Vitalik Buterin erklärt 3 Möglichkeiten, wie die rollup-fokussierte Roadmap von Ethereum das Trilemma lösen könnte

Ethereum hat sich auf Skalierbarkeit mit dem Merge als einem wichtigen Wechsel konzentriert. Co-Gründer Vitalik Buterin hat das Thema erneut aufgegriffen und betont, dass die Roadmap jetzt rollup-zentriert ist.

Das bedeutet, dass Ethereum nicht nur auf Sharding und Layer-2-Protokolle zentriert ist, sondern diese eine entscheidende Rolle für die Hauptschicht spielen. Die Erreichung von Trustlessness und Interoperabilität ist eine weitere wesentliche Aufgabe für dieses Ziel. All dies muss unter Beibehaltung von Skalierbarkeit, Netzwerksicherheit und Dezentralisierung erfolgen.

Ethereum konzentriert sich auf eine rollup-zentrierte Roadmap

Ethereum Co-Gründer Vitalik Buterin griff die Roadmap von 2023 wieder auf, um über die Zukunft des Netzwerks zu diskutieren. Er sagte, dass sich der Plan von Ethereum zur Skalierung von Sharding und Layer-2-Protokollen zu einer rollup-zentrierten Roadmap entwickelt hat, die jetzt im Fokus steht. Buterin erklärte, dass Rollups die Aufgaben zwischen der Ethereum-Hauptschicht und L2s aufteilen werden.

Aufgrund von Upgrades wie EIP-4844 verarbeitet Ethereum L1 jetzt mehr Daten, und verschiedene Rollups (L2s) funktionieren wie Shards, erklärte der Co-Gründer.

Er sagt auch, dass Ethereum die Entwicklung der rollup-basierten Skalierungslösung abschließen und an Herausforderungen für die Sicherheit und Dezentralisierung des Netzwerks arbeiten wird, während diese intakt bleiben.

Inzwischen wurde The Surge, das sich auf eine Reihe von Upgrades zur Verbesserung der Skalierbarkeit und Effizienz von Ethereum bezieht, 4 Hauptziele zugewiesen.

Das erste Ziel ist es, die Transaktionen pro Sekunde (TPS) auf 100.000+ auf Layer 1 und Layer 2 kombiniert zu bringen. Das zweite ist die Wahrung der Dezentralisierung und Robustheit des Hauptnetzwerks.

Das dritte Ziel ist es, sicherzustellen, dass einige L2s die Kernmerkmale von Ethereum vollständig erben: vertrauenslos, offen und zensurresistent. Schließlich will es maximale Interoperabilität zwischen L2s fördern, damit Ethereum wie ein Ökosystem und nicht in separate Blockchains fragmentiert wirkt.

Um diese Ziele zu erreichen, klärt Buterin, dass das Brechen des Skalierbarkeits-Trilemmas schwer, aber nicht unmöglich ist. Buterin stellt 2 Ansätze vor, um das Trilemma aus Dezentralisierung, Skalierbarkeit und Sicherheit zu lösen.

Der erste Ansatz ist Data Availability Sampling mit SNARKs, die es Nodes ermöglichen zu überprüfen, dass Daten verfügbar sind und Berechnungen korrekt sind. SNARKs (Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge) sind vertrauenslos und beseitigen die Notwendigkeit einer Überprüfung. Der nächste Ansatz ist die Plasma-Architektur, die die Transaktionsverarbeitung und Datenprüfungen auf intelligente, anreizkompatible Weise auf Nutzer auslagert.

Die Implementierung von PeerDAS bringt Kompromisse mit sich

Buterin schlägt vor, dass die Lösung des Trilemmas fortgeschrittene Methoden wie SNARKs und Plasma erfordert und nicht nur einfache Softwarekorrekturen. Damit zielen PeerDAS und andere Verbesserungen auch darauf ab, Ethereum durch die Verteilung von Daten über das Netzwerk skalierbarer zu machen.

Während das Dencun-Upgrade die Datenverfügbarkeit durch die Einführung von 375 kB Daten pro 12-Sekunden-Slot verbesserte, sagt Buterin, dass es immer noch die Anzahl der Transaktionen begrenzt.

Im Fall von Peer Data Availability Sampling werden „Blobs“ von Datenpunkten verwendet. Ein Ethereum-Node rekonstruiert den gesamten Blob nur mit einer Teilmenge dieser Stichproben. Dann hört bei der 1D-Abtastung jeder Node einen bestimmten Teil der gesendeten Daten. Nodes können die Datenstichproben teilen, ohne alle Daten herunterladen zu müssen.

Yo @VitalikButerin, Sehr informativer Artikel. Allerdings habe ich ein paar Fragen.
Wenn Rollups und EIP-4844 der Weg sind, um ETH zu skalieren, wie wird DAS es vertrauenslos halten, ohne die Dezentralisierung zu beeinträchtigen? Und was passiert, wenn all diese L2s zu ihren eigenen kleinen Silos werden? Wie wird ETH…

— Zeerabets (@Zeerabets) Oktober 17, 2024

Der Ethereum-Co-Gründer erklärte, dass PeerDAS es Nodes ermöglicht, Stichproben von anderen außerhalb ihres Subnetzes anzufordern, es jedoch einen konservativeren Ansatz zur Verwendung von SubnetDAS unter Verwendung des lokalen Subnetzes gibt.

Dabei unterstreicht der Blog, dass das Ziel darin besteht, die Daten pro Slot auf 16 MB zu erhöhen, was zu einem potenziellen Durchsatz von rund 58.000 TPS führen würde. Buterin schreibt: „Und am Ende wollen wir noch weiter gehen und 2D-Abtastung durchführen, die durch zufällige Abtastung nicht nur innerhalb von Blobs, sondern auch zwischen Blobs funktioniert.“

Buterin unterstreicht, dass der nächste Schritt die Einführung von PeerDAS und anschließend die Erhöhung der Blob-Anzahl ist. Das langfristige Ziel besteht jedoch reportedly darin, über 1D-DAS hinauszugehen und 2D Data Availability Sampling (DAS) zu entwickeln, um das Sampling sowohl innerhalb als auch zwischen Blobs zu ermöglichen.

Buterin ist zudem der Ansicht, dass Ethereum von der mathematischen Technik der KZG-Commitments abgehen und sich einer quantenresistenten Alternative ohne vertrauenswürdigen Setup wie fortschrittlichen STARKs zuwenden sollte.

In der Zwischenzeit muss Ethereum zwischen 2D-DAS und 1D-DAS wählen. In beiden Fällen besteht ein Zielkonflikt zwischen Effizienz und Einfachheit. Ersteres bietet die höchste Skalierbarkeit, ist jedoch komplexer, während Letzteres einfacher zu verwalten ist, aber eine geringere Datenkapazität aufweist.

Allerdings weist Buterin darauf hin, dass Plasma den Bedarf an DAS reduzieren könnte. In diesem Fall wäre der Zielkonflikt eine Änderung der Ethereum-Architektur, da die Abhängigkeit von Nutzern zur Datenverarbeitung zunehmen würde. Buterin schlägt auch vor, dass die Implementierung von Datenkomprimierungstechniken den Bedarf an fortschrittlichem 2D-DAS verringern könnte.

Ethereum kann Datenkomprimierungstechniken in Betracht ziehen

Datenkomprimierung zielt darauf ab, die Größe jeder Transaktion on-chain zu verringern, um die Skalierbarkeit zu verbessern. Ethereum könnte verschiedene Komprimierungsmethoden wie Zero-Byte-Komprimierung, Signaturen-Aggregation,
das Ersetzen von Adressen durch Zeiger und benutzerdefinierte Serialisierung für Transaktionswerte verwenden.

Unabhängig von der verwendeten Methode zielt die Technik darauf ab, jede Transaktion in Bezug auf die zu verarbeitenden Bytes kleiner zu machen, um innerhalb desselben Datenraums deutlich mehr Transaktionen zu verarbeiten.

Dies wird ein Vorteil sein, doch auch hier gibt es Zielkonflikte. So erklärt Buterin, dass die Datenkomprimierung den Wechsel zu BLS-Signaturen erfordern würde, was erhebliche Entwicklungsarbeit bedeutet. Das Ersetzen von Adressen durch Zeiger ist auch für den Client-Code komplex. Insgesamt könnten diese Änderungen die Überprüfung oder Prüfung von Transaktionen erschweren und Probleme für Tools verursachen, die auf vollständigen Transaktionsdaten basieren.

Trotzdem erklärt Buterin, dass alle aktuellen Skalierungslösungen in verschiedenen Aspekten Schwierigkeiten haben. Daher könnte die Plasma-Skalierungslösung leistungsstark werden, da sie einen Operator nutzt, der Blöcke off-chain veröffentlicht, während die Merkle-Roots dieser Blöcke on-chain gespeichert werden.

Natürlich bleibt die Einführung in die Produktion eine enorme Aufgabe. Die Abhängigkeit von L2-Beweissystemen zu erreichen, ist eine weitere Herausforderung für Ethereum. Buterin sagt, dass die meisten Rollups aufgrund der Anwesenheit eines Sicherheitsrats nicht vollständig vertrauenslos sind.

Da das Hauptziel die Erreichung des Stage-2-Status ist, schlägt Buterin formale Verifikationstechniken sowie die Erstellung mehrerer Beweissysteme und die Verwendung eines Multisig-Mechanismus vor. Da fortschrittliche L2-Beweissysteme den MEV-Druck auf Layer 1 reduzieren helfen, wird dies als Ergebnis die Skalierbarkeit erhöhen.

Unter diesen Entwicklungen bleiben Verbesserungen in der Cross-L2-Interoperabilität wichtig. Buterin sagt, dass eine bessere Interaktion zwischen L2s und L1 die allgemeine Nutzbarkeit von Ethereum verbessern wird. Im Gegensatz zu den anderen vorgeschlagenen Änderungen ist Interoperabilität kein einzelnes technisches Upgrade. Dennoch ist sie entscheidend für die langfristige Skalierungsstrategie von Ethereum.