Masa Depan Protokol Ethereum yang Mungkin (Enam): Bagian Kemakmuran

Beberapa hal sulit untuk dikategorikan ke dalam satu kategori. Dalam desain protokol Ethereum, ada banyak "detail" yang sangat penting untuk kesuksesan Ethereum. Sebenarnya, sekitar setengah dari kontennya berkaitan dengan berbagai jenis perbaikan EVM, sementara sisanya terdiri dari berbagai tema niche, inilah arti dari "kemakmuran".

Kemakmuran: Tujuan Utama

• Mengubah EVM menjadi "status akhir" yang berkinerja tinggi dan stabil
• Memperkenalkan abstraksi akun ke dalam protokol, memungkinkan semua pengguna menikmati akun yang lebih aman dan nyaman
• Mengoptimalkan biaya transaksi ekonomi, meningkatkan skalabilitas sambil mengurangi risiko
• Jelajahi kriptografi canggih, sehingga Ethereum dapat diperbaiki secara signifikan dalam jangka panjang.

perbaikan EVM

Masalah apa yang diselesaikan?

Saat ini, EVM sulit untuk dianalisis secara statis, yang membuat penciptaan implementasi yang efisien, verifikasi formal kode, dan pengembangan lebih lanjut menjadi sulit. Selain itu, efisiensi EVM yang rendah membuat sulit untuk menerapkan banyak bentuk kriptografi tingkat tinggi, kecuali jika didukung secara eksplisit melalui prekompilasi.

Apa itu, bagaimana cara kerjanya?

Langkah pertama dari peta jalan peningkatan EVM saat ini adalah format objek EVM (EOF), yang direncanakan untuk dimasukkan dalam hard fork berikutnya. EOF adalah serangkaian EIP yang menetapkan versi kode EVM baru dengan banyak fitur unik, yang paling mencolok adalah:

• Pemisahan antara kode (dapat dieksekusi, tetapi tidak dapat dibaca dari EVM) dan data (dapat dibaca, tetapi tidak dapat dieksekusi)
• Dilarang melakukan lompatan dinamis, hanya lompatan statis yang diizinkan
• Kode EVM tidak dapat lagi mengamati informasi terkait bahan bakar
• Menambahkan mekanisme sub-rutin eksplisit baru

Kontrak lama akan terus ada dan dapat dibuat, meskipun mungkin pada akhirnya akan secara bertahap ditinggalkan (bahkan mungkin dipaksa untuk dikonversi menjadi kode EOF). Kontrak baru akan mendapatkan manfaat dari peningkatan efisiensi yang dibawa oleh EOF.

Setelah pengenalan EOF, peningkatan lebih lanjut menjadi lebih mudah, saat ini yang paling berkembang adalah ekstensi aritmetika modul EVM (EVM-MAX). EVM-MAX menciptakan serangkaian operasi baru yang dirancang khusus untuk operasi modulo dan menempatkannya di ruang memori baru yang tidak dapat diakses melalui opcode lainnya, yang memungkinkan penggunaan optimasi seperti perkalian Montgomery.

Sebuah ide yang lebih baru adalah menggabungkan EVM-MAX dengan fitur Single Instruction Multiple Data (SIMD), di mana SIMD sebagai sebuah konsep dalam Ethereum sudah ada sejak lama, pertama kali diusulkan oleh Greg Colvin dalam EIP-616. SIMD dapat digunakan untuk mempercepat banyak bentuk kriptografi, termasuk fungsi hash, 32-bit STARKs, dan kriptografi berbasis kisi. Penggabungan EVM-MAX dan SIMD membuat kedua skala yang berorientasi pada kinerja ini menjadi pasangan yang alami.

Tautan penelitian yang ada

• EOF:
• EVM-MAX:
• SIMD:

Pekerjaan yang tersisa dan pertimbangan

Saat ini, EOF direncanakan untuk dimasukkan dalam hard fork berikutnya. Meskipun selalu mungkin untuk menghapusnya pada detik terakhir, melakukannya akan menghadapi tantangan besar. Menghapus EOF berarti bahwa setiap peningkatan EVM di masa depan harus dilakukan tanpa EOF, meskipun itu mungkin dilakukan, tetapi bisa jadi lebih sulit.

Pertimbangan utama EVM adalah kompleksitas L1 dan kompleksitas infrastruktur, EOF adalah sejumlah kode yang perlu ditambahkan ke implementasi EVM, dan pemeriksaan kode statis juga relatif kompleks. Namun, sebagai imbalan, kita dapat menyederhanakan bahasa tingkat tinggi, menyederhanakan implementasi EVM, dan manfaat lainnya. Dapat dikatakan bahwa peta jalan untuk terus memperbaiki Ethereum L1 harus mencakup dan dibangun di atas EOF.

Salah satu pekerjaan penting yang perlu dilakukan adalah mewujudkan fungsi serupa dengan EVM-MAX ditambah SIMD, dan melakukan pengujian benchmark terhadap konsumsi gas dari berbagai operasi kriptografi.

Bagaimana cara berinteraksi dengan bagian lain dari peta jalan?

L1 menyesuaikan EVM-nya sehingga L2 juga dapat melakukan penyesuaian yang diperlukan dengan lebih mudah. Jika keduanya tidak melakukan penyesuaian secara sinkron, dapat menyebabkan ketidakcocokan yang berdampak negatif. Selain itu, EVM-MAX dan SIMD dapat mengurangi biaya gas dari banyak sistem pembuktian, sehingga L2 menjadi lebih efisien. Ini juga membuatnya lebih mudah untuk menggantikan lebih banyak precompiled dengan kode EVM yang dapat menjalankan tugas yang sama, yang mungkin tidak akan berdampak besar pada efisiensi.

Abstraksi Akun

Masalah apa yang diselesaikan?

Saat ini, transaksi hanya dapat diverifikasi dengan satu cara: tanda tangan ECDSA. Pada awalnya, abstraksi akun dirancang untuk melampaui ini, memungkinkan logika verifikasi akun menjadi kode EVM yang sembarang. Ini dapat mengaktifkan serangkaian aplikasi:

• Beralih ke kriptografi tahan kuantum
• Ganti kunci lama
• Dompet multisig dan dompet pemulihan sosial
• Menggunakan satu kunci untuk operasi nilai rendah, menggunakan kunci lain (atau satu set kunci) untuk operasi nilai tinggi
• Memungkinkan protokol privasi berfungsi tanpa perantara, secara signifikan mengurangi kompleksitasnya, dan menghilangkan satu titik ketergantungan pusat yang krusial.

Sejak pengenalan abstraksi akun pada tahun 2015, tujuannya juga diperluas untuk mencakup sejumlah "tujuan kemudahan", misalnya, sebuah akun yang tidak memiliki ETH tetapi memiliki beberapa ERC20 dapat membayar gas menggunakan ERC20.

Apa itu, bagaimana cara kerjanya?

Inti dari abstraksi akun adalah sederhana: memungkinkan kontrak pintar untuk memulai transaksi, bukan hanya EOA. Seluruh kompleksitas berasal dari cara mewujudkannya dengan cara yang ramah terhadap pemeliharaan jaringan terdesentralisasi dan mencegah serangan penolakan layanan.

Setelah bertahun-tahun berusaha, yang bertujuan untuk memperluas fungsionalitas sekaligus membatasi risiko penolakan layanan (DoS), akhirnya ditemukan solusi untuk mencapai "abstraksi akun ideal": ERC-4337.

Cara kerja ERC-4337 adalah membagi pemrosesan operasi pengguna menjadi dua tahap: verifikasi dan eksekusi. Semua verifikasi diproses terlebih dahulu, diikuti dengan semua eksekusi. Di dalam mempool, hanya ketika tahap verifikasi dari operasi pengguna hanya melibatkan akun mereka sendiri dan tidak membaca variabel lingkungan, maka itu akan diterima. Ini dapat mencegah serangan kegagalan ganda. Selain itu, batas gas yang ketat juga diterapkan secara ketat pada langkah verifikasi.

Tautan penelitian yang ada

• Tentang sejarah abstraksi akun:
• ERC-4337:
• EIP-7702：
• Kode BLSWallet (menggunakan fungsi agregasi):
• EIP-7562 (Abstraksi akun untuk protokol yang ditulis):
• EIP-7701 (protokol akun abstrak penulisan berbasis EOF):

Pekerjaan yang tersisa dan pertimbangan

Saat ini, masalah utama yang perlu diselesaikan adalah bagaimana mengintegrasikan abstraksi akun sepenuhnya ke dalam protokol. EIP yang baru-baru ini populer untuk menulis protokol abstraksi akun adalah EIP-7701, yang mengimplementasikan abstraksi akun di atas EOF. Sebuah akun dapat memiliki bagian kode terpisah untuk verifikasi, dan jika akun menetapkan bagian kode tersebut, maka kode tersebut akan dieksekusi dalam langkah verifikasi transaksi yang berasal dari akun tersebut.

Tampaknya ada dua pertimbangan utama antara "menulis cepat sebuah solusi yang memuaskan lebih sedikit orang" dan "menunggu lebih lama, mungkin mendapatkan solusi yang lebih ideal", metode ideal mungkin merupakan kombinasi dari keduanya. Salah satu metode campuran adalah menulis beberapa kasus penggunaan lebih cepat, dan menyisihkan lebih banyak waktu untuk menjelajahi kasus penggunaan lainnya. Metode lainnya adalah terlebih dahulu menerapkan versi abstraksi akun yang lebih ambisius di L2.

Bagaimana itu berinteraksi dengan bagian lain dari peta jalan?

Daftar inklusi perlu mendukung transaksi abstraksi akun. Dalam praktiknya, kebutuhan daftar inklusi sangat mirip dengan kebutuhan memori terdistribusi, meskipun fleksibilitas untuk daftar inklusi sedikit lebih besar. Selain itu, implementasi abstraksi akun harus sedapat mungkin melakukan koordinasi antara L1 dan L2. Jika ke depan kita mengharapkan sebagian besar pengguna menggunakan penyimpanan kunci Rollup, desain abstraksi akun harus didasarkan pada hal ini.

EIP-1559 perbaikan

Apa masalah yang dipecahkan?

EIP-1559 diaktifkan pada tahun 2021 di Ethereum, secara signifikan meningkatkan waktu rata-rata penyertaan blok.

Namun, pelaksanaan EIP-1559 saat ini tidak sempurna dalam banyak hal:

1. Rumus sedikit cacat: itu bukan target 50% blok, tetapi sekitar 50-53% blok penuh, tergantung pada varians.
2. Penyesuaian tidak cukup cepat dalam situasi ekstrem.

Formula untuk blobs (EIP-4844) di belakang dirancang khusus untuk menyelesaikan masalah pertama, dan secara keseluruhan juga lebih sederhana. Namun, EIP-1559 itu sendiri dan EIP-4844 tidak mencoba menyelesaikan masalah kedua.

Selain itu, ada kelemahan lain dalam penetapan harga sumber daya Ethereum yang tidak terkait dengan EIP-1559, tetapi dapat diatasi dengan penyesuaian terhadap EIP-1559. Salah satu masalah utama adalah perbedaan antara kondisi rata-rata dan kondisi terburuk: harga sumber daya dalam Ethereum harus ditetapkan untuk menangani kondisi terburuk, yaitu seluruh konsumsi gas dalam satu blok mengambil satu sumber daya, tetapi penggunaan rata-rata sebenarnya jauh di bawah ini, yang menyebabkan ketidakefisienan.

Apa itu Gas Multidimensi, dan bagaimana cara kerjanya?

Solusi untuk masalah ketidakefisienan ini adalah Multi-Dimensional Gas: menetapkan harga dan batasan yang berbeda untuk sumber daya yang berbeda. Konsep ini secara teknis independen dari EIP-1559, tetapi keberadaan EIP-1559 membuat implementasi solusi ini lebih mudah. Tanpa EIP-1559, mengemas secara optimal sebuah blok yang mencakup berbagai batasan sumber daya adalah masalah ransel multidimensi yang kompleks. Namun, dengan adanya EIP-1559, sebagian besar blok tidak akan mencapai kapasitas penuh pada sumber daya apa pun, sehingga algoritma sederhana seperti "menerima transaksi yang membayar biaya yang cukup" sudah cukup.

Saat ini kami sudah memiliki Gas multidimensi untuk eksekusi dan blok data; secara prinsip, kami dapat memperluasnya ke lebih banyak dimensi: seperti calldata (data transaksi), pembacaan / penulisan status, dan perluasan ukuran status.

EIP-7706 memperkenalkan dimensi gas baru yang khusus untuk calldata. Pada saat yang sama, ia juga menyederhanakan mekanisme Gas multidimensi dengan menyatukan tiga jenis gas ke dalam satu kerangka (gaya EIP-4844), sehingga juga mengatasi kekurangan matematis EIP-1559. EIP-7623 adalah solusi yang lebih akurat, yang secara ketat membatasi maksimum calldata untuk masalah sumber daya dalam kasus rata-rata dan terburuk, tanpa memperkenalkan dimensi baru secara keseluruhan.

Tautan penelitian yang ada

• EIP-1559 FAQ: EIP-1559 FAQ
• Analisis empiris tentang EIP-1559: Analisis empiris
• Proposal perbaikan yang dapat disesuaikan dengan cepat: Proposed improvements
• EIP-4844 FAQ tentang mekanisme biaya dasar: EIP-4844 FAQ
• EIP-7706: EIP