Апгрейд Pectra: на пути к масштабированию и массовому принятию Ethereum

Проблема масштабирования Ethereum не теряет актуальности, но разработчики не сидят сложа руки.

Еще совсем недавно состоялся апгрейд Dencun, который драматически сократил L2-комиссии. Теперь готовится не менее масштабное обновление — Pectra, призванное сделать систему более гибкой, эффективной и дружественной к пользователю.

Что такое Pectra?

Pectra образовано из названий двух запланированных ранее обновлений Prague (для уровня исполнения) и Electra (для уровня консенсуса).

«Обновление Pectra играет ключевую роль в эволюции Ethereum, а вовлеченность сообщества разработчиков поднимает возможности сети на более высокий уровень», — отметили аналитики CoinGecko.

На масштабность апгрейда намекает длинный список EIPs, готовящихся к реализации в рамках хардфорка:

Эти EIPs включают улучшения в контексте абстракции учетных записей (АУЗ), вносят существенные изменения в работу валидаторов, а также нацелены на повышение общей производительности сети.

Среди наиболее примечательных предложений:

• EIP-2537 — внедряет прекомпиляцию для операций с эллиптическими кривыми BLS12-381. Это ускоряет и удешевляет операции с BLS-подписями, повышая доступность и производительность Ethereum-валидаторов, а также снижает затраты на газ;
• EIP-2935 — реализует сохранение хешей предыдущих блоков в специальных слотах хранилища для повышения эффективности и надежности проверки данных Ethereum в контексте перехода к технологии statelessness;
• EIP-7002 — способствует более быстрому и удобному управлению выводами средств для валидаторов, создавая больше возможностей в сферах стейкинга и рестейкинга;
• EIP-7251 — позволяет валидаторам стейкать больше текущего лимита в 32 ETH — до 2048 ETH. Это дает возможность операторам нод сократить их число под управлением;
• EIP-7594 — представляет протокол PeerDAS (Peer Data Availability Sampling), призванный оптимизировать L2, обработку транзакций и улучшить масштабируемость сети;
• EIP-7702 — вводит новый тип транзакций, который позволит адресам учетных записей Ethereum функционировать как кошельки смарт-контрактов на время операции с последующим восстановлением исходного состояния; 
• EIP-7692 — набор предложений из 11 различных EIPs, направленный на повышение эффективности развертывания и исполнения смарт-контрактов, в частности, посредством оптимизации затрат на газ для определенных операций.

«После апгрейда Ethereum будет применяться в более широком спектре юзкейсов, удовлетворяя различные потребности пользователей. Обычные учетные записи пользователей станут более программируемыми, L2 — более доступными, смарт-контракты — более эффективными, а валидаторы — более гибкими в управлении», — отметил Уильям М. Пистер из Bankless.

EIP-3074 vs EIP-7702

Преимущества и подводные камни EIP-3074

Одним из важнейших компонентов будущего обновления должно было стать EIP-3074, позволяющее привносить в обычные криптокошельки функциональность смарт-контрактов. В частности, предполагалось, что пользователи смогут объединять транзакции и подписывать их в один шаг.

В EIP-3074 представлена идея «делегирования контроля над EOA смарт-контракту». Среди основных задач предложения: 

• развитие концепции спонсируемых транзакций (sponsored transactions);
• улучшение пользовательского опыта (UX) при использовании обычной учетной записи Ethereum (адрес из пары открытый/закрытый ключ).

Спонсируемые транзакции позволяют разделить счет, с которого оплачивается газ, и аккаунт, фактически выполняющий операции с токенами стандарта ERC-20. Например, DEX может включить стоимость газа в торговую комиссию, оплатив его от имени пользователя. Благодаря этому последний имеет возможность отказаться от владения ETH, если он его не использует.

Простыми словами, предложение позволило бы группировать переводы (батчинг) для экономии времени и средств, а также оплачивать комиссии за других пользователей. 

EIP-3074 определяет два новых кода операций для Ethereum:

• AUTH — указывает адрес, который может отправить транзакцию от имени пользователя;
• AUTHCALL — осуществляет вызов смарт-контрактов по указанному адресу от имени пользователя.

AUTH проверяет на достоверность подпись пользователя и предполагаемое действие, а AUTHCALL вызывает целевой контракт для выполнения с «адресом отправителя в качестве вызывающего». 

Например, обычно пользователям необходимо вручную подписывать сообщение при каждом взаимодействии с dapp (обмен или стейкинг токенов). С EIP-3074 требуется лишь одна подпись — AUTH и AUTHCALL автоматически выполняют все последующие функции.

Среди прочих инноваций — восстановление утраченных ключей. Чтобы воспользоваться инструментом, пользователи должны передать право собственности на свои активы контракту инициатора посредством цифровой подписи, которая выполняет транзакции и вызовы функций от их имени.

Несмотря на ряд преимуществ вроде «социального» восстановления, продвинутых транзакций и улучшенного UX, некоторые участники сообщества раскритиковали EIP-3074. Например, разработчик DeFi Llama под ником 0xngmi назвал главным недостатком то, что «теперь можно будет полностью истощить адрес, все токены, все NFT, все DeFi-позиции с помощью только одной плохой подписи».

downside of EIP 3074 is that now it'll be possible to fully drain an address (all tokens, all nfts, all defi positions…) with only one bad signature

— 0xngmi (@0xngmi) April 11, 2024

Схожее мнение выразил соучредитель Argent Итамар Лесуисс.

It should allow a scammer to drain your entire wallet with a single offchain signature. I expect this will be a major use case…

— itamar.eth (@itamarl) April 11, 2024

Представители Safe обеспокоились, что предложение не имеет «четкого пути к полной абстракции учетных записей» и оказывает негативное влияние на ее внедрение.

EIP-7702: альтернатива от Виталика Бутерина

Для обеспечения большей безопасности соучредитель Ethereum Виталик Бутерин предложил несколько иной подход. EIP-7702 предполагает создание нового типа транзакций, похожих на EIP-2930, который совместим с процессами EIP-3074 за счет преобразования их в оптимизированный код.

Улучшение позволит адресам учетных записей Ethereum функционировать как кошельки смарт-контрактов на время транзакции с последующим восстановлением исходного состояния.

Согласно идее Бутерина, AUTH и AUTHCALL заменяются более простыми функциями проверки и выполнения, связанными с EOA. Такое изменение сохраняет эксплуатационную целостность, а также повышает эффективность процесса авторизации.

По словам разработчика, подобный подход потребует минимальных изменений в сети, поскольку EIP-3074 поддерживает прямую совместимость с абстракцией конечной учетной записи.

Кроме того, EIP-7702 позволяет EOA временно выполнять функции контракта, обеспечивая совместимость с текущей архитектурой.

Альтернативный вариант получил положительные отзывы от сообщества, и вскоре было решено заменить EIP-3074 новым предложением. Последнее разработчик Polygon Джаррод Уоттс навал «одним из наиболее впечатляющих изменений, которые когда-либо произойдут в Ethereum».

Vitalik just proposed EIP-7702.

It's one of the most impactful changes Ethereum is going to have… EVER.

So, here's everything you need to know about how it works and how we got here:

— Jarrod Watts (@jarrodWattsDev) May 8, 2024

Он добавил, что после реализации новой функциональности «ваш существующий EOA сможет выполнять любой код смарт-контракта».

Специалист также очертил главные недостатки EIP-3074, включая возможность получения злоумышленником контроля над всеми средствами пользователя.

«EIP-7702 представляет собой более совершенную версию EIP-3074, более совместимую с абстракцией учетных записей (ERC-4337). Таким образом, это компромиссное решение между ERC-4337 и EIP-3074», — пояснили аналитики CoinGecko.

В таблице ниже представлены ключевые отличия между EIP-3074 и EIP-7702:

EIP-7251

Успешный The Merge, рост цены и развитие экосистемы Ethereum привели к увеличению числа валидаторов, участвующих в обеспечении консенсуса. Их общее число приближается к рубежу в 1,5 млн, а совокупная стоимость заблокированных ETH превышает $140 млрд.

Хотя обилие валидаторов и укрепило безопасность блокчейна, некоторые исследователи выразили обеспокоенность возможным влиянием такого роста на стабильность работы сети.

EIP-7251 (или MaxEB, MAX_EFFECTIVE_BALANCE) направлено на решение проблемы «избыточных валидаторов». Оно предлагает увеличить максимальный размер стейка с 32 ETH до 2048 ETH (при сохранении минимального порога в 32 ETH).

«Это позволяет крупным операторам узлов объединять свои наборы валидаторов для уменьшения количества последних. Это также дает возможность соло-стейкерам зарабатывать больше и придает гибкости процессу внесения средств», — поясняется на сайте Ethereum.org.

Например, крупный оператор с 2048 ETH может объединить 64 набора валидаторов в один. При этом индивидуальный стейкер с 45 ETH сможет управлять одним набором, говорится в материале проекта Unchained.

Таким образом, EIP-7251 предполагает уменьшение числа валидаторов при сохранении высокой экономической безопасности сети Ethereum. Среди прочих особенностей предложения:

• крупные операторы могут объединять наборы валидаторов без выхода и повторного входа в протокол;
• добавление частичных снятий на уровне исполнения — например, валидатор с 200 ETH может снять 50 ETH без полного выхода;
• настраиваемый потолок эффективного баланса: можно настраивать максимальную сумму, активирующую частичные снятия.

«За» и «против»

Среди преимуществ нового предложения:

• решение проблем уровня консенсуса: уменьшение числа валидаторов снижает нагрузку на сеть и задержки;
• подготовка к будущим обновлениям, таким как однослотовая финализация и решение PBS (proposer-builder separation). Последнее ограничивает права валидаторов в процессе формирования блока и создает новый класс участников, формирующих порядок транзакций;
• гибкость процесса индивидуального стейкинга;
• уменьшение числа валидаторов, что способствует эффективности и сокращению эксплуатационных расходов.

Аргументы против:

• повышение «потолка» максимального стейка увеличивает риск слешинга (он линейно возрастает с ростом объема заблокированных ETH);
• некоторые участники сообщества обеспокоены рисками централизации и потенциальной «атаки 51%».

Таким образом, EIP-7251 предлагает значительно уменьшить число валидаторов без кардинальных изменений в сети второй по капитализации криптовалюты. Однако сообщество должно тщательно проработать все аспекты во избежание негативных последствий.

Что после Pectra?

Хотя пока ничего не решено окончательно, сообщество Ethereum рассматривает возможность внедрения деревьев Веркла в обновлении Osaka, которое последует за Pectra.

«Я очень жду деревьев Веркла. Они позволят клиентам-валидаторам функционировать в режиме без сохранения состояния. Это даст возможность стейкинг-нодам работать, практически не занимая пространства на жестком диске, и почти мгновенно синхронизироваться [с блокчейном]», — отметил Виталик Бутерин.

Деревья Веркла — алгоритм структурирования данных в протоколе, аналогичный деревьям Меркла. Его главным отличием является то, что каждый узел использует специальный тип хеша, называемый векторным обязательством, для фиксации дочерних нод.

Интеграция новой дата-структуры входит в дорожную карту Ethereum. Появление деревьев Веркла запланировано на третьем этапе под названием The Verge.

В частности, решение оптимизирует хранение ончейн-информации и объем узлов. Ключевым его свойством Бутерин назвал «гораздо более эффективные по размеру доказательства», поскольку механизм позволяет проверять любой блок, используя только содержащиеся в нем данные.

Такой подход к верификации значительно снижает технические требования к валидаторам, что в перспективе приведет к увеличению разнообразия нод и большей децентрализации сети. 

Сооснователь Ethereum подчеркнул, что обновление также улучшит опыт для соло-стейкеров за счет оптимизации пользовательского интерфейса и добавления новой функциональности для ПО клиента. 

Следующим после The Verge этапом станет The Purge («Чистка»). Он направлен на упрощение структуры сети и снижение нагрузки на узлы.

Центральное место на этом этапе занимает EIP-6780, который был представлен во время хардфорка Dencun. Это обновление оптимизирует код операции SELFDESTRUCT, повышая безопасность и улучшая реализацию протокола, что позволит упростить создание клиентских приложений.

Бутерин также указал на другие инициативы по «очищению» сети в рамках The Purge, включая удаление кода из клиента Geth и устранение проблемы «пустых учетных записей» через EIP-7523. 

Виталик Бутерин поделился деталями следующего обновления Ethereum

Кроме того, он предложил использовать механизм прекомпиляции для реализации сложных криптографических функций, которые невозможно эффективно применить в EVM.

EIP-4444 направлено на уменьшение объема хранилища и сокращение времени синхронизации узлов. Бутерин подчеркнул, что это обновление значительно увеличит количество желающих запустить собственную ноду. 

Также планируется перенос уровня исполнения на более эффективный формат SimpleSerialize (SSZ), что упростит создание приложений и улучшит общую структуру блокчейна.

Выводы

Экосистема Ethereum непрерывно развивается. Она неизменно лидирует по TVL, а лежащая в ее основе криптовалюта — по-прежнему вторая по капитализации.

Следующие два обновления Ethereum обещают существенно повысить удобство использования сети как для пользователей, так и для разработчиков. Платформа станет более универсальной, способной удовлетворить разнообразные потребности пользователей.

Виталик Бутерин убежден, что следующие пять лет станут «решающими» для эфира в контексте его массового внедрения и принятия «реальным миром». Будущие апгрейды помогут Ethereum справляться с растущим спросом, интегрироваться с другими сетями и внедрять новые функции, удерживая платформу на передовой блокчейн-инноваций.