Pectra: co zmieni kolejny hardfork Ethereum i czy użytkownicy to odczują?
W marcu 2024 r. jeden z głównych deweloperów Ethereum, Tim Bako, powiedział Bankless, że kolejna duża aktualizacja łańcucha bloków, zwana Pectra, zostanie aktywowana pod koniec 2024 r. lub na początku 2025 r.
Wraz z hardforkiem planowane jest wdrożenie ponad 10 zatwierdzonych propozycji ulepszeń Ethereum (EIP), które będą miały wpływ na wszystkich w sieci, w tym walidatorów, stakerów, programistów i zwykłych użytkowników.
Zespół Incrypted przyjrzał się dokładnie, jakie zmiany przewiduje Pectra i jak przekształcą one mechanizmy blockchaina i doświadczenie interakcji z nim.
Innowacje zrealizowane w Pectra
Podobnie jak wszystkie poprzednie hardforki Ethereum, Pectra składa się z dwóch bloków, które odnoszą się do różnych aspektów łańcucha bloków. Każdy z nich odpowiada innej części nazwy:
- Prague – zawiera pakiet propozycji mających na celu poprawę wydajności warstwy wykonawczej, czyli Ethereum Virtual Machine (EVM);
- Electra – proponuje szereg zmian mających na celu optymalizację konsensusu blockchain.
Zgodnie z interaktywną mapą drogową Ethereum, Pectra zajmie się kilkoma fazami rozwoju blockchaina, z największym wpływem na blockchain The Splurge, mając na celu optymalizację warstwy konsensusu i przygotowanie jej do dalszych zmian, a ostatecznym celem jest całkowity przegląd architektury sieci.
Z tego powodu znaczna część EIP z tej aktualizacji odnosi się do wewnętrznego funkcjonowania blockchaina i ma mniejszy wpływ na użytkowników końcowych niż, powiedzmy, Dencun. Poniżej znajduje się podsumowanie wszystkich propozycji, które zostaną wdrożone w Pectra.
Poziom wdrożenia
EIP-7702 to kluczowa innowacja dla warstwy wykonawczej zaproponowana przez Vitalika Buterina. Obejmuje ona dodanie nowych poleceń, które pozwolą portfelom użytkowników (External Owned Accounts; EOA) na tymczasowe wykorzystanie możliwości dostępnych dla inteligentnych adresów wprowadzonych w ramach EIP-4844.
Powinno to poprawić jakość doświadczenia użytkownika poprzez wdrożenie płatności bez gazu dla wszystkich portfeli i możliwość przeprowadzania wielu transakcji w ramach jednej transakcji. EIP-7702 omówimy bardziej szczegółowo w osobnej sekcji.
Inicjatywa mająca na celu stworzenie pierwszej wersji formatu obiektu EVM (EOF). Propozycja łączy 11 różnych EIP opisujących aspekty EOF i powinna zoptymalizować wdrażanie i wykonywanie inteligentnych kontraktów w Ethereum. Może to między innymi doprowadzić do obniżenia kosztów gazu i nieznacznej poprawy doświadczenia deweloperów.
Innowacja techniczna umożliwiająca prekompilację podpisów BLS w celu poprawy wydajności operacji na krzywych eliptycznych BLS12-381. Według pomysłodawców zapewni ona dla operacji na krzywych eliptycznych poziom kryptoodporności wynoszący 120 bitów, czyli o 40 bitów więcej niż w przypadku obecnie stosowanego standardu BN24.
EIP-2537 powinien między innymi poprawić wydajność agregacji podpisów, co w pewnym stopniu zmniejszy opłaty za gaz i poprawi wydajność walidatora.
Przewiduje przechowywanie ostatnich 8192 skrótów łańcucha bloków w specjalnych gniazdach pamięci masowej systemu. W uzasadnieniu EIP stwierdzono, że jest to ważny krok w kierunku blockchaina, którego węzły nie potrzebują dostępu do pełnego stanu sieci (bezpaństwowość), ponieważ stworzy to “świadka”, który może dostarczyć węzłom dane z określonego zestawu skrótów i wyeliminować potrzebę ich samodzielnego przechowywania.
Należy jednak zauważyć, że potencjał tej innowacji nie zostanie w pełni wykorzystany, dopóki Verkle Trees nie zostaną wdrożone.
Ustanawia rozszerzony kanał wymiany żądań między warstwami wykonania i konsensusu, tak aby ta ostatnia była w stanie obsłużyć część operacji związanych z walidatorem.
Warto zauważyć, że EIP-7685 kontynuuje zaangażowanie frameworka Dencun w interoperacyjność między różnymi warstwami blockchaina.
Warstwa konsensusu
EIP-7251 przewiduje, że walidatorzy będą mogli zdeponować od 32 ETH do 2,048 ETH w inteligentnym kontrakcie, a ich prawdopodobieństwo bycia wybranym jako twórca bloku będzie bezpośrednio zależało od wielkości stosu. Inicjatywa ta ma na celu spowolnienie tempa wzrostu stosu walidatorów, który rośnie wraz z popularyzacją płynnego stakingu i restakingu.
Wraz z rozszerzeniem funkcji inteligentnego portfela, EIP-7251 jest uważany za jedną z kluczowych innowacji Pectry, więc przyjrzymy się mu bardziej szczegółowo w osobnej sekcji.
Inicjatorzy proponują przeniesienie indeksu walidatora, który identyfikuje jego członkostwo w określonym komitecie, poza poświadczenie. Zwiększyłoby to wydajność klientów konsensusu – głównie Casper LFG – poprzez zmniejszenie liczby zaświadczeń do sprawdzenia.
Ponadto implementacja EIP-7549 pozwoli na bardziej wydajne przechowywanie danych warstwy konsensusu i umożliwi umieszczenie do ośmiu slotów do głosowania w jednym bloku, w porównaniu z obecnymi dwoma, poprawiając bezpieczeństwo i odporność sieci.
Zapewnia implementację protokołu dostępności danych sieciowych PeerDAS (Peer Data Availability Sampling).
PeerDAS jest dalszym rozwinięciem technologii dużych obiektów binarnych (BLOB), która zmniejsza koszt przechowywania danych dla rollupów. Został on zaimplementowany w EIP-4844 i pozwolił na znaczne obniżenie kosztów transakcji w sieciach warstwy 2.
Protokół polega na podzieleniu zawartości BLOB pomiędzy wiele węzłów, tak aby każdy węzeł przechowywał tylko pewną część informacji, ale w razie potrzeby zestaw danych można odzyskać w całości, żądając fragmentów z symboli zastępczych. W ten sposób można poprawić wydajność przechowywania danych i stworzyć możliwości dalszego rozwoju rozwiązań opartych na rollupach.
Ogólne
Dwie propozycje, EIP-7002 i EIP-6110, koncentrują się na depozytach walidatora i wprowadzają zmiany zarówno w warstwie konsensusu, jak i wykonania jednocześnie, aby poprawić interakcję między nimi w kontekście transakcji na aktywach.
Umożliwia zainicjowanie wypłaty z kontraktu depozytowego Ethereum przy użyciu poświadczeń poziomu wykonania.
Przyjrzeliśmy się bardziej szczegółowo problemowi, który rozwiązuje ta propozycja w opisie hardforka Dencun. Pomysł polega na tym, że teoretycznie staker delegujący swoje aktywa do operatora węzła może je wycofać w dowolnym momencie, ale taka transakcja musi zostać podpisana specjalnym kluczem na poziomie konsensusu, który jest dostępny tylko dla walidatora.
Walidatory zazwyczaj zapewniają takie podpisy “z góry” podczas dokonywania wpłaty, ale potencjalnie taka architektura może prowadzić do sytuacji, w której staker jest całkowicie zależny od operatora, a jego aktywa są “zakładnikiem”.
EIP-7002 rozwiązuje ten problem, umożliwiając inicjowanie i zatwierdzanie wypłat przy użyciu danych uwierzytelniających dostępnych bezpośrednio dla stakera.
Propozycja włączenia salda walidatorów i powiązanych transakcji do struktury blokowej warstwy wykonawczej. Przeniesie to przetwarzanie depozytów i zmniejszy obciążenie warstwy konsensusu, poprawiając ogólne bezpieczeństwo aktywów i eliminując potrzebę głosowania w celu wycofania Ethereum z kontraktu depozytowego. Ten ostatni aspekt zmniejsza opóźnienie podczas wycofywania aktywów z około 12 godzin do 13 minut.
Propozycja ta wpłynie przede wszystkim na klientów warstwy konsensusu, upraszczając ich architekturę i konserwację węzłów. Ogólnie jednak zarówno EIP-6110, jak i EIP-7002 dotyczą obsługi depozytów, więc mogą wpływać na działanie protokołów zorientowanych na stakowanie, takich jak Lido.
Uwaga: Aby lepiej zrozumieć kwestię wymiany danych pomiędzy różnymi warstwami blockchaina, zalecamy zapoznanie się z opisem projektu EIP-4788 w naszym artykule przeglądowym na temat Dencun.
Kluczowe innowacje
Jak już zauważyliśmy, niektóre z wymienionych powyżej EIP mogą mieć znaczący wpływ na użytkowników i architekturę Ethereum, dlatego należy je omówić bardziej szczegółowo.
Rozszerzenie funkcjonalności inteligentnego portfela
Propozycja ta została złożona przez Vitalika Buterina w ramach dalszego rozwoju inteligentnych portfeli, realizowanego w formie standardu technicznego ERC-4337.
Innowacja rozszerzyła funkcjonalność portfeli, umożliwiając między innymi integrację bardziej złożonych typów transakcji i zaawansowanych metod odzyskiwania, które nie są powiązane z frazą mnemoniczną. Do przetwarzania transakcji z adresami w standardzie ERC-4337 tworzony jest jednak osobny rejestr z własnym mempoolem, co sprawia, że portfele EOA są niekompatybilne z nową funkcjonalnością.
Aby to naprawić, deweloperzy zainicjowali EIP-3074, który wprowadza nowe kody operacyjne, pozwalające na przeniesienie kontroli nad adresami EOA do inteligentnych kontraktów Ethereum, przekształcając w ten sposób zwykłe portfele w portfele ERC-4337. Rozwiązanie to zostało jednak skrytykowane ze względu na obawy dotyczące bezpieczeństwa, ponieważ sprawia, że standardowe adresy są bardziej podatne na włamania.
W związku z tym w maju 2024 r. Buterin zaproponował przeprojektowanie kodów operacyjnych, aby zapewnić inteligentnemu kontraktowi kontrolę nad adresem EOA tylko w ramach pojedynczej transakcji, a nie na stałe, jak przewidziano w EIP-3074. Pozwala to na przeprowadzanie transakcji takich jak płatności bezgotówkowe i łączenie transakcji za pośrednictwem standardowych inteligentnych portfeli, ale nie stwarza dodatkowych zagrożeń dla EOA.
Ten zmodyfikowany projekt został później zaproponowany do wdrożenia w Pectra i jest preferowanym projektem w momencie pisania tego tekstu.
Zwiększenie efektywnego salda
W naszym artykule na temat rozprzestrzeniania się płynnego stakingu w sieci Ethereum wskazaliśmy, że popularyzacji tego trendu towarzyszy wzrost liczby walidatorów wdrażanych przez protokoły takie jak Lido.
W chwili pisania tego tekstu liczba walidatorów przekroczyła 1 milion i nadal rośnie.
Głównym tego powodem jest ograniczenie maksymalnego salda walidatora do 32 ETH, co zmusza operatorów do ciągłego uruchamiania nowych węzłów w celu alokacji aktywów.
Jak wskazują inicjatorzy EIP-7251, zbyt duży zestaw walidatorów może prowadzić do problemów z finalizacją transakcji i negatywnie wpływać na dalsze zmiany w ramach mapy drogowej Ethereum. Jako rozwiązanie proponują zwiększenie efektywnego salda walidatora z 32 ETH do 2048 ETH. Pozwoli to operatorom na umieszczenie większej ilości kryptowaluty na każdym węźle i spowolni tempo powstawania nowych walidatorów.
Po wdrożeniu EIP-7251 prawdopodobieństwo, że walidator zostanie wybrany jako twórca bloku, będzie zależeć od wielkości jego depozytu. Jednak według deweloperów nie wpłynie to na decentralizację protokołu, ponieważ większość węzłów Ethereum znajduje się pod kontrolą dużych operatorów. Oznacza to, że nie ma zasadniczej różnicy, czy jeden podmiot będzie kontrolował 10 walidatorów z saldem 32 ETH każdy, czy jeden z depozytem 320 ETH.
Bardziej znaczącym problemem może być mechanizm slashingu, gdyż kara dla walidatorów obliczana jest w stosunku do kwoty depozytu i w wartościach bezwzględnych będzie rosła proporcjonalnie do kwoty zablokowanych środków. Stwarza to dodatkowe ryzyko, zwłaszcza jeśli walidator jest również uczestnikiem protokołu restackingu, takiego jak EigenLayer.
Tak więc po wdrożeniu Pectry operatorzy będą mogli skoncentrować depozyty w większych węzłach, zmniejszając koszty operacyjne i spowalniając tempo wzrostu stosu walidatorów. Z drugiej strony, będą musieli zrównoważyć chęć maksymalizacji depozytów z rosnącym ryzykiem cięcia.
Inne możliwe zmiany
Oprócz innowacji wymienionych powyżej, kilka propozycji aktualizacji Ethereum jest nadal przedmiotem dyskusji i prawdopodobnie może zostać wdrożonych również podczas Pectry. Należą do nich:
- EIP-7212 – Implementacja prekompilacji z obsługą krzywej eliptycznej secp256r1;
- EIP-7547 – przewiduje wdrożenie mechanizmu wymuszania transakcji w bloku, aby zmniejszyć zależność inicjatorów transakcji od węzłów wybranych jako twórcy bloków. Twórcy uważają, że zwiększy to odporność Ethereum na cenzurę;
- EIP-7623 – proponuje zwiększenie kosztu wywołania funkcji calldata używanej do przechowywania danych nieuwzględnionych w głównym bloku. Według autorów propozycji zmniejszy to średni rozmiar bloku Ethereum bez wpływu na użytkowników.
Tak więc kolejna aktualizacja Ethereum, choć przyczynia się do ogólnego rozwoju projektu zgodnie z mapą drogową, jest bardziej skoncentrowana na technicznych aspektach sieci. Jej głównym celem jest stworzenie warunków do wdrożenia innowacji na większą skalę, które mogą mieć znaczący wpływ na zwykłych użytkowników i cały ekosystem.
W związku z tym podczas kolejnego hardforka Osaki po Pectrze planowane jest wdrożenie Werkle Trees. Jest to nowa architektura, która pozwala obniżyć koszty transakcji i wdrożyć mechanizm, w którym węzły nie muszą przechowywać pełnych danych o stanie blockchaina.
Z kolei zmiany planowane na 2024 rok dotkną głównie operatorów węzłów i deweloperów. Niewykluczone jednak, że będziemy świadkami upowszechnienia się niektórych rodzajów inteligentnych transakcji z uwagi na EIP-7002 oferujący swego rodzaju “adapter” dla EOA.
Warto również zauważyć, że pomimo ogłoszonego przez Beiko harmonogramu wdrażania Pectry, w chwili pisania tego tekstu, funkcjonalność hardforka nie została jeszcze zweryfikowana w żadnej z sieci testowych. Co więcej, ostateczna konfiguracja aktualizacji nadal nie została zatwierdzona, a niektóre EIP oczekują na zatwierdzenie lub odrzucenie przez społeczność.
