Ethereum на шляху до 10,000 TPS: нова ера масштабування, що керується технологією ZK

Ethereum незабаром відзначить десяту річницю свого генезис-блоку, після десяти років досліджень, його дорожня карта розширення рухається в новому напрямку. Хоча нещодавнє зростання ціни ETH принесло впевненість у спільноті, справжнє захоплення викликане тим, що після кількох років досліджень L2, Ethereum L1 нарешті знайшов надійний шлях для досягнення екстремального розширення при збереженні максимальної децентралізації.

Коротко кажучи, з цього моменту ліміт Gas для Ethereum та план TPS щорічно зростатимуть у кілька разів. Валідації більше не будуть повторно виконувати кожну транзакцію, а лише перевірятимуть один доказ нульового знання (ZK-proof), щоб підтвердити правильність виконання цієї партії транзакцій, тим самим підвищуючи TPS базової мережі до десятків тисяч транзакцій на секунду. Водночас L2 також буде синхронізувати розширення, досягаючи сотень тисяч або навіть мільйонів TPS, і новий тип L2, що називається "рідним Rollup", працюватиме як програмовані шардінги, забезпечуючи таку ж безпеку, як і L1.

Ці пропозиції хоча й не отримали офіційного схвалення в процесі управління Ethereum, проте ґрунтуються на ідеях, які Віталік Бутерін почав досліджувати ще в 2017 році, і отримали підтримку основного дослідника Фонду Ethereum Джастіна Дрейка. Дрейк заявив: "Ми знаходимося на критичному поворотному моменті в розширенні Ethereum, я твердо вірю, що ми незабаром увійдемо в епоху GigaGas для L1 - близько 10 000 TPS, а ключем до відкриття цієї епохи є zkEVM та реальний доказ."

Головна мета Дрейка полягає в досягненні 10 мільйонів TPS в екосистемі Ethereum протягом 10 років, але це означає, що жоден окремий блокчейн не зможе задовольнити ці вимоги до пропускної спроможності. Майбутнє, безумовно, буде архітектурою "мережі в мережі": різні L2 будуть відповідати за різні сценарії, компроміси та переваги, спільно розширюючи всю екосистему, щоб задовольнити глобальні потреби.

!

Чому Ethereum L1 важко масштабувати в великому обсязі?

Хоча інші блокчейни вже намагалися розширити пропускну здатність за допомогою більш потужного обладнання та обчислювальних можливостей, Ethereum завжди демонстрував практично ідеологічну відданість децентралізації. З точки зору максималістів ETH, деякі "централізовані ланцюги даних" мають мільйони доларів централізованих ризикових точок, уряди можуть безпосередньо перевіряти транзакції на цих вузлах, навіть ланцюги з нижчими вимогами до апаратного забезпечення мають великі витрати та вимоги до пропускної здатності, що впливає на рівень децентралізації.

На відміну від цього, Ethereum навіть може працювати на Raspberry Pi, така низька вхідна планка дозволила більше 15 000~16 000 публічних вузлів та мільйонам валідаторів брати участь у мережі, тому майже неможливо цензурувати транзакції в Ethereum, і це робить всю мережу надзвичайно стійкою до атак.

Звичайно, ціною є дуже повільна швидкість - поточний TPS становить приблизно 18-20 транзакцій на секунду, тоді як у деяких публічних блокчейнів TPS становить приблизно 1500 транзакцій на секунду.

З певного погляду, архітектура блокчейну від природи є неефективною, трохи нагадуючи електронну таблицю: щоразу, коли потрібно змінити клітинку, всі комп'ютери, які мають копії, повинні спочатку перерахувати всю таблицю, і лише після підтвердження правильності можуть оновити.

Співзасновник певної компанії з технології ZK Ума Рой пояснив: "Дизайн Ethereum має на увазі, що кожен може слідкувати за мережею та повторно виконувати всі транзакції", що також означає, що обсяг транзакцій не може бути безмежно збільшений, оскільки кожну транзакцію повинні перерахувати.

Саме тому, що при збереженні принципу децентралізації простір для розширення основної мережі обмежений, Ethereum у 2020 році змушений був обрати суперечливий шлях розширення за рахунок L2.

Як ZK може зламати неможливий трикутник блокчейну?

Засновник Ethereum Віталік Бутерін запропонував концепцію "трикутника блокчейну", описуючи складнощі, з якими стикається публічний блокчейн, намагаючись досягти безпеки, масштабованості та децентралізації одночасно. Практично всі рішення для масштабування можуть задовольнити лише дві з цих трьох вимог, неминуче жертвуючи третьою.

До тепер.

Нульові знання ( ZK-Proof ), описані Дрейком як "математика рівня висадки на Місяць" - технологія, яка здатна математично довести, що велика кількість складних транзакцій була виконана правильно, не розкриваючи деталей транзакцій.

Процес генерування ZK-доказів є дуже складним, але перевірка правильності одного доказу є швидкою та легкою.

Отже, майбутнє Ethereum полягає в тому, що замість того, щоб дозволити безлічі малоефективних вузлів Raspberry Pi повторно обчислювати всі транзакції, краще дозволити валідаторам перевіряти лише математичний результат дуже маленького ZK доказу.

Ума Рой продовжила пояснювати: "Замість того, щоб змушувати всіх повторно виконувати всі транзакції, краще просто надати їм доказ, що ці дії вже відбулися, так що будь-хто може перевірити цей доказ, не виконуючи повторних обчислень".

Дрейк навіть пожартував, що в майбутньому перевірка ZK-доказів буде такою малою, що навіть Raspberry Pi Pico( за 7 доларів буде здатний впоратися з цим, і йому зовсім не знадобляться великі дата-центри.

! [])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-842ba61f54caa9ebe88edf8ff4c5f6b0.webp(

zkEVM: маршрут до 10 000 TPS

Нещодавно Софія Голд з Фонду Ethereum опублікувала повідомлення в блозі, яке викликало широку дискусію в спільноті: протягом наступного року L1 основна мережа може інтегрувати Ethereum віртуальну машину ) zkEVM (, що працює на базі нульових знань.

Варто зазначити, що багато практичних досліджень технології ZK насправді почалися з мереж L2. Наприклад, певна мережа L2, інкубована організацією Джо Лубіна, співзасновника Ethereum, є 100% сумісним ZK Rollup публічним блокчейном EVM – будь-який додаток, який може працювати на Ethereum, може безперешкодно працювати в цій мережі.

Ця мережа навіть вважає себе продовженням Ethereum, нещодавно також оголосила про знищення 20% комісій за транзакції ETH, щоб підтримати повернення вартості L1.

Керівник мережі пояснив, що технологія ZK надає відповідь на неможливий трикутник блокчейну: "Чарівність ZK полягає в тому, що ми можемо значно підвищити ліміт Gas для L1, і обсяг обчислень не ускладнить верифікацію".

Він додав, що з постійним зниженням затримок і витрат на генерацію ZK-доказів ми можемо обробляти вищу пропускну здатність, зберігаючи при цьому надзвичайно низькі вимоги до апаратного забезпечення для верифікації – навіть смарт-годинник може впоратися з верифікацією.

Проте, спільноті не потрібно бути надто оптимістичною, навіть якщо в наступному році zkEVM успішно інтегрується в L1, він не зможе одразу забезпечити 10 000 TPS в перший день.

! [])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-4f8a43410f4db82388271d205b50c7b0.webp(

Рухаючи по одному пішакові щодня, потім завершити в один момент

Ethereum наразі має п'ять основних програмних клієнтів, які можна використовувати для роботи мережі, що означає, що навіть якщо з якимось клієнтом виникнуть проблеми, мережа не зупиниться, як це буває з деякими публічними ланцюгами.

У майбутніх оновленнях Ethereum планує спочатку випустити два-три модифіковані клієнти, які підтримують ZK-верифікацію, що дозволить валідаторам обирати завершення верифікації шляхом перевірки нульових доказів )ZK-proofs(, без повторного виконання кожної транзакції.

Спочатку лише кілька валідаторів перейдуть на новий режим валідації, щоб на початкових етапах виявити та виправити потенційні проблеми.

Команда координації протоколу Фонду Ethereum, Ладіслав, заявив: "Перехід до snark-версії EVM буде поступовим процесом" -- тут "snark" відноситься до використання типу нульових знань SNARK.

Користувачі в основному поступово відчуватимуть підвищення верхньої межі Gas для L1, що означає зміцнення економічної активності мережі. Хоча перехід L1 до ZK-підтвердження вимагатиме часу, розширення верхньої межі Gas майже вже на підході.

Минулого тижня ліміт газу L1 щойно підвищили на 22%, до 45000000, дослідник Данкрад Файст запропонував EIP, який рекомендує клієнтам тричі на рік автоматично підвищувати ліміт газу, за цим планом через чотири роки основна мережа Ethereum зможе досягти приблизно 2000 TPS.

А Джастін Дрейк навіть запропонував подовжити цей темп на два роки, до 2031 року досягти 1 гігагасу пропускної спроможності, реалізувавши приблизно 10 тисяч TPS.

! [])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-10a98c12c8507dfa11666791865b0f5f.webp(