Как EIP-4844 повлияет на обычных пользователей Ethereum?

Криптосообщество с нетерпением ждет следующий важный апгрейд Ethereum — Cancun-Deneb (Dencun). Это первое масштабное обновление второй по капитализации криптовалюты после Shapella, активированного в апреле 2023 года.

Dencun охватывает сразу несколько областей: масштабируемость, снижение платы за газ, повышение безопасности, улучшение межсетевой коммуникации, оптимизированное хранение данных.

В этом материале ForkLog простыми словами расскажет о значимости EIP-4844 — самого ожидаемого обновления в рамках предстоящего хардфорка.

Что такое L1, L2 и уровень доступности данных?

Чтобы лучше понять суть и значение EIP-4844 для сети Ethereum, следует разобраться, что такое L1, L2 и уровень доступности данных.

Что такое L1?

Термин L1 обычно применяют в отношении блокчейнов, которые не зависят от каких-либо внешних сетей и способны самостоятельно выполнять все типичные для распределенных систем функции. Примеры: биткоин, Litecoin, Solana, BNB Chain. Это базовые сети, способные валидировать и финализировать транзакции без посторонней помощи.

Другие системы могут использовать сети первого уровня в качестве поставщика услуг для реализации некоторых функций. Основанные на L1 сети называются решениями второго уровня (L2).

Что такое L2?

L2 представляют собой системы, «наложенные» поверх L1. Решения второго уровня выполняют лишь часть функций, необходимых для полноценной работы децентрализованной сети, делегируя некоторые задачи первому «этажу». 

Такие сети призваны повысить масштабируемость базовых систем. Они позволяют по крайней мере частично решить проблему низкой пропускной способности и высоких комиссий за переводы, не затрагивая код основного блокчейна.

Как правило, L2 сфокусированы на выполнении вычислений (в частности, на исполнении смарт-контрактов), делегируя аспект безопасности L1. В данном контексте «первый этаж» часто называют уровнем доступности данных для L2.

Что такое уровень доступности данных?

На распределенные системы возлагаются следующие функции:

• исполнение. Все ноды проверяют транзакции на их соответствие правилам алгоритма консенсуса. В блокчейнах на основе учетных записей (обычно поддерживающих смарт-контракты) узлы исполняют транзакции для вычисления нового состояния сети; 
• консенсус. Ноды «договариваются» между собой, какие транзакции и в каком порядке будут обрабатываться;
• урегулирование или решение споров (settlement). Эта функция гарантирует необратимость подтвержденных транзакций и обеспечивает арбитраж в случае оспаривания их валидности.
• доступность данных. Каждая нода содержит копию всего блокчейна, сохраняя каждую транзакцию. Узел одноранговой сети может запросить данные у другого узла.

Доступность данных — самая важная функция, которую L1 выполняет для L2. Она же критически необходима для безопасности любого блокчейна, гарантируя, что валидаторы публикуют и хранят транзакции, состояния и другую необходимую для работы сети информацию. Также функция предполагает, что каждый участник сети может проверить распределенный реестр транзакций и верифицировать его. 

Для простоты понимания представим связку L1-L2 как компьютер: 

• «первый этаж» — своего рода жесткий диск. Здесь компьютер хранит транзакции, которые произошли на втором уровне — на случай, если кто-то захочет посмотреть их детали;
• L2 — это процессор, производящий все вычисления. Также на этом уровне можно увидеть результаты транзакционной активности. Однако эта картина довольно динамично меняется, поскольку пользователи постоянно совершают множество операций — переводы средств, обмен токенов, выпуск NFT и т. д.

Как работают L2?

На Ethereum работают многие популярные проекты в сфере децентрализованных финансов (DeFi). Поэтому для второй по капитализации криптовалюты проблема масштабируемости стоит особенно остро.

Главной технологией для работы L2-решений на базе эфира являются роллапы. Использование последних позволяет обеспечить высокую приватность операций и масштабировать основную сеть Ethereum: множество транзакций объединяется в единый пакет, который подтверждается в блокчейне первого уровня.

Есть две главные разновидности роллапов:

1. Optimistic Rollups. С помощью этого решения транзакции совершаются в L2-сети, а затем большими группами объединяются в компактный блок, который включается валидаторами в основную сеть Ethereum. Такие роллапы используются в Arbitrum и Optimism.
2. ZK-Rollups. Транзакции в сети второго уровня также объединяются в пакеты и отправляются в сеть Ethereum, однако их подтверждение происходит с помощью специальных верификаторов, которые являются криптографическим доказательством валидности операций. На базе ZK-Rollups реализован Polygon. Эту технологию для масштабирования Ethereum считает основной сооснователь платформы Виталик Бутерин.

Говоря простыми словами, Optimistic Rollups используют подход «доверься мне, бро»:

• «оптимистично» исполняют L2-транзакции;
• публикуют результат выполнения операций в L1 (предоставляя все данные, необходимые для проверки правильности совершенных действий);
• позволяют каждому в течение определенного времени оспорить полученный результат. Например, кто-то обнаружил, что сеть Arbitrum некорректно обработала перевод какого-либо токена. Пользователь может сообщить о проблеме и получить за это вознаграждение. В свою очередь, сеть скорректируется таким образом, чтобы отразить корректный результат.

ZK-Rollups действуют по принципу «вот результат, а вот пруф»:

• отправляют транзакции, генерируя доказательства их корректного исполнения;
• публикуют в L1 транзакции и пруфы;
• после этого каждый может убедиться, что уровень L2 корректно выполнил операции, просто проверив предоставленные доказательства.

Изначально доказательства с нулевым разглашением использовали в проектах анонимных криптовалют, однако в последние годы они нашли широкое применение в качестве решений для масштабирования Ethereum.

ZK-Rollups позволяют обрабатывать данные пользователей, не раскрывая о них приватную информацию. В частности, алгоритм может проверить наличие средств, не показывая баланс пользователя. Эти свойства важны для компаний, которым необходимо защитить личные данные клиентов.

Также использование решений на базе ZK-Rollups значительно снижает транзакционные комиссии. Множество переводов объединяется в один пакет, в котором все данные сжимаются — например, вместо адреса используется индекс. Это позволяет сохранить в блокчейне первого уровня меньший объем информации. Затраты распределяются между всеми отправителями, поэтому каждый из пользователей платит меньше.

ZK-Rollups обеспечивают низкие задержки при выводе средств в основную сеть, поскольку смарт-контракт проверяет достоверность данных перед включением пакета в блокчейн.

В общих чертах алгоритм работы L2 такой: 

1. Пользователи отправляют различные транзакции: «оборачивают» ETH, обменивают монеты на Uniswap и других DEX, кредитуют на AAVE, покупают USDT и т. д.
2. Сеть второго уровня обрабатывает транзакции по мере их поступления.
3. L2 периодически создает пакеты (батчи) транзакций и публикует их в L1. 

В настоящее время во всех EVM-совместимых блокчейнах есть calldata — особое пространство, где хранятся параметры и данные, отправляемые вместе с транзакцией. Эти сведения, например, могут представлять своего рода «инструкцию» для смарт-контракта. 

Благодаря свойствам calldata решения второго уровня могут записывать транзакции, пруфы и результаты исполнения в сеть Ethereum, которой свойственны высокая децентрализация и безопасность.  

Однако и тут есть подводные камни — например, единый рынок комиссий, на котором конкурируют между собой все транзакции. Это значит, что если цена газа в сети Ethereum резко возрастает из-за очередного аирдропа или выпуска новой коллекции NFT, увеличится и стоимость, которую L2-протоколу приходится платить за публикацию своих данных. И наоборот, если решение второго уровня отправляет много данных на «первый этаж», это сказывается на издержках всех пользователей сети второй по капитализации криптовалюты.

«В настоящее время L2 публикуют свои данные в L1, используя calldata. И это, безусловно, самая дорогая составляющая транзакционных издержек L2», — отметили аналитики CoinShares.

Что изменит EIP-4844?

Учтя вышеописанную проблему, сообщество Ethereum придумало способ ее решения — посредством EIP-4844. Это самое ожидаемое обновление блокчейна Ethereum в рамках предстоящего апгрейда Dencun (Cancun-Deneb). 

Что изменит хардфорк Dencun в сети Ethereum?

Основную идею этого изменения простыми словами можно выразить так: «Позвольте L2 делать свое дело, не беспокоя пользователей Ethereum!». Для достижения этой цели вводится новый тип транзакций для больших массивов двоичных данных (BLOB), который позволит сетям второго уровня публиковать в нем все необходимые им данные. 

Кроме того, EIP-4844 создаст отдельный рынок комиссий. Благодаря этому пользователи Ethereum и L2 не будут «беспокоить» друг друга, толкая вверх цену газа — каждый будет «ездить по своей полосе, безопасно и беспрепятственно». 

Аналитики CoinShares ожидают, что вышеописанная опция (Proto-Danksharding) снизит стоимость L2-операций в как минимум в 10 раз, а также значительно повысит пропускную способность системы.

«Существенно оптимизированные характеристики BLOB-пространства также позволят L2 включать больше транзакций в каждый блок. Это важный шаг на пути к увеличению числа транзакций в секунду (TPS) сети», — отметили эксперты CoinShares.

По словам исследователей OP Labs, EIP-4844 «разблокирует» другие подходы для дальнейшего масштабирования Ethereum, включая шардинг и выборку доступности данных (data availability sampling).

And this is also prepares go-ethereum for full danksharding: forward-compatibility to unblock future eth2 scaling work like shards and data-availability-sampling!

Which brings us to the consensus layer changes, with two teams 💎🔥

— proto.eth (@protolambda) February 20, 2022

«Совершенно ясно, что по крайней мере в кратко- и среднесрочной перспективе Ethereum фокусируется на повышении эффективности и пропускной способности решений второго уровня в противовес внесению каких-либо фундаментальных изменений, которые увеличили бы масштабируемость и TPS первого уровня», — поделились мнением в CoinShares.

По мнению экспертов, в некоторой мере уменьшится степень децентрализации (в частности, возрастет стоимость поддержания полной ноды). Однако этот компромисс выглядит приемлемым в сравнении с альтернативным сценарием. Последний предполагает L1-масштабирование и гораздо большие затраты при валидации, что чревато еще более значительным снижением децентрализации и «неизведанными территориями в контексте безопасности».

Выводы

До активации Dencun осталось совсем немного — новая версия Ethereum уже работает в тестовой сети Goerli, а в начале февраля предстоит ее запуск в Holesky. 

Исследователь CoinShares Люк Нолан ожидает в марте хардфорк в мейннете. Специалист допускает изменение динамики эмиссии эфира из-за потенциального снижения потребляемого газа и, следовательно, уменьшение объема сжигаемых монет. 

По словам Нолана, вскоре после хардфорка цены на газ стабилизируются на более низких уровнях. И это то, что простые пользователи с нетерпением ждут годами — многим просто не по карману свопы на DEX стоимостью около $10.

Из-за высоких транзакционных издержек ончейн-активность в сети Ethereum долгое время стагнировала. Но после Dencun можно ожидать оживление DeFi-сегмента, подпитываемое циклическим ростом рынка в целом, равно как и повышение конкурентоспособности второй по капитализации криптовалюты. 

Грядущий апгрейд станет фундаментом для будущих обновлений. Последние ориентированы на долгосрочную перспективу, призваны сделать Ethereum модульной системой и решить извечную трилемму масштабирования.