Ethereum 2.0 The Surge: Criar um ecossistema de descentralização com milhões de TPS

Perspectivas de Atualização Tecnológica do Ethereum: The Surge

O cofundador do Ethereum, Vitalik Buterin, publicou recentemente uma série de artigos que exploram o desenvolvimento futuro do Ethereum. Esses artigos giram em torno de seis fases do roteiro do Ethereum: a fusão, o surto, a liquidação, a validação, a purificação e o salto. Este artigo irá focar na fase do Surto, que se concentra principalmente na escalabilidade e no desenvolvimento a longo prazo do Ethereum.

Ethereum protocolo análise das perspetivas de atualização técnica (2): The Surge

Visão central do Ethereum

O objetivo essencial do Ethereum é tornar-se a infraestrutura da internet descentralizada. Através da execução automática de contratos inteligentes, o Ethereum suporta o desenvolvimento de aplicações descentralizadas complexas, e essa flexibilidade torna-o a plataforma preferida para desenvolvedores construir aplicações como DeFi, NFTs, entre outras.

No entanto, o Ethereum tem limitações em termos de escalabilidade. Atualmente, o Ethereum consegue processar apenas 15-30 transações por segundo, muito abaixo das redes de pagamento tradicionais. Isso resulta em altas taxas de gas durante a congestão da rede, limitando a capacidade do Ethereum de se tornar uma infraestrutura global. O Surge foi projetado exatamente para resolver esse problema.

Os principais objetivos do Surge incluem:

  • Implementar a capacidade de processar mais de 100.000 transações por segundo em Ethereum L1+L2
  • Manter a descentralização e robustez do L1
  • Garantir que parte do L2 herde completamente as propriedades centrais do Ethereum
  • Maximizar a interoperabilidade entre L2, tornando o Ethereum um ecossistema unificado

Estratégia de escalabilidade com rollup como núcleo

O núcleo do Surge é aumentar significativamente a escalabilidade através de soluções L2, onde o rollup é um componente chave. Esta estratégia define claramente a divisão de trabalho: o Ethereum L1 foca em ser uma camada base poderosa e descentralizada, enquanto o L2 assume a tarefa de expandir o ecossistema.

O Rollup agrupa transações fora da cadeia e, em seguida, submete os resultados de volta à mainnet, aumentando significativamente a capacidade de processamento enquanto mantém a segurança e a descentralização. Vitalik afirma que o rollup pode aumentar a capacidade de processamento do Ethereum para mais de 100.000 transações por segundo. Este será um avanço revolucionário, permitindo que o Ethereum suporte aplicações em escala global sem comprometer a descentralização.

Vitalik enfatizou que o rollup não é apenas uma solução temporária, mas sim uma solução de escalabilidade a longo prazo. O Ethereum 2.0, através do The Merge, fez a transição de prova de trabalho para prova de participação, reduzindo o consumo de energia, enquanto o rollup é visto como o próximo marco importante.

Este ano, o roadmap centrado em rollup fez avanços significativos: com o lançamento dos blobs EIP-4844, a largura de banda de dados do Ethereum L1 aumentou consideravelmente, e vários rollups da máquina virtual Ethereum já entraram na primeira fase. Cada L2 existe como um shard com suas próprias regras e lógica, e a diversificação das abordagens de implementação de shards tornou-se uma realidade.

Análise das Perspectivas de Atualização Técnica do Protocolo Ethereum (2): The Surge

Amostragem de Disponibilidade de Dados ( DAS ) de desenvolvimento adicional

A amostragem de disponibilidade de dados ( DAS ) é outro aspecto chave de The Surge, destinado a resolver problemas de disponibilidade de dados. Em uma rede descentralizada, é crucial que todos os nós possam validar os dados sem precisar armazenar ou baixar todo o conteúdo.

O DAS permite que os nós verifiquem dados sem acessar o conjunto completo de dados, aumentando assim a escalabilidade e a eficiência.

Vitalik enfatizou duas formas de DAS: PeerDAS e 2D DAS. O PeerDAS promete melhorar a hipótese de confiança dos rollups, aumentando a segurança. O 2D DAS realiza amostragem aleatória não apenas dentro do blob, mas também entre blobs. Utilizando as propriedades lineares do compromisso KZG, expande o conjunto de blobs no bloco através de um novo conjunto de blobs virtuais, que codificam a mesma informação redundante.

Com a ajuda do DAS, o Ethereum pode processar uma quantidade maior de dados, permitindo rollups mais rápidos e econômicos, sem comprometer a descentralização.

No futuro, será necessário mais trabalho para determinar a versão ideal do 2D DAS e provar suas propriedades de segurança.

O caminho de realização a longo prazo que Vitalik acredita é:

  1. Implementar o ideal 2D DAS
  2. Continuar a usar 1D DAS, sacrificando a eficiência da largura de banda de amostragem, para aceitar limites de dados mais baixos em prol da simplicidade e robustez.
  3. Abandonar o DA, aceitar totalmente o Plasma como a principal arquitetura Layer2

É importante notar que, mesmo que a decisão seja expandir a execução diretamente na camada L1, essas opções ainda existem. Porque se a L1 tiver que processar um grande número de transações, os blocos da L1 se tornarão muito grandes, e os clientes precisarão validar sua correção de forma eficiente, portanto, será necessário usar na camada L1 as mesmas tecnologias que o rollup(, como ZK-EVM e DAS).

Plasma e outras soluções

Além do Rollup, a solução de escalonamento off-chain proposta inicialmente, Plasma, também é outra solução L2.

A Plasma cria sub-redes, que processam transações de forma independente da rede principal Ethereum, enviando periodicamente um resumo para a rede principal. Para cada bloco, o operador envia a cada usuário uma prova de Merkle que demonstra a mudança de estado dos ativos desse usuário. Os usuários podem retirar ativos fornecendo a prova de Merkle. É importante notar que este ramo não precisa ter o estado mais recente como raiz.

Assim, mesmo que haja problemas de disponibilidade de dados, os usuários ainda podem recuperar seus ativos extraindo o estado mais recente disponível. Se um usuário enviar um ramo inválido, a atribuição dos ativos pode ser determinada por meio do mecanismo de desafio na cadeia.

Embora o desenvolvimento do Plasma esteja, de certa forma, atrás do rollup, Vitalik ainda o vê como parte do conjunto de ferramentas de escalabilidade mais amplo do Ethereum.

Além disso, Vitalik discutiu a melhoria das técnicas de compressão de dados e provas criptográficas para aumentar ainda mais a eficiência dos rollups e de outras soluções L2. A ideia é comprimir os dados o máximo possível, enquanto garante que todas as informações necessárias ainda estejam disponíveis para a validação pelos nós do Ethereum. Essas melhorias tecnológicas provavelmente desempenharão um papel crucial no processo de implementação de maior capacidade no Ethereum.

As versões iniciais do Plasma só conseguiam lidar com casos de pagamento, tornando difícil a sua promoção adicional. Mas se for exigido que cada raiz seja verificada com SNARK, o Plasma se tornará mais poderoso. Seu processo pode ser significativamente simplificado, pois a maioria dos caminhos possíveis de fraude por parte dos operadores é eliminada. Ao mesmo tempo, novas possibilidades são abertas, pois, quando os operadores não fraudam, os usuários podem retirar fundos imediatamente, sem precisar esperar o período de contestação.

O desempenho do Plasma é bastante bom, e essa é uma das principais razões pelas quais todos projetam estruturas de habilidades para superar suas deficiências de segurança.

Melhorias na interoperabilidade entre L2

Os principais desafios que o ecossistema L2 enfrenta atualmente são a fraca interoperabilidade entre L2, e como fazer com que a experiência de uso do ecossistema L2 seja semelhante à de um ecossistema Ethereum unificado é uma questão que precisa de melhorias.

As melhorias de interoperabilidade entre L2 têm várias categorias. Teoricamente, o Ethereum centrado em Rollup é semelhante ao L1 com sharding de execução. Atualmente, o ecossistema L2 do Ethereum ainda enfrenta os seguintes problemas na prática em relação ao estado ideal:

Endereço da cadeia específica: O endereço deve conter informações da cadeia (L1, Optimism, Arbitrum, etc. ). Uma vez implementado, a transferência entre L2 pode ser realizada simplesmente colocando o endereço no campo de envio, e a carteira pode gerenciar automaticamente o método de envio (, incluindo o uso de protocolos de cross-chain ).

Pedido de pagamento em uma cadeia específica: Deve ser possível criar facilmente e de forma padronizada a mensagem "envie-me X tokens do tipo Y na cadeia Z". Aplicação principal em pagamentos entre pessoas, pagamentos entre pessoas e serviços de comerciantes, assim como solicitações de financiamento de dApps.

Troca entre cadeias e pagamento de Gas: Deve haver protocolos abertos padronizados que expressem operações entre cadeias. O ERC-7683 e o RIP-7755 tentaram isso nesta área, embora o alcance de ambos seja mais amplo.

Cliente leve: Os usuários devem ser capazes de validar realmente a cadeia com a qual interagem, em vez de confiar apenas nos provedores de RPC. Por exemplo, o Helios da a16z crypto pode fazer isso ( para o Ethereum em si ), mas essa desconfiança precisa ser estendida para o L2. O ERC-3668(CCIP-read) é uma estratégia para alcançar esse objetivo.

Ideia da ponte de tokens compartilhados: Na situação em que todos os L2 são rollups de prova de validade e cada slot é submetido ao Ethereum, para transferir um ativo de um L2 para outro em estado nativo, ainda é necessário realizar um saque e um depósito, o que requer o pagamento de uma grande quantidade de taxas de Gas L1.

Uma forma de resolver este problema é: criar um Rollup minimalista compartilhado, cuja única função é manter qual L2 possui cada token e os respectivos saldos, permitindo que esses saldos sejam atualizados em lote através de operações de envio entre L2 iniciadas por qualquer L2. Isso permitirá que as transferências entre L2 não precisem pagar a taxa de gás do L1 a cada vez, nem utilizar tecnologias baseadas em provedores de liquidez como a ERC-7683.

Sincronização Combinatória: Permite chamadas sincronizadas entre um L2 específico e L1 ou entre múltiplos L2. Isso ajuda a melhorar a eficiência financeira dos protocolos DeFi. O primeiro pode ser realizado sem coordenação entre L2; o último requer compartilhamento de ordenação. As tecnologias baseadas em rollup são automaticamente aplicáveis a todas essas tecnologias.

Muitos dos exemplos acima enfrentam o dilema de quando padronizar e quais camadas padronizar. Se a padronização ocorrer muito cedo, pode consolidar soluções inferiores. Se a padronização ocorrer muito tarde, pode causar fragmentação desnecessária.

Atualmente, um consenso é: em certas situações, existem soluções de curto prazo que têm atributos mais fracos, mas são mais fáceis de implementar, e também existem soluções de longo prazo que são "finalmente corretas", mas levam anos a serem alcançadas. Estas tarefas são não apenas questões técnicas, mas também ( e podem até ser principalmente ) questões sociais, necessitando de colaboração entre L2, carteiras e L1.

Ethereum protocolo técnica atualização perspectiva análise (2): The Surge

Continuar a expandir a Ethereum L1

Vitalik acredita que expandir o Ethereum L1 em si e garantir que ele possa acomodar cada vez mais casos de uso é muito valioso.

Existem três estratégias de expansão L1, que podem ser realizadas separadamente ou em paralelo:

  1. Melhorar a tecnologia ( como código do cliente, cliente sem estado, expiração histórica ) para tornar o L1 mais fácil de verificar, e então aumentar o limite de Gas.
  2. Reduzir o custo de operações específicas, aumentando a capacidade média sem aumentar o risco em piores cenários.
  3. Rollups nativos ( criam N cópias paralelas do EVM )

Essas tecnologias têm diferentes compensações. Por exemplo, os rollups nativos têm a mesma fraqueza em termos de composibilidade que os rollups comuns: não é possível enviar uma única transação para executar operações de forma síncrona em vários rollups. Aumentar o limite de Gas pode enfraquecer outros benefícios que podem ser alcançados através da simplificação da validação L1, como aumentar a proporção de usuários executando nós de validação e o número de validadores solo. Dependendo da forma de implementação, tornar certas operações mais baratas no EVM pode aumentar a complexidade geral do EVM.

Descentralização e segurança

O equilíbrio entre escalabilidade e descentralização é um tema que Vitalik enfatiza repetidamente. Muitos projetos de blockchain optam por sacrificar a descentralização em troca de maior throughput. Por exemplo, uma plataforma de negociação pode processar milhares de transações por segundo, mas precisa de hardware potente para operar nós, tornando a rede centralizada. Vitalik insiste que, mesmo que o Ethereum continue a se expandir, deve manter seu compromisso com a descentralização.

Rollup e DAS são vistos como métodos para aumentar a capacidade do Ethereum enquanto mantêm sua natureza descentralizada. Ao contrário de algumas blockchains de alto desempenho, a estratégia de escalabilidade do Ethereum garante que qualquer pessoa possa executar um nó, protegendo a rede de uma forma verdadeiramente descentralizada. Isso é crucial para a visão do Ethereum de estabelecer uma blockchain que suporte um sistema financeiro global e sem permissão.

Quanto maior a escalabilidade, maior a responsabilidade em termos de segurança. À medida que o Ethereum se dirige para um futuro centrado em rollups, garantir a confiança sem necessidade desses sistemas torna-se crucial. Os rollups dependem de provas criptográficas para garantir que as transações fora da cadeia sejam válidas quando submetidas de volta ao Ethereum. Embora esses sistemas tenham se mostrado eficazes, não estão isentos de riscos. Vitalik reconhece que a maturidade dessas tecnologias requer testes rigorosos e iterações, especialmente quando forem adotadas de forma mais ampla.

Perspectivas para o The Surge

Após The Surge, Vitalik imaginou que o Ethereum não só seria escalável, mas também manteria total descentralização, segurança e sustentabilidade. Esta visão inclui não apenas a expansão da camada 1 através de rollups e DAS, mas também a construção de algoritmos de consenso mais eficientes, a melhoria das ferramentas para desenvolvedores e o fomento de um ecossistema de dApps em crescimento.

O roteiro do Ethereum é otimista, mas também apresenta muitos desafios. A implementação em grande escala de rollups, garantir a segurança das soluções L2 e se preparar para um futuro quântico são tarefas complexas. No entanto, se o Ethereum conseguir superar esses obstáculos, ele consolidará sua posição como o núcleo da Web3.

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PumpBeforeRugvip
· 07-11 17:07
gás alto é alto, não diga coisas inúteis
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TokenSleuthvip
· 07-10 21:54
o tio V ganhou muito
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LadderToolGuyvip
· 07-10 13:19
É realmente possível chegar a níveis de tps na casa dos k? Não é possível.
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ZKSherlockvip
· 07-10 13:06
na verdade, o problema de escalonamento precisa de integração zk-snark, para ser sincero...
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PancakeFlippavip
· 07-10 13:06
Fritar, subir, fritar até matar o oponente
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NeverPresentvip
· 07-10 13:01
又在画BTC了
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PrivacyMaximalistvip
· 07-10 12:56
Depois de correr tanto tempo com o eth, ainda acha que é lento?
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  • Pino
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