Lors du sommet des développeurs Web 3.0 de l'ETH Shanghai, le 20 mai 2022, le fondateur d'Ethereum, Vitalik, a déclaré que le premier événement majeur après la fusion d'Ethereum pourrait être la mise en œuvre de l'EIP-4844, qui est connu sous le nom de Proto-danksharding, et que le Proto-danksharding est une autre série de mises à niveau - la première étape du Danksharding dans une autre série de mises à niveau. Après l'achèvement réussi de la fusion le 15 septembre, les mises à niveau ultérieures, y compris l'EIP-4844, sont enfin à l'ordre du jour.

La mise à niveau de Shanghai est la première et la plus importante mise à niveau après la fusion d'Ethereum et comprendra des éléments clés tels que le déblocage de la mise ETH, qui devrait être officialisée probablement au cours de l'année 2023. Le 24 novembre 2022, les développeurs d'Ethereum ont déclaré lors d'une réunion communautaire que huit EIP, dont l'EIP-4844, étaient inclus dans l'examen de la mise à niveau de Shanghai. Dans le même temps, Vitalik a également tweeté à nouveau, réitérant que la mise en œuvre de l'EIP-4844 sera le début clé d'une réduction massive des frais de couche 2 pour Ethereum, rendant abordable pour les utilisateurs l'utilisation directe des applications on-chain, sans avoir à compter sur d'autres intermédiaires CeFi.

Alors, qu'est-ce que l'EIP-4844 exactement, et qu'est-ce que cela signifie pour l'écosystème Ethereum dans son ensemble ? Cet article vous permettra d'aborder ces questions en profondeur.

Solutions de mise à l'échelle basées sur Sharding et Rollup

La fusion réalisée en septembre 2022 a seulement résolu le problème de la consommation d'énergie d'Ethereum en migrant vers un mécanisme PoS, mais elle n'a pas résolu le problème de la capacité de traitement insuffisante du réseau Ethereum ; ce qui peut vraiment fournir des performances de traitement plus élevées pour Ethereum est le sharding, qui sera déployé sur le réseau plus tard. Après avoir terminé la phase de fusion, Ethereum est maintenant entré dans la phase de montée en puissance, qui améliorera considérablement l'évolutivité en utilisant la technologie du sharding.

source : Twitter de Vitalik

Pour résoudre définitivement les contradictions causées par la trinité d'impossibilité de la blockchain, Ethereum a prévu un plan d'expansion centré sur les technologies Sharding et Rollup. Une fois l'expansion terminée, la capacité de traitement des transactions d'Ethereum sera grandement améliorée, et le problème actuel des frais élevés sera résolu. La technologie de sharding est une solution de mise à l'échelle de couche 1, tandis que la chaîne Beacon jouera le rôle de communication avec toutes les principales chaînes de sharding. La chaîne Sharding d'Ethereum est isomorphe et est connectée à diverses compositions de niveau 2 en plus de toute la structure "Beacon Chain + Sharding Chain".

Dans ce futur système, la chaîne Beacon est au centre, fournissant la preuve d'enjeu pour l'ensemble d'Ethereum, formant la couche de consensus, et se synchronisant avec les autres liens transversaux de shard. La chaîne de balises agit comme le cœur du réseau, coordonnant l'ensemble du réseau à travers un créneau de 12 secondes et une époque de 32 créneaux horaires. En outre, la chaîne Beacon assure une sécurité uniforme pour toutes les principales chaînes de sharding en générant des nombres aléatoires pour affecter des vérificateurs aux chaînes de sharding. Pour chaque tranche de temps, la chaîne Beacon sélectionne aléatoirement un nœud parmi les vérificateurs pour devenir des proposants de bloc, et pour la chaîne sharding, chaque tranche de temps génère également un proposant de bloc. Pour chaque tranche de temps, Beacon Chain distribue également les vérificateurs de manière égale entre les tranches de temps, puis sélectionne de manière aléatoire au moins 128 nœuds dans chaque groupe de vérificateurs de tranches de temps pour devenir des comités de témoins des blocs et valider les blocs Beacon Chain et les blocs shard.

Qu'est-ce que la technologie Sharding

La technologie du sharding est dérivée de la technologie du sharding des bases de données, qui fait actuellement référence au sharding des données.

Il est prévu que la chaîne de balises Ethernet relie d'abord 64 chaînes fractionnées qui, selon une estimation prudente, auront une puissance de traitement 64 fois supérieure à celle d'Ethernet 1.0. Dans la planification initiale, le nombre de chaînes fractionnées pourrait atteindre 1024.

Parmi elles, chaque grande chaîne Sharding est relativement indépendante, et les adresses Ethereum seront divisées en plusieurs classes en fonction de leurs lettres de début. Chaque Sharding traitera les transactions de la même classe d'adresses. Par conséquent, chaque nœud ne devra stocker qu'une partie de toutes les transactions sur le réseau Ethereum et ne vérifier que la partie dont il est responsable.

Figure : Schéma du Sharding d'Ethereum

Si un noeud a besoin d'utiliser les données stockées sur d'autres noeuds, il peut communiquer et se coordonner via la chaîne Beacon, principalement pour obtenir le Root Hash des autres Sharding, mais pour éviter une charge importante sur la chaîne Beacon, cette communication est effectuée une fois toutes les 6 minutes. Dans le même temps, la chaîne Beacon attribue des validateurs à la chaîne Sharding en générant des nombres aléatoires, de sorte que la chaîne Beacon assure une sécurité uniforme pour chaque grande chaîne Sharding.

La technologie Sharding peut améliorer considérablement les performances sans sacrifier la sécurité.

Le Sharding fournit la capacité de données pour le Rollup

Database Sharding est la technologie actuelle de sharding utilisée par Ethereum, dans laquelle chaque chaîne de sharding fournit uniquement une capacité de données et n'est pas responsable du traitement des transactions ou de l'exécution des smart contracts. La couche 2 s'occupera des deux dernières, notamment des grands projets de Rollup.

Un Rollup est l'agrégation d'un lot d'informations de transaction dans un appel de données de transaction, qui est ensuite périodiquement emballé en blocs à soumettre à chaque chaîne de sharding majeure (couche 1) pour compléter l'enregistrement. Selon le plan actuel, chaque sharding peut fournir environ 250kB de capacité de données dédiées pour Rollup, et 64 shardings peuvent atteindre une capacité de 16MB. Plus le sharding sera utilisé à l'avenir, plus la capacité de données de Rollup pourra être utilisée, et plus le coût d'exploitation sera faible.

Qu'est-ce que le Danksharding

Depuis l'introduction de la solution de mise à l'échelle Sharding d'Ethereum en 2016, les solutions technologiques Sharding connexes ont évolué, l'un des changements les plus notables étant le passage du Sharding d'exécution complète au Sharding de données plus simple. Danksharding est une solution de mise à l'échelle précédemment promue par le groupe de développement Ethereum, nommée d'après Dankrad Feist, un membre du groupe, et qui vise à équilibrer décentralisation et sécurité.

Vitalik et d'autres pensent qu'à l'avenir, si aucune technologie de Rollup ne peut occuper l'ensemble du marché et que plusieurs Rollups coexistent, alors il existe des opportunités complexes d'échange et d'arbitrage pour plusieurs Rollups en raison de l'existence d'opportunités de valeur extractible par les mineurs de domaines croisés, et finalement, un petit nombre de personnes recherchant la VME contrôlera l'ensemble de la blockchain produit des blocs.

Comme la production centralisée de blocs est inévitable, la seule solution est de séparer les rôles de constructeur de blocs et de proposant, ce qui est connu sous le nom de Séparation Proposeur-Constructeur (PBS) ; le constructeur de blocs, pour obtenir le profit maximum, trie le pool de transactions de haut en bas en termes de frais de gaz. Le constructeur de blocs, pour maximiser son profit, ordonne le contenu des blocs du pool de transactions du prix le plus élevé au prix le plus bas, puis fait une offre au proposant (c'est-à-dire au validateur), qui ne peut choisir que le plus offrant pour créer le bloc. Cependant, dans la conception précédente du sharding, chaque sharding majeur et chaque chaîne de balises étaient validés indépendamment, ce qui a entravé la mise en œuvre de PBS.

Danksharding a repensé son système autour du problème du MEV inter-domaines dans le but de contrer la tendance à la centralisation causée par le MEV. Dans Danksharding, la chaîne Beacon contiendra tous les blocs, et les données seront unifiées et authentifiées par un comité. Le système de sharding est grandement simplifié par cette nouvelle conception, la couche 1 et le Rollup peuvent être synchronisés directement l'un avec l'autre, la capacité de données fournie par le sharding au Rollup pour le traitement est augmentée, et le problème de confirmation de latence est évité.

La "mesure palliative" : Proto-dankharding

Le Danksharding est censé être la "solution optimale" pour la mise à l'échelle d'Ethereum, mais sa mise en œuvre effective présente de nombreux défis techniques et commerciaux. C'est pourquoi il est crucial de mettre en place un plan d'urgence permettant d'atténuer temporairement les problèmes de performance en mettant en service plus tôt.

Vitalik Buterin, le fondateur d'Ethereum, a partagé ses réponses aux questions fréquemment posées sur l'EIP-4844, ou Proto-dankharding, sur Twitter le 19 mars 2022. Vitalik et d'autres proposent d'utiliser Proto-danksharding comme une conception précoce de Sharding Ethereum pour augmenter l'espace de données pour le projet Rollup tout en ouvrant la voie au futur sharding de données. La proposition devrait réduire les exigences de performance du réseau Ethereum en matière de stockage et de mémoire, et potentiellement réduire tous les frais de Rollup à un pour cent des niveaux actuels.

source : Twitter@Vitalik.eth

En substance, l'EIP-4844, qui inclut le Proto-dankharding, est une solution temporaire. Avant l'introduction du "Database Sharding" complet, qui augmente l'espace de disponibilité des données par bloc de la chaîne Ethereum Beacon à 16 Mo, l'EIP-4844 peut augmenter l'espace disponible par bloc à un maximum de 2 Mo. Le préfixe "Proto-" désigne "original" et "primitif", tandis que Proto-danksharding désigne la "version initiale" avant la mise en ligne de Danksharding. Le Danksharding peut prendre plusieurs années avant d'être officiellement déployé en raison de sa difficulté technique, tandis que le Proto-danksharding, qui peut être mis en service dès que possible, peut résoudre le problème urgent de l'extensibilité insuffisante du réseau Ethereum avant le déploiement officiel du Sharding. L'implémentation de Danksharding devrait permettre de porter la scalabilité d'Ethereum à de nouveaux sommets.

Les nouvelles transactions de transport de Blob

EVM est l'abréviation de Ethereum virtual machine, dont le rôle est un environnement d'exécution pour tous les comptes Ethereum et les contrats intelligents vivant sur la chaîne Ethereum. et déploie des ressources informatiques précieuses dans le réseau grâce à la consommation de Gas Fee. Dans l'EVM, les données d'appel constituent une ressource de stockage importante, et le coût d'utilisation des données d'appel représente une part importante des coûts encourus par les transactions de couche 2. Après l'EIP-4844, les données de la couche 2 ne doivent plus être stockées dans la coûteuse date d'appel, mais sous la forme unique de données Blob, qui est appelée transaction porteuse de blob.

Les transactions portant des blocs sont une nouvelle forme de transaction proposée précédemment par Vitalik, qui peut réduire considérablement la consommation de données d'appel et la consommation de Rollup. La couche d'exécution de l'EVM ne peut pas accéder aux transactions porteuses de blob, mais seulement les inspecter. Les utilisateurs et les validateurs peuvent toutefois télécharger les données du blob. Pour cette raison, EIP-4844 est également appelé Shard Blob Transactions, et Rollup utilisera l'espace de ces blobs pour y stocker des données de transaction compressées.

Il convient toutefois de noter que le Proto-danksharding ne fait que compléter la logique et la spécification du réseau pour le futur sharding des données (c'est à dire danksharding), et même après la mise à jour de Proto-danksharding, le réseau Ethereum ne se connectera à aucun sharding en cours d'exécution. Dans le cas de Proto-dankharding, tous les validateurs et utilisateurs doivent encore vérifier directement la disponibilité des données complètes. Par conséquent, pour réduire la charge sur les nœuds de consensus, Ethereum fixera une limite de temps de stockage pour les données Blob (probablement entre 30 et 90 jours), et ces données historiques pourront être stockées sur BitTorrent ou IPFS à l'avenir.

Conclusion

Source : eip4844.com

Selon le site web eip4844.com, L'EIP-4844 présente six avantages majeurs : convivialité du rollup, frais d'essence réduits, compatibilité avec l'avenir, existant dans les nœuds de balises, utilisation réduite du disque dur et temps de stockage des données Blob plus court. Il est prévu qu'en 2023, l'EIP-4844 soit officiellement déployé dans le système ETH après la mise à niveau du hard fork de Shanghai. Une fois la mise à niveau terminée, les projets de Layer2 tels qu'Arbitrum et Optimism devraient en bénéficier.

À ce moment-là, l'EIP-4844 deviendra probablement un autre nœud majeur dans l'histoire du développement d'Ethereum, tout en ouvrant la voie au sharding complet à l'avenir.