Foresight Ventures: EIP-4844에 대한 종합 분석, 이더리움의 Full Sharding을 향한 첫 걸음

첫 번째 레벨 제목

Overview

이더 리움

EIP-4844 ；

Proto-danksharding；

Danksharding；

KZG Commitment；

KZG Ceremony；

Dynamic state sharding；

최근 커뮤니티 참여의 기준을 넘어선 KZG 세레모니가 스 와이프되었습니다.이 세레모니는 무엇을합니까?

첫 번째 레벨 제목

1. 샤딩: 이더리움 확장을 위한 장기 솔루션

• 샤딩은 데이터 가용성의 관점에서 확장한다면, 롤업은 주로 실행 수준에서 확장하여 메인 네트워크의 혼잡 문제를 완화하는데, 샤딩은 블록체인의 불가능한 삼각형을 돌파하려는 시도가 아닐까 생각합니다.

• 이더 리움

• 구현 프로세스의 복잡성과 보안 고려 사항으로 인해 Ethereum 개발 팀은 샤딩을 최근에 언급된 proto-danksharding 및 danksharding을 포함하여 여러 단계로 나누었습니다. 전체 프로세스는 몇 년이 걸리는 업데이트가 될 것입니다.

• 첫 번째 레벨 제목

2. EIP-4844: 단기 고수익, 샤딩 간소화 버전

EIP-4844 = Proto-Danksharding；

Proto는 Ethereum 연구원의 이름에서 유래되었습니다.

보조 제목

1. Proto-danksharding 개요

Proto-Danksharding은 주로 blob 운반 트랜잭션이라는 새로운 트랜잭션 유형을 도입합니다. 지금까지 Rollup 데이터는 Blob 형태로 저렴한 비용으로 레이어 1로 전송되어 비영구적으로 저장되었습니다. 동시에 Blob은 현재 호출 데이터보다 훨씬 커서 롤업에서 높은 TPS를 더 잘 지원할 수 있습니다.

Blob 정보:

• 각 트랜잭션은 최대 2개의 Blob을 끊을 수 있습니다.

• 각 블록은 이상적으로 약 1MB인 8개의 Blob을 포함하고 최대 16개의 Blob(약 2MB)을 포함할 수 있습니다.

• Blob은 calldata와 같은 기록 로그로 영구적으로 저장할 필요가 없습니다.

• 댄크샤딩과 비교할 때 노드는 여전히 완전한 DA를 검증해야 합니다.

2. Blob 운반 트랜잭션의 해석

이더 리움

효과

비용

비용

데이터 blob은 원래 롤업 처리량이 많은 트랜잭션을 지원하도록 설계되었습니다.동일한 크기의 호출 데이터(온체인 저장소 사용)와 비교할 때 blob 비용은 훨씬 낮습니다(영구 저장소가 필요하지 않음). 따라서 데이터 가용성을 유지하기 위해 롤업에 사용되는 가스는 이전보다 훨씬 낮아질 것입니다.

용량

각 블롭의 크기는 약 125kB입니다(사실: 현재 평균 블록 크기는 ~90kB에 불과합니다).

3. Blob 운반 트랜잭션의 가치와 과제

• 값

Blob은 일종의 캐시라고 볼 수 있으며, 롤업으로 제출된 트랜잭션 데이터는 이제부터 캐시 형태로 존재합니다. 스토리지 하드웨어 요구 사항을 줄이고 Ethereum에 대한 추가 데이터 확장을 제공하며 가스 비용을 줄입니다.

• 과제: Ethereum 노드 하드웨어 성능 요구 사항

이더리움의 현재 평균 블록 크기는 ~90kB에 불과하지만 블롭은 ~125kB입니다.

EIP-4844의 설계에 따르면 각 슬롯은 일반적으로 약 1MB이므로 연간 증가하는 데이터 양은 1MB/블록 * 5블록/분 * 43200분/월 * 12개월/년 = 2.47TB/년입니다. 년도

해결책

• 해결책

단기 확장 효과에서, 각 노드는 EIP-4844를 구현하는 동안 일정 기간(특정 제한 시간이 확정되지 않았으므로 1개월이 될 수 있음 또는 1년)자동 삭제；

샤딩의 장기적인 이점의 관점에서 EIP-4444가 구현됩니다. 즉, 노드는 전체 양의 기록 데이터를 저장할 필요가 없지만 특정 시간 이후에 데이터를 저장하기 위해 기록 만료만 참조하면 됩니다.

이 두 가지 솔루션은 스토리지 공간에서 Blob 운반 트랜잭션의 균형을 다양한 수준으로 완화합니다.

4. KZG Commitment

KZG Commitment는 EIP-4844에서 채택된 다항식 약정 체계입니다.

KZG 약속 구문 분석

이더 리움

Dankrad Feist의 연설에서 개략도를 참조하면 KZG 루트는 Merkle 루트와 유사하지만 차이점은 KZG 루트가 다항식을 약속한다는 것입니다. 즉, 모든 위치가 이 다항식에 있습니다. proto-danksharding 시나리오를 기반으로 KZG 루트는 전체에 속하는 것으로 확인될 수 있는 많은 데이터를 약속합니다.

이것이 KZG 약속이 호환성 측면에서 DAS의 이후 구현에 더 우호적인 이유입니다.

KZG 커밋 프로세스는 다음과 같습니다.

• 증명자: 증명을 제공하고 데이터의 커밋을 계산합니다.프로버는 주어진 다항식을 변경할 수 없으며 증명에 사용된 커밋은 현재 다항식에 대해서만 유효합니다.

• 검증자: 증명자가 유효한 증명을 제공하는지 확인하기 위해 증명자가 보낸 약속 값을 수신하고 확인합니다.

KZG 약속의 장점

비용

비용

• KZG 약속은 빠른 검증, 비교적 낮은 복잡성 및 단순성의 특징을 가지고 있습니다.

• 추가 증명을 제출할 필요가 없으므로 비용이 저렴하고 대역폭이 절약됩니다.

• 안전

안전

• 장애가 발생한다고 가정하면 다른 광범위한 영향 없이 커밋에 해당하는 blob의 데이터에만 영향을 미칩니다.

더 많은 호환성

• 샤딩의 전반적인 솔루션을 살펴보면 KZG의 약속은 DAS 솔루션과 호환되어 반복 개발 비용을 피합니다.

5. KZG Ceremony(trusted setup)

KZG Ceremony는 KZG Commitment를 위한 신뢰 설정입니다.이더 리움

최근 커뮤니티 참여에 열광하는 KZG Ceremony는 EIP-4844에서 채택한 KZG 약속에 대한 신뢰 설정을 제공합니다.

이더 리움

Vitalik의 순서도를 참조하면 누구나 참가자로서 비밀을 제공하고 이전 결과와 혼합하여 새로운 결과를 생성하는 등 중첩 인형 형태의 최종 SRS를 얻고 신뢰 설정을 완료하는 데 도움을 줄 수 있습니다. KZG 약속의

trust setup

• EIP-4844에서는 일반적인 다중 참여자 신뢰 설정, 즉 powers-of-tau가 채택되었습니다.

• 1-of-N 신뢰할 수 있는 모델에 따라 생성 설정 프로세스에 얼마나 많은 사람들이 참여하든 한 사람이 자신의 생성 방법을 공개하지 않는 한 신뢰할 수 있는 초기화가 유효합니다.

필요성

• KZG 커밋의 신뢰 설정은 다음과 같이 간단하게 이해할 수 있습니다. 신뢰할 수 있는 초기화가 필요한 zk-snark와 유사하게 암호화 프로토콜이 실행될 때마다 의존해야 하는 매개변수를 생성합니다.

• 증명자가 증명을 제공하면 KZG 약속 C = f(s)g 1 입니다. 그 중 f는 평가 함수이고 s는 KZG 신뢰 설정에서 최종적으로 얻은 최종 비밀입니다.

• 최종 비결은 다항식 커밋을 생성하기 위한 핵심 매개변수이며, 이 핵심 매개변수를 얻기 위한 신뢰할 수 있는 프로세스로서 이 KZG Ceremony는 전체 샤딩의 실현에 매우 중요합니다.

6. EIP-4844로 인한 변화

Rollup

ethresear에 제공된 회로도를 참조하면, 롤업은 제출을 위한 콜데이터에 KZG 커밋의 상태 델타 및 버전 해시를 포함해야 합니다(zk-rollup도 zk 증명을 제출해야 함).

차이점은 calldata에는 상태 델타, KZG 커밋과 같은 일부 작은 데이터만 포함되어 있고 대량의 트랜잭션 데이터가 포함된 트랜잭션 배치는 blob에 배치된다는 점을 알 수 있습니다.

• 효과적으로 비용을 절감합니다. calldata에 넣는 것은 비용이 많이 듭니다.

• 안전

안전

• 데이터 가용성: Blob은 계층 1 보안과 동일한 비콘 체인에 저장됩니다.

• 비용

비용

Proto-Danksharding은 새로운 유형의 트랜잭션을 도입합니다.저비용 데이터 형식 blob을 추가하면 의심할 여지 없이 롤업 비용을 더욱 줄일 수 있습니다.실제 애플리케이션 및 체인의 구현 진행 상황에 따라 최적화된 롤업 비용을 x만큼 줄일 수 있습니다. 10 또는 심지어 x 50;

동시에 EIP-4844는 Blob 수수료를 도입했습니다.

• 가스와 블롭은 각각 가스 가격과 한도를 조정할 수 있습니다.

• blob의 과금 단위는 여전히 가스이며 가스량은 트래픽에 따라 변경되므로 블록당 평균 8개의 blob 목표를 유지합니다(추가 데이터 양 제한).

프리컴파일의 구현

blob 자체의 데이터는 직접 액세스할 수 없으며 EVM은 데이터 blob의 커밋만 가져올 수 있습니다. 따라서 롤업은 커밋의 유효성을 확인하기 위해 사전 컴파일을 제공해야 합니다.

다음은 EIP-4844에서 언급한 두 가지 프리컴파일 알고리즘을 분석한 것이다.

포인트 평가 프리컴파일 (수학 원리에 관심 있는 분은 Vitalik의 분석 참조)

• 여러 커밋이 동일한 데이터를 가리키고 있음을 증명합니다.

• 주로 zk-rollup의 경우 롤업은 2가지 종류의 약속을 제공해야 합니다: 1. KZG 약속, 2. zk-rollup 자체 약속,

• 낙관적 롤업을 위해 대부분 다단계 사기 증명 메커니즘을 채택했으며 최종 라운드 사기 증명에 필요한 데이터의 양이 적습니다. 따라서 포인트 평가 프리컴파일을 사용하면 비용을 절감할 수 있습니다.

Blob verification precompile

• 버전이 지정된 해시와 blob이 효과적으로 일치함을 증명합니다.

• 낙관적 롤업은 사기 증명을 제출할 때 전체 데이터 양에 액세스해야 하므로 먼저 버전이 지정된 해시 및 blob이 합법적인지 확인한 다음 사기 증명 검증을 수행합니다.

3. Danksharding: 전체 샤딩을 향한 중요한 단계

Danksharding은 Ethereum 연구원 Dankrad Feist의 이름을 따서 명명되었습니다.

1. 용량 확장: Rollup의 캐시 공간 추가 확장

proto-danksharding이 구현된 후 각 블록은 새로운 트랜잭션 형식의 BLOB 도입으로 인해 평균적으로 1MB의 추가 캐시 공간을 얻을 수 있습니다. Danksharking이 구현된 후 블록당 16MB가 추가로 허용되며 최대 32MB가 허용됩니다.

2. 데이터 가용성: 저장 및 검증 전략이 더 효율적입니다.

모든 노드가 전체 데이터를 다운로드해야 하는 proto-danksharding과 비교할 때 Danksharking이 구현된 후 Ethereum 노드는 blob을 샘플링하기만 하면 됩니다. 샘플링 후 데이터는 전체 네트워크의 노드에 배포되며 완성된 데이터 블롭을 형성할 수 있습니다.

DAS: 효율적인 샘플링 검사

• 얽힘 코드(삭제 코딩)를 통해 전체 네트워크의 노드가 데이터의 일부를 다운로드할 때 원본 데이터의 손실 가능성을 보다 쉽게 ​​찾을 수 있도록 도와 보안을 향상시킵니다.

3. 보안: 기본적으로 변경되지 않음

각 노드는 더 이상 과거 데이터의 전체 양을 저장하지 않기 때문에 데이터 가용성, 백업 및 샘플링 검사의 관점에서 볼 때 데이터의 전체 양을 저장하는 하나 이상의 노드에서 데이터의 일부를 저장하는 여러 노드로 보안이 변경되고 마지막으로 완전한 데이터를 복원합니다.

언뜻 보기에는 단일 지점에 대한 의존이 여러 지점에 대한 의존보다 훨씬 더 안전하지만 이더리움 네트워크의 노드 수는 데이터 백업의 필요성을 완전히 보장할 수 있을 만큼 충분히 크므로 보안에는 큰 변화가 없을 것입니다.

4. 새로운 과제: 블록 빌더에 대한 요구 사항 증가

이더 리움

다음은 PBS(제안자/빌더 분리)에 대한 간략한 소개입니다., Dankrad가 제공한 다크샤딩 체계에서 PBS의 애플리케이션 다이어그램을 참조하십시오.

• 블록 생산 담당자의 역할을 제안자와 빌더로 분담. 원래는 댄크샤딩 설계에서 블록 생성을 위한 대역폭 요구 사항을 줄이기 위해 안티 MEV 설계에 대한 제안이었습니다.

4. 기타 샤딩 솔루션: Shardeum의 동적 샤딩

이점

1. Dynamic state sharding

이점

동적 상태 샤딩이 가져오는 가장 직관적인 이점은 선형 확장입니다.네트워크에 연결된 노드는 샤딩 알고리즘에 의해 매우 효율적으로 동적으로 그룹화되고 빠르게 응답하여 블록체인 네트워크의 TPS를 향상시킵니다. 동적 상태 샤딩 설계에서 각 노드는 서로 다른 범위의 주소를 커버하며 커버리지는 효율적인 샤딩 및 보안을 보장하기 위해 중복 설계를 갖습니다.

현장 구현

생태계의 복잡성과 관계없이 두 기술의 구현 관점에서 볼 때 동적 상태 샤딩은 정적 샤딩보다 어렵습니다. Shardeum의 기술팀은 샤딩의 기술 수준에 깊이 축적되어 있음을 알 수 있습니다.Shardus 기술에 대한 팀의 이전 연구 개발도 이 퍼블릭 체인의 기반 기술에 큰 기여를 했습니다. 프로젝트에서 동적 상태 분할로 인한 선형 확장을 시연했습니다.

제품

제품

팀

팀

기술

기술

일정

일정

2023년 2월 2일 베타넷을 런칭할 예정이니 주목해볼 만하다.

5. 샤딩에 대한 생각과 전망

• 샤딩은 이더리움의 확장을 위한 장기 계획이며, 큰 가치와 광범위한 의미를 지닌 장기 계획이기도 합니다. 샤딩을 구현하는 과정에서 지금 언급한 proto-danksharding, danksharding 등 기존의 모든 솔루션이 지속적으로 반복될 수 있으므로 지속적인 관심이 필요합니다.

• 샤딩의 전반적인 방향에 대한 이해도 매우 중요하지만, 풀 샤딩을 구현하는 과정에서 각 제안이 채택한 기술 솔루션(PBS, DAS, 다차원 수수료 시장)도 주목할 만하며, 관련된 많은 우수한 팀과 프로젝트가 있다고 생각합니다. 나타날 것이다 ;

• 샤딩은 일종의 확장 기술을 일컫는 총칭이지만 구체적인 솔루션은 하나가 아니다. 서로 다른 퍼블릭 체인에는 자체 시나리오에 적합한 샤딩 솔루션이 있음을 인식해야 합니다. 예를 들어, 댄크샤딩의 일부 설계는 이더리움 네트워크에만 적합하며 보안 절충을 위해서는 상쇄할 많은 수의 노드가 필요합니다.

• 샤딩과 다른 확장 솔루션의 합리적인 조합은 확장성을 1+ 1>2 향상시킬 수 있습니다. 현재 Danksharding은 독립적인 확장 솔루션이 아니라 이더리움 생태계의 다른 구현을 보완합니다. 예를 들어, Danksharding과 롤업은 이더리움 확장을 위한 더 나은 결과를 얻기 위해 함께 작동합니다.