Ethereum The Surge: как достичь обновления блокчейна на 100 000+ TPS

Экосистема Ethereum находится в процессе подготовки к значительным изменениям. В качестве самой важной платформы для умных контрактов в мире, Ethereum движется к цели обработки более 100 000 транзакций в секунду с помощью обновления под названием The Surge. Это не только технологический прорыв, но и кардинальное изменение в пользовательском опыте всей блокчейн-экосистемы.

Основные цели обновления The Surge: преодоление узких мест в производительности

В настоящее время основная сеть Ethereum (Layer 1) способна обрабатывать примерно 15-30 TPS. Хотя этого достаточно для многих приложений, в периоды высокой нагрузки сеть сталкивается с перегрузками, что приводит к росту Gas-фии и становится проблемой для пользователей. В ответ на это появилось обновление The Surge, чья миссия — без ущерба для децентрализации и безопасности превратить Ethereum в высокоэффективную публичную цепочку, способную поддерживать глобальные приложения.

Основатель Ethereum Виталик Бутерин определил The Surge как ключевой этап расширения сети. Используя комбинацию решений Layer 2 и технологий Rollup, видение Ethereum — это ощущение единой сети, а не разрозненных блокчейн-островов.

Три ключевых технологических столпа, поддерживающих The Surge

1. Layer 2 Rollup — основной драйвер расширения

Rollup — это ядро стратегии The Surge. Они обрабатывают транзакции вне цепи, а затем агрегируют данные транзакций и отправляют их в основную цепь Ethereum. Такой подход значительно снижает нагрузку на основной сетевой слой и уменьшает транзакционные издержки для пользователей.

На рынке существуют два основных типа Rollup:

• Оптимистичные Rollup (например, Arbitrum, Optimism): предполагают, что транзакции действительны, и только при доказательстве ошибки происходит откат. Этот механизм ускоряет обработку транзакций.
• ZK-Rollup (например, zkSync): используют технологии нулевых знаний для мгновенной проверки действительности транзакций, обеспечивая более высокую безопасность.

Данные показывают, что общий объем заблокированных активов в сети Ethereum Layer 2 за последний год вырос на 216% и превысил 3,8 миллиарда долларов. Это свидетельствует о высокой рыночной признанности решений Rollup.

2. Технология DAS для выборочного сбора данных повышает эффективность узлов

Технология Data Availability Sampling (DAS) — еще одно важное нововведение. В традиционной модели каждый валидатор должен полностью скачивать и проверять все данные транзакций, что создает значительную техническую нагрузку. DAS меняет этот подход, позволяя узлам проверять только часть данных, а целостность обеспечивает коллективная проверка сети.

Конкретно, PeerDAS использует пиринговую сеть для распределения нагрузки по проверке данных, а 2D DAS дополнительно оптимизирует механизм проверки, обеспечивая безопасность и увеличивая пропускную способность сети. Благодаря DAS, сети Layer 2 смогут обрабатывать больше транзакций без увеличения требований к хранилищу узлов.

3. Сжатие данных и Plasma для повышения эффективности на цепочке

Технология Plasma позволяет обрабатывать транзакции вне цепи и отправлять только их сводки в основную цепь, что уменьшает требования к хранению данных на цепочке. В сочетании с технологиями сжатия данных, например, агрегированием подписей BLS — объединением нескольких подписей в одну — Ethereum сможет обрабатывать большие объемы транзакций более эффективно.

Комбинация этих технологий теоретически позволяет Ethereum преодолеть отметку в 100 000 TPS.

Дорожная карта реализации The Surge

Внедрение The Surge разбито на несколько этапов, каждый из которых закладывает основу для следующего:

Q1 2024: запуск обновления Dencun и прототипа Danksharding

• Внедрение EIP-4844, вводящее структуру данных “blob” для оптимизации обработки данных Layer 2
• Начало значительного снижения транзакционных издержек в сетях Layer 2

2024–2025: расширение Rollup и совершенствование криптографии

• Внедрение обновлений масштабируемости в основные Rollup-проекты
• Повышение доверия с помощью новых криптографических доказательств, таких как SNARKs
• Масштабирование систем PeerDAS и 2D DAS

Конец 2025: оптимизация Layer 1 и реформа ценообразования Gas

• Внедрение EOF (Ethereum Object Format) для повышения эффективности выполнения смарт-контрактов
• Введение многоуровневого механизма ценообразования Gas, основанного на вычислениях, данных и хранении
• Возможное интегрирование нативных Rollup в протокол Ethereum

2026 и далее: полное внедрение Danksharding и долгосрочные улучшения

• Переход от Proto-Danksharding к полноценной системе шардинга
• Стремление к достижению 100 000+ TPS
• Постоянные обновления в области пост-квантовой криптографии и продвинутых механизмов консенсуса

Реальное влияние The Surge на экосистему

Прорыв в пользовательском опыте

Самое заметное изменение для обычных пользователей — значительное снижение затрат. В настоящее время на Layer 2 сетях, таких как Arbitrum и Optimism, стоимость перевода ETH составляет всего 0,24–0,78 долларов, а после внедрения The Surge эти показатели еще снизятся. Это откроет возможности для высокочастотных торгов, микроплатежей и других сценариев, ранее недоступных из-за высоких Gas-фий.

Расширение возможностей для разработчиков

Быстрые и недорогие транзакции создают новые возможности для DeFi, игр, NFT и других приложений. Сложные логики контрактов и массовое взаимодействие пользователей перестают быть ограничением по производительности. Бесшовная интеграция Layer 2 и Layer 1 также позволяет разработчикам создавать более гибкие архитектуры приложений.

Укрепление единства экосистемы

Еще одна цель The Surge — создать ощущение “одной сети, а не разрозненных цепочек”. Перемещение активов между различными слоями станет таким же простым и естественным, как перевод средств между кошельками.

Вызовы и риски обновления

Расширение возможностей также сопряжено с новыми рисками. Безопасность решений Layer 2 зависит от надежности криптографических доказательств, любые уязвимости могут быть использованы злоумышленниками. Кроме того, необдуменное увеличение лимита Gas на Layer 1 может повысить требования к аппаратному обеспечению узлов и поставить под угрозу децентрализацию.

Виталик Бутерин также отметил необходимость решения угрозы квантовых вычислений в будущем. Сообщество Ethereum уже занимается исследованиями пост-квантовой криптографии.

Долгосрочный путь развития Ethereum

The Surge — лишь часть дорожной карты развития Ethereum. В дальнейшем планируется реализовать:

• The Splurge: оптимизация ценообразования Gas и формата транзакций
• The Verge: повышение эффективности консенсуса с помощью безсостояния клиентов
• The Purge: очистка исторических данных для повышения эффективности работы узлов

Конечная цель Ethereum — стать инфраструктурой блокчейна, способной поддерживать миллионы пользователей по всему миру, сохраняя при этом децентрализацию и безопасность. The Surge — важный шаг на пути к этой масштабной мечте.

Заключение

Обновление Ethereum The Surge — важный прорыв в области расширения возможностей публичных цепочек. Благодаря скоординированной работе технологий Rollup, DAS, сжатия данных и других решений, Ethereum стремится преодолеть ограничение в 100 000 TPS. Это не только улучшение скорости и стоимости транзакций, но и символ перехода блокчейн-приложений из нишевого сегмента в мейнстрим.

Конечно, любые масштабные технологические обновления требуют аккуратного подхода. Постоянные аудиты безопасности, тщательное тестирование сообществом и постепенное внедрение помогут обеспечить стабильность и безопасность The Surge. Для пользователей и разработчиков понимание этих изменений и адаптация к новой архитектуре — ключ к использованию следующего этапа развития Ethereum.