Вступ

Багатовимірний EIP-1559 виник як предмет дослідження після того, як його представив Віталік Бутерін в Допис EthResearch у січні 2022 року. Незважаючи на те, що йому не приділяється стільки уваги, як іншим дослідницьким темам, таким як зведення, MEV або рішення для доступності даних, це активна область вивчення. Наукові статті, нещодавно опубліковані Гільєрмо Ангеріс та Theo Diamandisдослідження теоретичних засад та надійності багатовимірних ринків комісій та пропозиція про те, як вони мають бути побудовані.

Фактично, багатовимірні ринки комісій вже використовуються сьогодні. З прийняттям EIP-4844 у березні 2024 року Ethereum ввела газовий блоб, створюючи окремий ринок комісій для транзакцій блобів. Це позначило зміну від одновимірної моделі газу до двовимірного ринку комісій.

Проте все ще є потреба у збільшенні кількості ресурсних розмірів для оптимізації використання ресурсів транзакцій. Розширення багатовимірних ринків комісій - це рішення масштабованості для покращення здатності Ethereum управляти різноманітними ресурсами більш ефективно.

Ця стаття досліджує важливість та механіку багатовимірних ринків плати за газ, пояснюючи, як вони покращують масштабованість та розподіл ресурсів Ethereum.

Давайте спочатку заглибимося в те, що саме таке багатовимірне ціноутворення на газ.

Що таке багатовимірне ціноутворення на газ?

Багатовимірне ціноутворення газу - це рішення масштабування L1, як збільшення ліміту газу останнім часом реалізований на Ethereum. Хоча це безпосередньо не збільшує загальну пропускну здатність транзакцій Ethereum, воно максимізує використання ресурсів у межах існуючих лімітів. Це дозволяє більшій кількості децентралізованих додатків (DApps) і користувачам здійснювати транзакції на базовому рівні Ethereum без непотрібних перевантажень.

Ethereum наразі пакує всі витрати на ресурси, такі як обчислення, зберігання та пропускна здатність, в один газовий блок. Багатовимірне ціноутворення на газ розділяє ці ресурси, оптимізуючи їх розподіл, забезпечуючи при цьому безпеку та децентралізацію Ethereum.

Щоб зрозуміти, чому це корисно, давайте розглянемо аналогію з реального світу.

Фітнес-клуб як аналогія

Уявіть фітнес-клуб з різноманітними можливостями, такими як бігові доріжки для кардіо, стійки для пресування для силового тренування та гантелі для загального використання. Учасники мають різні вподобання: деякі використовують виключно бігові доріжки, інші фокусуються на стійках для пресування, а декілька чергують між обома.

У системі, де тренажерний зал стягує фіксовану плату за вхід на основі загальної кількості учасників, виникають неефективності. У дні, коли бігові доріжки переповнені, але стійки для присідань мало використовуються, фіксована плата зростає для всіх, змушуючи тренерів з важкими вагами платити за затор, якого вони не спричинили. Так само, коли стійки для присідань є дуже популярними, але бігові доріжки порожні, користувачі кардіо несуть непотрібні витрати. Ця одномірна ціноутворення пов'язує потужність спортзалу з його найбільш переповненим ресурсом, створюючи недоексплуатацію інших засобів. Це можна розглядати як одномірну модель ціноутворення.

Тепер уявіть, що у спортзалі вводиться багатовимірна модель ціноутворення. Замість фіксованої плати вона окремо бере гроші за бігові доріжки та стійки для присідань. Кардіо-любителі та тренажери з вантажами більше не впливають один на одного, і спортзал може оптимізувати свою місткість, управляючи цими ресурсами незалежно один від одного. З більш збалансованим використанням спортзал може приймати більше користувачів, не збільшуючи загальної затору.

Цей підхід демонструє сутність багатовимірного ціноутворення: розподіл ресурсів на окремі ринки для покращення справедливості та ефективності. Однак занадто велика деталізація, така як окреме ціноутворення на кожну одиницю обладнання, може вводити зайву складність і робити систему важче використовувати. Тому на практиці фітнес-клуби в основному мають фіксовану ціну за вхід та наполягають на одновимірній моделі ціноутворення.

Так само, як окремі комісії за біжуші доріжки та скам'янки можуть зменшити затори, Ethereum може використовувати окремі ринки ресурсів, таких як обчислення та використання даних.

Як це застосовується до Ethereum

До EIP-4844 Ethereum використовував одновимірну модель ціноутворення на газ, де всі ресурси транзакцій, включаючи обчислення, зберігання та пропускну здатність, були об'єднані в єдину метрику: газ. Ця модель за своєю суттю призводить до неефективності, подібно до аналогії з фітнес-клубом:

• Якщо один ресурс, такий як обчислення, використовується інтенсивно, вартість послуг зростає для всіх користувачів, навіть якщо інші ресурси залишаються невикористаними.
• Якщо певні ресурси мають надлишкові потужності, вони залишаються невикористаними через жорсткий ліміт газу.

Один з ключових прикладів цієї неефективності - це те, як раніше роллапи зберігали дані про транзакції. До впровадження EIP-4844 роллапи публікували дані своїх транзакцій в поле calldata Ethereum та платили газові комісії на основі цін на calldata. Однак з прийняттям EIP-4844 у березні 2024 року роллапи тепер використовують окрему одиницю під назвою blob gas, що дозволяє їм зберігати дані в спеціалізованих структурах, які називаються блобами.

Незважаючи на те, що EIP-4844 запровадив другий вимір газу (газ-блоб) для зведених даних, він залишається обмеженим за обсягом: газ BLOB-плям застосовується лише до транзакцій BLOB. Інші компоненти транзакцій, включаючи виконання EVM, дані викликів і сховище, як і раніше, оцінюються за єдиною моделлю газу. Транзакції Ethereum, як і раніше, споживають кілька незалежних ресурсів, але всі вони оцінюються в газі, що призводить до неефективних найгірших сценаріїв.

Наприклад, припустимо, що одна угода витрачає всю газову межу (наразі 36 млн) при виконанні EVM. Навіть якщо вузли Ethereum могли б безпечно обробляти більші обсяги даних, угода не може поширювати додаткові дані, оскільки газ розглядається як єдине обмеження, а не як кілька незалежних обмежень.

Ця проблема стає ще більш очевидною, коли дивимося на розподіл розмірів блоків Ethereum. Від липня 2024 року по грудень 2024 року середній розмір блоку становив близько 73KB, більшість блоків були значно меншими за 100 KB. Однак у блоку #21419230, максимальний розмір блоку досяг 1,48 МБ, що в 20 разів більше за середній.

Багатовимірне ціноутворення на газ вирішує це питання, розглядаючи кожен ресурс окремо: обчислення, зберігання і пропускна здатність мають окреме ціноутворення та обмеження. Це розділення запобігає утворенню заторів, де один ресурс домінує в цінах на газ та оптимізує місткість без збільшення ризиків безпеки.

Статті Віталіка Бутеріна пропонують кілька ключових типів ресурсів для розділення. Давайте розглянемо ці кандидатські ресурси та чому їх розділення може покращити масштабованість Ethereum.

Які ресурси можна розділити за допомогою багатовимірного ціноутворення на газ?

При проектуванні багатовимірного ринку гонорарів ресурсонезалежність є одним з найважливіших факторів. Якщо два сильно взаємозалежних ресурси розміщені на окремих ринках комісій, це може призвести до неефективності, неправильного ціноутворення та непотрібної складності. Наприклад, якщо обчислення (цикли процесора) і використання пам'яті (ОЗП) оцінюються окремо, але одне залежить від іншого, користувачі можуть обіграти систему, перекладаючи витрати між собою, що призведе до неоптимальної ціни.

Таким чином, перш ніж класифікувати ресурси Ethereum на окремі ринки газу, спочатку ми повинні визначити, які ресурси достатньо незалежні, щоб їх ціну можна було встановити окремо, не спотворюючи мережеву економіку.

За своєю суттю вузол Ethereum – це комп'ютер, який паралельно керує кількома ресурсами. Традиційні апаратні ресурси поділяються на окремі компоненти, які можна оптимізувати незалежно один від одного:

• Обчислення (CPU) – виконання таких операцій, як ADD, MULTIPLY та виконання смарт-контрактів.
• Пам'ять I/O (RAM) - Читання/запис тимчасових даних, які впливають на швидкість виконання.
• Зберігання I/O (SSD/HDD Читання/Запис) – Постійний доступ до стану, що впливає на ефективність довгострокового зберігання.
• Збільшення обсягу сховища (збільшення місця на диску) - Розширення збережених даних, що впливає на стійкість вузла.
• Ширина полоси (передача даних в мережі) - здатність передавати транзакції та блоки даних.

Основним принципом тут є паралелізованість: Якщо система може незалежно обробляти ці ресурси, розділення їх для ціноутворення має сенс. Застосувавши це до Ethereum, ми повинні прагнути класифікувати ресурси Ethereum таким чином, щоб дозволити вузлам Ethereum працювати як можна ефективніше без непотрібних залежностей.

На відміну від комп'ютерів, операції Ethereum не вписуються чітко в одну категорію. Багато операцій одночасно використовують кілька ресурсів, що ускладнює їх ідеальне розділення. Наприклад,

• Дані виклику транзакцій в першу чергу споживають пропускну здатність, оскільки вони повинні передаватися через мережу., Це також сприяє зростанню сховища, оскільки залишається в блокчейні назавжди.
• SLOAD (Зчитування сховища) використовує введення / виведення сховища, але, якщо вузол є безстанційним, для цього також потрібна пропускна здатність для отримання доказів стану від повного вузла.
• Записи зберігання (SSTORE) коштують дорожче, ніж читання, оскільки вони збільшують постійний стан Ethereum, сприяючи зростанню довгострокового зберігання.

Ці міжзалежності роблять розділення кожного окремого ресурсу на власний ринок цін непрактичним. Замість цього ми повинні сконцентруватися на найважливіших заторах, які безпосередньо впливають на масштабованість Ethereum.

Під час операцій Ethereum використовуються кілька ресурсів, кандидати на багатовимірне ціноутворення, про які в даний час обговорюється, є:

• Обчислення (виконання EVM) - Прості операції, такі як ДОДАВАННЯ та МНОЖЕННЯ, є чистою задачею ЦП.
• Зберігання введення/виведення (SSTORE/SLOAD) – Постійні читання та записи, які впливають на збільшення стану Ethereum.
• Дані виклику транзакції - в основному використовує пропускну здатність, але також сприяє зберіганню.
• Дані свідків – впливає на пропускну здатність і ввід/вивід сховища, особливо для клієнтів без стану.

Адаптовуючи ці категорії до того, як комп'ютерні системи управляють ресурсами, ми можемо зробити структуру комісій Ethereum більш інтуїтивною та ефективною.

Хоча теоретично ми могли б розділити ресурси Ethereum на ще більш деталізовані категорії, це збільшило б складність без пропорційних переваг. Замість цього ми повинні зосередитися на ключових вузьких місцях, які обмежують продуктивність Ethereum сьогодні.

Наприклад, розмір даних виклику транзакції безпосередньо визначає максимальний розмір блоку, роблячи його ключовим обмеженням для консенсусного рівня Ethereum. Крім того, зростання обсягу зберігання повинно бути контрольоване, щоб запобігти тому, щоб повні вузли не стали занадто дорогими для запуску, забезпечуючи децентралізацію.

Таким чином, замість того, щоб вводити занадто багато вимірів, практичним є зосередження на кількох ключових ресурсах, які домінують в ефективності Ethereum.

Визначивши ці первинні ресурси, ми можемо дослідити два різні шляхи реалізації багатовимірного ціноутворення: окремі ринки плати або модифікована єдина одиниця газу.

Реалізація багатовимірної цінової політики 1: Окремі ринки комісій для кожного ресурсу

Один із підходів до впровадження багатовимірної ціноутворення на газ полягає в створенні незалежних ринків оплати за кожний ресурс, що забезпечує більш ефективне розподіл. Цей метод вже частково впроваджено через EIP-4844, який вводить blob gas як окрему одиницю для зберігання даних rollup.

Ця концепція може бути поширена на інші ресурси, такі як зростання штату або розмір свідка, що дозволить Ethereum керувати лімітами кожного ресурсу окремо замість того, щоб об'єднувати всі витрати в одному показнику газу.

Для формалізації цього підходу давайте визначимо bi як базову плату за ресурс i, gi як споживання ресурсу i в транзакції, а ki​ як обмеження для ресурсу i в одному блоку.

Загальна комісія за транзакції буде обчислюватися як ibi*gi, і блок повинен задовольняти обмеження всіх txbi ki, для всіх i для всіх ресурсів i. Як і в поточній моделі EIP-1559, bi динамічно коригується на основі попереднього використання блоку. Ethereum може прийняти експоненційні моделі ціноутворення (як використовується для blob gas) або інший механізм оновлення комісій для регулювання використання ресурсів.

Модель окремого ринку комісій має ключові переваги. Вона забезпечує точний контроль кожного ресурсу шляхом надання незалежного обмеження, що допомагає уникнути неефективних оцінок у гірших випадках за поточної моделі газу. Вона також запобігає непотрібній затор, забезпечуючи, що високий попит на один ресурс не пропорційно збільшує комісії для не пов'язаних операцій. Крім того, такий підхід оптимізує використання мережі шляхом надання прямих обмежень на фактори, такі як поширення даних, наприклад, обмежуючи його на рівні 1 МБ або зростання стану, замість того, щоб покладатися на опосередковані коригування цін на газ для регулювання використання ресурсів.

У той час як окремі ринки комісій пропонують покращений розподіл ресурсів, поділ ресурсів занадто деталізовано створює значну складність. Створення незалежних ринків для кожного типу ресурсів вимагатиме серйозних модифікацій протоколу, що потенційно дестабілізує базовий рівень Ethereum. DApps і гаманці також зіткнуться з додатковими проблемами, оскільки їм потрібно буде відстежувати кілька ринків комісій і прогнозувати коливання базової комісії для кожного ресурсу, що ускладнить економічно ефективне та своєчасне включення транзакцій.

Інше питання виникає, коли один ресурс переживає непередбачуваний стрибок ціни. Навіть якщо гаманець оптимізує комісію для всіх інших ресурсів, раптовий стрибок лише на одному ринку комісій може перешкодити включенню транзакції в блок, що призведе до невизначеності та неефективності для користувачів.

Валідатори стикаються з аналогічними викликами, оскільки їхньою метою є максимізація прибутку, дотримуючись обмежень кожного ресурсу. При збільшенні кількості незалежних ринків ресурсів ця ситуація стає складною задачею оптимізації, нагадує багатовимірну задачу про рюкзак, де вибір найбільш прибуткових транзакцій стає все складнішим.

Деякі стверджують, що ця складність не може бути серйозною проблемою, оскільки прибуток від максимальної видобувної вартості (MEV) робить значний внесок у прибуток валідаторів, що робить пріоритетні збори менш важливими при прийнятті рішень. Однак загальна доцільність впровадження повністю окремих ринків плати для кожного ресурсу залишається відкритим дослідницьким питанням, що вимагає подальшого вивчення компромісів між ефективністю, зручністю використання та стабільністю мережі.

Впровадження багатовимірної цінової політики 2: Збереження газу як основної одиниці

Простішою альтернативою повному відокремленню ринків тарифів є збереження газу як основної одиниці з одночасним коригуванням способу розрахунку зборів. Замість того, щоб вводити нові одиниці для кожного ресурсу, загальна комісія за транзакцію визначається ресурсом, який споживає найбільше газу.

Визначимо вартість газу для ресурсу i як ci та кількість використаного ресурсу як gi. Потім комісія за транзакцію визначається:

(c1g1 , c2G2 , C3*G3,...)

Замість того, щоб підсумовувати використання газу між ресурсами, транзакція стягується лише на основі найдорожчого ресурсу, який вона споживає.

Наприклад, розглянемо транзакцію, яка споживає 50 000 газу для виконання EVM і 200 000 газу для calldata. Згідно з цією моделлю, комісія за транзакцію становить 200 000 газу, оскільки calldata є домінуючим ресурсом, а вартість виконання фактично ігнорується.

Хоча цей метод спрощує ціноутворення, він створює потенційні проблеми:

• Занепокоєння щодо справедливості: транзакція, яка використовує 200 тисяч газу для даних дзвінків і 50 тисяч для виконання, сплачує таку саму комісію, як і транзакція, яка використовує 200 тисяч газу для даних викликів і 150 тисяч для виконання. Це стимулює об'єднання, коли кілька транзакцій стратегічно об'єднуються для використання переваг у витратах. В результаті досвідчені оптимізатори можуть отримати вигоду, зробивши транзакційні витрати менш передбачуваними для звичайних користувачів і DApps.
• Неефективність ресурсів: оскільки важливий лише найбільш витратний ресурс, користувачі можуть свідомо перевикористовувати інші ресурси без додаткових витрат. У попередньому прикладі виконання EVM до 150 тис. газу не коштує додаткової плати, що призводить до марнотратних транзакцій, які надмірно навантажують мережу без збільшення витрат.

Незважаючи на ці облікові записи, основною перевагою цього підходу є його простота. Зберігаючи газ як універсальну одиницю ціноутворення, Ethereum уникне складності управління кількома одиницями ресурсів, при цьому різницюючи різні типи використання ресурсів.

EIP-7623, яка буде впроваджена в Оновлення Pectra, наслідує схожий, але трохи змінений підхід. Він вводить подвійний механізм ціноутворення для транзакцій з великим обсягом calldata, забезпечуючи, що транзакції з надмірним використанням calldata платять вищі комісії. Хоча це не повноцінна багатовимірна модель ціноутворення газу, вона є кроком до кращої диференціації ресурсів без перебудови газової структури Ethereum.

Як EIP-7623 пов'язано з багатовимірною ціноутворенням на газ?

EIP-7623 запроваджує вищу комісію за транзакції доступності даних (DA), особливо коли використання calldata значно перевищує використання газу виконання. Цей механізм гарантує, що транзакції, які споживають надмірну кількість дзвінків, сплачують вищі комісії, перешкоджаючи непотрібному зберіганню даних, не вимагаючи нових одиниць ціноутворення.

Спрощена версія розрахунку газу EIP-7623 виглядає наступним чином:

загальний_використаний_газ макс(4токени_в_вхідних_даних + evm_використання_газу, 10*токени_в_вхідних_даних)

Що спрощується далі до:

total_gas_used 4tokens_in_calldata + max(evm_gas_used, 6*tokens_in_calldata)

Ця формула визначає загальне використання газу, взявши максимум між виконавчим газом та газом calldata. Якщо транзакція в основному використовує calldata, за неї буде стягнуто вищі витрати на calldata, а не буде субсидування за нижчі витрати на виконання. Це стримує зайве зберігання даних, забезпечуючи при цьому, що транзакції з великим обчислювальним навантаженням не будуть несправедливо покарані.

EIP-7623 - це спрощена версія багатовимірної ціноутворення на газ, оскільки вона вводить неявну відмінність між виконавчим газом та газом calldata, що сприяє більш збалансованому розподілу мережевих ресурсів.

Висновок

Незважаючи на те, що багатовимірне ціноутворення на газ часто розглядається як економічне або UI/UX покращення, воно є фундаментальним покращенням масштабованості, яке дозволяє оптимізувати розподіл ресурсів. Однак його реалізація стикається зі значними проблемами, насамперед через необхідні суттєві модифікації на рівні протоколу та складність повного розділення типів ресурсів. Як наслідок, ціноутворення на газ у вищому розмірі навряд чи буде прийнято найближчим часом.

Незважаючи на ці проблеми, багатовимірне ціноутворення на газ пропонує значні переваги, включаючи покращене використання ресурсів, підвищену безпеку мережі та стійку роботу вузлів. Забезпечення більш ефективного використання обчислювальних потужностей і потужностей зберігання даних Ethereum відкриває життєздатний шлях для масштабування Ethereum, зберігаючи при цьому децентралізацію та безпеку.

Застереження:

1. Ця стаття передрукована з [2077 Дослідження]. Усі авторські права належать оригінальному авторові [Сеонгван Парк]. Якщо є заперечення стосовно цього перевидання, будь ласка, зв'яжіться з Ворота Вчитисякоманда, і вони оперативно займуться цим.
2. Відмова від відповідальності: Погляди та думки, висловлені в цій статті, належать виключно автору і не є жодною інвестиційною порадою.
3. Команда Gate Learn робить переклад статті на інші мови. Копіювання, розповсюдження або плагіат перекладених статей заборонено, якщо про це не зазначено.