Nouvel article de V Gods : Tarification multidimensionnelle du gaz pour améliorer l'évolutivité d'Ethereum

Article original: Tarification multidimensionnelle du gaz

Compilé par : Odaily Planet Daily Asher

Dans le réseau Ethereum, les ressources sont limitées et tarifées via une seule ressource appelée Gas. Le gaz est une mesure de l'effort de calcul requis pour traiter une transaction ou un bloc particulier. Le gaz combine plusieurs types d’efforts dont les plus importants sont :

• Calculs primitifs (tels que ADD, MULTIPLY)

• Lire et écrire le stockage Ethereum (tel que les transferts SSSTORE, SLOAD, ETH)

• Bande passante des données

• Coût de génération d'un bloc ZK-SNARK preuve

Par exemple, cette transaction coûte un total de 47085 Gaz. Cela comprend : (i) 21 000 gaz pour les frais de base ; (ii) 1556 Gas pour les octets de données d'appel qui font partie de la transaction ; (iii) 16 500 Gaz pour le stockage de la lecture et de l'écriture ; (iv) 2149 Gaz pour enregistrer génération; et le reste pour l'exécution d'EVM. Les frais de transaction qu'un utilisateur doit payer sont proportionnels au gaz consommé par la transaction. Un bloc peut contenir jusqu'à 30 millions de Gaz, et le prix du Gaz est constamment ajusté via le mécanisme cible EIP-1559 pour s'assurer que le bloc contienne en moyenne 15 millions de Gaz.

Cas de démonstration

Cette approche présente un avantage majeur : puisque toutes les transactions sont regroupées en une seule ressource virtuelle, la conception du marché est très simple. Il est facile d'optimiser les transactions pour minimiser les coûts, il est relativement facile d'optimiser les blocs pour facturer les frais les plus élevés possibles (hors MEV ), et il n’existe pas d’incitations étranges pour encourager certaines transactions à être regroupées avec d’autres afin de réduire les frais.

Mais cette approche souffre également d’une inefficacité majeure : elle considère différentes ressources comme convertibles les unes dans les autres, alors que les limites fondamentales réelles de ce que le réseau peut gérer ne sont pas vraies. Une façon de comprendre ce problème est de regarder le schéma suivant :

S'il existe des limites de sécurité claires sur la ressource en eau, alors le gaz unidimensionnel pourrait réduire le débit jusqu'à 3 fois. En conséquence, il existe un intérêt de longue date pour le concept de gaz multidimensionnel, et grâce à l'EIP-4844, nous pouvons réellement utiliser le gaz multidimensionnel sur Ethereum aujourd'hui. Cet article explore les avantages de cette approche et les perspectives d’amélioration.

Blobs : Cancuns a amélioré le gaz multidimensionnel

Au début de cette année, le bloc moyen la taille était de 150 Ko . Une grande partie de ces données sont des données convolutives : le protocole L2 qui stocke les données en chaîne pour des raisons de sécurité. Ces données sont coûteuses : bien que les transactions sur convolution soient 5 à 10 fois moins chères que les transactions correspondantes sur Ethereum L1, même ce coût est trop élevé pour de nombreux cas d'utilisation.

Ce problème a finalement été résolu en introduisant un espace de données distinct compatible avec la convolution (appelé Blobs) dans chaque bloc.

Après la mise à niveau de Cancun, un bloc Ethereum peut contenir jusqu'à (i) 30 millions de Gas et (ii) 6 Blobs, chacun pouvant contenir environ 125 Ko de données d'appel. Les deux ressources ont des prix indépendants, ajusté par des mécanismes de tarification indépendants similaires à l'EIP-1559 , avec l'objectif d'utiliser en moyenne 15 millions de Gas et 3 Blobs par bloc.

En conséquence, le coût de la convolution a été réduit d'un facteur 100, le nombre de transactions pouvant être convolutionnellement augmenté de plus de 3 fois, tandis que la taille maximale théorique des blocs n'a que légèrement augmenté : de 1,9 Mo à 2,6 Mo.

Frais de transaction glissants, fournis par Growthepie.xyz . Le fork de Dencun s'est produit le 13 mars 2024, introduisant des Blobs à prix multidimensionnels

Clients multidimensionnels gaziers et apatrides

À l’avenir, les clients apatrides seront confrontés au problème du stockage des preuves. Un client apatride est un nouveau type de client capable de vérifier la blockchain tout en stockant peu ou pas de données localement. Il accepte des preuves pour vérifier l’état d’Ethereum pour une partie spécifique d’un bloc sans stocker lui-même aucune donnée.

En moyenne, un bloc effectue environ 1 000 opérations de lecture et d’écriture de stockage, mais le maximum théorique pourrait être de plusieurs dizaines de millions. Le plan actuel est de prendre en charge les clients apatrides en migrant la conception de l'arborescence d'état Ethereums d'un arbre Merkle Patricia vers un arbre Verkle. Cependant, l’arbre de Verkle n’est pas résistant aux quantiques et ne convient pas au nouveau système de preuve STARK.

Par conséquent, de nombreuses personnes espèrent prendre en charge les clients apatrides via des arbres binaires Merkle et STARK, qui peuvent ignorer complètement Verkle, ou être mis à niveau quelques années après la migration de Verkle. Bien que la preuve STARK des branches d'arbre de hachage binaire présente de nombreux avantages, la vitesse de génération des preuves est lente et ne peut pas répondre aux exigences de vitesse élevée.

On s'attend à ce qu'il y ait une période dans le futur où il sera possible de prouver 1 000 valeurs en moins d'une seconde, mais il ne sera pas possible de prouver 14,285 valeurs. Pour résoudre ce problème, le concept de Gaz multidimensionnel a été proposé. Cette méthode peut limiter et facturer l'accès au stockage séparément, garantissant un accès moyen au stockage de 1 000 fois par bloc, tout en fixant une limite de 2 000 fois par bloc pour améliorer la sécurité et l'efficacité du réseau.

Applications plus larges du gaz multidimensionnel

La croissance de la taille des États est une autre ressource à considérer. Lors de l’augmentation de la taille de l’état Ethereum, les nœuds complets doivent contenir plus de données. Contrairement à d’autres ressources, la limite de croissance de la taille de l’État découle principalement d’une utilisation soutenue à long terme plutôt que de pics à court terme. Par conséquent, afin de gérer les opérations liées à la croissance de la taille des États, on peut envisager d’ajouter une dimension gazière distincte. L’objectif de cette approche est de fixer un prix flottant qui cible une utilisation moyenne spécifique, plutôt que de fixer une limite par bloc.

Cela démontre la puissance du gaz multidimensionnel, qui permet de poser différentes questions pour chaque ressource : (i) quelle est l’utilisation moyenne idéale de chaque ressource ; (ii) quelle est l'utilisation maximale sûre de chaque ressource par bloc. En définissant ces paramètres, le prix du gaz peut être ajusté en fonction de la sécurité du réseau, plutôt qu'en fonction de l'utilisation maximale par bloc. Lorsque vous faites face à des situations plus complexes, plusieurs gaz peuvent être utilisés. Par exemple, une opération STSTORE de zéro à non nul peut nécessiter la consommation de différents types de gaz, tels que le gaz à l'épreuve des clients apatrides et le gaz d'expansion du stockage.

Valeur maximale par transaction : Obtenez du gaz multidimensionnel Une stratégie plus faible mais plus simple

Dans un système gazier unidimensionnel, le coût du gaz d’une transaction est déterminé en fonction du gaz consommé à la fois par les données et par les calculs. Cependant, dans un système gazier multidimensionnel, le coût du gaz peut être déterminé en fonction des principales ressources consommées par la transaction. Cette approche améliore le débit tout en maintenant la sécurité.

EIP-7623 a proposé une solution similaire, qui réduisait l'espace occupé par les transactions dans le bloc en augmentant le prix minimum par octet, mais cela conduisait également à certains problèmes, tels que le fait que les transactions individuelles gourmandes en ressources devaient toujours payer des frais élevés, et également a créé une incitation à regrouper les transactions à forte intensité de données et de calcul pour réduire les coûts. Bien que cette approche ait ses limites, les avantages en valent la peine, mais si vous êtes prêt à investir davantage de travail de développement, il existe des solutions plus idéales.

EIP-1559 multidimensionnel : une stratégie plus difficile mais plus idéale

À la base, Multidimensionnel EIP-1559 ajuste les frais de base pour les blobs en suivant le paramètre surplus_blobs pour garantir que l'utilisation moyenne des blocs reste à un niveau cible.

Lorsque le nombre de blobs dans un bloc dépasse la valeur cible, les frais de base augmentent pour réduire l'utilisation ; sinon, cela diminuera. Ce mécanisme de tarification permet d'ajuster dynamiquement le prix de transaction au sein du bloc pour maintenir le bloc à moitié rempli. Dans le même temps, une augmentation à court terme de l’utilisation déclenchera également le mécanisme de restriction, garantissant une concurrence raisonnable pour les transactions.

Dans Ethereum, cette méthode de tarification du Gaz existe depuis de nombreuses années : EIP-1559 a introduit un mécanisme très similaire dès 2020. Avec l'introduction de l'EIP-4844, il existe désormais deux prix flottants respectivement pour le gaz et les blobs.

Pour les utilisateurs et les créateurs de blocs, l’expérience est similaire à celle d’avant, mais ils devront s’adapter à deux frais distincts. Cependant, pour les développeurs, la nécessité de repenser la fonctionnalité EVM pour s'adapter à des prix et des restrictions multiples peut ajouter quelques défis.

Tarification multidimensionnelle, EVM et sous-appels

Dans l'EVM, il existe deux types de limites de gaz : une limite de gaz totale définie pour chaque transaction et des limites de gaz individuelles lorsque les contrats appellent d'autres contrats. Cela permet aux contrats d'appeler des contrats non fiables tout en garantissant qu'il reste encore du gaz pour d'autres calculs après l'appel. Cependant, la mise en œuvre d’une tarification multidimensionnelle du gaz entre différents types d’exécution présente des défis. Ce schéma multidimensionnel nécessite des sous-appels pour fournir plusieurs limites pour chaque type de gaz, ce qui apportera de profonds changements à l'EVM et est incompatible avec les applications existantes.

Les propositions gazières multidimensionnelles se limitent généralement à deux dimensions : les données et l'exécution. Les données sont allouées en dehors de l'EVM, aucune modification interne n'est donc nécessaire pour les tarifer séparément. Pour les développeurs, cela signifie que l’EVM et son infrastructure environnante doivent être repensés pour s’adapter à des prix et des limites multiples. Dans certains cas, l’optimisation deviendra également plus difficile car il n’est pas clair quelle approche est la plus efficace, ce qui peut affecter le processus de développement.

Bien qu'il existe certains défis, ces problèmes peuvent être résolus en mettant en œuvre quelque chose comme EIP-7623, qui facture des frais supplémentaires pour les opérations de stockage et les rembourse à la fin de la transaction afin de garantir que l'appel principal dispose encore de suffisamment de gaz pour effectuer les opérations ultérieures. .

résumé

Dans les deux cas, il convient de souligner qu’une fois que vous aurez commencé à introduire l’exécution multidimensionnelle de Gas, la complexité du système augmentera considérablement, ce qui semble inévitable.

Nous sommes donc confrontés à une décision complexe : sommes-nous prêts à accepter plus de complexité au niveau EVM en échange de gains significatifs en termes d'évolutivité L1, et si oui, quelle proposition spécifique est la meilleure pour l'économie des protocoles et les développeurs d'applications ? Il est probable que la meilleure solution ne soit ni celle mentionnée précédemment, ni celles mentionnées ci-dessus, et il reste encore de la place pour des solutions plus élégantes et efficaces.

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