Uno dei maggiori ostacoli all’adozione di massa di Ethereum sono le elevate tariffe del gas che gli utenti devono pagare per effettuare transazioni o interagire. Quando l’attività on-chain aumenta, anche le tariffe del gas aumenteranno in modo significativo, spingendo verso l’alto la soglia degli utenti.

Al fine di migliorare le prestazioni di Ethereum L1+L2 e risolvere il problema delle tariffe del gas, la Fondazione Ethereum ha proposto di utilizzare EIP-4844 per ridurre le tariffe del gas e aumentare il throughput come soluzione di transizione a medio termine. Questo articolo descriverà in dettaglio l'EIP-4844 e il motivo per cui è fondamentale per l'implementazione della roadmap di Ethereum.

Introduzione EIP-4844

Ethereum EIP-4844 è il contenuto principale dell'aggiornamento di Cancun, che introduce un nuovo tipo di transazione (transazione di trasporto blob) per ridurre le commissioni di transazione di Ethereum. Le transazioni BLOB sono come le normali transazioni Ethereum, ma con alcuni dati aggiuntivi, chiamati BLOB. Rispetto all'attuale archiviazione calldata, che memorizza i dati delle transazioni in modo immutabile e in una memoria di sola lettura, l'archiviazione blob è molto più grande ed economica.

Dalla differenza tra blockspace e blobspace nella figura sopra, possiamo vedere che i blob sono diversi dai blocchi visibili alla Ethereum Virtual Machine (EVM). I BLOB sono disponibili solo per un breve periodo di tempo e sono invisibili all'EVM. Inoltre, i blob risiedono sul livello di consenso di Ethereum, anziché sul livello di esecuzione incentrato sul calcolo. Meglio ancora, il blobspace è molto più economico del blockspace.

EIP-4844, noto anche come Proto-Danksharding, implementerà lo stesso framework e la stessa logica di Danksharding con nuovi formati di transazione e regole di verifica.

Cronologia dello sviluppo dell'EIP-4844

Negli ultimi 3 anni, Ethereum ha subito una serie di aggiornamenti per passare dal consenso PoW al consenso PoS e rendere la sua blockchain più scalabile.

Ecco una cronologia e una panoramica degli aggiornamenti più importanti di Ethereum:

Il 1° dicembre 2020 è entrata in funzione la beacon chain basata su PoS e gli utenti di Ethereum possono puntare i propri ETH su una beacon chain separata per verificare le transazioni.

Nel settembre 2022, la Beacon Chain si è fusa con la rete principale di Ethereum, combinando i livelli di esecuzione e di consenso della rete.

Il 13 aprile 2023 è stato lanciato l'aggiornamento di Shanghai (EIP-4895), che ha reso disponibile la funzione di prelievo dello staking ETH per i validatori di Ethereum.

Questi aggiornamenti sono necessari affinché Ethereum aumenti la scalabilità, ma non migliorano direttamente la velocità delle transazioni della blockchain o i prezzi del gas. Aggiornamenti futuri come lo sharding e il Danksharding renderanno Ethereum realmente scalabile nella pratica.

Cos'è lo Sharding?

Lo sharding si riferisce alla suddivisione di una rete blockchain in unità più piccole chiamate "catene di shard". Ogni catena di frammenti può elaborare transazioni in parallelo per massimizzare la produttività delle transazioni, ridurre la congestione della rete e abbassare le commissioni del gas. In altre parole, lo sharding è un modo per suddividere un database in database più piccoli che gestiscono segmenti specifici di dati, migliorando così l'efficienza e le prestazioni di questi database.

A causa dell'elevata difficoltà della tecnologia di sharding, Ethereum ha deciso di adottare una soluzione intermedia, ovvero implementare prima Proto-Danksharding, per poi passare in seguito al Danksharding, più semplice da implementare.

Cos'è il Danksharding?

Danksharding è una nuova architettura di sharding che si basa su grandi volumi di dati chiamati blob per scalare la blockchain di Ethereum. I protocolli di livello 2 incentrati sul rollup utilizzano spazio dati blob aggiuntivo per alleviare la congestione della rete, riducendo così le commissioni di transazione.

Attualmente, il TPS dello strato base di Ethereum è di circa 15, e il TPS del suo rollup di secondo strato è di circa 100. Secondo stime approssimative, si prevede che Danksharding aumenterà il TPS di Ethereum (considerando L1+L2 nel complesso) a 100.000.

Un'altra innovazione del Danksharding è il mercato delle commissioni unificato, in cui c'è un solo proponente che seleziona le transazioni per tutti gli shard, anziché avere ogni shard con il proprio proponente. Per far funzionare senza problemi questo mercato di commissioni combinate e attenuare il problema del valore massimo estraibile (MEV), verrà implementato anche un metodo chiamato separazione proponente-costruttore (i proponenti sono i validatori del protocollo Ethereum che scelgono quali transazioni includere nel blocco successivo).

Tuttavia, l'implementazione completa del Danksharding su Ethereum non avverrà dall'oggi al domani, ma richiederà l'implementazione graduale di diversi aggiornamenti, come EIP-4844 (Proto-Danksharding).

Cos'è il Proto-Danksharding?

Proto-Danksharding, che prende il nome da due ricercatori di Ethereum, Proto Lambda e Dankrad Feist, aumenterà i TPS di Ethereum a circa 1.000 ed è un passaggio più semplice e obbligatorio prima di implementare il Danksharding completo. Ma la cosa più importante è che introdurrà nuovi tipi di transazione che accettano dati blob, un componente fondamentale per rendere possibile il Danksharding completo.

Vitalik Buterin ritiene che Proto-Danksharding implementi gran parte della logica e della struttura di Danksharding, ma non implementa ancora alcuno sharding effettivo. In altre parole, Proto-Danksharding è un prototipo di Danksharding, che fornisce il framework per implementare altri aggiornamenti di sharding in seguito.

In che modo EIP-4844 riduce le tariffe del gas?

Lo scopo principale di EIP-4844 (Proto-Danksharding) è quello di ridurre le commissioni del gas di Ethereum utilizzando i blob per effettuare le transazioni. I dati BLOB sono più economici e la Ethereum Virtual Machine (EVM) non può accedervi, ma solo visualizzare gli impegni sui BLOB. Inoltre, la larghezza di banda dei dati in Proto-Danksharding è fissata a 1 MB per slot.

Poiché il semplice fatto di rendere CallData più economico potrebbe comportare una discrepanza tra lo scenario medio e quello peggiore, gli sviluppatori di Ethereum hanno tentato di ridurre le commissioni del gas creando un nuovo tipo di transazione di trasporto blob che si concentra sulle transazioni provenienti da L2 Rollup.

La dimensione media di un blocco Ethereum è di circa 90 KB, ma teoricamente la dimensione massima è di circa 1,8 MB. Ciò significa che i blocchi di Ethereum possono supportare più transazioni durante i periodi di intensa attività di rete, ma con commissioni del gas molto elevate. Se calldata è 10 volte più economico, il volume delle transazioni aumenterà di 10 volte e, nel caso estremo, la dimensione del blocco aumenterà di 10 volte (18 MB). Ovviamente, Ethereum non può ospitare blocchi così grandi nella sua rete.

Soluzione

ProtoDanksharding risolve la crisi dei prezzi del gas attraverso un mercato tariffario EIP-1559 multidimensionale.

Prima che ProtoDanksharding venisse proposto, EIP-4488 aveva tentato di risolvere il problema delle elevate tariffe del gas.

EIP-4488 ha due regole: la tariffa del gas per le chiamate dati viene ridotta da 16 unità gas per byte a 3 unità gas; al limite di 1 MB per blocco si aggiungono 300 byte per transazione, che possono raggiungere un massimo di circa 1,4 MB.

I limiti di dimensione dei blocchi rappresentano il modo più semplice per garantire che i picchi di carico medio dei blocchi non causino picchi di carico estremi. Inoltre, la dimensione del blocco nel caso peggiore (1,4 MB) è sempre inferiore alla dimensione massima del blocco corrente (1,8 MB).

Poiché EIP-4488 aveva precedentemente proposto una soluzione al problema del gas, perché la comunità Ethereum ha infine scelto EIP-4844 per ridurre le commissioni del gas? Poiché EIP-4488, pur riducendo al minimo le modifiche attuali (mantenendo la stabilità), richiederà ulteriori modifiche in futuro. Al contrario, Proto-Danksharding mira ad apportare ulteriori modifiche al framework per aiutare la rete Ethereum ad aggiornarsi a danksharding in futuro.

Proto-Danksharding crea un tipo di transazione separato che memorizza i dati di L2 Rollup in grandi blob; il numero di blob presenti in ogni blocco è limitato, il che riduce notevolmente le commissioni L2. I blob vengono memorizzati sul livello di consenso, non su quello di esecuzione, e pertanto non sono accessibili alla Ethereum Virtual Machine (EVM).

Anche dopo il Proto-Danksharding, lo sharding sarà comunque un'attività complessa, ma la complessità sarà limitata al livello di consenso. Pertanto, i team client del livello di esecuzione e gli sviluppatori di rollup non devono svolgere alcun lavoro aggiuntivo per passare dal Proto-Danksharding allo sharding completo.

EIP-4844 separa inoltre i dati blob dai dati delle chiamate, semplificando l'archiviazione dei dati blob per periodi di tempo più brevi.

Opzioni di archiviazione dati per EIP-4844

Il Proto-Danksharding con circa 1 MB per slot (12 secondi) genererà 2,5 TB di dati all'anno. Il livello di consenso può affrontare le sfide legate all'archiviazione dei dati attraverso periodi di conservazione della cronologia (EIP-4444) e implementare una logica per eliminare automaticamente i dati blob dopo un certo periodo di tempo.

Per quanto riguarda la questione di come accedere ai vecchi dati BLOB, esistono diversi modi per archiviare dati storici su protocolli decentralizzati. Ad esempio, protocolli specifici per applicazione come rollup, Bittorrent, reti di portali Ethereum, esploratori di blocchi, provider di API e protocolli di indicizzazione di terze parti (The Graph) possono tutti memorizzare la cronologia completa.

Quali aggiornamenti sono stati introdotti prima e dopo EIP-4844?

Prima dell'EIP-4844, gli sviluppatori di Ethereum avevano proposto diversi aggiornamenti per ridurre le commissioni del gas. Ad esempio, EIP-3651 riduce le commissioni del gas che impediscono ai costruttori di blocchi di interagire con il software di creazione di blocchi Ethereum Coinbase, EIP-3855 riduce le commissioni del gas per gli sviluppatori tramite Push 0, ed EIP-3860 riduce le commissioni del gas per casi d'uso specifici.

EIP-4844 rappresenta un passo avanti verso lo sharding completo, che consentirà di ampliare la rete Ethereum e ridurre le commissioni del gas. Gli sviluppatori hanno in programma di adottare EIP-4844 per Verge, che introdurrà gli alberi Verkle per la scalabilità.

Impatto dell'EIP-4844

L'obiettivo principale di EIP-4844 è quello di ridurre le commissioni del gas L2 di Ethereum di 10-100 volte utilizzando un nuovo tipo di transazioni che trasportano blob, rendendo più semplice la transizione allo sharding completo poiché tutti gli aggiornamenti futuri verranno eseguiti solo sul livello di consenso.

A livello architettonico, EIP-4844 ha introdotto le transazioni che trasportano blob. Questa è la prima volta che Ethereum crea un livello dati separato per L2, gettando le basi per il successivo Danksharding completo.

A livello di modello economico, EIP-4844 introdurrà un nuovo mercato delle commissioni per i blob, che sarà anche il primo passo di Ethereum verso un mercato multidimensionale.

In termini di esperienza utente, la percezione più intuitiva degli utenti è la significativa riduzione delle tariffe L2. Questo importante miglioramento a livello di base fornirà una base importante per l'esplosione di L2 e del suo livello applicativo.

riepilogo

EIP-4844 è un importante aggiornamento che renderà la rete Ethereum più scalabile, richiedendo al contempo meno aggiornamenti per ottenere uno sharding completo in futuro. Proto-Danksharding aumenta lo spazio per i gruppi di dati blob, consentendo di elaborare più dati, riducendo così la congestione della rete e abbassando le tariffe del gas.

Essendo un aggiornamento del protocollo altamente complesso, EIP-4844 è una parte importante della roadmap di Ethereum. È inoltre correlato ad altri aggiornamenti del sistema, come la separazione tra proponenti e costruttori e l'adeguamento delle tariffe blob EIP-1559.

Oltre a introdurre transazioni che trasportano blob, EIP-4844 implementerà anche la logica del livello di esecuzione, regole di convalida, un mercato multidimensionale delle commissioni del gas e altre modifiche di sistema necessarie per lo sharding completo in futuro.

Vale la pena notare che, sebbene EIP-4844 implementerà la maggior parte della logica completa di Danksharding, non implementerà alcuno sharding effettivo. Oltre ad avvicinare Ethereum ai livelli di costo e di produttività richiesti per raggiungere l'adozione di massa, EIP-4844 potrebbe anche migliorare la scalabilità e il risparmio sui costi.

Sebbene EIP-4844 non abbia ancora una data di rilascio definitiva, si prevede che verrà implementato entro la fine dell'anno. Dopo l'implementazione di EIP-4844, gli utenti noteranno miglioramenti significativi in ​​Ethereum, in particolare L2, in particolare transazioni più veloci e commissioni più basse. L'implementazione di successo dell'EIP-4844 renderà Ethereum più competitivo anche nel settore delle criptovalute.