Обсуждение спора о лимите газа в сети Ethereum: какие преимущества и недостатки при увеличении лимита для Блок, валидаторов и MEV дохода?

Увеличение лимита газа в корне направлено на повышение масштабируемости Ethereum.

Написал: Сонгван Пак

Компиляция: Глендон, новости Techub

Сообщество Ethereum в последнее время сосредотачивается на горячей теме: увеличение верхнего предела по газу. Идея увеличения верхнего предела по газу, кажется, вполне разумна, поскольку она соответствует потребностям пользователей в более высокой пропускной способности сделок, а также отражает естественную тенденцию роста сетевой мощности с течением времени. Многие исследователи и члены сообщества крайне поддерживают эту идею, считая, что Ethereum уже достаточно подготовлен к этому изменению, и рассматривают его как оправданное усиление масштабируемости Ethereum в нужный момент.

Данный проект также вызвал широкий резонанс в сообществе, и созданные сообществом веб-сайты, такие как pumptheГаз.org, направлены на распространение основных знаний о увеличении верхнего предела Gas и на то, как валидаторы могут изменить настройки своих узлов. Еще один веб-сайт Gaslimit.pics активно отслеживает прогресс в поддержке увеличения верхнего предела Gas со стороны валидаторов - данные показывают, что к 21 декабря 2024 года 25% валидаторов Ethereum изменили настройки клиентов в знак поддержки. Как только более 50% валидаторов согласятся на увеличение верхнего предела Gas и изменят настройки своих клиентов, верхний предел Gas Ethereum начнет увеличиваться и в конечном итоге стабилизируется на новом целевом значении.

!

Следует отметить, что этот проект отличается от дорожной карты Ethereum, сосредоточенной на rollup, и от недавних улучшений масштабируемости, таких как EIP-4844 и EIP-7691, которые сосредоточены на расширении rollup и транзакциях с блобами, в то время как увеличение верхнего предела Gas - это метод расширения на уровне L1 (прим. Techub News: ограничение Gas блока Ethereum относится к максимальному количеству операций, которые могут быть включены в блок, и это ограничение измеряется значением Gas).

Хотя это обсуждение взволновало часть участников сообщества, оно также вызвало беспокойство среди исследователей относительно потенциальных рисков, с которыми сталкиваются ключевые ценности Ethereum, такие как децентрализация и безопасность. Критики предупреждают, что в худшем случае увеличение размера блока может оказать давление на уровень консенсуса и увеличить требования к аппаратной части валидаторов, что может угрожать стабильности сети.

Это беспокойство преувеличено? В этой статье рассматривается история предложения по увеличению верхнего предела газа Ethereum, потенциальные последствия, а также технические и некоторые факторы, которые обсуждаются.

Краткая история предложения по увеличению лимита газа Ethereum

Фактически, идея увеличения предела газа Ethereum обсуждалась в течение некоторого времени. На встрече Ethereum AMA в январе 2024 года соучредитель Ethereum Виталик Бутерин предложил увеличить предел газа до 40 миллионов (в настоящее время предел газа Ethereum составляет 30 миллионов), что соответствует закону Мура и отражает стабильный рост аппаратных возможностей.

Следует отметить, что с апреля 2021 года Ethereum не менял свой лимит по газу, несмотря на значительный прогресс в оборудовании за это время. Поэтому многие участники сообщества считают, что настало время рассмотреть эти разработки.

!

Недавно был предложен амбициозный план: удвоить максимальное количество газа до 60 миллионов. Конечно, 60 миллионов являются долгосрочной целью, а не мгновенной. В декабре 2024 года Toni Wahrstätter предложил более осторожный подход, предлагая увеличить максимальное количество газа до 36 миллионов (увеличение на 20%) в качестве более безопасного первого шага.

!

Поэтому увеличение верхнего предела газа Ethereum до 36 миллионов в настоящее время рассматривается как первый веховой момент, и любые дальнейшие увеличения будут осуществляться поэтапно.

Как настроить максимальный лимит газа в блоке?

Максимальный лимит газа в блоке может быть постепенно увеличен без необходимости разветвления или изменения правил сети. Вместо этого, валидаторы достигают обратной совместимости путем изменения своих конфигурационных параметров и регулярно и гибко их настраивают в соответствии с консенсусом сообщества.

В отличие от общепринятого мнения, максимальный лимит газа в блоке Ethereum не фиксирован в 30 миллионов. Предложители блоков могут вносить небольшие изменения в пределах определенного лимита. Конкретно, максимальный лимит газа в блоке может быть изменен на 1/1024 от максимального лимита газа в предыдущем блоке. Например, если максимальный лимит газа в текущем блоке составляет 30 миллионов, то в следующем блоке он может увеличиться до «30 000 000 + 30 000 000 × (1 / 1024) = 30 029 296».

Ниже показан код, демонстрирующий типичное поведение узла Ethereum в клиенте geth: если верхний предел газа нового блока относительно его родительского блока (родительского блока) находится в приемлемых пределах, то он будет считаться допустимым.

!

Если предложители последовательных блоков согласны на увеличение предела, то предел Газа может продолжать увеличиваться. Например, в идеальном случае (при условии достижения консенсуса валидаторов) достижение первого веха в 36 миллионов (рост на 20%) потребует приблизительно “log(1.2) / log(1025/1024) = 187 блоков”, то есть 38 минут. После того как более 50% валидаторов согласятся, увеличение может быть быстро достигнуто.

Увеличение Газа повлияет на что?

Давайте сначала рассмотрим некоторые относительно предсказуемые последствия увеличения верхнего предела газа. Увеличение объема блока упростит удовлетворение текущих потребностей блокчейна, что приведет к снижению стоимости газа.

В короткосрочной перспективе снижение стоимости газа, согласно механизму EIP-1559, может привести к уменьшению количества сжигаемого ETH, временно увеличивая чистый выпуск Ethereum. После EIP-4844 наблюдалась аналогичная тенденция, когда снижение стоимости доступности данных (DA) rollup привело к уменьшению количества сжигаемого ETH. Увеличение верхнего предела газа также может вызвать аналогичный эффект, дополнительно усугубляя короткосрочную инфляцию.

Однако в долгосрочной перспективе снижение затрат может стимулировать большую активность в сети, поскольку большее количество пользователей сможет позволить себе оплату за транзакции. Этот увеличенный объем активности может стимулировать сетевой эффект Ethereum, привлекая больше DApp и способствуя более широкому принятию. По мере того как Ethereum становится неотъемлемой частью систем DApp и DeFi, частота использования ETH в качестве валюты может увеличиться. Увеличение использования ETH, в свою очередь, может стимулировать дальнейший рост сетевой активности, создавая положительный обратный эффект в экосистеме Ethereum.

!

После увеличения предела газа ###, создание новых DApps станет возможным

Помимо снижения Газа и улучшения процесса сделки, увеличение верхнего предела Газа для одного блока также может открыть новые возможности. Хотя умеренное увеличение до 36 миллионов не обязательно приведет к значительным изменениям, более значительный скачок до 60 миллионов может сделать возможными новые DApps и транзакции, ограниченные пределом Газа в 30 миллионов. Поскольку некоторые операции, которые уже заполняют или превышают текущий предел Газа в 30 миллионов, могут выполняться более эффективно или становиться выполнимыми впервые после изменений.

Например, сделки, требующие большого количества Газа (создание NFT в большом количестве, масштабные рассылки токенов или мероприятия DAO), обычно приближаются или превышают текущий предел в 30 миллионов Газа. Эти сделки обычно распределены по нескольким блокам, что приводит к низкой эффективности, задержкам и потенциальным уязвимостям. На конкретном примере, показанном на рисунке ниже, показана сделка по массовому созданию NFT, потребляющая более 28 миллионов Газа.

!

Хеш транзакции: 0xf99bdd89f7e3186e63d71a4a3ffb53cb5cd1c3190ce3771c966f2a82b3346bee

После увеличения верхнего предела газа блока до 60 миллионов таких операций можно выполнить в пределах одного блока, обеспечивая атомарное выполнение. Это гарантирует, что вся операция либо успешна, либо неудачна, избегая частичного выполнения, обеспечивая справедливость участников и уменьшая возможности манипулирования.

Помимо оптимизации существующих случаев использования, более высокий предел газа может также предоставить возможности для инновационных децентрализованных приложений (DApps), которым требуются вычислительно интенсивные операции. Например, с увеличением предела газа становится возможным использование приложений искусственного интеллекта на блокчейне (например, обучение или вывод маломасштабных моделей). Также более сложные смарт-контракты (например, полностью децентрализованные игры или сложные механизмы управления) могут процветать в более емких средах. Все эти улучшения могут расширить возможности и привлекательность Ethereum, сделав экосистему более разнообразной.

Поэтому во многих случаях удвоение верхнего предела газа может принести больше пользы, поскольку это может уменьшить фрагментацию и открыть новые возможности.

Что означает увеличение максимального лимита газа для “треугольника невозможного” в блокчейне?

Увеличение верхнего предела газа в основном направлено на повышение масштабируемости Ethereum. В контексте проблемы «невозможного треугольника» в блокчейне, достижение более высокой масштабируемости часто происходит за счет жертвы децентрализации или безопасности. Вот почему предложение об увеличении верхнего предела газа вызывает определенные сомнения, люди беспокоятся, что это может привести к централизации путем повышения требований к валидаторам или ослабить безопасность путем снижения стабильности уровня согласия.

!

Однако сторонники утверждают, что это не означает жертву децентрализации или безопасности в пользу повышения масштабируемости. Напротив, они описывают это как увеличение общей емкости блокчейна с использованием улучшения аппаратной производительности, описанного законом Мура. Согласно этой точке зрения, “треугольник невозможности” блокчейна может увеличиться, поскольку современное оборудование позволяет увеличить общую емкость без необходимости уменьшать основные характеристики Ethereum.

Для оценки подлинности необходимо тщательно изучить потенциальные риски, связанные с увеличением лимита на газ. Среди соображений, связанных с децентрализацией, могут быть увеличение требований к аппаратному обеспечению проверяющих и сложность стратегии MEV. В части безопасности мы должны рассмотреть увеличение размера блока и времени выполнения операций в худшем случае, что повлияет на соотношение ошибок и пропусков слотов.

крышка бензобака увеличивается с увеличением размера куска

Увеличение верхнего предела газа в отдельном блоке позволяет вмещать больше вызываемых данных, что влияет на максимальный размер блока в худшем случае. В настоящее время максимальный размер блока, который может быть достигнут путем заполнения блока бесполезными вызываемыми данными, составляет около 1,8 МБ, а использование шести блобов может привести к общему размеру передаваемых данных в одном слоте до 2,58 МБ. Увеличение верхнего предела газа увеличит максимальный размер блока в худшем случае, что может привести к проблемам в слое равноправных узлов (P2P), используемых для связи в сети.

Эта ситуация может оказать давление на клиентскую часть P2P-консенсуса. Когда лимит газа превышает 40 миллионов, размер блока в худшем случае может превысить ограничение, встроенное в поведение клиента по умолчанию, что может привести к тому, что некоторые клиенты не смогут правильно предлагать или передавать блоки. Поэтому перед значительным увеличением лимита газа крайне важно решить эти ограничения.

Надеемся, что EIP-7623 будет принят для решения проблемы цены данных вызова (calldata) в транзакциях доступности данных, что может уменьшить размер блока в худшем случае с 2,58 МБ до примерно 1,2 МБ. Поэтому мы считаем, что использование EIP-7623 будет необходимо для обеспечения стабильности согласования при любом будущем увеличении предела Gas.

Точно так же, фактический размер блока (обычно размер блока, заполненный данными о транзакции) связан с вероятностью перестройки или упущения слота. Анализ данных слота (#9526972 至 #10351782) показывает, что для меньших блоков разница в распределении размеров блоков между содержащими слот и перестройкой / упущенным слотом незначительна. Однако, с увеличением размера блока (например, более 0,25 МБ), вероятность перестройки или упущения слота увеличивается.

!

!

Эта связь может быть обусловлена увеличением времени выполнения транзакций или другими факторами, такими как значение P2P, а не только размер блока. Хотя наблюдаемая связь подчеркивает потенциальные риски, она не устанавливает причинно-следственную связь.

В целом, хотя увеличение размера блока может повлиять на стабильность слота, максимальный размер блока в худшем случае особенно важен для обеспечения устойчивости уровня P2P. Будущее увеличение верхнего предела газа должно сопровождаться изменениями, предложенными в EIP-7623, чтобы эффективно смягчить эти риски.

Увеличение лимита газа и времени выполнения

Увеличение лимита газа позволяет включать больше транзакций в блок, что влияет на время их выполнения. Определение критичности этого увеличения зависит от вилок или пропущенных слотов, что представляет стабильность общего консенсуса.

На рисунке показано, что при увеличении использования более большого количества газа в блоке время выполнения увеличивается. Ожидается, что увеличение в 20% верхнего предела газа незначительно увеличит время выполнения, но конкретное влияние сложно предсказать. Время выполнения не всегда прямо пропорционально максимальному пределу газа или его использованию. Однако, если мы сделаем консервативное предположение о пропорции на основе графика, то увеличение времени выполнения на 400-500 миллисекунд кажется разумным.

!

Сейчас давайте обсудим отношения между временем выполнения и разделением или пропуском слота.

!

!

На красном прямоугольнике на рисунке подчеркивается, что слоты, чье время выполнения превышает 4000 миллисекунд, более склонны к рекомбинации или пропуску по сравнению со слотами с более коротким временем выполнения. Хотя большинство случаев рекомбинации или пропуска слотов происходят в интервале от 1000 до 3000 миллисекунд (что указывает на относительно слабую корреляцию между временем выполнения и вероятностью рекомбинации в этом диапазоне), блоки в красном прямоугольнике показывают, что вероятность рекомбинации значительно выше, когда время выполнения превышает 4000 миллисекунд. Другая диаграмма показывает, что вероятность рекомбинации или пропуска слотов с временем выполнения более 4000 миллисекунд превышает более чем в три раза вероятность для слотов с временем выполнения менее 4000 миллисекунд, что дополнительно подчеркивает сильное влияние очень большого времени выполнения на стабильность.

Увеличит ли увеличение лимита Газа требования к аппаратным средствам верификатора?

При увеличении лимита газа проверяющие в основном беспокоятся о размере хранилища узла проверки. К концу декабря 2024 года узел проверки занимает примерно 1.5-1.6 Тб хранилища для поддержания всех исторических и текущих данных. Увеличение лимита газа ускорит рост исторических и текущих данных.

В 2020 году и 2021 году для работы узла валидатора требуется твердотельный накопитель (SSD) объемом 2 ТБ. Однако, когда объем исторических и состояний данных достигает 1,8 ТБ, валидатор с использованием SSD объемом 2 ТБ должен заменить его на SSD объемом 4 ТБ. Хотя стоимость 4 ТБ SSD сейчас практически такая же, как у 2 ТБ SSD три года назад, около 250 долларов, замена сама по себе означает дополнительные затраты на обслуживание и сложности в техническом плане.

!

3600 万的 Газ верхний предел возможно не такая большая проблема. Но если верхний предел Газа увеличится до 6000 万 или более, узлы валидаторов будут вынуждены постоянно менять оборудование, что приведет к накоплению затрат на обслуживание и угрожает децентрализованной природе.

Когда EIP-4444 будет принят (цель - выпустить клиент до мая 2025 года), возможно, рост исторических данных остановится, что позволит увеличить предел Газа. Однако, если EIP-4444 не будет принят, то рост исторических данных может стать следующим узким местом для увеличения верхнего предела Газа.

Анализ роста состояния Storm Slivkoff показывает, что рост состояния также является потенциальным узким местом, но текущая скорость роста (приблизительно 2,62 ГиБ в месяц) является управляемой, современное оборудование может поддерживать рост в течение десятилетия. Потребность в памяти увеличивается с увеличением размера состояния, а увеличение верхнего предела Gas до 60 млн ускорит этот процесс, что может потребовать дополнительных 2-4,7 ГиБ ОЗУ ежегодно. В настоящее время конфигурация с 64 ГиБ ОЗУ предоставляет достаточное буферное пространство, но постоянный рост может привести к более частым обновлениям.

Предполагаемые улучшения, такие как деревья Verkle и истекшие состояния, помогут смягчить эту нагрузку, но тщательное наблюдение по-прежнему очень важно.

Что означает увеличение лимита газа для MEV?

Еще одним фактором, который может повлиять на децентрализацию, является влияние увеличения лимита газа на доходы от максимально извлекаемой стоимости (MEV) для проверяющих. Поскольку важность MEV становится все более очевидной, люди начинают беспокоиться о разнице в доходе между сложными проверяющими, использующими передовые стратегии MEV, и меньшими независимыми стейкерами. Эта разница в доходе может усилить давление на централизацию, поскольку проверяющие с большими ресурсами и профессиональными знаниями займут доминирующее положение. Чтобы решить эту проблему, сообщество Ethereum активно обсуждает механизмы, такие как разделение инициаторов и строителей (PBS) и уничтожение MEV, направленные на балансировку доходов проверяющих.

В теории увеличение верхнего предела Газа позволяет включать в отдельный блок больше транзакций, что может усилить разрыв в доходах, связанных с MEV. Хотя MEV Boost уже частично смягчил эту проблему, позволяя независимым стейкерам захватывать часть наград MEV, данные о разрыве доходов у проверяющих все еще не имеют определенного заключения. Это связано с тем, что определение MEV-транзакций и точное отслеживание доходов представляют определенные трудности, особенно в сложных сценариях MEV, таких как сложные стратегии MEV на централизованных (CEX) и децентрализованных биржах (DEX). Однако такие сценарии относительно редки, поскольку большинство MEV происходит из стратегий на вершине блока.

С другой стороны, более высокий предел Газа также позволяет реализовывать более сложные и ресурсоемкие стратегии MEV. Хотя это редко бывает, но действительно есть роботы MEV, выполняющие очень сложные сделки, практически исчерпывая предел Газа всего блока. Например, была замечена сделка робота, использующая более 18 миллионов единиц Газа, которая выполнила несколько обменов и операций с ликвидностью в одном блоке. С увеличением предела Газа такие стратегии могут стать более распространенными, что может увеличить разрыв между опытными проверяющими и малыми участниками.

Вывод

Обсуждение увеличения верхнего предела газа Ethereum предоставляет захватывающую возможность для стимулирования масштабируемости, снижения комиссий за транзакции и открытия новых возможностей для DApps, ограниченных текущими ограничениями. Однако этот вопрос также вызывает глубокие опасения относительно децентрализации, требований к валидаторам и стабильности сети. Рост состояния и исторических данных, увеличение времени выполнения и различия в MEV подчеркивают необходимость внимательного рассмотрения и мониторинга фактических данных.

В конечном итоге успех повышения Газа зависит от того, насколько хорошо Ethereum сбалансирует эти сложные факторы. Решения, такие как EIP-7623, разделение инициатора и строителя (PBS) и уничтожение MEV, показали, что сеть активно реагирует на потенциальные риски, и через тщательное планирование и выполнение повышение верхнего предела Газа также может открыть следующую фазу роста Ethereum.