Обговорення обмеження газу в ETH: які переваги та недоліки збільшення максимального обмеження для Блоку, валідаторів та MEV-прибутку?

Збільшення максимального обсягу газу в основному спрямоване на підвищення масштабованості Ethereum.

Написав: Сонґван Парк

Компіляція: Glendon, новини Techub

Спільнота Ethereum зараз активно обговорює популярну тему: збільшення ліміту газу. Ідея підвищення ліміту газу, схоже, є досить обґрунтованою, оскільки вона відповідає вимогам користувачів щодо збільшення пропускної здатності операцій та відображає природну тенденцію зростання мережевої місткості з плином часу. Багато дослідників та членів спільноти висловлюють рішучу підтримку цій ідей, вони вважають, що Ethereum вже належним чином підготувалася до цієї зміни і розглядає її як своєчасний крок для підвищення масштабованості Ethereum.

Цей пропозиція також привернула широку увагу у спільноті, створений спільнотою веб-сайт, такий як pumptheгаз.org, з метою поширення базових знань про збільшення верхньої межі газу та те, як валідатори можуть змінити налаштування свого вузла. Ще один сайт Gaslimit.pics активно відстежує прогрес валідаторів у підтримці вищої верхньої межі газу - дані показують, що станом на 21 грудня 2024 року 25% валідаторів Ethereum змінили налаштування клієнта, щоб показати підтримку. Як тільки понад 50% валідаторів згодяться з підвищення верхньої межі газу і змінять налаштування свого клієнта, верхня межа газу Ethereum почне зростати і врешті-решт стабілізується на новому цільовому значенні.

!

Варто зазначити, що ця пропозиція відрізняється від шляхової карти Ethereum, яка ставить rollup в центр, тобто вона відрізняється від останніх поліпшень масштабованості (наприклад, EIP-4844 і EIP-7691), які акцентують на розширенні rollup та блоб-транзакцій, тоді як підвищення межі Gas є методом масштабування на рівні L1 (прим. Techub News, обмеження газу в блоках Ethereum відноситься до максимальної кількості операцій, яку можна вмістити в одному блоку, ця межа вимірюється в одиницях газу).

Хоча деякі члени спільноти відчули захват від цієї дискусії, вона також викликала турботу серед дослідників щодо потенційних ризиків, які ставляться перед основними цінностями ефіріуму, такими як децентралізація та безпека. Критики попереджають, що у найгіршому випадку більший розмір блоку може тиснути на рівень консенсусу та збільшувати вимоги до апаратного забезпечення перевірки, що може загрожувати стійкості мережі.

Чи є ці стурбованість лише даремними переживаннями? У цій статті розглядаються історія пропозиції щодо підвищення межі газу Ethereum, потенційні наслідки та технічні та фактори розгляду, пов’язані з обговоренням.

Історія пропозиції з підвищення ліміту газу Ethereum

Фактично, ідея підвищення ліміту газу Ethereum обговорювалася протягом певного часу. На AMA Ethereum у січні 2024 року співзасновник Ethereum Віталік Бутерін запропонував підвищити ліміт газу до 40 мільйонів (зараз ліміт газу Ethereum становить 30 мільйонів), що відповідає закону Мура, відображаючи стабільне зростання апаратних можливостей.

Варто відзначити, що з квітня 2021 року Ефіріум не змінював максимальний ліміт газу, незважаючи на значні досягнення у області апаратного забезпечення. Тому багато учасників спільноти вважають, що настав час для розгляду цих розвитків.

!

Нещодавно була запропонована і навіть виходить за межі «амбітних» цілей: подвоїти верхній ліміт газу до 60 мільйонів. Звичайно, 60 мільйонів головним чином розглядаються як довгострокова мета, а не миттєва. У грудні 2024 року Тоні Варштеттер запропонував більш обережний підхід, висловивши переконання, що перше підвищення верхнього ліміту газу до 36 мільйонів (зростання на 20%) є безпечнішим першим кроком.

!

Отже, наразі збільшення ліміту газу Ethereum до 36 млн вважається початковою віхою, і будь-яке подальше збільшення буде здійснюватися поступово, в етапах.

Як налаштувати максимальний ліміт газу у блокчейні?

Ліміт газу блоку може поступово збільшуватися без необхідності розділення або зміни правил мережі. Навпаки, валідатори досягають сумісності назад, змінюючи свої параметри конфігурації та регулярно й гнучко налаштовуючи їх згідно з консенсусом у спільноті.

Навпаки, максимальна газова межа блоку Ethereum не фіксується на 30 мільйонів, як загально відомо. Пропонуючий блок може незначно коригувати її в певних межах. Щоб бути точніше, максимальна газова межа блоку може змінюватися в межах 1/1024 максимальної газової межі попереднього блоку. Наприклад, якщо поточна максимальна газова межа блоку становить 30 мільйонів, то в наступному блоку вона може збільшитися до «30,000,000 + 30,000,000 × (1 / 1024) = 30,029,296».

Нижче наведено код, який демонструє типову поведінку вузла Ethereum в клієнті geth: якщо верхня межа газу нового блоку в межах прийнятного діапазону відносно батьківського блоку (Parent Block), він вважатиметься дійсним.

!

Якщо всі пропоненти послідовного блоку погоджуються з підвищенням верхньої межі, то межа газу може продовжувати зростати. Наприклад, в ідеальному випадку (за умови досягнення консенсусу між перевіряючими), досягнення першого позначення в 36 мільйонів (зростання на 20%) вимагатиме близько “log(1.2) / log(1025/1024) = 187 блоків”, тобто 38 хвилин. Якщо понад 50% перевіряючих погоджуються, збільшення може швидко відбутися.

Збільшення ліміту газу призведе до яких наслідків?

Давайте спочатку розглянемо деякі відносно передбачувані наслідки збільшення максимального обмеження Gas. Збільшення обсягу блоку зробить обробку поточних потреб блокчейну легшою, що знизить вартість Gas.

У короткостроковій перспективі зменшення витрат на газ може призвести до зменшення обсягу знищення ETH відповідно до механізму EIP-1559 та тимчасового збільшення чистого обсягу емісії Ethereum. Також спостерігається схожа тенденція після EIP-4844, коли вартість доступності даних rollup (DA) значно зменшилася, що призвело до зменшення обсягу знищення ETH. Збільшення максимального обмеження на газ також може мати схожий ефект, подальше загострення короткострокової інфляції.

Проте з довгострокової перспективи зниження витрат може заохочувати більше мережевої активності, оскільки більше користувачів зможуть дозволити собі витрати на операції. Цей зріст активності може підштовхнути ефект мережі Ethereum, залучити більше DApp та сприяти більш широкому поширенню. З Ethereum стаючи необхідною частиною систем DApp та DeFi, ймовірно, збільшиться частота використання ETH як валюти. Збільшення обсягу використання ETH може стимулювати подальший ріст мережевої активності, створюючи позитивний зворотний зв’язок в екосистемі Ethereum.

!

газ після збільшення максимального обсягу буде можливим створення нових DApps

Крім зниження газу та поліпшення процесу торгівлі, збільшення максимального обсягу газу в одному блоку також може відкрити нові можливості. Хоча помірне збільшення до 36 млн не обов’язково призведе до значних змін, але значніший стрибок до 60 млн може зробити нові типи DApps та транзакцій, які раніше були обмежені максимальним обсягом газу в 30 млн, можливими. Оскільки деякі операції, які майже заповнюють або перевищують поточний максимальний обсяг газу в 30 млн, можуть бути виконані більш ефективно або стати можливими вперше після змін.

Наприклад, операції, які потребують великої кількості газу (масове виготовлення NFT, масштабні роздачі токенів або діяльність DAO), зазвичай наближаються до або перевищують поточне обмеження в 30 мільйонів газу. Ці операції зазвичай розподіляються по кількох блоках, що призводить до неефективності, затримок у виконанні операцій та потенційних вразливостей. Один конкретний приклад, показаний на цьому малюнку, - операція масового виготовлення NFT, яка вимагає більше 28 мільйонів газу.

!

Хеш транзакції: 0xf99bdd89f7e3186e63d71a4a3ffb53cb5cd1c3190ce3771c966f2a82b3346bee

Після збільшення максимального обсягу газу для блоку до 60 мільйонів такі операції можуть бути виконані в межах одного блоку, що забезпечує атомарне виконання. Це гарантує, що вся операція відбудеться або успішно, або невдало, уникнення часткового виконання, забезпечуючи справедливість для учасників і зменшуючи можливості маніпулювання.

Окрім того, більш високий ліміт газу може сприяти розвитку новаторських DApps, які потребують обчислювального навантаження. Наприклад, зі збільшенням ліміту газу можна стати доступними додатки штучного інтелекту (наприклад, навчання або розумові операції на малих моделях). Також більш складні розумні контракти (наприклад, повністю онлайн ігри або складні системи управління) можуть розквітати в більш великих середовищах. Ці поліпшення можуть розширити можливості та привабливість Ethereum, зробити екосистему більш різноманітною.

Таким чином, у багатьох випадках подвоєння максимального ліміту газу може принести більше користі, оскільки воно може зменшити фрагментацію та відкрити нові можливості.

Яке значення має підвищення максимального об’єму газу для “неможливого трикутника” блокчейну?

Збільшення максимального ліміту газу в основному спрямоване на покращення масштабованості Ethereum. У контексті проблеми «тріїди неможливості» блокчейну, досягнення вищої масштабованості часто відбувається за рахунок жертви децентралізації або безпеки. Тому пропозиція щодо збільшення максимального ліміту газу викликала певну критику, оскільки люди стурбовані, що це може призвести до централізації шляхом збільшення вимог до перевірки або до підірвання стабільності рівня згоди шляхом пониження безпеки.

!

Однак прихильники стверджують, що мова не йде про те, щоб пожертвувати децентралізацією чи безпекою заради масштабованості. Замість цього вони описують його як використання підвищення продуктивності апаратного забезпечення, описаного в законі Мура, для розширення загальної ємності блокчейну. Згідно з цією точкою зору, «трикутник» дилеми «неможливого трикутника» блокчейну, ймовірно, розширюватиметься, оскільки сучасне обладнання дозволяє збільшити загальну ємність без необхідності погіршувати основні атрибути Ethereum.

Щоб оцінити, чи це правда, необхідно детально проаналізувати потенційні ризики збільшення межі газу. Враховуючи децентралізованість, фактори, які слід враховувати, можуть включати збільшення вимог до апаратного забезпечення перевіряючих, а також складність стратегії MEV. В аспекті безпеки ми повинні враховувати збільшення розміру блоку в найгіршому випадку, час виконання транзакцій, що впливатимуть на співвідношення розгалуження або пропускання слотів.

Газ підвищений ліміт і розмір блоку

Збільшення максимального обсягу газу в одному блоку може дозволити більше викликів даних, що впливає на найгірший випадок розміру блоку. Наразі максимальний розмір блоку, який можна досягти, заповнивши його безглуздими даними виклику, становить близько 1,8 МБ, а використання шести блобів може забезпечити загальний розмір переданих даних у межах одного слоту на рівні 2,58 МБ. Збільшення максимального обсягу газу збільшить найгірший випадок розміру блоку, що може призвести до проблем на рівні мережевих вузлів у рівноправному (P2P) шарі для зв’язку.

Ця ситуація може створити тиск на клієнтів P2P-шари, приймаючих згоду. У найгіршому випадку, коли максимальний ліміт газу перевищує 40 мільйонів, розмір блоку може перевищувати обмеження, вбудоване в поведінку клієнта за замовчуванням, що може призвести до неправильної пропозиції або розповсюдження блоку деякими клієнтами. Тому перед значним підвищенням максимального ліміту газу вирішення цих обмежень є важливим.

Сподіваємося, що EIP-7623 забезпечить рішення за допомогою коригування ціни даних виклику (calldata) у транзакціях доступності даних, що дозволить зменшити розмір блока у гіршому випадку з 2,58 МБ до приблизно 1,2 МБ. Тому ми вважаємо, що використання EIP-7623 є необхідним для забезпечення стабільності консенсусу при будь-якому майбутньому збільшенні межі Газу.

Так само, фактичний розмір блоку (зазвичай розмір блоку, що заповнюється даними транзакцій) пов’язаний з ймовірністю реконструкції або пропуску слоту. Аналіз даних слоту (#9526972 至 #10351782) показує, що для менших блоків розподіл розмірів блоків між включенням слоту та реконструкцією / пропуском слоту майже не відрізняється. Однак, при збільшенні розміру блоку (наприклад, понад 0,25 МБ), ймовірність реконструкції або пропуску слоту збільшується.

!

!

Ця взаємозв’язок може бути пов’язаний з збільшенням часу виконання угод або іншими факторами, такими як типова P2P поведінка, а не лише розмір блоку сам по собі. Хоча помітні взаємозв’язки вказують на потенційні ризики, проте не було встановлено причинно-наслідкового зв’язку.

Загалом, хоча збільшення розміру блоку вплине на стабільність слоту, найгірший сценарій розміру блоку є особливо важливим для забезпечення стійкості рівня P2P. У майбутньому збільшення максимальної кількості газу має супроводжуватися змінами, запропонованими, наприклад, у EIP-7623, щоб ефективно пом’якшити ці ризики.

Підвищення ліміту газу та час виконання

Збільшення верхньої межі газу дозволяє включити більше угод в блок, що, в свою чергу, збільшує час виконання угод. Чи є це збільшення критичним, залежить від розколу або пропущеного слоту, що відображає стабільність загальної згоди.

На зображенні показано, що зі збільшенням кількості газу в блоку, час виконання збільшується. Очікується, що збільшення максимальної межі газу на 20% трохи затримає час виконання, але конкретний вплив важко передбачити. Час виконання не завжди пропорційний максимальній межі газу або обсягу використаного газу. Проте, якщо ми зробимо консервативне припущення про пропорційність на підставі графіку, здається розумним збільшення часу виконання на 400-500 мілісекунд.

!

Тепер давайте розглянемо взаємозв’язок між часом виконання та гілкою або пропущеним слотом.

!

!

Червоний прямокутник на зображенні підкреслює, що слоти, виконані протягом понад 4000 мілісекунд, схильніші до реорганізації або пропуску порівняно зі слотами з меншим часом виконання. Хоча більшість реорганізацій або пропусків слотів відбуваються у діапазоні від 1000 до 3000 мілісекунд (що свідчить про слабку залежність часу виконання від ймовірності реорганізації), блоки у червоному прямокутнику вказують, що ймовірність реорганізації значно зростає, коли час виконання перевищує 4000 мілісекунд. На іншій діаграмі показано, що частота реорганізацій або пропусків слотів з часом виконання понад 4000 мілісекунд більше ніж у три рази вище, ніж у слотів з часом виконання менш ніж 4000 мілісекунд, що подальше підкреслює високий вплив дуже великого часу виконання на стабільність.

Чи вплине збільшення верхньої межі газу на вимоги до апаратного забезпечення перевіряючого?

При збільшенні максимального ліміту Gas, валідатори основним чином хвилюються про розмір сховища вузла валідатора. На кінець грудня 2024 року, розмір сховища одного вузла валідатора становить приблизно 1,5-1,6 ТБ, для зберігання всіх історичних і станових даних. Збільшення максимального ліміту Gas прискорить зростання історичних і станових даних.

У 2020 та 2021 роках для роботи вузла перевірки потрібен SSD на 2 ТБ. Однак, коли історичні та станові дані досягають 1,8 ТБ, вузлу перевірки з SSD на 2 ТБ потрібно замінити на SSD на 4 ТБ. Хоча ціна SSD на 4 ТБ зараз майже така ж, як ціна SSD на 2 ТБ три роки тому і становить близько 250 доларів, сама заміна означає витрати на обслуговування та технічну складність.

!

3600 мільйонів ліміту газу може бути не такою великою проблемою. Але якщо ліміт газу збільшиться до 6000 мільйонів або більше, вузли перевірки будуть змушені постійно змінювати обладнання, що призведе до накопичення витрат на обслуговування та загрози децентралізованості.

Коли EIP-4444 буде прийнято (з метою випуску клієнта до травня 2025 року), можливо зупиниться зростання історичних даних, що надасть більше простору для збільшення межі Gas. Однак, якщо EIP-4444 відсутнє, то зростання історичних даних може стати наступною перешкодою для збільшення межі Gas.

Аналіз Сторма Слівкова щодо зростання стану показує, що зростання стану також є потенційним обмеженням, але поточна швидкість зростання (приблизно 2,62 ГіБ щомісяця) є керованою, сучасне обладнання може підтримувати зростання протягом десяти років. Потреба в пам’яті збільшується разом із збільшенням розміру стану, а підвищення верхньої межі газу до 6000 мільйонів прискорить цей процес, щорічно може знадобитися додатково 2-4,7 ГіБ ОЗП. Хоча поточна конфігурація з 64 ГіБ ОЗП надає достатньо буферного простору, постійне зростання може зробити оновлення більш частими.

Очікується, що надходящі покращення, такі як дерева Веркле та прострочений стан, полегшать цю тягар, але детальний контроль все ще дуже важливий.

Що означає збільшення ліміту газу для MEV?

Ще одним можливим чинником, який може вплинути на децентралізацію, є вплив збільшення верхньої межі газу на дохід від MEV (найбільш витягнута вартість) для перевіряючих. З важливістю MEV, яка стає все більш очевидною, люди починають хвилюватися щодо різниці в доходах між складними перевіряючими з передовими стратегіями MEV та меншими незалежними стейкерами. Ця різниця в доходах може загострити централізаційний тиск, оскільки перевіряючі з більшими ресурсами та професійними знаннями займуть домінуюче становище. Для вирішення цієї проблеми спільнота Ethereum активно обговорює механізми, такі як розділення пропозиційників - будівничих (PBS) та знищення MEV, спрямовані на збалансування доходів перевіряючих.

Теоретично, збільшення максимального розміру Gas дозволяє включити більше транзакцій у один блок, що може поглибити різницю в доходах, пов’язаних з MEV. Хоча MEV Boost частково вирішив цю проблему, дозволяючи незалежним стейкерам отримувати частину MEV винагороди, все ще немає конкретних даних щодо різниці в доходах між валідаторами. Це пов’язано з тим, що визначення MEV-транзакцій та точний відстеження прибутків є викликом, особливо в складних сценаріях MEV, таких як складні MEV-стратегії на централізованих біржах (CEX) та децентралізованих біржах (DEX). Однак такі сценарії є відносно рідкісними, оскільки більшість MEV походить від стратегій на верхніх блоках.

З іншого боку, більший ліміт газу також спонукає до можливості більш складних та ресурсоємних стратегій MEV. Хоча це рідко відбувається, але дійсно існують роботи MEV, які виконують високо складні угоди, що майже повністю використовують ліміт газу всього блоку. Наприклад, помічено угоду робота з використанням понад 1800 мільйонів одиниць газу, яка виконує кілька обмінів та операцій з ліквідністю в одному блоку. Зі зростанням ліміту газу такі стратегії можуть стати більш поширеними, що може збільшити розрив між досвідченими валідаторами та невеликими учасниками.

Висновок

Дискусія щодо збільшення верхнього ліміту Gas на Ethereum надає захоплюючу можливість для підвищення масштабованості, зниження вартості транзакцій та відкриття нових можливостей для DApps, які обмежені поточними обмеженнями. Проте ця тема також викликає серйозні стурбованості щодо децентралізації, вимог до валідаторів та стійкості мережі. Збільшення обсягу даних стану та історичних даних, збільшення часу виконання та різниця в MEV підкреслюють необхідність уважного вивчення та моніторингу емпіричних даних.

Ключовим фактором для успішного підвищення максимального ліміту газу є те, як Ethereum здатна розумно збалансувати ці складні фактори. Рішення, такі як EIP-7623, розгалуження між пропозиціями та побудовою (PBS) та знищення MEV, свідчать про позитивний підхід мережі до потенційних ризиків, а через детальне планування та виконання, є надія на розблокування нової фази росту Ethereum з вищим максимальним лімітом газу.