremtiden for blockchain-skalerbarhed inkluderer komplekse DApps, der kører på Layer 2s (eller rekursive rollups), hvilket muliggør praktisk talt uendelig skalerbarhed, med decentraliseret og sikker lag-1. På lang sigt kan Layer 1 blive afviklingslag, hvor kompleksiteten af DApps flyttes til Layer 2s.
- SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
- Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
- Kilde: https://www.ledger.com/blog/on-the-future-of-ethereum-charles-guillemet
- 1
- 10
- 2%
- 2019
- 32 ETH
- 51% angreb
- 7
- a
- evne
- I stand
- Om
- adgang
- af udleverede
- tilgængelig
- præcis
- opnå
- tværs
- aktører
- faktisk
- adresse
- Vedtagelse
- fremgang
- Fordel
- Efter
- AI
- målsætninger
- Alle
- tillade
- tillader
- alene
- allerede
- alternativ
- blandt
- Anchor
- ,
- En anden
- besvare
- nogen
- tilgange
- voldgift
- voldgift
- arkitektur
- hævder
- argument
- artikel
- arweave
- aspekter
- Aktiver
- angribe
- tilgængelighed
- til rådighed
- undgå
- bliver
- være
- fordele
- BEDSTE
- Bedre
- mellem
- Big
- Big data
- større
- binance
- Bitcoin
- bitcoin transaktioner
- blockchain
- blockchain skalerbarhed
- blockchains
- Blocks
- broer
- bringe
- bredt
- bygge
- bygget
- ringe
- kaldet
- ringer
- kan ikke
- kasket
- Kapacitet
- tilfælde
- tilfælde
- brydning
- forårsager
- Censur
- Centralisering
- centraliseret
- vis
- kæde
- kæder
- udfordre
- udfordringer
- lave om
- skiftende
- billigere
- kontrollere
- kode
- coinbase
- Mønter
- Kom
- Kommunikation
- konkurrerende
- komplekse
- kompleksitet
- at gå på kompromis
- beregning
- computing
- Konceptet
- sikker
- fortrolighed
- bekræftelser
- BEKRÆFTET
- forvirring
- Konsensus
- konsensusmekanisme
- Overvej
- betragtes
- indeholder
- indhold
- kontrakt
- kontrol
- styring
- Koste
- kunne
- skabe
- oprettet
- skaber
- Oprettelse af
- kryptografisk
- Nuværende
- Nuværende tilstand
- For øjeblikket
- DApps
- data
- data opbevaring
- Database
- databaser
- datasæt
- Dato
- Dage
- årti
- decentralisering
- decentral
- afgørelser
- definere
- Forsinket
- krav
- demonstrere
- afhænger
- Design
- konstrueret
- designs
- Trods
- bestemmer
- udviklere
- Udvikling
- devs
- forskellige
- svært
- Vanskelighed
- direkte
- distribueret
- distribution
- Er ikke
- Dont
- hver
- lettere
- effekt
- effektiv
- EIP
- muliggøre
- muliggør
- sikre
- væsentlig
- væsentlige
- ETH
- ETH2
- Ether (ETH)
- ethereum
- Ethereum blockchain
- Ethereums
- Endog
- EVM
- præcist nok
- Udvekslinger
- udføre
- Udfører
- udførelse
- udførelse
- forvente
- dyrt
- eksperter
- udforske
- ansigter
- Feature
- gebyr
- Gebyrer
- få
- Fields
- endelige
- endelighed
- Fornavn
- Fokus
- formularer
- bedrageri
- svigagtig
- Frys
- fra
- forsiden
- fuldt ud
- fonde
- fremtiden
- GAS
- genereret
- given
- Global
- Global konsensus
- Mål
- godt
- stærkt
- hånd
- håndtere
- Høj
- hold
- Forhåbentlig
- Hvordan
- HTTPS
- idé
- identificeret
- identificerer
- uforanderlige
- Påvirkninger
- gennemføre
- implementering
- implementeret
- gennemføre
- vigtigt
- Forbedre
- forbedret
- forbedrer
- in
- Incitamenter
- Incentivization
- tilskyndes
- Herunder
- Forøg
- øget
- stigende
- utroligt
- uafhængigt
- ineffektiv
- oplysninger
- instans
- Forstærker
- interessant
- Introduktion
- IPFS
- spørgsmål
- spørgsmål
- IT
- Nøgle
- Venlig
- Kend
- viden
- kendt
- Kraken
- l2
- laptop
- stor
- vid udstrækning
- større
- Efternavn
- lag
- lag 1
- Layer 2
- Lag 2s
- lag
- førende
- Leads
- læring
- Ledger
- Niveau
- løftestang
- LIDO
- Limited
- Flydende
- væskestakning
- belastning
- lokale
- Lang
- langsigtet
- Lot
- Lav
- held
- lavet
- Main
- Main Feature
- Mainstream
- mainstream-vedtagelse
- Making
- administrere
- mange
- Marked
- Market Cap
- markedspladser
- max-bredde
- betyder
- midler
- mekanisme
- Mød
- opfylder
- Flet
- metode
- minearbejdere
- afbøde
- Mobil
- mere
- mest
- Motivation
- bevæge sig
- flere
- Som hedder
- indfødte
- behov
- behøve
- behov
- netværk
- Ny
- næste
- NFT
- NFT markedspladser
- node
- noder
- Tilbud
- On-Chain
- ONE
- igangværende
- opererer
- Optimisme
- Optimistisk
- Optimistiske sammenfald
- Indstillinger
- Andet
- Resultat
- samlet
- egen
- ejerskab
- Parallel
- parametre
- parter
- dele
- part
- perfekt
- permanent
- permissionless
- stykker
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatoData
- Polygon
- Polygon-netværk
- Populær
- PoS
- besiddelse
- mulig
- potentiale
- potentielt
- POW
- vigtigste
- præcist
- primære
- Prioriter
- sandsynlighed
- Problem
- problemer
- behandle
- forarbejdning
- producere
- lovende
- bevis
- Proof-of-Stake
- Proof-of-Work
- beviser
- egenskaber
- ejendom
- foreslog
- protokol
- gennemprøvet
- give
- formål
- formål
- Quest
- Spørgsmål
- hurtigt
- hurtige
- Læs
- Readiness
- ægte
- for nylig
- Rekursiv
- reducere
- forblive
- anmodninger
- krav
- Kræver
- forskning
- Ressourcer
- ansvar
- afslørende
- Tilbageførsel
- risici
- køreplan
- rulle op
- Rul op
- opdateringspakker
- Kør
- kører
- ofre
- at ofre
- samme
- Skalerbarhed
- skalerbar
- Scale
- skalering
- Skaleringsløsning
- Ordningen
- ordninger
- Videnskab
- Anden
- næststørste
- sikker
- sikkerhed
- sikkerhedsrisici
- adskille
- tjener
- Tjenester
- sæt
- Slog sig ned
- afregning
- Bosættelser
- flere
- forme
- brudt
- sharding
- SKIFT
- Kort
- signifikant
- betydeligt
- Simpelt
- ganske enkelt
- samtidigt
- siden
- enkelt
- Situationen
- bremser
- mindre
- Smart
- smart kontrakt
- snerper
- So
- Software
- løsninger
- Løsninger
- SOLVE
- Løsning
- nogle
- specifikke
- specifikt
- delt
- Stage
- spil
- satset
- Afsætning
- står
- Tilstand
- Statement
- stængler
- Trin
- Steps
- Stadig
- opbevaring
- butik
- opbevaret
- ligetil
- stærk
- studeret
- indsendt
- vellykket
- sådan
- Dragt
- support
- Støtte
- systemet
- tager
- Teknologier
- Teknologier
- Mønterne
- Fremtiden
- Fusionen
- Staten
- deres
- derfor
- tusinder
- tre
- tærskel
- Gennem
- kapacitet
- gange
- til
- i dag
- token
- emne
- mod
- mod
- Kurser
- transaktion
- transaktionsbeslutning
- Transaktioner
- overførsler
- overgang
- gennemsigtig
- Stol
- betroet
- underliggende
- forstået
- union
- opdateret
- opgradering
- oppetid
- Brug
- brug
- brugere
- Validator
- validatorer
- verificeres
- verificere
- næsten
- afgørende
- bind
- tegnebog
- måder
- Web2
- Web3'er
- Hvad
- som
- mens
- bredt
- vilje
- inden for
- uden
- Arbejde
- world
- Verdens
- ville
- skriver
- skrivning
- år
- Din
- zephyrnet
- nul
- zero-knowledge
- nul-viden bevis
- nul-viden bevis
- zk-SNARKS