Ethereum The Surge：як реалізувати оновлення блокчейну з понад 100 000 TPS

Ethereum екосистема готується до масштабної революції. Як найважливіша глобальна платформа для смарт-контрактів, Ethereum рухається до цілі обробляти понад 100 000 транзакцій за секунду через оновлення під назвою The Surge. Це не лише технологічний прорив, а й кардинальна зміна досвіду користувачів у всій блокчейн-екосистемі.

Основна мета оновлення The Surge: подолання обмежень продуктивності

Поточна обробна здатність основної мережі Ethereum (Layer 1) становить близько 15-30 TPS. Хоча цього достатньо для багатьох застосунків, у періоди високого навантаження затори спричиняють зростання Gas-фі та стають болючою точкою для користувачів. The Surge з’явився саме для вирішення цієї проблеми, маючи на меті створити високоефективний публічний блокчейн, здатний підтримувати глобальні застосунки без компромісів у децентралізації та безпеці.

Засновник Ethereum Віталік Бутерін визначив The Surge як ключовий етап розширення мережі. За допомогою комбінації Layer 2 рішень та Rollup-технологій, бачення Ethereum полягає в тому, щоб вся екосистема виглядала як єдина мережа, а не розрізнені ізольовані блокчейни.

Три основні технологічні стовпи підтримки The Surge

1. Layer 2 Rollup — основний драйвер масштабування

Rollup — це ядро стратегії The Surge. Вони обробляють транзакції поза ланцюгом, а потім агрегують дані транзакцій і передають їх до основної мережі Ethereum. Це значно зменшує навантаження на основний ланцюг і знижує вартість транзакцій для користувачів.

На ринку існує дві основні категорії Rollup:

• Оптимістичні Rollup (наприклад, Arbitrum, Optimism): припускають, що транзакції валідні, і лише при доказі помилки відбувається скасування. Це прискорює обробку транзакцій.
• ZK-Rollup (наприклад, zkSync): використовують технології нульових знань для миттєвої перевірки валідності транзакцій, забезпечуючи більш високий рівень безпеки.

Дані показують, що загальна сума активів, заблокованих у мережах Layer 2 Ethereum, за останній рік зросла на 216% і перевищила 3,8 мільярда доларів. Це яскраво свідчить про визнання ринку для рішень Rollup.

2. Технологія DAS для вибіркового зчитування даних підвищує ефективність вузлів

Технологія вибіркового зчитування даних (DAS) — ще одна ключова інновація. У традиційних моделях кожен валідатор повинен повністю завантажувати та перевіряти всі дані транзакцій, що створює значне технічне навантаження. DAS змінює цю модель, дозволяючи вузлам перевіряти лише частину даних, а цілісність гарантується мережею.

Зокрема, PeerDAS використовує однорангову мережу для розподілу навантаження перевірки даних, а 2D DAS додатково оптимізує механізми перевірки, забезпечуючи безпеку та значне збільшення пропускної здатності мережі. Завдяки DAS Layer 2 може обробляти більше транзакцій без додаткових витрат на зберігання даних вузлами.

3. Компресія даних та Plasma для підвищення ефективності на ланцюгу

Технологія Plasma дозволяє обробляти транзакції поза ланцюгом і передавати лише їхні підсумки до основної мережі, зменшуючи навантаження на зберігання. У поєднанні з технологіями стиснення даних, наприклад, агрегацією підписів BLS, Ethereum може обробляти великі обсяги транзакцій більш ефективно.

Комбінуючи ці технології, теоретично можливо досягти понад 100 000 TPS.

Дорожня карта The Surge

Реалізація The Surge розбита на кілька етапів, кожен з яких закладає основу для наступного:

2024 Q1: Запуск оновлення Dencun та протоколу Proto-Danksharding

• Впровадження EIP-4844 для оптимізації обробки даних Layer 2 через структуру “blob”
• Зниження вартості транзакцій у Layer 2

2024-2025: Масштабування Rollup та вдосконалення криптографії

• Впровадження оновлень масштабованості у провідних Rollup-проектах
• Покращення довіри за допомогою доказів SNARKs та інших криптографічних технологій
• Масштабне розгортання PeerDAS і 2D DAS

Кінець 2025: Оптимізація Layer 1 та реформи цін на Gas

• Впровадження EOF (Ethereum Object Format) для підвищення ефективності виконання смарт-контрактів
• Введення багатовимірної системи ціноутворення Gas, що враховує обчислення, дані та зберігання
• Можливе інтегрування нативних Rollup у протокол Ethereum

2026 і далі: Повна реалізація Danksharding та довгострокова еволюція

• Переходу від Proto-Danksharding до повної системи шарінгу
• Стремління до цілі понад 100 000 TPS
• Постійна робота над постквантовою криптографією та вдосконаленням консенсусних механізмів

Реальний вплив The Surge на екосистему

Підвищення досвіду користувачів

Найбільш очевидним для звичайних користувачів стане значне зниження витрат. Зараз у Layer 2 мережах Arbitrum і Optimism вартість переказу ETH становить лише 0,24-0,78 долара, і після впровадження The Surge ці витрати ще зменшаться. Це відкриває можливості для високочастотних транзакцій, мікроплатежів і сценаріїв, раніше недосяжних через високі Gas-фі.

Розширення можливостей для розробників

Швидкі та дешеві транзакції створюють нові можливості для DeFi, ігор, NFT та інших застосунків. Складна логіка контрактів і масштабна взаємодія користувачів більше не будуть обмежені продуктивністю. Безшовна інтеграція Layer 2 і Layer 1 дозволяє розробникам створювати більш гнучкі архітектури застосунків.

Зміцнення цілісності екосистеми

Ще одна мета The Surge — створити відчуття “єдиного мережевого простору”, а не “розрізнених мереж”. Перехід активів між різними Layer стане таким самим простим і природним, як переказ між гаманцями.

Виклики та ризики оновлення

З підвищенням масштабованості з’являються нові ризики. Безпека Layer 2 залежить від криптографічних доказів, і будь-які вразливості можуть бути використані зловмисниками. Також, необережне підвищення ліміту Gas на Layer 1 може збільшити вимоги до обладнання вузлів і посилити тенденцію до централізації.

Віталік Бутерін також зазначив, що у довгостроковій перспективі потрібно буде протистояти загрозам квантових обчислень. Спільнота Ethereum вже досліджує рішення постквантової криптографії.

Довгостроковий шлях розвитку Ethereum

The Surge — лише один етап у довгостроковій дорожній карті Ethereum. Наступними кроками стануть:

• The Splurge: оптимізація цін на Gas і формату транзакцій
• The Verge: підвищення ефективності консенсусу через безстанційні клієнти
• The Purge: очищення історичних даних для підвищення ефективності роботи вузлів

Мета Ethereum — стати інфраструктурою блокчейну, здатною підтримувати мільйони користувачів по всьому світу, зберігаючи при цьому децентралізацію та безпеку. The Surge — важливий крок у реалізації цієї амбіційної мети.

Висновок

Оновлення Ethereum The Surge є важливим проривом у дослідженні масштабованості публічних блокчейнів. За допомогою Rollup, DAS, компресії даних та інших технологій Ethereum прагне подолати межу у 10 000 TPS. Це не лише покращення швидкості та вартості транзакцій, а й символ переходу блокчейн-застосунків із нішевих у масові.

Звичайно, будь-яке масштабне технічне оновлення потребує обережного підходу. Постійний аудит безпеки, ретельне тестування спільнотою і поступове впровадження допоможуть успішно реалізувати The Surge. Для користувачів і розробників важливо розуміти ці зміни і адаптуватися до нової архітектури екосистеми, щоб максимально використати можливості наступного етапу розвитку Ethereum.