Ethereum к новому рівню TPS: технологія zk-SNARKs підтримує нову еру масштабування

Ethereum рухається до нового етапу розширення, що дозволяє обробляти 10 000 транзакцій на секунду ( TPS ), де технологія zk-SNARKs ( стає ключовим двигуном цього процесу. Після багатьох років досліджень щодо розширення L2, Ethereum L1 нарешті знайшов можливий шлях до досягнення екстремального розширення при збереженні максимальної децентралізації.

В найближчі роки, ліміт Gas для Ethereum та TPS очікується, що зросте в кілька разів щороку. Верифікаторам більше не потрібно буде повторно виконувати кожну транзакцію, а лише перевіряти один zk-SNARKs, щоб підтвердити правильне виконання пакету транзакцій. Це підвищить TPS основної мережі до тисяч транзакцій на секунду. У той же час, L2 також буде синхронізовано розширюватися, досягаючи десятків тисяч, а навіть мільйонів TPS. Новий тип L2 під назвою "рідний Rollup" працюватиме як програмовані шардінги, забезпечуючи таку ж безпеку, як L1.

Хоча ці пропозиції ще не отримали офіційного схвалення процесом управління Ethereum, вони базуються на ідеях, які Віталік Бутерін почав досліджувати з 2017 року, і отримали підтримку основних дослідників Фонду Ethereum.

На конференції EthCC у липні цього року один з дослідників заявив: "Ми перебуваємо на вирішальному етапі розширення Ethereum, і я впевнений, що ми незабаром увійдемо в еру GigaGas L1 - близько 10 000 TPS, а ключем до відкриття цієї ери є zkEVM та реальний доказ."

Кінцевою метою цього дослідника є досягнення 10 мільйонів TPS в екосистемі Ethereum протягом 10 років. Це означає, що майбутнє неминуче буде архітектурою "мережі в мережі": різні L2 виконують різні сценарії, компроміси та переваги, спільно розширюючи всю екосистему, щоб задовольнити глобальний попит.

! [])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-b96aea3fa53b6b1249000a81a3bb02ae.webp(

Дилема розширення L1 Ethereum

Хоча інші блокчейни вже почали намагатися використовувати потужніше апаратне забезпечення та обчислювальні можливості для збільшення пропускної спроможності, Ethereum завжди дотримувався майже ідеологічної прихильності до децентралізації. З точки зору деяких прихильників, такі "централізовані мережі даних" мають мільйони доларів централізованих ризикових точок, на які уряд може безпосередньо націлюватися для перевірки транзакцій. Навіть деякі блокчейни з нижчими вимогами до апаратного забезпечення мають витрати та вимоги до пропускної спроможності, які можуть відштовхнути, що впливає на рівень децентралізації.

У порівнянні з цим, Ethereum навіть може працювати на Raspberry Pi, така низька планка дозволяє понад 15,000-16,000 публічних вузлів та мільйонам валідаторів брати участь у мережі, тому майже неможливо цензурувати транзакції в Ethereum, а також робить всю мережу надзвичайно стійкою до атак.

Звичайно, ціна - це надзвичайно повільна швидкість - поточний TPS становить близько 18-20 транзакцій на секунду, тоді як у деяких конкурентів TPS може досягати приблизно 1500 транзакцій на секунду.

З певною мірою, архітектура блокчейну вроджено неефективна, вона трохи нагадує онлайн-таблицю: щойно ви змінюєте клітинку, усі комп'ютери, які мають копію, спочатку повинні перерахувати всю таблицю, і лише після підтвердження правильності змінити її.

Співзасновник певної компанії з технології ZK пояснив: "Дизайн Ethereum передбачає, що будь-хто може слідкувати за мережею та повторно виконувати всі транзакції", що також означає, що обсяг транзакцій не може бути безмежно збільшений, оскільки кожну транзакцію потрібно повторно розрахувати.

Саме тому, що за умовою збереження децентралізації, можливості розширення основної мережі обмежені, Ethereum у 2020 році змушений був обрати суперечливий шлях розширення через L2.

Технологія ZK розв'язує неможливий трикутник блокчейну

Засновник Ethereum колись запропонував концепцію "трикутника блокчейну", щоб описати труднощі, з якими стикаються публічні блокчейни в досягненні безпеки, масштабованості та децентралізації одночасно. Практично всі рішення для розширення можуть задовольнити лише дві з цих трьох вимог, жертвуючи при цьому третьою.

До сих пір, zk-SNARKs ) ZK-Proof (, ця технологія, що описується як "математика рівня висадки на Місяць", здатна математично довести, що велика кількість складних транзакцій була виконана правильно, не розкриваючи деталей транзакцій.

Процес генерування ZK-доказу дуже складний, але перевірка правильності доказу є швидкою та легкою.

Отже, бачення майбутнього Ethereum полягає в тому, що замість того, щоб дозволити купі маломіцних вузлів Raspberry Pi перераховувати всі транзакції, краще, щоб валідатори лише перевіряли математичний результат дуже маленького ZK-доказу.

Деякий технічний експерт продовжує пояснювати: "Замість того, щоб змушувати всіх повторно виконувати всі транзакції, краще просто надати їм довідку, яка підтверджує, що ці дії вже відбулися, так що будь-хто може перевірити цю довідку, не виконуючи повторні обчислення".

Дослідники навіть жартують, що в майбутньому обсяг обчислень для перевірки zk-SNARKs буде таким малим, що навіть мікрокомп’ютер вартістю 7 доларів зможе з цим впоратися, і зовсім не знадобляться великі дата-центри.

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

zkEVM: шлях до 10,000 TPS

Дослідник Ethereum Foundation нещодавно опублікував повідомлення в блозі, яке викликало гарячу дискусію в спільноті: у наступному році основна мережа L1 може інтегрувати віртуальну машину Ethereum, що працює на основі zk-SNARKs )zkEVM(.

Варто зазначити, що багато практичних досліджень технології ZK насправді почалися з мереж L2, наприклад, певний 100%-й сумісний з EVM ZK Rollup публічний ланцюг - будь-який додаток, який може працювати в Ethereum, може безперешкодно працювати на цьому ланцюзі.

Цей ланцюг навіть вважає себе продовженням Ethereum, нещодавно оголосив про знищення 20% комісії за транзакції ETH, щоб підтримати повернення вартості L1.

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

Він додав, що зі зменшенням затримки та витрат на генерацію ZK-доказів ми можемо обробляти вищу пропускну спроможність, одночасно зберігаючи надзвичайно низькі апаратні вимоги для верифікації - навіть звичайний смарт-годинник може впоратися з верифікацією.

Проте, спільноті не слід бути надто оптимістичною: навіть якщо протягом наступного року zkEVM успішно інтегрується в L1, він не зможе відразу досягти 10,000 TPS в перший день.

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

Щоденно рухаючи пішака, в один момент закінчується

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

У майбутніх оновленнях Ethereum планує спочатку випустити два-три модифіковані клієнти, що підтримують ZK-верифікацію, щоб валідатори могли обирати перевірку шляхом перевірки zk-SNARKs )ZK-proofs( для завершення верифікації, без необхідності повторного виконання кожної транзакції.

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

Член команди з координації протоколу Фонду Ethereum заявив: "Перехід до EVM, що використовує snark, буде поступовим процесом" - тут "snark" відноситься до використання SNARK-типу zk-SNARKs.

Користувачі в основному поступово відчують підвищення ліміту Gas на L1, що означає посилення економічної активності мережі. Хоча перехід L1 до ZK-верифікації потребує часу, але розширення ліміту Gas фактично вже на підході.

Минулого тижня максимальний газ L1 щойно підвищили на 22%, до 45 мільйонів, один дослідник запропонував пропозицію, яка рекомендує клієнтам автоматично тричі на рік підвищувати межу газу, відповідно до цього плану, через чотири роки основна мережа Ethereum зможе досягти приблизно 2000 TPS.

А інший дослідник навіть запропонував продовжити цей темп на два роки, до 2031 року, щоб досягти 1 gigagas пропускної здатності, реалізуючи близько 10 000 TPS.

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