패러다임: 이더리움의 역사적 성장 문제와 해결책에 대한 자세한 설명

Storm Slivkoff와 Georgios Konstantopoulos의 원본 기사

원문: 루피, 포사이트뉴스

역사적 성장은 현재 이더리움 확장의 가장 큰 병목 현상입니다. 놀랍게도 국가 성장보다 역사 성장이 더 큰 문제가 됐다. 몇 년 안에 기록 데이터는 많은 Ethereum 노드의 저장 용량을 초과할 것입니다.

좋은 소식은 다음과 같습니다.

• 역사 성장은 국가 성장보다 해결하기 훨씬 쉬운 문제입니다.

• A solution is already under active development.

• 역사 성장을 해결하면 국가 성장 문제가 완화됩니다.

이 게시물에서 우리는 Part 1의 Ethereum 확장에 대한 조사를 계속하여 이제 상태 성장에서 역사적 성장으로 초점을 이동합니다. 정제된 데이터세트를 사용하여 우리의 목표는 1) 이더리움의 확장 병목 현상을 기술적으로 이해하고 2) 이더리움의 가스 한도에 대한 최적의 솔루션에 대한 논의를 알리는 데 도움을 주는 것입니다.

역사적 성장이란 무엇인가?

역사는 이더리움의 수명주기 동안 실행되는 모든 블록과 거래의 집합입니다. 제네시스 블록부터 현재 블록까지의 모든 데이터입니다. 역사 성장은 시간이 지남에 따라 새로운 블록과 새로운 거래가 축적되는 것입니다.

Figure 1 shows the relationship between history growth and various protocol metrics and Ethereum node hardware constraints. History growth is limited by a different set of hardware constraints than state growth. History growth puts pressure on network IO because new blocks and transactions must be transmitted throughout the network. History growth also puts pressure on node storage space because each Ethereum node stores a complete copy of the history. If history growth is fast enough to exceed these hardware constraints, the node will no longer be able to reach a stable consensus with its peers. For an overview of state growth and other scaling bottlenecks, see 1 부 이 시리즈의.

그림 1: 이더리움 확장 병목 현상

최근까지 각 노드의 네트워크 처리량 대부분은 기록(신규 블록, 거래 등)을 전송하는 데 사용되었습니다. 이는 Dencun 하드 포크에 blob이 도입되면서 변경되었습니다. 이제 Blob은 노드 네트워크 활동의 상당 부분을 차지합니다. 그러나 블롭은 1) 노드에 의해 2주 동안만 저장되었다가 폐기되며, 2) 이더리움 생성의 데이터를 반복할 필요가 없기 때문에 기록의 일부로 간주되지 않습니다. (1)로 인해 Blob은 각 Ethereum 노드의 저장 부담을 크게 증가시키지 않습니다. 이 문서의 뒷부분에서 Blob에 대해 논의하겠습니다.

이 글에서는 역사 성장에 초점을 맞추고 역사와 국가의 관계에 대해 논의할 것이다. 상태 증가와 기록 증가에는 일부 중복되는 하드웨어 제약이 있으므로 서로 관련된 문제이며 하나를 해결하면 다른 하나를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.

역사적 성장은 얼마나 빨랐는가?

그림 2는 이더리움 탄생 이후 역사적 성장률을 보여줍니다. 각 수직선은 한 달 간의 성장을 나타냅니다. y축은 해당 월의 역사적 성장을 기가바이트 단위로 나타냅니다. 거래는 "대상 주소"로 분류되며 RLP(https://ethereum.org/en/developers/docs/data-structures-and-encoding/rlp/) 바이트를 사용하여 크기가 지정됩니다. 쉽게 식별할 수 없는 계약은 "알 수 없음"으로 분류됩니다. "기타" 범주에는 인프라 및 게임과 같은 다양한 소규모 범주가 포함됩니다.

그림 2: 시간 경과에 따른 이더리움 역사적 성장률

위 차트의 몇 가지 주요 내용은 다음과 같습니다.

• 기록은 상태보다 6~8배 빠르게 증가합니다. 기록 증가율은 최근 월별 36.0GiB로 최고치를 기록했으며 현재는 월별 19.3GiB입니다. 상태 증가율은 월별 약 6.0GiB로 정점에 이르렀으며 현재는 월별 2.5GiB입니다. 성장 및 누적 크기 측면에서 기록과 상태를 비교하는 방법은 이 문서의 뒷부분에 설명되어 있습니다.

• Decun 이전에는 역사적 성장률이 가속화되었습니다. 국가는 수년 동안 대략 선형적으로 성장했지만(1부 참조) 역사는 초선형이었습니다. 선형 성장률이 전체 크기의 2차 성장으로 이어진다면, 초선형 성장률은 전체 크기의 2차 성장 이상으로 이어질 것입니다. 이 가속은 Dencun 이후 갑자기 멈췄습니다. 이더리움이 역사적 성장률에서 큰 하락을 경험한 것은 이번이 처음입니다.

• 최근 역사적 성장의 대부분은 롤업에서 비롯됩니다. 각 L2는 트랜잭션 사본을 메인넷에 다시 게시합니다. 이로 인해 많은 양의 기록이 생성되고 롤업이 지난 한 해 동안 기록적인 성장에 가장 중요한 기여자가 되었습니다. 그러나 Dencun은 L2가 기록 대신 Blob을 사용하여 거래 데이터를 게시할 수 있도록 허용하므로 롤업은 더 이상 Ethereum 기록의 대부분을 생성하지 않습니다. 이 문서의 뒷부분에서 롤업에 대해 더 자세히 다룰 것입니다.

이더리움의 역사적 성장에 가장 큰 기여를 한 사람은 누구입니까?

다양한 계약 범주에 의해 생성된 계약의 역사적 수는 시간이 지남에 따라 이더리움 사용 패턴이 어떻게 진화했는지를 보여줍니다. 그림 3은 다양한 계약 범주의 상대적 기여도를 보여줍니다. 이는 정규화된 그림 2와 동일한 데이터입니다.

그림 3: 역사적 성장에 대한 다양한 계약 유형의 기여

데이터는 이더리움 사용 패턴의 네 가지 뚜렷한 기간을 보여줍니다.

• 초기(보라색): 이더리움의 처음 몇 년 동안은 온체인 활동이 거의 없었습니다. 이러한 초기 계약의 대부분은 현재 식별하기 어렵고 차트에 "알 수 없음"으로 표시되어 있습니다.

• ERC-20 시대(녹색): ERC-20 표준은 2015년 말에 확정되었지만 2017년과 2018년까지 큰 추진력을 얻지 못했습니다. ERC-20 계약은 2019년 역사적 성장의 가장 큰 원천이었습니다.

• DEX/DeFi 시대(갈색): DEX 및 DeFi 계약은 2016년 초에 온체인에 등장하여 2017년에 견인력을 얻기 시작했습니다. 그러나 2020년 DeFi 여름이 되어서야 역사적 성장 측면에서 가장 큰 범주가 되었습니다. DeFi 및 DEX 계약은 2021년과 2022년 일부 역사적 성장의 50% 이상을 차지했습니다.

• 롤업 시대(회색): L2 롤업은 2023년 초에 메인넷보다 더 많은 트랜잭션을 실행하기 시작합니다. Dencun 이전 몇 달 동안 그들은 이더리움 역사의 약 2/3를 생성했습니다.

각 시대는 이전 시대보다 이더리움의 더 복잡한 사용 패턴을 나타냅니다. 복잡성은 시간이 지남에 따라 확장되는 이더리움의 한 형태로 볼 수 있으며, 이는 초당 트랜잭션과 같은 간단한 지표로는 측정할 수 없습니다.

가장 최근 데이터 월(2024년 4월)에는 롤업이 더 이상 대부분의 기록을 생성하지 않습니다. 미래의 역사가 DEX와 DeFi에서 나올지, 아니면 새로운 사용 패턴이 나타날지는 불분명합니다.

얼룩은 어떻습니까?

Dencun 하드 포크는 Blob을 도입하여 Rollups가 과거 기록 대신 값싼 Blob을 사용하여 데이터를 게시할 수 있도록 함으로써 역사적 성장 역학을 크게 변화시켰습니다. 그림 4는 Dencun 업그레이드 전후의 역사적 성장률을 확대한 것입니다. 이 차트는 각 수직선이 한 달이 아닌 하루를 나타낸다는 점을 제외하면 그림 2와 유사합니다.

그림 4: Dencun이 역사적 성장에 미친 영향

이 차트에서 몇 가지 주요 결론을 도출할 수 있습니다.

• Dencun 이후 롤업의 역사적 성장은 약 2/3로 떨어졌습니다. 대부분의 롤업은 호출 데이터에서 Blob으로 변환되어 생성되는 기록의 양이 크게 줄었습니다. 그러나 2024년 4월 현재 아직 호출 데이터에서 Blob으로 변환되지 않은 일부 롤업이 있습니다.

• Dencun 이후 총 역사적 성장은 약 1/3 감소했습니다. Dencun은 롤업의 역사적 성장만 줄였습니다. 기타 계약 범주의 역사적 성장은 소폭 증가했습니다. Dencun 이후에도 역사적 성장은 여전히 주의 성장보다 8배 더 높습니다(자세한 내용은 다음 섹션 참조).

Blob은 역사적 성장률을 감소시켰지만 여전히 Ethereum의 새로운 기능이며 Blob을 사용하여 역사적 성장률이 어느 수준에서 안정화될지는 불분명합니다.

역사적 성장은 얼마나 빠른 속도로 받아들여질 수 있습니까?

가스 한도를 늘리면 역사적 성장률이 높아집니다. 따라서 가스 한도를 늘리는 제안(예: 가스 펌프 )은 역사적 성장과 각 노드의 하드웨어 병목 현상 사이의 관계를 고려해야 합니다.

허용 가능한 역사적 성장률을 결정하려면 먼저 현재 노드 하드웨어가 네트워킹 및 스토리지 측면에서 얼마나 오래 지속될 수 있는지 이해해야 합니다. 가스 한도가 증가하기 전에 역사적 성장률이 Dencun 이전 최고 수준으로 돌아갈 가능성이 낮기 때문에 네트워킹 하드웨어는 현상 유지를 무기한으로 유지할 수 있습니다. 그러나 이력의 저장 부담은 시간이 지날수록 계속해서 증가할 것입니다. 현재 스토리지 전략에서는 각 노드 스토리지 하드 디스크가 결국 기록 기록으로 채워지는 것이 불가피합니다.

그림 5는 시간에 따른 이더리움 노드의 스토리지 부담을 보여주고 향후 3년간 스토리지 부담의 증가를 예측합니다. 예측치는 2024년 4월의 성장률을 기준으로 합니다. 성장률은 향후 사용 패턴이나 가스 한도의 변화에 따라 증가하거나 감소할 수 있습니다.

그림 5: 기록의 크기, 상태 및 전체 노드 스토리지 부담

이 그림에서 몇 가지 주요 결론을 도출할 수 있습니다.

• 기록은 상태보다 약 3배 많은 저장 공간을 차지합니다. 역사가 상태보다 약 8배 빠르게 성장하므로 이 차이는 시간이 지남에 따라 커집니다.

• 1.8TiB가 중요한 임계값이며 많은 노드가 스토리지 하드 디스크를 업그레이드해야 합니다. 2TB는 일반적인 스토리지 하드 디스크 크기로, 1.8TiB의 여유 공간만 제공합니다. TB(1조 바이트)는 TiB(= 1024^4바이트)와 다른 단위입니다. 많은 노드 운영자의 경우 실제 중요 임계값은 훨씬 더 낮습니다. 왜냐하면 병합 후 검증인은 실행 클라이언트와 함께 합의 클라이언트를 실행해야 하기 때문입니다.

• 2~3년 안에 임계점에 도달하게 됩니다. 가스 한도를 늘리면 이 시간도 그에 따라 가속화됩니다. 이 임계값에 도달하면 노드 운영자에게 상당한 유지 관리 부담이 부과되며 추가 하드웨어(예: $300 NVME 드라이브)를 구입해야 합니다.

상태 데이터와 달리 기록 데이터는 추가 전용이며 액세스 빈도가 훨씬 낮습니다. 따라서 이론상으로는 이력 데이터를 상태 데이터와 별도로 저렴한 저장 매체에 저장할 수 있다. 이는 Geth와 같은 일부 클라이언트를 통해 달성할 수 있습니다.

스토리지 용량 외에도 네트워크 IO는 역사적 성장에 대한 또 다른 주요 제한 사항입니다. 스토리지 용량과 달리 네트워크 IO 제한은 단기적으로 노드에 문제를 일으키지 않지만 향후 가스 제한이 증가함에 따라 이러한 제한은 중요해질 것입니다.

일반적인 Ethereum 노드의 네트워크 용량이 얼마나 많은 역사적 성장을 지원할 수 있는지 이해하려면 역사적 성장과 재구성 속도, 슬롯 누락, 최종성 누락, 증명 누락, 동기화 위원회 누락 등과 같은 다양한 네트워크 상태 지표 간의 관계를 알아야 합니다. 블록 제출 대기 시간. 이러한 지표에 대한 분석은 이 기사의 범위를 벗어나지만 합의 계층 상태에 대한 이전 설문 조사에서 더 많은 정보를 찾을 수 있습니다. 또한 Ethereum Foundations Xatu 프로젝트는 이러한 분석을 가속화하기 위해 공개 데이터 세트를 구축해 왔습니다.

역사적 성장 문제를 어떻게 해결할 것인가?

역사 성장은 국가 성장보다 해결하기 훨씬 쉬운 문제입니다. 이는 후보 제안 EIP-4444를 통해 거의 완벽하게 해결될 수 있습니다. 이 EIP는 각 노드가 전체 이더리움 기록을 저장하는 것에서 1년의 기록만 저장하는 것으로 변경합니다. EIP-4444를 구현한 후에는 데이터 저장이 더 이상 이더리움 확장의 병목 현상이 되지 않으며 가스 한도 증가가 장기적으로 더 이상 제약이 되지 않습니다. EIP -4444는 네트워크의 장기적인 지속 가능성을 위해 필요합니다. 그렇지 않으면 기록 증가 속도가 매우 빨라지고 네트워크 노드의 하드웨어를 정기적으로 업데이트해야 합니다.

그림 6은 EIP-4444가 향후 3년 동안 각 노드의 스토리지 부담에 미치는 영향을 보여줍니다. 이는 그림 4와 동일하지만 EIP-4444 구현 후 스토리지 부담을 나타내는 가벼운 선을 추가한 것입니다.

그림 6 : EIP-4444가 이더리움 노드 스토리지 부담에 미치는 영향

이 그림에서 몇 가지 주요 결론을 도출할 수 있습니다.

• EIP-4444는 현재 스토리지 부담을 절반으로 줄여줍니다. 스토리지 부담은 1.2TiB에서 633GiB로 감소합니다.

• EIP-4444는 히스토리 저장 부담을 안정화할 것입니다. 일정한 기록 증가율을 가정하면 기록 데이터는 생성된 속도에 따라 삭제됩니다.

• EIP-4444 이후에는 노드 스토리지 부담이 현재 수준에 도달하는 데 수년이 걸릴 것입니다. 이는 상태 성장이 스토리지 부담을 증가시키는 유일한 요인이 될 것이며 상태 성장은 역사적 성장보다 느리기 때문입니다.

EIP-4444 구현 후에도 노드가 1년의 기록을 저장하기 때문에 기록 증가로 인해 어느 정도의 저장 부담이 발생합니다. 그러나 이더리움이 글로벌 규모에 도달하더라도 이 부담은 해결하기 어렵지 않습니다. 이력 보존 방법의 신뢰성이 입증되면 EIP-4444의 1년 만료 시간은 몇 달, 몇 주 또는 그보다 더 단축될 수 있습니다.

이더리움 기록을 보존하는 방법은 무엇입니까?

EIP-4444는 다음과 같은 질문을 제기합니다: 이더리움 노드 자체가 기록을 보관하지 않는 경우 어떻게 보관해야 합니까? 역사는 이더리움의 검증, 회계, 분석에서 중심적인 역할을 하기 때문에 역사를 보존하는 것이 중요합니다. 다행스럽게도 이력 보존은 정직한 데이터 제공자 1/n만 있으면 되는 간단한 문제입니다. 이는 참여자의 1/3~2/3이 솔직해야 한다는 국가 합의 문제와는 극명한 대조를 이룬다. 노드 운영자는 1) 최초 블록 이후의 모든 트랜잭션을 재생하고 2) 이러한 트랜잭션이 현재 블록체인 끝과 동일한 상태 루트를 재현하는지 확인하여 과거 데이터 세트의 신뢰성을 확인할 수 있습니다.

기록을 저장하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.

• 토렌트/P2P: 토렌트는 가장 간단하고 신뢰할 수 있는 방법입니다. Ethereum 노드는 기록의 일부를 주기적으로 패키지하여 공개 토렌트 파일로 공유할 수 있습니다. 예를 들어 노드는 100,000블록마다 새로운 기록 토렌트 파일을 생성할 수 있습니다. Erigon과 같은 노드 클라이언트는 이미 다소 표준화되지 않은 방식으로 이 프로세스를 수행하고 있습니다. 이 프로세스를 표준화하려면 모든 노드 클라이언트가 동일한 데이터 형식, 동일한 매개변수 및 동일한 P2P 네트워크를 사용해야 합니다. 노드는 저장 및 대역폭 기능을 기반으로 이 네트워크에 참여할지 여부를 선택할 수 있습니다. 토렌트는 수많은 데이터 도구에서 이미 지원되는 매우 린디한 개방형 표준을 사용한다는 장점이 있습니다.

• 포털 네트워크: 포털 네트워크 Ethereum 데이터를 호스팅하기 위해 특별히 설계된 새로운 네트워크입니다. 이는 Torrent와 유사한 접근 방식이면서 데이터 확인을 더 쉽게 하기 위한 몇 가지 추가 기능도 제공합니다. Portal Network의 장점은 이러한 추가 확인 계층이 라이트 클라이언트가 공유 데이터 세트를 효율적으로 확인하고 쿼리할 수 있는 유틸리티를 제공한다는 것입니다.

• 클라우드 호스팅: AWS의 S3 또는 Cloudflare의 R2와 같은 클라우드 스토리지 서비스는 기록 기록 보존을 위한 저렴하고 고성능 옵션을 제공합니다. 그러나 이러한 접근 방식은 클라우드 서비스가 항상 암호화된 데이터를 호스팅할 의향과 능력이 있다는 보장이 없기 때문에 더 많은 법적 및 비즈니스 운영 위험을 수반합니다.

나머지 구현 과제는 기술적인 것보다 사회적인 것입니다. Ethereum 커뮤니티는 모든 노드 클라이언트에 직접 통합될 수 있도록 특정 구현 세부 사항을 조정해야 합니다. 특히, (스냅샷 동기화가 아닌) 제네시스 블록에서 전체 동기화를 수행하려면 이더리움 노드가 아닌 기록 공급자로부터 기록을 검색해야 합니다. 이러한 변경 사항에는 기술적으로 하드 포크가 필요하지 않으므로 Ethereum의 다음 하드 포크인 Pectra보다 먼저 구현될 수 있습니다.

L2에서는 이러한 모든 기록 보존 방법을 사용하여 메인넷에 게시하는 Blob 데이터를 보존할 수도 있습니다. 히스토리 보존에 비해 블롭 보존은 1) 전체 데이터 양이 훨씬 크기 때문에 더 어렵습니다. 2) 메인넷 기록을 재생하는 데 blob이 필요하지 않기 때문에 덜 중요합니다. 그러나 각 L2가 자체 기록을 재생하려면 Blob 보존이 여전히 필요합니다. 따라서 어떤 형태의 블롭 보존은 전체 이더리움 생태계에 중요합니다. 또한 L2가 강력한 Blob 스토리지 인프라를 개발하면 L1 기록 데이터를 쉽게 저장할 수도 있습니다.

EIP-4444 이전과 이후의 다양한 노드 구성에 의해 저장된 데이터 세트를 직접 비교하는 것이 도움이 될 것입니다. 그림 7은 다양한 Ethereum 노드 유형의 스토리지 부담을 보여줍니다. 상태 데이터는 계정 및 계약이고, 기록 데이터는 블록 및 트랜잭션이며, 아카이브 데이터는 선택적 데이터 인덱스 세트입니다. 이 표의 바이트 수는 최근 reth 스냅샷을 기반으로 하지만 다른 노드 클라이언트의 수는 대략 비슷해야 합니다.

그림 7: 다양한 이더리움 노드 유형의 스토리지 부담

다시 말해서,

• 아카이브 노드는 상태 데이터와 기록 데이터는 물론 아카이브 데이터도 저장합니다. 아카이브 노드는 누군가가 과거 체인 상태를 쉽게 쿼리할 수 있기를 원할 때 사용할 수 있습니다.

• 전체 노드는 기록 및 상태 데이터만 저장합니다. 오늘날 대부분의 노드는 전체 노드입니다. 풀 노드의 스토리지 부담은 아카이브 노드의 절반 정도입니다.

• EIP-4444 이후 풀 노드는 작년의 상태 데이터와 기록 데이터만 저장합니다. 이를 통해 노드 스토리지 부담이 1.2TiB에서 633GiB로 줄어들고 기록 데이터용 스토리지 공간이 안정적인 상태 값으로 제공됩니다.

• "라이트 노드"라고도 알려진 상태 비저장 노드는 데이터 세트를 저장하지 않으며 체인 끝에서 즉시 확인할 수 있습니다. 이러한 유형의 노드는 Verkle 시도 또는 기타 상태 약속 체계가 Ethereum에 추가되면 가능해집니다.

마지막으로 현재 성장률에 적응하는 것이 아니라 역사적 성장률을 제한하는 몇 가지 추가 EIP가 있습니다. 이는 단기적으로는 네트워크 IO 제약 조건을 준수하고 장기적으로는 스토리지 제약 조건을 준수하는 데 도움이 됩니다. EIP-4444는 네트워크의 장기적인 지속 가능성을 위해 여전히 필요하지만, 이러한 다른 EIP는 Ethereum이 미래에 보다 효율적으로 확장하는 데 도움이 될 것입니다.

• EIP-7623: 통화 데이터 가격을 조정하여 통화 데이터가 너무 많은 특정 거래의 비용을 높입니다. 이러한 사용 패턴을 더 비싸게 만들면 일부 패턴이 호출 데이터를 Blob으로 변환하게 됩니다. 이는 역사적 성장률을 감소시킬 것입니다.

• EIP-4488: 각 블록에 포함될 수 있는 통화 데이터의 총량에 제한을 부과합니다. 이는 기록이 얼마나 빨리 성장할 수 있는지에 대해 더 엄격한 제한을 가할 것입니다.

이러한 EIP는 EIP-4444보다 구현하기가 쉽기 때문에 EIP-4444가 생산되기 전에 단기 임시방편으로 사용될 수 있습니다.

결론

이 기사의 목적은 데이터를 사용하여 1) 역사적 성장이 어떻게 작동하는지, 2) 문제를 해결하는 방법을 이해하는 것입니다. 이 기사에 포함된 데이터 중 다수는 전통적인 방법으로는 얻기 어렵습니다. 따라서 이 데이터를 공개하면 역사적 성장 문제에 대한 새로운 통찰력을 얻을 수 있기를 바랍니다.

이더리움 확장의 병목 현상으로서의 역사 성장은 충분한 관심을 받지 못했습니다. 가스 한도를 늘리지 않더라도 이더리움의 현재 기록 보존 관행으로 인해 많은 노드가 몇 년 안에 하드웨어를 업그레이드해야 합니다. 다행히도 이는 해결하기 어려운 문제가 아닙니다. EIP-4444에는 이미 명확한 해결책이 있습니다. 우리는 향후 가스 한도 증가를 위한 여지를 남겨두기 위해 이 EIP의 구현이 가속화되어야 한다고 믿습니다.

원본 링크

이 기사는 인터넷에서 가져온 것입니다: 패러다임: 이더리움의 역사적 성장 문제 및 솔루션에 대한 자세한 설명

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