O que é o upgrade de Cancun?

A atualização de Cancun é uma atualização técnica significativa no roteiro de desenvolvimento de blockchain da Ethereum. Semelhante ao upgrade anterior de Xangai, tem o nome da cidade onde foi realizada a Ethereum Developer Conference, que é Cancun, no México.

Cada atualização técnica do Ethereum incorpora várias Propostas de Melhoria Ethereum (EIPs) críticas destinadas a resolver melhor o trilema da blockchain para melhorar o desempenho e a experiência do utilizador. A actualização de Cancun concentra-se principalmente na actualização da camada de execução do Ethereum, enquanto a actualização da camada de protocolo é conhecida como Deneb. Os programadores também combinam os dois nomes em “Dencun”. Assim, o upgrade de Cancun também é referido como o upgrade Dencun.

O Ethereum, como a cadeia pública mais ativa no mundo Web3, tem o maior número de aplicações e protocolos blockchain. Cada atualização técnica subjacente tem um impacto significativo, atraindo muita atenção de especialistas do setor.

O que significa o upgrade de Cancun para o Ethereum?

De acordo com os registos de chamadas de programadores principais do Ethereum divulgados a 14 de setembro, as actualmente aceites propostas para esta actualização incluem:

1. EIP-4884: Transações com bolha partilhada
2. EIP-1153: Códigos de armazenamento transitório
3. EIP-4788: Raízes de bloco de balizas em EVM
4. EIP-5656: MCOPY - Instrução de cópia de memória
5. EIP-6780: Autodestruição apenas na mesma transação
6. EIP-7516: Código de acesso BLOBBASEFEE*
7. EIP-7044: Bloquear domínio de assinatura de saída voluntária em Capella
8. EIP-7045: Aumentar o slot máximo de inclusão de atestado
9. EIP-7514: Adicionar limites máximos de rotitação de época*

O * indica o EIP recém-adicionado para esta reunião. Os últimos três EIPs são actualizações a nível de protocolo para o Deneb.

Embora a terminologia possa parecer técnica, estes EIPs conseguem principalmente duas coisas:

1. Otimize a tecnologia de staking trazida pela atualização de Xangai e melhore a infraestrutura de staking
2. Reduza as taxas de gás e melhore a escalabilidade do blockchain, fornecendo mais suporte para a tecnologia rollup no Ethereum

Após a atualização de Xangai, o foco atual do desenvolvimento da Ethereum é promover a escalabilidade centrada no Rollup. Portanto, nesta actualização, a proposta EIP-4844, que pode promover o desenvolvimento do Rollup e reduzir as Taxas de Gás, tornou-se o núcleo desta actualização.

Quando ocorrerá o upgrade?

De acordo com a última reunião de programadores, o lançamento da Dencun testnet Devnet-9 foi adiado por uma semana para terça-feira, 26 de setembro. Há também uma sugestão para abrir o Devnet-10 para testes de curto prazo. O fim da testnet orientada para o desenvolvimento é determinado principalmente pelos resultados dos testes de stress da rede. Se os programadores estiverem satisfeitos, passará para a testnet pública; caso contrário, o Devnet-10 será lançado. A testnet pública incluirá redes como Goerli e Sepolia. A actualização oficial na rede principal só ocorrerá se a rede de teste pública for executada com êxito.

Embora o tempo exato de upgrade seja incerto, a maioria dos especialistas do setor estima que será concluído entre o 3º trimestre de 2023 e o 1º trimestre de 2024.

O que é o EIP-4844?

EIP-4844 (Proto-Danksharding) é uma solução proposta pela Fundação Ethereum para reduzir as taxas de gás e aumentar o rendimento. A discussão em torno do EIP-4844 é anterior à actualização de Xangai, mas os programadores adiaram a sua implementação para garantir melhores efeitos de actualização.

A curto e médio prazo, o Rollup é provavelmente a solução de escalabilidade mais fiável para o Ethereum. As taxas de transação na Camada 1 (L1) sempre foram elevadas, pelo que devem ser feitos esforços para deslocar todo o ecossistema para Rollups. Os rollups podem reduzir significativamente os custos do utilizador Ethereum: Otimismo e Arbitrum, bem como outras soluções Layer2, têm frequentemente taxas aproximadamente 3-8 vezes mais baixas do que a rede principal Ethereum. Por outro lado, os ZK Rollups têm capacidades superiores de compressão de dados e podem evitar a inclusão de assinaturas, resultando em taxas cerca de 40-100 vezes inferiores às da rede principal.

No entanto, apesar destes avanços, os custos continuam a ser demasiado elevados para muitos utilizadores. A solução a longo prazo para resolver as limitações inerentes do Rollup sempre foi a partilha de dados (Danksharding), mas a sua implementação e implementação completas levarão um tempo significativo. Portanto, o EIP-4844 [1] foi escolhido como uma solução provisória.

O que é o Danksharding?

Danksharding é um novo design de sharding proposto para o Ethereum, introduzido pela Dankrad no final de 2021. Antes disso, a solução de escalabilidade em discussão era o Sharding 1.0, que pode ser entendido simplesmente como agrupar validadores de rede para paralelizar o cálculo de várias transações em cadeia. Isto significa que uma única cadeia de blocos compreende várias “cadeias de estilhaço” paralelas. Isto é essencialmente uma forma de computação paralela ou abordagem de dividir e conquistar. O plano Ethereum Beacon Chain visa ligar inicialmente 64 cadeias de estilhaço, com uma capacidade de processamento estimada em 64 vezes a do Ethereum 1.0. No plano inicial, o número de cadeias de estilhaço pode chegar a 1024. O desafio com esta tecnologia é que a rede precisa sincronizar frequentemente o estado e os dados de cada cadeia de estilhaços, o que não é apenas tecnicamente complexo mas também exige muito dos nós, exigindo que todos os nós concluam a sincronização dentro de um período específico. Este processo pode introduzir latência de rede e potenciais problemas de segurança de rede.

Dankrad introduziu mais tarde um novo esquema de sharding que satisfaz três características: produção centralizada de blocos, verificação descentralizada e resistência à censura. O esquema tem três inovações principais:

1. Amostragem de disponibilidade de dados (DAS): No blockchain, os produtores de blocos (mineradores/validadores) são obrigados a divulgar e fornecer os dados da transação dos blocos que produzem para validação completa do nó. Este processo é referido como Disponibilidade de Dados (DA). O Danksharding utiliza um design matemático que permite que os nós de validação verifiquem apenas uma parte dos fragmentos de dados para obter a disponibilidade de dados. Isto melhora muito o desempenho dos nós.
2. Separação Proposer-Builder (PBS): Atualmente, os validadores Ethereum criam e transmitem blocos. Eles agrupam transações das quais ouviram falar através da rede de fofocas e empacotam-nas num bloco que é enviado a pares na rede Ethereum. O PBS divide essas tarefas em vários validadores. Os construtores de blocos tornam-se responsáveis por criar blocos e oferecê-los ao proponente do bloco em cada slot. O proponente do bloco não pode ver o conteúdo do bloco, simplesmente escolhe o mais rentável, pagando uma taxa ao construtor de blocos antes de enviar o bloco aos seus pares.
3. Lista de Resistência à Censura (CRList): Os produtores do bloco devem especificar uma lista de todas as transações elegíveis que veem no mempool; os embaladores devem provar que viram esta lista e são obrigados a incluir essas transações, evitando a omissão intencional de certas transações legais.

O plano, finalmente nomeado em homenagem a Dankrad como Danksharding, é tecnicamente desafiador de implementar e, portanto, precisa de ser implementado em fases. O EIP-4844 é utilizado principalmente para implementar a maior parte da lógica e dos “andaimes” (tais como formato de transação e regras de validação) necessários para uma especificação completa da Danksharding.

Na cadeia de blocos, as transações são normalmente embaladas e registadas por blocos. No entanto, o novo tipo de transação introduzido pelo EIP-4844, chamado Blob, difere dos blocos visíveis para a Ethereum Virtual Machine (EVM). Blob só está disponível por um curto período de tempo e não é visível para o EVM. Os blobs, que ocorrem a cada 12 segundos, podem armazenar 1MB de dados. Isto aumenta significativamente a capacidade de armazenamento em comparação com o tamanho médio do bloco do Ethereum, que é de cerca de 90 KB, permitindo que mais transações sejam acomodadas. Além disso, existem Blobs na camada de consenso Ethereum em vez da camada de execução intensiva em computação. Como os Blobs não são visíveis para o EVM e não pertencem à camada de execução, o seu custo é extremamente baixo, reduzindo consideravelmente as taxas de transação. [2]

Então porque é que muitas pessoas dizem que tem um impacto significativo na Camada2?

Isto porque o Layer2 opera com base na tecnologia Rollup, que essencialmente executa um pacote de transações fora da rede principal Ethereum. Após a execução, os resultados da execução e os dados da transação são comprimidos e enviados de volta para L1 para que outros verifiquem a exatidão dos resultados da transação. Obviamente, se outras pessoas não puderem ler os dados, a verificação não pode ser concluída. Portanto, é crucial que outros possam aceder aos dados originais da transação, que também são conhecidos como “disponibilidade de dados”.

No entanto, devido à arquitetura atual do Ethereum, os dados transmitidos de L2 para L1 são armazenados nos dados de chamada das transações. O Calldata foi originalmente concebido como um parâmetro para chamadas de função de contrato inteligente e são dados que todos os nós devem descarregar de forma síncrona. Se o Calldata ficar inchado, causará uma carga elevada nos nós da rede Ethereum, tornando o custo do Calldata caro. Este é o principal fator que contribui para o custo atual do L2. [3]

Blob resolve este problema projetando um tipo de dados separado para os dados transmitidos de L2, separando-o dos Calldata de L1. Este tipo de dados só deve estar acessível e transferível por partes relevantes dentro de um determinado período de tempo, sem exigir a sincronização total da rede.

Impacto do EIP-4844

Taxa de Gás Inferior

Isto reduz o custo de transação na rede, especialmente para soluções de Camada 2.

Preparando-se para a Sharding

A actualização serve como uma transição para a futura tecnologia de partilha de dados no Ethereum.

Reforçar a Competitividade Principal

Com mais soluções de Camada 1 aparecendo, a redução das taxas de transação da Camada 2 e da rede principal ajuda o Ethereum a manter ou ganhar mais quota de mercado.

Experiência de utilizador melhorada

Mais transações podem ser acomodadas após o upgrade, e as taxas são muito mais baixas.

Introdução de um Mercado de Taxas

Uma vez que o Blob é diferente dos métodos de armazenamento anteriores, trará um novo mercado de taxas independente das taxas L1 Gas.

Projetos com Potencial Impacto

Camada 2: Arbitrum, Otimismo, ZKSync, etc.

Como mencionado acima, a Camada 2 tem de pagar taxas elevadas de gás para armazenar os seus dados no campo calldata para verificação. Após o upgrade EIP-4844, os custos podem ser significativamente reduzidos, aumentando assim os lucros. Além disso, a redução adicional nas taxas da Camada2 também promoverá a atividade na cadeia na Camada2, contribuindo para a prosperidade do seu ecossistema.

Camada 2 DeFi

Projetos DeFi baseados na camada 2, como GMX e RDNT, que enfatizam a eficiência do capital e a velocidade das transações, podem permitir que os utilizadores “façam mais com menos dinheiro” após a atualização de Cancun, preparando-os melhor para acomodar mais utilizadores.

Pista DA

Como os dados Blob só podem ser guardados durante um curto período, resolver o problema da recuperação de dados históricos pode estimular novos serviços e start-ups, tais como soluções de dimensionamento DA especificamente concebidas para a Camada2.

Esta atualização fundamental não só afeta os trilhos acima, mas também afetará NFTs, pontes de cadeia cruzada e outras áreas.

Passos Futuros

De acordo com o roteiro Ethereum apresentado pela ETH Chinese, a atualização de Cancun é o núcleo do The Surge, cujo principal objetivo é promover o escalonamento centrado no rollup, atingindo 100.000 TPS. Consiste principalmente em duas fases:

1. Escala de rollup preliminar: EIP-4844 introduz um novo tipo de transação ao Ethereum que transporta dados Blob transitórios, reduzindo a sobrecarga de rollup em 10-100 vezes. Também irá empregar provas preliminares de fraude do OP Rollup e ZK-EVMs para escalonamento inicial.
2. Escala completa de rollup: Com base na base anterior, o foco será otimizar a disponibilidade de dados (DA), como clientes de amostragem de disponibilidade de dados, design P2P, etc.

A actualização de Cancun é apenas o primeiro passo no dimensionamento preliminar, lançando as bases para a segunda fase do escalonamento completo.

Roteiro de Desenvolvimento Ethereum（Fonte: ETH)

Depois do The Surge, haverá mais quatro fases: The Scourge, The Verge, The Purge e The Splurge.

Conclusão

Como uma atualização importante na fase Surge, a atualização de Cancun otimizará ainda mais a experiência e os custos da Camada 2. Isto aumenta significativamente a competitividade dos blockchains baseados no Ethereum e EVM, fortalecendo a posição de liderança da rede principal do Ethereum. Ao mesmo tempo, como os custos da Camada2 foram ainda mais otimizados, as margens de lucro na pista da Camada2 podem tornar-se maiores, possivelmente levando a uma nova ronda de competição.