Nuevo artículo de V Gods: Precio del gas multidimensional para mejorar la escalabilidad de Ethereum

Artículo original: Precio del gas multidimensional

Compilado por: Odaily Planet Daily Asher

En la red Ethereum, los recursos son limitados y su precio se fija a través de un único recurso llamado Gas. El gas es una medida del esfuerzo computacional requerido para procesar una transacción o bloque en particular. El gas combina múltiples tipos de esfuerzo, los más importantes son:

• Cálculos primitivos (como SUMAR, MULTIPLICAR)

• Leer y escribir almacenamiento de Ethereum (como transferencias SSTORE, SLOAD, ETH)

• Ancho de banda de datos

• Costo de generar un bloque ZK-SNARK prueba

Por ejemplo, esta transacción costó un total de 47085 Gas. Esto incluye: (i) 21000 Gas por la tarifa base; (ii) 1556 Gas para los bytes de datos de llamada que forman parte de la transacción; (iii) 16500 Gas para almacenamiento de lectura y escritura; (iv) 2149 Gas para registro generación; y el resto para ejecución EVM. La tarifa de transacción que debe pagar un usuario es proporcional al Gas consumido por la transacción. Un bloque puede contener hasta 30 millones de Gas y el precio del Gas se ajusta constantemente mediante el mecanismo de destino EIP-1559 para asegurar que el bloque contenga un promedio de 15 millones de Gas.

Caso de demostración

Este enfoque tiene una gran ventaja: dado que todas las transacciones se combinan en un único recurso virtual, el diseño del mercado es muy sencillo. Es fácil optimizar las transacciones para minimizar los costos, es relativamente fácil optimizar los bloques para cobrar las tarifas más altas posibles (excluyendo MEV ), y no existen incentivos extraños para alentar a que ciertas transacciones se combinen con otras para ahorrar tarifas.

Pero este enfoque también adolece de una gran ineficiencia: trata diferentes recursos como convertibles entre sí, cuando las limitaciones fundamentales reales de lo que la red puede manejar no son ciertas. Una forma de entender este problema es observar el siguiente diagrama:

Si existen límites de seguridad claros para el recurso gas, entonces el gas unidimensional podría reducir el rendimiento hasta cinco veces. Como resultado, ha habido un interés de larga data en el concepto de Gas multidimensional y, a través de EIP-4844, hoy podemos usar Gas multidimensional en Ethereum. Esta publicación explora los beneficios de este enfoque y las perspectivas de mejora adicional.

Blobs: Cancún mejoró el gas multidimensional

A principios de este año, el bloque promedio El tamaño era de 150 kB. . Una gran parte de esto son datos convolucionales: el protocolo L2 que almacena datos en cadena por razones de seguridad. Estos datos son caros: aunque las transacciones convolucionales son entre 5 y 10 veces más baratas que las transacciones correspondientes en Ethereum L1, incluso este coste es demasiado alto para muchos casos de uso.

En última instancia, este problema se resolvió introduciendo un espacio de datos separado compatible con la convolución (llamado Blobs) en cada bloque.

Después de la actualización de Cancún, un bloque de Ethereum puede contener hasta (i) 30 millones de Gas y (ii) 6 Blobs, cada uno de los cuales puede contener aproximadamente 125 kB de datos de llamada. Ambos recursos tienen precios independientes, ajustado mediante mecanismos de precios independientes similares a EIP-1559 , con el objetivo de utilizar un promedio de 15 millones de Gas y 3 Blobs por bloque.

Como resultado, el coste de la convolución se ha reducido en un factor de 100, el número de transacciones que pueden ser convolucionalmente aumentado en más de 3 veces, mientras que el tamaño máximo teórico del bloque sólo ha aumentado ligeramente: de 1,9 MB a 2,6 MB.

Tarifas de transacción móviles, proporcionadas por crecimientoepie.xyz . La bifurcación de Dencun se produjo el 13 de marzo de 2024 y presentó Blobs con precios multidimensionales.

Gas multidimensional y clientes apátridas

En el futuro, los clientes apátridas se enfrentarán al problema del almacenamiento de pruebas. Un cliente sin estado es un nuevo tipo de cliente que puede verificar la cadena de bloques mientras almacena pocos o ningún dato localmente. Acepta pruebas para verificar el estado de Ethereum para una parte específica de un bloque sin almacenar ningún dato.

En promedio, un bloque realiza alrededor de 1000 operaciones de lectura y escritura de almacenamiento, pero el máximo teórico podría ser decenas de millones. El plan actual es apoyar a los clientes sin estado migrando el diseño del árbol de estado de Ethereum de un árbol de Merkle Patricia a un árbol de Verkle. Sin embargo, el árbol Verkle no es resistente a los cuánticos y no es adecuado para el nuevo sistema de prueba STARK.

Por lo tanto, muchas personas esperan admitir clientes sin estado a través de árboles binarios de Merkle y STARK, que pueden omitir Verkle por completo o actualizarlo unos años después de la migración de Verkle. Aunque la prueba STARK de las ramas del árbol hash binario tiene muchas ventajas, la velocidad de generación de pruebas es lenta y no puede cumplir con los requisitos de alta velocidad.

Se espera que en el futuro llegue un período en el que será posible probar 1000 valores en menos de un segundo, pero no será posible probar 14,285 valores. Para solucionar este problema se propuso el concepto de Gas multidimensional. Este método puede limitar y cobrar el acceso al almacenamiento por separado, asegurando un acceso promedio al almacenamiento de 1000 veces por bloque, mientras establece un límite de 2000 veces por bloque para mejorar la seguridad y eficiencia de la red.

Aplicaciones más amplias del gas multidimensional

El crecimiento del tamaño del estado es otro recurso a considerar. Al aumentar el tamaño del estado de Ethereum, los nodos completos necesitan contener más datos. A diferencia de otros recursos, el límite de crecimiento del tamaño del estado se deriva principalmente del uso sostenido a largo plazo y no de picos de corto plazo. Por lo tanto, para manejar operaciones con crecimiento de tamaño estatal, se puede considerar agregar una dimensión de gas separada. El objetivo de este enfoque es establecer un precio flotante que apunte a un uso promedio específico, en lugar de establecer un límite por bloque.

Esto demuestra el poder del Gas multidimensional, que permite plantear diferentes preguntas para cada recurso: (i) cuál es el uso promedio ideal de cada recurso; (ii) cuál es el uso máximo seguro de cada recurso por bloque. Al establecer estos parámetros, el precio del gas se puede ajustar en función de la seguridad de la red, en lugar de en función del uso máximo por bloque. Cuando se trata de situaciones más complejas, se pueden utilizar varios gases. Por ejemplo, una operación SSTORE de cero a distinto de cero puede requerir el consumo de diferentes tipos de gas, como gas a prueba de cliente sin estado y gas de expansión de almacenamiento.

Valor máximo por transacción: Obtenga Gas multidimensional Una estrategia más débil pero más simple

En un sistema de gas unidimensional, el costo del gas de una transacción se determina en función del gas consumido mediante datos y cálculos. Sin embargo, en un sistema de gas multidimensional, el costo del gas se puede determinar en función de los principales recursos consumidos por la transacción. Este enfoque mejora el rendimiento manteniendo la seguridad.

EIP-7623 propuso una solución similar, que redujo el espacio ocupado por las transacciones en el bloque al aumentar el precio mínimo por byte, pero esto también generó algunos problemas, como que las transacciones individuales que consumen muchos recursos aún tuvieran que pagar tarifas altas, y también creó un incentivo para que las transacciones con uso intensivo de datos y computacional se agruparan para ahorrar costos. 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.

EIP-1559 multidimensional: una estrategia más difícil pero más ideal

En esencia, Multidimensional EIP-1559 ajusta la tarifa base de los blobs mediante el seguimiento del parámetro over_blobs para garantizar que el uso promedio de los bloques se mantenga en un nivel objetivo.

Cuando la cantidad de blobs en un bloque excede el valor objetivo, la tarifa base aumentará para reducir el uso; de lo contrario, disminuirá. Este mecanismo de precios permite que el precio de la transacción dentro del bloque se ajuste dinámicamente para mantener el bloque medio lleno. Al mismo tiempo, un aumento a corto plazo en el uso también activará el mecanismo de restricción, asegurando una competencia razonable para las transacciones.

En Ethereum, este método de fijación de precios para el gas existe desde hace muchos años: EIP-1559 introdujo un mecanismo muy similar ya en 2020. Con la introducción de EIP-4844, ahora hay dos precios flotantes para Gas y Blobs respectivamente.

Para los usuarios y creadores de bloques, la experiencia es similar a la anterior, pero deberán ajustarse a dos tarifas separadas. Sin embargo, para los desarrolladores, la necesidad de rediseñar la funcionalidad EVM para acomodar múltiples precios y múltiples restricciones puede agregar algunos desafíos.

Precios multidimensionales, EVM y subllamadas

En el EVM, hay dos tipos de límites de Gas: un límite de Gas total establecido para cada transacción y límites de Gas individuales cuando los contratos llaman a otros contratos. Esto permite que los contratos llamen a contratos que no son de confianza y, al mismo tiempo, garantiza que todavía quede gas para otros cálculos después de la llamada. Sin embargo, existen desafíos en la implementación de precios de gas multidimensionales entre diferentes tipos de ejecución. Este esquema multidimensional requiere subllamadas para proporcionar múltiples límites para cada tipo de gas, lo que generará cambios profundos en el EVM y es incompatible con las aplicaciones existentes.

Las propuestas multidimensionales de Gas suelen limitarse a dos dimensiones: datos y ejecución. Los datos se asignan fuera del EVM, por lo que no se requieren cambios internos para fijar el precio por separado. Para los desarrolladores, esto significa que la EVM y la infraestructura circundante deben rediseñarse para adaptarse a múltiples precios y múltiples límites. En algunos casos, la optimización también será más difícil porque no está claro qué enfoque es más eficiente, lo que puede afectar el proceso de desarrollo.

Si bien existen algunos desafíos, estos problemas se pueden abordar implementando algo como EIP-7623, que cobra una tarifa adicional por las operaciones de almacenamiento y las reembolsa al final de la transacción para garantizar que la llamada principal todavía tenga suficiente gas para realizar operaciones posteriores. .

resumen

En cualquier caso, vale la pena enfatizar que una vez que comience a introducir Gas de ejecución multidimensional, la complejidad del sistema aumentará significativamente, lo que parece inevitable.

Por lo tanto, nos enfrentamos a una decisión compleja: ¿estamos dispuestos a aceptar una mayor complejidad a nivel de EVM a cambio de desbloquear ganancias significativas en la escalabilidad L1 y, de ser así, qué propuesta específica es mejor para la economía de protocolos y los desarrolladores de aplicaciones? Es probable que la mejor solución no sea ninguna de las mencionadas anteriormente ni las mencionadas anteriormente, y todavía hay espacio para soluciones más elegantes y efectivas.

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