Neuer Artikel von V Gods: Mehrdimensionale Gaspreisgestaltung zur Verbesserung der Skalierbarkeit von Ethereum

Originaler Artikel: Mehrdimensionale Gaspreisgestaltung

Zusammengestellt von: Odaily Planet Daily Asher

Im Ethereum-Netzwerk sind die Ressourcen begrenzt und werden über eine einzige Ressource namens Gas bepreist. Gas ist ein Maß für den Rechenaufwand, der zur Verarbeitung einer bestimmten Transaktion oder eines bestimmten Blocks erforderlich ist. Gas kombiniert mehrere Arten von Aufwand, von denen die wichtigsten sind:

• Einfache Berechnungen (wie ADD, MULTIPLY)

• Lesen und Schreiben im Ethereum-Speicher (wie etwa SSTORE, SLOAD, ETH-Übertragungen)

• Datenbandbreite

• Kosten für die Generierung eines Blocks ZK-SNARK nachweisen

Zum Beispiel, diese Transaktion kostet insgesamt 47085 Gas. Darin enthalten sind: (i) 21000 Gas für die Grundgebühr; (ii) 1556 Gas für die Calldata-Bytes, die Teil der Transaktion sind; (iii) 16500 Gas für das Lesen und Schreiben von Speicher; (iv) 2149 Gas für Protokoll Generierung; und der Rest für die EVM-Ausführung. Die Transaktionsgebühr, die ein Benutzer zahlen muss, ist proportional zum durch die Transaktion verbrauchten Gas. Ein Block kann bis zu 30 Millionen Gas enthalten, und der Gaspreis wird ständig angepasst durch der EIP-1559-Zielmechanismus um sicherzustellen, dass der Block durchschnittlich 15 Millionen Gas enthält.

Demo-Fall

Dieser Ansatz hat einen großen Vorteil: Da alle Transaktionen in einer einzigen virtuellen Ressource zusammengefasst werden, ist das Marktdesign sehr einfach. Es ist einfach, Transaktionen zu optimieren, um die Kosten zu minimieren, es ist relativ einfach, Blöcke zu optimieren, um die höchstmöglichen Gebühren zu verlangen (ausgenommen MEV ) und es gibt keine seltsamen Anreize, bestimmte Transaktionen mit anderen zu bündeln, um Gebühren zu sparen.

Dieser Ansatz hat jedoch auch einen großen Nachteil: Er behandelt verschiedene Ressourcen als ineinander konvertierbar, obwohl die tatsächlichen grundlegenden Einschränkungen der Netzwerkkapazität nicht zutreffen. Dieses Problem lässt sich anhand des folgenden Diagramms besser verstehen:

Wenn es klare Sicherheitsgrenzen für die Ethereum-Ressource gibt, könnte eindimensionales Gas den Durchsatz um das bis zu 10-fache reduzieren. Aus diesem Grund besteht schon seit langem Interesse am Konzept des mehrdimensionalen Gases, und durch EIP-4844 können wir heute tatsächlich mehrdimensionales Gas auf Ethereum verwenden. In diesem Beitrag werden die Vorteile dieses Ansatzes und die Aussichten auf weitere Verbesserungen untersucht.

Blobs: Cancuns verbessertes mehrdimensionales Gas

Zu Beginn dieses Jahres betrug der durchschnittliche Block Größe war 150 kB Ein großer Teil davon sind Faltungsdaten: das L2-Protokoll das Daten aus Sicherheitsgründen in der Kette speichert. Diese Daten sind teuer: Obwohl Transaktionen auf Faltung 5-10 Mal billiger sind als entsprechende Transaktionen auf Ethereum L1, sind selbst diese Kosten für viele Anwendungsfälle zu hoch.

Dieses Problem wurde letztendlich dadurch gelöst, dass in jedem Block ein separater, faltungsfreundlicher Datenraum (Blobs genannt) eingeführt wurde.

Nach dem Cancun-Upgrade kann ein Ethereum-Block bis zu (i) 30 Millionen Gas und (ii) 6 Blobs enthalten, von denen jeder etwa 125 kB Calldata enthalten kann. Beide Ressourcen haben unabhängige Preise, angepasst durch unabhängige Preismechanismen ähnlich EIP-1559 , mit dem Ziel, durchschnittlich 15 Millionen Gas und 3 Blobs pro Block zu verwenden.

Infolgedessen wurden die Kosten der Faltung um den Faktor 100 reduziert und die Anzahl der Transaktionen, die durch Faltung durchgeführt werden können, um mehr als das Dreifache erhöht, während die theoretisch maximale Blockgröße nur geringfügig zugenommen hat: von 1,9 MB auf 2,6 MB.

Laufende Transaktionsgebühren, bereitgestellt von growthepie.xyz . Der Dencun-Fork fand am 13. März 2024 statt und führte mehrdimensional bepreiste Blobs ein

Mehrdimensionales Gas und zustandslose Clients

In Zukunft werden zustandslose Clients mit dem Problem der Speicherung von Beweisen konfrontiert sein. Ein zustandsloser Client ist ein neuer Clienttyp, der die Blockchain verifizieren kann, während er nur wenige oder keine Daten lokal speichert. Er akzeptiert Beweise, um den Zustand von Ethereum für einen bestimmten Teil eines Blocks zu verifizieren, ohne selbst Daten zu speichern.

Im Durchschnitt führt ein Block etwa 1.000 Speicherlese- und -schreibvorgänge aus, das theoretische Maximum könnte jedoch mehrere zehn Millionen betragen. Der aktuelle Plan besteht darin, zustandslose Clients zu unterstützen, indem das Zustandsbaumdesign von Ethereum von einem Merkle-Patricia-Baum zu einem Verkle-Baum migriert wird. Der Verkle-Baum ist jedoch nicht quantenresistent und eignet sich nicht für das neuere STARK-Beweissystem.

Daher hoffen viele, zustandslose Clients durch binäre Merkle-Bäume und STARKs unterstützen zu können, die Verkle vollständig überspringen oder einige Jahre nach der Verkle-Migration aktualisieren können. Obwohl der STARK-Beweis von binären Hash-Baumzweigen viele Vorteile bietet, ist die Geschwindigkeit der Beweisgenerierung langsam und kann die Hochgeschwindigkeitsanforderungen nicht erfüllen.

Es wird erwartet, dass es in der Zukunft eine Zeitspanne geben wird, in der es möglich sein wird, 1000 Werte in weniger als einer Sekunde nachzuweisen, aber es wird nicht möglich sein, 14,285 Werte. Um dieses Problem zu lösen, wurde das Konzept des mehrdimensionalen Gases vorgeschlagen. Diese Methode kann den Speicherzugriff separat begrenzen und berechnen, wodurch ein durchschnittlicher Speicherzugriff von 1000 Mal pro Block sichergestellt wird, während gleichzeitig ein Limit von 2000 Mal pro Block festgelegt wird, um die Sicherheit und Effizienz des Netzwerks zu verbessern.

Breitere Anwendungen von mehrdimensionalem Gas

Das Wachstum der Zustandsgröße ist eine weitere zu berücksichtigende Ressource. Wenn die Größe des Ethereum-Zustands erhöht wird, müssen Vollknoten mehr Daten speichern. Im Gegensatz zu anderen Ressourcen ergibt sich die Wachstumsgrenze der Zustandsgröße hauptsächlich aus langfristig anhaltender Nutzung und nicht aus kurzfristigen Spitzen. Um Vorgänge mit wachsender Zustandsgröße zu bewältigen, kann man daher das Hinzufügen einer separaten Gasdimension in Betracht ziehen. Das Ziel dieses Ansatzes besteht darin, einen variablen Preis festzulegen, der auf eine bestimmte durchschnittliche Nutzung abzielt, anstatt eine Grenze pro Block festzulegen.

Dies demonstriert die Leistungsfähigkeit von mehrdimensionalem Gas, das es ermöglicht, für jede Ressource verschiedene Fragen zu stellen: (i) was ist die ideale durchschnittliche Nutzung jeder Ressource; (ii) was ist die sichere maximale Nutzung jeder Ressource pro Block. Durch das Festlegen dieser Parameter kann der Gaspreis basierend auf der Sicherheit des Netzwerks angepasst werden, anstatt basierend auf der maximalen Nutzung pro Block. Bei komplexeren Situationen können mehrere Gase verwendet werden. Beispielsweise kann ein SSTORE-Vorgang von Null bis ungleich Null den Verbrauch verschiedener Gasarten erfordern, wie z. B. Stateless Client Proof Gas und Storage Expansion Gas.

Maximaler Wert pro Transaktion: Holen Sie sich mehrdimensionales Gas Eine schwächere, aber einfachere Strategie

In einem eindimensionalen Gassystem werden die Gaskosten einer Transaktion anhand des durch Daten und Berechnungen verbrauchten Gases bestimmt. In einem mehrdimensionalen Gassystem können die Gaskosten jedoch auf Grundlage der von der Transaktion verbrauchten Hauptressourcen ermittelt werden. Dieser Ansatz verbessert den Durchsatz bei gleichzeitiger Wahrung der Sicherheit.

EIP-7623 schlug eine ähnliche Lösung vor, die den von Transaktionen im Block belegten Platz durch Erhöhung des Mindestpreises pro Byte reduzierte, was jedoch auch zu einigen Problemen führte, wie etwa, dass für einzelne ressourcenintensive Transaktionen weiterhin hohe Gebühren anfallen mussten, und außerdem einen Anreiz schuf, daten- und rechenintensive Transaktionen zu bündeln, um Kosten zu sparen. Although this approach has its limitations, the benefits are worth it, but if you are willing to invest more development work, there are more ideal solutions.

Multidimensionales EIP-1559: Eine schwierigere, aber idealere Strategie

Im Kern passt Multidimensional EIP-1559 die Grundgebühr für Blobs an, indem es den Parameter excess_blobs verfolgt, um sicherzustellen, dass die durchschnittliche Nutzung von Blöcken auf einem Zielniveau bleibt.

Wenn die Anzahl der Blobs in einem Block den Zielwert überschreitet, wird die Grundgebühr erhöht, um die Nutzung zu reduzieren; andernfalls wird sie gesenkt. Dieser Preismechanismus ermöglicht eine dynamische Anpassung des Transaktionspreises innerhalb des Blocks, um den Block halb gefüllt zu halten. Gleichzeitig wird ein kurzfristiger Anstieg der Nutzung auch den Beschränkungsmechanismus auslösen, wodurch ein angemessener Wettbewerb um Transaktionen gewährleistet wird.

Bei Ethereum gibt es diese Preismethode für Gas bereits seit vielen Jahren: EIP-1559 führte bereits 2020 einen sehr ähnlichen Mechanismus ein. Mit der Einführung von EIP-4844 gibt es jetzt zwei variable Preise für Gas und Blobs.

Für Benutzer und Block-Builder ist die Erfahrung ähnlich wie zuvor, aber sie müssen sich an zwei separate Gebühren gewöhnen. Für Entwickler kann die Notwendigkeit, die EVM-Funktionalität neu zu gestalten, um mehrere Preise und mehrere Einschränkungen zu berücksichtigen, jedoch einige Herausforderungen mit sich bringen.

Mehrdimensionale Preisgestaltung, EVM und Subcalls

Im EVM gibt es zwei Arten von Gaslimits: ein Gesamtgaslimit, das für jede Transaktion festgelegt wird, und individuelle Gaslimits, wenn Verträge andere Verträge aufrufen. Dadurch können Verträge nicht vertrauenswürdige Verträge aufrufen und gleichzeitig sicherstellen, dass nach dem Aufruf noch Gas für andere Berechnungen übrig ist. Allerdings gibt es Herausforderungen bei der Implementierung einer mehrdimensionalen Gaspreisgestaltung zwischen verschiedenen Ausführungsarten. Dieses mehrdimensionale Schema erfordert Unteraufrufe, um mehrere Grenzwerte für jeden Gastyp bereitzustellen, was tiefgreifende Änderungen am EVM mit sich bringt und mit vorhandenen Anwendungen inkompatibel ist.

Mehrdimensionale Gasvorschläge beschränken sich normalerweise auf nur zwei Dimensionen: Daten und Ausführung. Daten werden außerhalb des EVM zugewiesen, sodass keine internen Änderungen erforderlich sind, um sie separat zu bepreisen. Für Entwickler bedeutet dies, dass das EVM und die umgebende Infrastruktur neu gestaltet werden müssen, um mehrere Preise und mehrere Limits zu berücksichtigen. In einigen Fällen wird die Optimierung auch schwieriger, da nicht klar ist, welcher Ansatz effizienter ist, was sich auf den Entwicklungsprozess auswirken kann.

Zwar gibt es einige Herausforderungen, diese Probleme können jedoch durch die Implementierung einer Methode wie EIP-7623 angegangen werden, bei der eine zusätzliche Gebühr für Speichervorgänge erhoben und diese am Ende der Transaktion zurückerstattet wird, um sicherzustellen, dass der Hauptanruf noch über genügend Gas verfügt, um nachfolgende Vorgänge durchzuführen.

Zusammenfassung

In beiden Fällen muss betont werden, dass die Komplexität des Systems erheblich zunimmt, sobald Sie mit der Einführung von mehrdimensionalem Ausführungsgas beginnen, was unvermeidlich erscheint.

Wir stehen daher vor einer komplexen Entscheidung: Sind wir bereit, mehr Komplexität auf EVM-Ebene zu akzeptieren, um im Gegenzug signifikante Vorteile bei der L1-Skalierbarkeit zu erzielen, und wenn ja, welcher konkrete Vorschlag ist für die Protokollökonomie und Anwendungsentwickler am besten? Wahrscheinlich ist weder die zuvor noch die oben genannten Lösung die beste, und es besteht immer noch Raum für elegantere und effektivere Lösungen.

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Kurz gesagt: Der PEPE-Preis beginnt langsam zu sinken und könnte einen Rückgang von 31% verzeichnen. Aktive Adressen liegen jetzt auf einem Zweimonatstief, da sich die Anleger nach einer Verlangsamung der Rallye zurückziehen. Das Open Interest sinkt ebenfalls rapide von $126 Millionen auf $76 Millionen innerhalb eines Monats. Der PEPE-Preis beginnt, die Auswirkungen eines Meme-Coin-Enthusiasten-Investorenprofils zu spüren, das bei der geringsten Baisse zurückweicht. Dies wird wahrscheinlich zu einer massiven Korrektur des Meme-Tokens mit Froschthema führen. PEPE-Investoren ziehen sich zurück Der Pepe-Preis wird wahrscheinlich von der Feststellung des potenziellen Rückgangs zu einem deutlichen Rückgang aufgrund seiner Investoren übergehen. Diese Meme-Coin-Inhaber neigen dazu, nur während Bullenmärkten aktiv zu sein und ziehen sich zurück, sobald sich der Ton ändert. So ist die…