Danksharding — ключ к масштабированию Ethereum: подробное руководство

Разработчики Ethereum сосредоточены на технологии, называемой danksharding — совершенно новом способе решения проблем производительности сети. Основная фигура, стоящая за этой идеей, — Dankrad Feist, исследователь в Ethereum Foundation. Но danksharding — это не просто небольшое улучшение, а важная часть долгосрочной стратегии Ethereum по увеличению пропускной способности и снижению затрат для пользователей.

Чем danksharding отличается от других методов масштабирования?

Большинство традиционных решений масштабирования основаны на разделении блокчейна на множество меньших цепочек, так называемых шардов. Каждый шард работает независимо, обрабатывая транзакции параллельно. Это помогает сети обрабатывать больше транзакций одновременно.

Danksharding предлагает иной подход. Вместо того чтобы иметь множество предложителей блоков на каждом шарде, danksharding использует одного единственного предложителя блока для всей сети. Это кажется незначительным изменением, но значительно упрощает работу системы и создает более ясный путь к достижению реального масштабирования.

Как работает danksharding на практике

Представьте сеть Ethereum, состоящую из 1000 узлов. В текущем состоянии (без шардинга) каждый узел должен проверять и хранить все транзакции в сети. Именно поэтому блокчейн склонен замедляться по мере увеличения числа пользователей.

С danksharding сеть будет разделена на 64 различных сегмента. Каждый сегмент отвечает за обработку определенного набора транзакций. Например, первый шардер может обрабатывать все транзакции с аккаунтов, начинающихся с буквы ‘A’ до ‘E’, в то время как второй управляет аккаунтами с ‘F’ до ‘J’. Распределяя работу таким образом, каждый шардер обрабатывает лишь небольшую часть общего объема, что увеличивает скорость и повышает общую производительность.

Такая структура означает, что отдельные узлы не нуждаются в мощном оборудовании для участия в сети, делая Ethereum более децентрализованным.

Proto-danksharding: важный промежуточный шаг

Прежде чем полноценный danksharding сможет быть реализован, Ethereum использует промежуточную версию под названием proto-danksharding. Эта версия вводится через обновление Cancun и EIP-4844.

Proto-danksharding позволяет решениям второго уровня (rollup) добавлять данные в блокчейн с меньшими затратами. Это не полноценное решение масштабирования, но оно дает немедленные улучшения и создает платформу для полного danksharding в будущем.

Детальное сравнение: Proto-Danksharding vs Полный Danksharding

Proto-danksharding уже внедрен и работает в основной сети Ethereum. Полный danksharding все еще разрабатывается и последует за proto-danksharding.

Почему danksharding важен для Ethereum?

Ethereum сталкивается с привычной проблемой: по мере роста числа пользователей, (gas fee) увеличиваются, а скорость обработки замедляется. Это связано с ограничениями текущего протокола по количеству транзакций, которые могут быть включены в один блок.

Danksharding решает эту проблему, позволяя обрабатывать множество транзакций параллельно. Вместо того чтобы все транзакции проходили через один путь, они распределяются между 64 разными шардом. Это может увеличить пропускную способность до более 100 000 транзакций в секунду — значительный шаг вперед по сравнению с текущими показателями.

Кроме того, danksharding снижает требования к аппаратному обеспечению для запуска полноценного узла. Узлы будут хранить данные лишь некоторых шардов, а не всей цепочки, что позволяет большему числу независимых узлов участвовать в сети, делая ее более безопасной и децентрализованной.

Danksharding и переход на Proof of Stake

Важный момент: danksharding сможет работать только после полного перехода Ethereum на Proof of Stake (PoS). Этот переход был осуществлен в сентябре 2022 года в рамках события “The Merge”.

Proof of Stake кардинально изменил механизм достижения консенсуса в Ethereum. Вместо майнеров (как в Proof of Work), сеть теперь опирается на валидаторов — тех, кто ставит ETH для защиты сети. Этот механизм делает внедрение danksharding возможным и более безопасным.

Beacon Chain — отдельная цепочка, используемая для координации Proof of Stake. Она отслеживает валидаторов, управляет консенсусом и случайным образом назначает валидаторов для подтверждения shard-цепочек. Beacon Chain — центральный компонент, обеспечивающий эффективную работу danksharding.

Практические преимущества danksharding

Скорость: Более высокая пропускная способность означает более быстрое подтверждение транзакций, особенно в пиковые периоды.

Меньшие затраты: Чем больше транзакций обрабатывается сетью, тем ниже конкуренция за плату за транзакцию. Пользователи смогут отправлять транзакции дешевле.

Децентрализация: Снижение требований к оборудованию позволяет запускать больше независимых узлов, повышая безопасность сети.

Поддержка Layer 2: Danksharding улучшает работу решений второго уровня, таких как Arbitrum и Optimism, где большинство пользователей Ethereum взаимодействует.

Обеспечение безопасности: Danksharding не идет на компромисс с безопасностью ради масштабируемости. Механизмы защиты остаются в силе, предотвращая атаки 51%.

Предстоящие вызовы

Несмотря на обещания, danksharding сталкивается с техническими сложностями. Необходимо тщательно спроектировать коммуникацию между шардов, чтобы избежать задержек и ошибок. Повышенная сложность сети может создать новые уязвимости, если не будет правильно реализована.

Разработчикам также придется подумать о том, как работают смарт-контракты на нескольких шардов. Это может потребовать изменений в архитектуре приложений.

Дорожная карта Ethereum 2.0

Ethereum 2.0 — это не единое обновление, а серия шагов:

1. The Merge (Сентябрь 2022): Переход на Proof of Stake
2. Ethereum Cancun (с Proto-Danksharding): Снижение затрат Layer 2
3. Полный danksharding: Полномасштабное масштабирование Ethereum

В настоящее время сообщество Ethereum ожидает более подробной информации о сроках внедрения полного danksharding.

Часто задаваемые вопросы

Что такое шардинг?
Шардинг — это техника разделения блокчейна на множество меньших цепочек (shards), которые работают параллельно, каждая обрабатывает свои транзакции, увеличивая пропускную способность сети.

Зачем Ethereum нужен danksharding?
По мере роста Ethereum увеличиваются транзакционные издержки и возникают задержки. Danksharding позволяет обрабатывать больше транзакций параллельно, решая эти проблемы.

Чем danksharding отличается от традиционного шардинга?
Danksharding использует одного предложителя блока вместо множества на разных шардов, что упрощает архитектуру и повышает эффективность.

Сколько шардов в Ethereum 2.0?
Ethereum 2.0 проектируется с 64 шардами, каждый из которых сможет обрабатывать свои транзакции и смарт-контракты.

Что такое proto-danksharding?
Proto-danksharding (EIP-4844) — промежуточный шаг, снижающий затраты на Layer 2 rollup перед внедрением полного danksharding.

Какова роль Beacon Chain?
Beacon Chain — цепочка, использующая Proof of Stake, которая координирует сеть, отслеживает валидаторов и случайным образом назначает их для подтверждения shard-цепочек.

Когда будет внедрен danksharding?
Точные сроки пока не подтверждены, но предполагается, что danksharding последует за внедрением proto-danksharding (после его запуска).

Влияет ли шардинг на децентрализацию?
Нет, danksharding создан для повышения масштабируемости при сохранении децентрализации, позволяя многим независимым узлам участвовать без необходимости дорогого оборудования.

Как будут работать смарт-контракты с danksharding?
Разработчики изучают способы обеспечения работы смарт-контрактов на нескольких шардов без сбоев. Это может потребовать изменений в программировании приложений.

Связан ли danksharding с переходом на Proof of Stake?
Да, Proof of Stake — необходимое условие для реализации danksharding. Этот механизм консенсуса нужен для безопасного и эффективного внедрения шардинга.

Итог

Danksharding — это прорыв в развитии Ethereum, делая его по-настоящему масштабируемым блокчейном. Вместо просто технического улучшения, это видение сети, способной обслуживать миллионы пользователей с низкими затратами и высокой скоростью.

Proto-danksharding уже приносит немедленные преимущества Layer 2. Полный danksharding поднимет эти возможности на новый уровень, превращая Ethereum в полноценную платформу для децентрализованных финансовых приложений будущего.

Те, кто интересуется технологиями блокчейн и будущим Ethereum, должны следить за развитием danksharding, поскольку он определит будущее индустрии в ближайшие годы.