Grokking Cartesi Rollups, Часть 1

оригинал статьи здесь

Коротко о проблеме масштабируемости

Стек технологий блокчейна часто рассматривается как выполняющий несколько важнейших функций, включая консенсус, доступность данных и исполнение. До относительно недавнего времени все эти функции выполнялись отдельными блокчейнами, такими как Ethereum. Эта установка, называемая монолитным блокчейном, не очень хорошо масштабируется.

Монолитные цепи с трудом масштабируются, не жертвуя децентрализацией, из-за невероятных требований, предъявляемых к узлам, проверяющим состояние сети. Поскольку одна цепочка обрабатывает каждую функцию, один и тот же набор нод одновременно вызывается для проверки каждого действия каждого DApp и пользователя в сети.

По мере увеличения использования децентрализованные приложения и пользователи вынуждены конкурировать за пространство блоков, которое становится неуправляемо дефицитным ресурсом. В результате те, кто не может выиграть в войне предложений за блоковое пространство, исключаются из участия в сети.

В конечном итоге эта монолитная система вырождается в высокие комиссии, создавая постоянно растущий входной барьер как для проектов, так и для пользователей. Например, одна популярная чеканка NFT или долгожданный айрдроп могут сделать сеть непригодной для использования практически для всех остальных.

Что такое роллап?

Чтобы решить некоторые из этих проблем масштабирования, в конце 2020 года Ethereum перешел на дорожную карту, ориентированную на роллапы. Если свести к основам, объединение блокчейнов предлагает цепочкам уровня 1 (L1) способ уменьшить перегрузку путем делегирования определенных функций системам, работающим вне цепочки. Затем результаты добавляются к базовому L1 криптографически проверяемым способом.

Путь Ethereum, ориентированный на роллапы, был основан на идее о том, что ограничения масштабируемости можно разбить на две отдельные проблемы: масштабируемость данных и масштабируемость вычислений. Проще говоря, это означает, что использование Ethereum может быть ограничено двумя фундаментальными проблемами: сколько данных он может хранить и сколько задач он может обрабатывать. В результате Ethereum сместил акцент на масштабирование объема блоков данных, делегируя при этом вычислительную масштабируемость (вычислительную мощность) роллапам проектов.

«Общий» накопительный пакет

Первая крупная волна внедрения накопительных пакетов началась в 2021 году с запуском проектов уровня 2 (L2), таких как Arbitrum и Optimism, основанных на «общих» архитектурах объединенных пакетов. Объединенные пакеты из этих проектов являются «совместными» в том смысле, что каждое dApp в протоколе делит пространство внутри одного накопительного пакета с другими dApp, развернутыми на том же уровне L2.

Децентрализованные приложения, развернутые в общих пакетах, теоретически получают прирост вычислительной мощности, пока L2 менее перегружен, чем базовый L1. Но есть одна загвоздка. Поскольку каждое dApp совместно использует пространство внутри одного и того же накопителя, среди dApp по-прежнему существует конкуренция за вычислительную мощность валидаторов L2.

Как и в случае с монолитными блокчейнами, периоды интенсивного использования объединений общих блокчейнов могут привести к резкому росту комиссий L2 до непредсказуемых уровней. В конечном счете, как только общий накопительный пакет набирает достаточную популярность, он становится уязвимым для той же самой перегрузки и динамики затрат, что и монолитная конструкция.

Подход с общим объединением возвращает нас к исходной точке — хотя и с небольшим буферным временем.

Появление накопительных пакетов для конкретных приложений

В поисках максимальной масштабируемости, настраиваемости и предсказуемости комиссий такие проекты, как Cartesi, вышли за рамки архитектуры общих объединений и вместо этого специализируются на создании объединений для конкретных приложений (обычно называемых аппчейнами).

Подобно общим накопительным пакетам, накопительные пакеты для конкретных приложений действуют как уровни выполнения вне цепочки, которые наследуют гарантии безопасности и цензуры от базового уровня Ethereum. Но теперь, вместо того, чтобы совместно использовать пространство внутри одного накопительного пакета, у каждого dApp есть собственный выделенный объединенный пакет для обработки вычислений вне цепочки.

Эта установка не только решает проблему конкуренции между приложениями, но также обеспечивает значительный выигрыш в вычислительной масштабируемости. Имея только одно приложение на роллап, каждое dApp теперь управляет всей (неразделенной) вычислительной мощностью валидаторов, которым поручено обрабатывать состояние свертки. Вместо того, чтобы конкурировать в игре с нулевой суммой за вычислительную мощность валидатора, каждое децентрализованное приложение имеет свою собственную высокопроизводительную роллапс-цепочку.

Благодаря такому увеличению вычислительных мощностей DApps, развернутые в пакетах для конкретных приложений, теперь могут начать более точно имитировать традиционные программные приложения с точки зрения программируемости, экономической эффективности, предсказуемости комиссий и пользовательского опыта.

Конус инноваций Web3

Концепция Ethereum, ориентированная на роллапы, требует коллективных усилий. Со своей стороны, в дорожной карте Ethereum есть несколько инициатив, направленных на масштабирование доступности данных, таких как EIP4844 и сегментирование. Но чтобы Web3 полностью раскрыл свой инновационный потенциал, проекты объединения должны продолжать расширять границы децентрализованных вычислений.

Рисунок выше помогает визуализировать, как совместное масштабирование доступности данных и вычислений может проложить путь к ранее невозможным децентрализованным приложениям. По оси X доступность данных улучшается благодаря реализации EIP4844 и сегментированию. По оси Y вычислительные мощности масштабируются по мере перехода от монолитного блокчейна L1 к общим роллапам и к роллапам для конкретных приложений.

Светло-серая область на графике — это то, что мы можем назвать конусом инноваций Web3 . По мере масштабирования в обоих измерениях становятся возможными более сложные децентрализованные приложения. Напротив, темные области за пределами конуса показывают, что происходит, когда доступность данных и вычисления не масштабируются одновременно.

(Приложения и их расположение внутри конуса не следует воспринимать как евангелие. Скорее, рисунок призван дать интуитивное представление о растущем горизонте децентрализованных приложений.)

Главный вывод заключается в том, что повышение доступности данных не может быть полностью использовано без одновременного увеличения вычислительных мощностей, и наоборот. Оба должны расти вместе, если мы хотим расширить границы инноваций Web3.

Накопительные пакеты для конкретных приложений являются основным решением для масштабирования вычислительной мощности сети Ethereum.

Оставайтесь с нами, во второй части мы глубже погрузимся в огромное новое пространство проектирования, которое становится возможным благодаря вычислительным мощностям, которые предоставляют накопительные пакеты для конкретных приложений.

Погрузитесь глубже в документацию. Вы также можете оставаться в курсе всего, что происходит в экосистеме Cartesi, присоединившись к сообществу. А еще лучше, начните тестировать накопительные пакеты для конкретных приложений с помощью нового проекта Honeypot — первого децентрализованного приложения Cartesi Rollup, запущенного в основной сети!