Что такое фаза Surge в обновлении Ethereum 2.0?

Ethereum продолжает развиваться с новым крупным обновлением под названием The Surge. Этот этап направлен на улучшение масштабируемости без ущерба для децентрализации или безопасности. В рамках долгосрочного видения Ethereum The Surge увеличит пропускную способность сети до более чем 100 000 транзакций в секунду (TPS) как на уровне 1, так и на уровне 2. В этой статье мы расскажем все, что нужно знать о следующем шаге Ethereum к созданию самой масштабируемой и эффективной блокчейн-сети.

 

The Surge относится к переходу Ethereum к масштабируемости, главным образом за счет использования решений уровня 2 (L2) и роллапов. Основатель Ethereum, Виталик Бутерин, представил эту концепцию как часть дорожной карты Ethereum, направленную на увеличение скорости и эффективности сети. Главная цель — обрабатывать больше транзакций при сохранении децентрализации, безопасности и совместимости.

 

В настоящее время Ethereum обрабатывает около 15–30 TPS на базовом уровне. Хотя этого достаточно для многих приложений, в периоды пиковой нагрузки возникают заторы, приводящие к увеличению комиссий за газ. The Surge нацелен на устранение этих узких мест, улучшая способность Ethereum обслуживать приложения мирового масштаба.

 

Ключевые особенности The Surge

Дорожная карта The Surge | Источник: Виталик Бутерин 

 

1. 100,000+ TPS на сетях L1 и L2: С помощью роллапов уровня 2 Ethereum сможет обрабатывать более 100 000 транзакций в секунду. Роллапы объединяют множество транзакций и отправляют их в блокчейн Ethereum, увеличивая пропускную способность и снижая комиссии за газ.

2. Децентрализация и безопасность: The Surge поддерживает децентрализацию Ethereum, позволяя пользователям запускать ноды с минимальными ресурсами. Улучшенные криптографические доказательства, такие как SNARKs, укрепят доверительный характер Ethereum.

3. Улучшенная доступность данных с DAS (Data Availability Sampling): DAS позволяет узлам проверять данные без их полной загрузки. Это повышает эффективность и поддерживает развитие решений уровня 2.

Путь Ethereum к 100,000 TPS

Текущая пропускная способность Ethereum составляет около 15–30 TPS на первом уровне (Layer 1). Однако с использованием роллапов и DAS сеть стремится достичь более 100,000 TPS. Виталик Бутерин подчеркивает, что Ethereum должен ощущаться как единая экосистема, а не набор фрагментированных блокчейнов.

 

Это означает улучшенную межсетевую совместимость между уровнями L2 и бесшовный пользовательский опыт. Дорожная карта Ethereum сосредоточена на создании сети, где перемещение активов между уровнями так же просто, как отправка ETH между кошельками.

 

The Surge в Ethereum включает несколько этапов с акцентом на постоянные обновления как на первом уровне (Layer 1), так и на втором уровне (Layer 2). Вот ожидаемый таймлайн на основе последних обновлений и дорожной карты:

 

1. 1 квартал 2024 года – Обновление Dencun (Запуск Proto-Danksharding)

• Внедрение Proto-Danksharding (EIP-4844) для улучшения доступности данных с помощью "блобов" данных.

• Закладывает основу для дальнейшего масштабирования с использованием Rollup-решений.

• Решения второго уровня Ethereum начинают использовать улучшенную доступность данных для более быстрых и дешевых транзакций.

2. 2024–2025 годы – Расширение Rollup-решений и совершенствование систем доказательств

• Rollup-решения, такие как Arbitrum, Optimism и zkSync, будут внедрять обновления для повышения масштабируемости.

• Новые криптографические доказательства (например, SNARKs) улучшат степень доверия к Rollup-решениям.

• Системы выборочного доступа к данным (DAS), такие как PeerDAS и 2D DAS, будут расширены для поддержки большего объема транзакций.

3. Конец 2025 года – Оптимизация цен на газ и улучшение базового уровня

• Введение EOF (Ethereum Object Format) для более эффективного выполнения смарт-контрактов.

• Потенциальное принятие многомерного ценообразования газа для разделения комиссий за вычисления, данные и хранение.

• Возможное внедрение нативных Rollup-решений, напрямую интегрированных в протокол Ethereum.

4. 2026 год и далее – Полный запуск Danksharding

• Переход от Proto-Danksharding к полному Danksharding, разделение Ethereum на несколько шардов для дальнейшего увеличения масштабируемости.

• Ethereum стремится достичь более 100,000 транзакций в секунду в экосистемах первого и второго уровней.

5. После 2026 года – Постоянный мониторинг и обновления

• Внедрение продвинутых консенсусных механизмов, включая постквантовую криптографию, для обеспечения безопасности сети.

• Ethereum продолжает оптимизацию и интеграцию межуровневой (L2) совместимости для бесшовного пользовательского опыта.

Этот график отражает поэтапный подход Ethereum, обеспечивая стабильность и плавное внедрение в процессе перехода. Каждый шаг в рамках The Surge опирается на предыдущий, в конечном итоге стремясь создать блокчейн, способный поддерживать приложения глобального масштаба, сохраняя при этом децентрализацию и безопасность.

 

Ниже приведены ключевые элементы, на которые повлияет обновление The Surge в дорожной карте Ethereum 2.0: 

 

Предложение по "разделению труда" между L1 и L2 | Источник: Виталик Бутерин 

 

Роллап L2: Основа The Surge

Роллап L2 — это ключевые инструменты для ускорения и удешевления Ethereum. Они объединяют несколько транзакций вне основной сети (off-chain) и публикуют их сводку в блокчейне Ethereum. Этот процесс уменьшает нагрузку на основную сеть, делая транзакции более быстрыми и дешевыми.

 

Существует два основных типа роллапов:

 

• Оптимистичные роллапы: Предполагается, что все транзакции являются корректными, если никто не сообщает об ошибке в течение установленного времени. Такой подход ускоряет процесс, так как не требует немедленной проверки каждой транзакции.

• ZK-роллапы: Используют продвинутую математику, называемую доказательствами с нулевым разглашением, для мгновенного подтверждения валидности транзакций. Этот метод обеспечивает моментальную и безопасную верификацию.

Роллапы уже оказывают значительное влияние. Согласно L2Beat, общий объем заблокированных средств (TVL) в сетях второго уровня Ethereum за последний год вырос на 216%, превысив $38 миллиардов. По мере того как все больше людей и проектов используют роллапы, Ethereum становится более масштабируемым и доступным, готовя основу для The Surge.

 

Ethereum Layer-2 TVL | Источник: L2Beat 

 

Выборочная проверка доступности данных (DAS)

Выборочная проверка доступности данных (DAS) — это метод, который помогает Ethereum более эффективно обрабатывать большие объемы данных. В децентрализованной сети, такой как Ethereum, каждый узел должен подтвердить доступность всех данных для транзакций. Однако хранение всех этих данных на каждом узле непрактично. DAS решает эту проблему, позволяя узлам проверять данные без необходимости загружать и хранить их полностью.

 

Существуют два основных типа DAS:

 

• PeerDAS: Эта система использует одноранговые сети для распределения нагрузки. Каждый узел в сети проверяет только небольшую часть данных, а все узлы вместе подтверждают весь набор данных. Этот метод обеспечивает эффективную проверку данных без необходимости значительных объемов хранения.

• 2D DAS: Это улучшенная версия PeerDAS, которая делает шаг вперед в проверке данных. Она повышает масштабируемость Ethereum, проверяя не только отдельные части данных, но и то, как эти части соединяются друг с другом. Это обеспечивает более высокую безопасность и сохраняет децентрализацию сети.

С внедрением DAS роллапам становится возможным обрабатывать больше транзакций без перегрузки сети Ethereum. Это поддерживает высокую скорость, доступность и децентрализацию системы, соответствуя цели Ethereum по масштабированию без компромиссов в области безопасности.

 

Плазма и методы сжатия данных

Один из вариантов (но не единственный) создания плазменной цепочки EVM: использование ZK-SNARK для построения параллельного дерева UTXO, которое отражает изменения балансов, выполненные EVM, и определяет уникальное соответствие понятию "та же монета" в разные моменты времени. На этом можно построить конструкцию Plasma. 

Источник: Виталик Бутерин

 

В дополнение к роллапам, методы Plasma и сжатия данных также помогают Ethereum эффективно масштабироваться. Рассмотрим их подробнее, чтобы понять, как они работают:

 

• Plasma: Plasma обрабатывает транзакции вне основной сети Ethereum, то есть вне основного блокчейна. Вместо того чтобы отправлять каждую отдельную транзакцию в блокчейн, Plasma передает только сводку этих транзакций. Это сокращает объем данных, которые нужно хранить в основной цепочке, повышая скорость и снижая расходы. Представьте это как объединение множества мелких задач в один отчет, что экономит время и ресурсы.

• Сжатие данных: Сжатие уменьшает размер транзакций за счет сокращения объема используемых данных. Например, Ethereum может перейти от стандартных подписей к подписям BLS, которые позволяют объединять несколько подписей в одну. Это экономит место в блокчейне и делает транзакции более эффективными, особенно для систем, обрабатывающих большое количество транзакций, таких как сети второго уровня (Layer 2).

Как Plasma работает с Rollup'ами

Один из способов создания системы Plasma предполагает использование ZK-SNARKs — формы криптографии — для отслеживания движения монет. Эта система создает «параллельный реестр», который фиксирует каждое перемещение монет с течением времени. Благодаря передаче в основную цепочку только необходимой информации, Plasma обеспечивает эффективность без потери точности или безопасности.

 

Вместе Plasma и технологии сжатия данных еще больше увеличивают эффективность Rollup'ов. Эти решения помогают Ethereum снижать комиссии за газ, обрабатывать больше транзакций и поддерживать масштабные приложения, сохраняя при этом децентрализацию.

 

Хотя Rollup'ы обрабатывают множество транзакций вне цепочки, основной блокчейн Ethereum (Layer 1) все еще нуждается в улучшениях, чтобы соответствовать растущей экосистеме. Эти обновления обеспечат, что базовый уровень Ethereum останется масштабируемым, эффективным и доступным. Рассмотрим ключевые улучшения, которые ожидаются для Layer 1:

 

1. Увеличение лимитов газа: Лимиты газа определяют, сколько данных может быть обработано в одном блоке. Повышение лимита газа означает, что Ethereum сможет обрабатывать больше транзакций за блок, сокращая время ожидания и уменьшая загрузку сети. Однако увеличение лимита газа связано с рисками. Если лимит будет слишком высоким, это может сделать запуск узла дороже, что потенциально снизит децентрализацию за счет ограничения числа участников, способных участвовать в обеспечении безопасности сети. Ethereum стремится найти баланс — обрабатывать больше транзакций, сохраняя при этом сеть открытой и децентрализованной.

2. Улучшения байткода EVM: Ethereum Virtual Machine (EVM) — это место, где выполняются смарт-контракты. Ethereum вводит новый формат байткода под названием EOF (Ethereum Object Format), который сделает выполнение смарт-контрактов более эффективным. Это обновление снизит затраты на газ, удешевляя транзакции и взаимодействия с контрактами как для разработчиков, так и для пользователей.

3. Многомерное ценообразование газа: Ethereum внедрит многомерное ценообразование газа, которое разделяет комиссии за газ на категории в зависимости от типа используемого ресурса — вычисления, данные или хранение. Такой подход гарантирует, что пользователи платят справедливую комиссию в зависимости от реальных требований их транзакций, оптимизируя структуру затрат и улучшая пользовательский опыт.

4. Нативные роллапсы на Ethereum: Нативные роллапсы — это роллапсы, которые будут работать непосредственно внутри протокола Ethereum. Это означает, что Ethereum будет поддерживать несколько параллельных версий Ethereum Virtual Machine (EVM), работающих одновременно. Эти нативные роллапсы увеличат способность Ethereum обрабатывать транзакции без перегрузки сети. Представьте себе, что на вокзале есть несколько путей, каждый из которых обслуживает поезда независимо — это делает всю систему быстрее и эффективнее.

Эти улучшения уровня Layer 1 обеспечивают, что Ethereum останется масштабируемым и эффективным, даже когда роллапсы возьмут на себя большую часть нагрузки транзакций. Вместе они помогут Ethereum продолжать развиваться как безопасная и децентрализованная платформа, способная поддерживать сложные приложения и миллионы пользователей.

 

Обновление Ethereum под названием The Surge обещает сделать сеть более эффективной и доступной, что принесет пользу как обычным пользователям, так и разработчикам. Хотя некоторые технические детали могут казаться сложными, вот простой обзор того, как эти изменения повлияют на вас:

 

• Снижение комиссий за газ: Одним из самых заметных улучшений станет снижение комиссий за газ, особенно в сетях Layer 2, таких как Arbitrum и Optimism. Эти сети уже предлагают более дешевые транзакции, где переводы ETH в настоящее время стоят около $0.24–$0.78. После обновления The Surge комиссии за транзакции могут снизиться еще больше, что сделает отправку ETH или взаимодействие с децентрализованными приложениями (dApps) более доступным. Низкие комиссии за газ позволят пользователям совершать частые транзакции без опасений из-за высоких затрат во время перегрузки сети.

• Улучшенная производительность dApp: Разработчики получат выгоду от более высоких скоростей транзакций, что позволит создавать более сложные и функциональные dApps. Если вы разработчик, создающий платформу DeFi, блокчейн-игру или маркетплейс NFT, улучшенная масштабируемость благодаря The Surge обеспечит более плавную работу. Быстрые транзакции сократят задержки и улучшат удовлетворенность пользователей, стимулируя инновации в таких секторах, как децентрализованные финансы (DeFi) и гейминг.

• Улучшенная интероперабельность: Интероперабельность — способность различных сетей взаимодействовать друг с другом — также улучшится. Перемещение токенов и активов между сетями Layer 2 и основным блокчейном Ethereum станет бесшовным. Пользователям больше не придется полагаться на сложные мосты для перевода активов между сетями. Вместо этого Ethereum будет ощущаться как единая, унифицированная экосистема, где взаимодействие с dApps и перемещение средств между различными уровнями будет так же просто, как использование одной сети.

Эти улучшения делают Ethereum более удобным для пользователей и разработчиков, создавая экосистему, в которой могут процветать как случайные пользователи, так и создатели. Независимо от того, переводите ли вы средства, разрабатываете приложения или исследуете новые проекты, The Surge обеспечит более быстрые, дешевые и доступные услуги блокчейна для сообщества Ethereum.

 

Масштабирование сети Ethereum увеличивает сложность обеспечения безопасности. По мере того как роллапсы становятся более широко используемыми, крайне важно обеспечить их доверенность и устойчивость. Роллапсы полагаются на криптографические доказательства для подтверждения транзакций, которые должны оставаться защищенными от потенциальных уязвимостей.

 

Виталик Бутерин также подчеркнул долгосрочный риск, связанный с квантовыми вычислениями. Разработчики Ethereum уже исследуют криптографию, устойчивую к квантовым вычислениям, чтобы обеспечить будущее сети.

 

После The Surge Ethereum продолжит свое развитие в рамках дорожной карты, направленной на полную Danksharding. Этот этап введет полное шардирование данных, что еще больше увеличит масштабируемость. Среди других предстоящих обновлений:

 

• The Splurge: Сосредоточен на различных улучшениях, таких как оптимизация цен на газ и форматов транзакций.

• The Verge: Повышает эффективность механизма консенсуса Ethereum за счет внедрения безгосударственных клиентов.

• The Purge: Оптимизирует сеть, уменьшая объем ненужных данных и улучшая производительность узлов.

Долгосрочная цель Ethereum заключается в создании блокчейна, который сможет поддерживать миллионы пользователей по всему миру без ущерба для безопасности или децентрализации.

 

Узнайте больше про Danksharding - полное шардирование Ethereum и его обновление. 

 

Ethereum Surge представляет собой значительный шаг вперед на пути к созданию глобальной децентрализованной платформы. Сосредотачиваясь на роллапах, доступности данных и улучшениях первого уровня (Layer 1), Ethereum стремится обрабатывать более 100 000 TPS, сохраняя при этом свои основные принципы децентрализации и безопасности.

 

В ходе внедрения этих обновлений пользователи получат выгоду от более быстрых транзакций и более низких комиссий, а разработчики смогут создавать более инновационные dApps. Однако быстрая масштабируемость также несет риски. Потенциальные вызовы включают уязвимости в решениях второго уровня (Layer 2), временные перебои в работе сети и колебания комиссий за газ в процессе перехода. Разработчикам и пользователям необходимо оставаться информированными и адаптироваться по мере эволюции Ethereum.

 

С обновлением Surge Ethereum закладывает основу для масштабируемого, эффективного и безопасного блокчейн-будущего. Однако, как и в случае с любыми крупными обновлениями, необходимы тщательный мониторинг и постоянные корректировки для обеспечения долгосрочного успеха. Это только начало амбициозного пути Ethereum.

 

• Обновление Ethereum 2.0

• Что такое Danksharding? Все о шардинге Ethereum 2.0

• Что такое обновление Ethereum Dencun (Proto-Danksharding) в первом квартале 2024 года?

• Что такое обновление Ethereum Shanghai? Все, что нужно знать

• Все, что нужно знать об объединении Ethereum