Das Ethereum-Netzwerk ist aufgrund seiner Smart-Contract-Funktionen die erste Wahl für dezentrale Anwendungen (dApps). Es bleibt das beliebteste Netzwerk für Blockchain-Apps, aber das hat seinen Preis. Das Netzwerk steht aufgrund der schieren Anzahl der Plattformen, Protokolle, Apps und Token, die es hostet, unter enormem Druck, was zu langsamen Transaktionsverarbeitungszeiten und hohen Gebühren führt.
Um das Skalierbarkeitsproblem zu lösen, wurden im Entwicklungsplan von Ethereum mehrere Verbesserungen vorgeschlagen. Durch die Fusion wurde Ethereum in ein Proof-of-Stake-Netzwerk verwandelt, wodurch der Energieverbrauch deutlich gesenkt und PoS-Netzwerken die Einführung innovativer Funktionen ermöglicht wurde. Allerdings muss Ethereum noch einiges tun, um Transaktionen erschwinglicher und effizienter zu machen.
Sharding als Lösung
Eine mögliche Lösung zur Reduzierung von Netzwerküberlastungen und Gebühren in der Ethereum-Blockchain ist die Implementierung von Sharding, bei dem die Blockchain in kleinere Abschnitte unterteilt wird. Es wurde jedoch eine alternative Lösung namens Danksharding gefunden, mit der Transaktionen schneller und kostengünstiger durchgeführt werden können.
Die Implementierung von Upgrades im Ethereum-Netzwerk ist aufgrund der hohen Netzwerkaktivität und der zahlreichen Apps, die davon abhängen, eine Herausforderung. Daher kann es mehrere Monate oder Jahre dauern, bis wichtige Updates des Netzwerkkonsenses abgeschlossen sind. Daher ist eine maßgeschneiderte Lösung erforderlich. Proto-dank-Sharding ist die Lösung, die die Lücke zwischen dem aktuellen Ethereum-Netzwerk und seiner zukünftigen Danksharding-Iteration schließt.
Aber zunächst wollen wir untersuchen, was Danksharding bedeutet.
Was ist Danksharding?
Danksharding stellt eine Methode zur Kommunikation mit bestehenden Ethereum-Layer-2-Lösungen dar, die viel einfacher zu implementieren ist als das Sharding des gesamten Ethereum-Netzwerks. Außerdem können damit mehr Daten pro Block verarbeitet werden, was komplexere Transaktionen ermöglicht, ohne die Netzwerkgeschwindigkeit zu beeinträchtigen oder die Gasgebühren zu erhöhen.
Ziel ist es, die Effizienz von Blockchain-Rollups zu steigern. Um zu verstehen, wie dies erreicht wird, besprechen wir, wie Blockchain-Rollups mit der Ethereum-Blockchain interagieren.
Derzeit verarbeitet der Rollup-Batch Ethereum-Transaktionen auf seiner Layer-2-Kette und sendet dann einen „Gültigkeitsnachweis“ an die Ethereum-Hauptkette. Dieser Ansatz senkt zwar die Kosten, aber über 90 % der Rollup-Transaktionskosten werden immer noch an das Ethereum-Mainnet für die Veröffentlichung dieses Nachweises abgeführt.
Mit Danksharding kann das Ethereum-Netzwerk gebündelte Transaktionen aus Layer-2-Rollups verarbeiten, ohne alle ihre Daten unveränderlich zu speichern. Dies reduziert auf lange Sicht die Datenlast des Ethereum-Mainnets.
Was ist Proto-Danksharding (EIP-4844)?
Proto-danksharding ist ein Vorschlag, der darauf abzielt, Danksharding in das Ethereum-Netzwerk einzuführen. Es wurde im Ethereum Improvement Proposal 4844 vorgeschlagen und nach den Ethereum-Forschern Dankrad Feist und Proto Lambda benannt. Es sollte als Teil des Dencun-Upgrades von Ethereum implementiert werden , das am 13. März 2024 stattfand.
Wie funktioniert Proto-Danksharding?
Während der Vorbereitung auf Danksharding führte Proto-Danksharding einen neuen Transaktionstyp namens „ Blob-Carrying Transactions “ und den zugehörigen Datentyp „ Blobs“ ein. Diese Funktionen ermöglichen es dem Ethereum-Netzwerk, Daten aus Blockchain-Rollups effizienter zu verarbeiten. Schauen wir uns genauer an, wie es funktioniert.
Was sind Blobs (Binary Large Objects)
Blobs sind ein standardmäßiger temporärer Datenspeicher. Sie sind im Ethereum-Netzwerk relativ neu, kommen aber in Programmiersprachen wie Javascript und Python vor.
Derzeit speichert Ethereum alle seine Daten auf jedem Knoten im Netzwerk, was auf unbestimmte Zeit Bestand hat. Dies wird durch Calldata ermöglicht – einen persistenten Speicher. Diese Methode ist jedoch ressourcenintensiv und mit hohen Kosten verbunden.
Im Vergleich dazu sind Blobs kostengünstiger zu verwalten, da sie ein Ablaufdatum von 4096 Epochen, also etwa 18 Tagen, haben. Dies senkt ihre Speicherkosten erheblich. Ein einzelner Blob kann bis zu 128 KB Daten enthalten und jeder Block kann bis zu 16 Datenblobs enthalten. Dies bietet ausreichend Speicherplatz für kurzfristigere Zwecke. Insgesamt bedeutet dies, dass das Ethereum-Netzwerk im Laufe der Zeit weniger Daten pro Block speichert.
Was sind Blob-tragende Transaktionen?
Blob-tragende Transaktionen sind für die Handhabung von Blobs und das Übertragen von Gültigkeitsnachweisen konzipiert, mit denen die Ethereum-Kette ihre Authentizität verifizieren kann, ohne den Blob selbst tatsächlich zu lesen.
Mithilfe eines KZG-Commitment-Schema-Mechanismus kann das EVM ein Commitment zu einem Blob beobachten, ohne auf die tatsächlichen Blob-Daten zuzugreifen, und zwar durch Zero-Knowledge-Beweise. Transaktionen, die Blobs übertragen, haben ihren Mempool vom EVM getrennt, wodurch die Datensicherheit gewährleistet und gleichzeitig der Blockspeicherplatz maximiert wird.
Als neuer Transaktionstyp verfügen Blob-Transaktionen über einen neuen Gebührenmechanismus. Die Preisstruktur für Blob-Transaktionen ist dynamisch und basiert auf Angebot und Nachfrage. Mehr als drei Blobs pro Transaktion verursachen in der Regel höhere Gebühren, die von Block zu Block um etwa 12,5 % variieren.
Was sind die Vorteile von Danksharding?
- Reduzierung der Gasgebühren
Einer der Vorteile von Danksharding ist die Reduzierung der Transaktionsgebühren. Dies liegt daran, dass hohe Gasgebühren im Ethereum-Netzwerk hauptsächlich durch Netzwerküberlastung verursacht werden. Eine Netzwerküberlastung kann auftreten, wenn viele Benutzer gleichzeitig auf Blockchain-Apps und -Plattformen im Ethereum-Netzwerk zugreifen.
Wie Sie vielleicht wissen, beherbergt Ethereum die meisten dApps, sodass Netzwerküberlastungen ein häufiges Problem für Benutzer sind. Danksharding wird Ethereum dabei helfen, Überlastungen zu vermeiden, indem es dem Netzwerk die Verarbeitung von Rollups erleichtert. Dies wird sich positiv auf die Gasgebühren im gesamten Ethereum-Netzwerk auswirken, nicht nur auf eine L2-Kette. - Schnellere Transaktionen
Danksharding ermöglicht es Ethereum, Transaktionen schneller abzuwickeln. Es speichert Daten vorübergehend, was den Knoten des Netzwerks zugutekommt. Vor Danksharding musste jeder Knoten die gesamte Kopie des Verlaufs der Blockchain speichern, was eine mühsame Aufgabe war. Aber mit Danksharding speichern und verarbeiten Knoten weniger Daten, was ihnen ermöglicht, effizienter zu arbeiten. Dadurch werden Transaktionen viel schneller, was von Vorteil ist.
Was sind die Nachteile von Danksharding?
- Sicherheitsprobleme
Obwohl Danksharding als Lösung für die Skalierbarkeitsprobleme von Ethereum vorgeschlagen wurde, haben einige Bedenken hinsichtlich seiner Sicherheit geäußert. Die Danksharding-Methode ist eine einfachere Implementierung im Netzwerk als Sharding, da dabei Blob-Transaktionen außerhalb der Kette validiert werden. Dies birgt jedoch ein Sicherheitsrisiko, da böswillige Akteure weniger beliebte Rollups ins Visier nehmen könnten, da die kleinere und weniger erfahrene Kette leichter anzugreifen ist. Daher könnten böswillige Blob-Transaktionen im Ethereum-Mainnet landen. Obwohl Rollups über Sicherheitsmaßnahmen verfügen, um sich dagegen zu schützen, sind sie nicht so robust wie das Ethereum-Mainnet.
Was kommt als Nächstes für Proto-Danksharding in Ethereum?
Die Ethereum-Blockchain ist bei der Skalierung ihrer Infrastruktur, um mit der steigenden Nachfrage Schritt zu halten, auf Hindernisse gestoßen. Kontinuierliche Skalierungsbemühungen – Sharding und das Ethereum-Dencun-Upgrade – haben jedoch optimistische Fortschritte bei der Verbesserung der Kapazität und Leistung des Netzwerks gezeigt. Das Ethereum-Dencun-Upgrade ging am 13. März live. Wir erwarten, dass das Ethereum-Netzwerk verschiedene Lösungen erkundet, um seinem potenziellen Wachstum gerecht zu werden. Danksharding ist nur eine von mehreren Lösungen.