Resistência à censura

O objetivo é resistir à censura.

Uma das principais propostas de valor de um blockchain é a resistência à censura: se uma transação é válida e você tem os fundos para pagar uma taxa de mercado, você deve ser capaz de incluir essa transação onchain de forma confiável, rapidamente.

Em alguns casos, a resistência à censura é necessária até mesmo em prazos curtos: se você tem uma posição em um protocolo defi e os preços estão mudando muito rapidamente, então mesmo um atraso de 5 minutos em obter uma transação incluída pode ser suficiente para vocêliquidado.

O conjunto de staker do L1 éaltamente descentralizado, tornando muito difícil censurar uma transação por mais do que alguns slots. Há propostaspara melhorar ainda mais essa propriedade do Ethereum, garantindo resistência à censura mesmo em casos em que, por exemplo, a construção de blocos seja altamente centralizada e terceirizada. Por outro lado, os L2s dependem de um conjunto muito mais concentrado de produtores de blocos, ou de um sequenciador centralizado, que pode optar facilmente por censurar os utilizadores. Alguns L2s (por exemplo, ver Optimismo, Arbitrum documentação) têm um mecanismo de inclusão forçada para permitir que os usuários enviem transações diretamente através do L1. Assim, o valor prático da garantia de resistência à censura depende de (i) as taxas L1 serem suficientemente baixas e (ii) L1 ter espaço suficiente para que os usuários possam enviar transações de desvio, mesmo que um L2 censure um grande número de usuários em massa.

Pressupostos matemáticos básicos

Podemos fazer algum cálculo para determinar o quão caro é realmente usar o mecanismo de inclusão forçada. Primeiro, vamos declarar algumas suposições, que também iremos reutilizar em outras seções:

• Uma transação de depósito L1 → L2 hoje custa cerca de 120.000 gás L1.Aqui é um exemplo do otimismo.
• Uma operação L1 ultramínima, como alterar o valor de um slot de armazenamento específico, custa 7500 L1 de gás (SSTORE frio mais custo de dados de chamada do endereço mais um pouco mais para computação)
• O preço ETH é $2500
• O preço do gás é de 15 gwei, uma aproximação razoável para o média a longo prazo
• A elasticidade da procura está próxima de 1 (ou seja, dobrar o limite de gás reduziria para metade os preços). Este é fracamente suportada por análises anteriores de dados, embora na prática devamos observar que a elasticidade real pode acabar sendo muito diferente em qualquer direção
• Queremos que responder a ataques custe menos de $1. Operações "normais" não deve custar mais do que $0.05 por tx. Transações cujo nível de excepcionalidade está em algum ponto intermediário (por exemplo, mudanças de chave) devem custar menos de $0.25. Isso é admitidamente apenas um julgamento de valor intuitivo

Dadas estas suposições, hoje contornar a censura custaria 120000 * 15 * 10**-9 * 2500 = $4,5 . Para empurrá-lo abaixo de nossa meta, precisaríamos escalar L1 em 4,5x (embora note que esta é uma estimativa muito aproximada, porque a elasticidade é muito difícil de estimar, e até mesmo os níveis absolutos de uso são difíceis de estimar).

Necessidade de mover ativos entre L2s

Muitas vezes, os utilizadores precisarão de mover ativos de um L2 para outro. Para ativos de alto volume comummente negociados, a forma mais prática de o fazer é através de protocolos de intenção como ERC-7683. Apenas um pequeno número de criadores de mercado precisa realmente fazer movimentos diretos de um L2 para outro; todos os outros simplesmente negociam contra os criadores de mercado. Para ativos de baixo volume ou NFTs, no entanto, isso não é possível e, portanto, para mover esses ativos de um L2 para outro, os usuários individuais precisariam enviar transações através de L1.

Hoje, um levantamento custa ~250.000 gás L1e um depósito outro120.000 gás L1. Teoricamente, este fluxo pode ser otimizado bastante. Para mover um NFT, por exemplo, de Ink para Arbitrum, a propriedade subjacente do NFT tem de ser transferida da ponte Ink para a ponte Arbitrum na L1. Esta é uma operação de armazenamento e custa apenas ~5000 gás. Todo o resto são apenas chamadas e provas e, com a lógica correta, pode ser feito de forma barata; digamos um custo total de 7500 gás.

Vamos calular o custo em ambos os casos.

Hoje: 370000 * 15 * 10**-9 * 2500 = $13,87

Com design ideal: 7500 * 15 * 10**-9 * 2500 = $0.28

O nosso objetivo ideal é $0.05, o que implica uma necessidade de escalar 5.5x.

Alternativamente, podemos analisar mais diretamente com base na capacidade. Suponha que cada usuário precise fazer uma transferência cruzada L2 de um NFT (ou raro ERC20) em média uma vez por mês. A capacidade total de gás do Ethereum por um mês é 18000000 * (86400 * 30 / 12) = 3.88 trilhões , ou o suficiente para 518 milhões de tais transferências. Portanto, se o Ethereum quisesse servir o mundo inteiro (por exemplo, considerar o número de usuários do Facebook de 3,1 mil milhões)Precisaria de expandir a capacidade em cerca de 6 vezes, e isso se for a única coisa que a L1 serviria para.

Saídas em massa L2

Uma das propriedades importantes que os L2s têm, que os "alt L1s" não têm, é a capacidade de sair para o L1 se o L2 falhar. E se todos os utilizadores não conseguirem sair dentro de uma janela de uma semana? Nos rollups otimistas, isso pode na verdade estar bem: um único ator honesto pode evitar que as raízes de estado ruins sejam confirmadas indefinidamente.plasma No entanto, muitas vezes é necessário sair dentro de uma semana se os dados ficarem indisponíveis. E mesmo em rollups otimistas, uma atualização de governança hostil dá aos usuários um cronograma de 30 dias (veja: definição da fase 2) para retirar os seus ativos.

O que isso implica? Bem, suponha que uma única cadeia de plasma se rompe e uma saída custa 120000 gás. Quantos usuários poderão sair dentro de uma semana? Podemos calcular: 86400 * 7 / 12 * 18000000 / 120000 = 7,56 milhões de usuários. Se for um pacote cumulativo otimista com uma atualização de governança hostil atrasada por 30 dias, isso aumenta para 32,4 milhões de usuários. Possivelmente, você poderia criar um protocolo de saída em massa que permite que muitos usuários saiam ao mesmo tempo. Suponha que levamos a eficiência ao limite, e você só precisa fazer um único SSTORE e um pouco mais (portanto, 7500 gás) por usuário. Em seguida, os dois números aumentam para 121 milhões e 518 milhões, respectivamente.

A Sony tem um L2 no Ethereum Hoje. Playstation da Sony tem cerca de 116 milhões de utilizadores ativos mensaisSe todos esses usuários se tornassem usuários da Soneium, então o Ethereum de hoje não seria escalável o suficiente para suportar um evento de saída em massa. No entanto, se implementarmos protocolos de saída em massa muito mais inteligentes, ele quase seria.

Se quisermos evitar protocolos de hash-commit tecnicamente complexos, podemos querer ter espaço para 7500 gás por ativo. Atualmente tenho 9 ativos de valor significativo na minha carteira principal na Arbitrum; se você tomar isso como uma estimativa, então L1 potencialmente precisa ser dimensionado em ~9x.

A outra preocupação para os utilizadores é que, mesmo que consigam escalar com segurança, perderiam muito dinheiro com os custos muito elevados de gás.

Vamos analisar os custos de gás, usando os custos atuais e "ideais" para uma saída:

120000 * 15 * 10**-9 * 2500 = $4.5

7500 * 15 * 10*-9 * 2500 = $0,28

O problema com essas estimativas, no entanto, é que, em uma situação de saída em massa, todos estariam tentando sair ao mesmo tempo, e, portanto, os custos do gás seriam significativamente mais altos. Vimos dias inteiros em que o custo médio diário do gás do L1 ultrapassa os 100 gwei. Se tomarmos 100 gwei como linha de base, obteremos um custo de retirada de US $ 1,88, implicando uma necessidade de L1 escalar 1,9x para lidar com saídas de forma acessível (menos de US $ 1). Observe também que, se você quiser que os usuários possam sair de todos os seus ativos de uma só vez, sem precisar de protocolos de hash-commit tecnicamente complexos, isso pode implicar 7500 gás por ativo., então os custos de retirada aumentam para US $ 2,5 ou US $ 16,8, dependendo de seus parâmetros, com implicações correspondentes a quanto L1 precisa ser dimensionado para manter os saques acessíveis.

Emitir ERC20s na L1

Muitos tokens estão a ser lançados hoje em L2s. Isto tem uma preocupação de segurança subestimada: se um L2 passar por uma atualização de governança hostil, então um ERC20 lançado nesse L2 poderia começar a emitir um número ilimitado de novos tokens, e não haveria forma de impedir que esses tokens se infiltrassem no resto do ecossistema. Se um token for emitido no L1, as consequências de um L2 desviar-se estão principalmente limitadas a esse L2.

Mais de 200.000 tokens ERC20foram lançados até agora no L1. Apoiar até 100x seria viável. No entanto, para o lançamento de ERC20s no L1 ser uma opção popular, precisa de ser barato. Vamos tomar, por exemplo, o token Railgun (um importanteprotocolo de privacidade). Aquié a transação de implantação. Custou 1,647 milhões de gás, o que equivale a $61.76 de acordo com nossas suposições. Para uma empresa, esse custo está bom como está. Em princípio, isso poderia ser otimizado bastante, especialmente para projetos que lançam muitos tokens com a mesma lógica. No entanto, mesmo que consigamos reduzir o custo para 120000 gás, ainda serão $4.5.

Se nos dermos o objetivo de, por exemplo, trazerPolimercadopara L1 (pelo menos emissão de ativos; a negociação ainda pode ocorrer em L2s), e queremoslotes de micro-mercadosse acontecer, seguindo o nosso objetivo acima de $0.25, precisaríamos escalar L1 em ~18x.

Operações da carteira Keystore

Carteiras de arquivo de chavessão um tipo de carteira que tem lógica de verificação modificável (para alterar chaves, algoritmos de assinatura, etc.) que se propaga automaticamente por todos os L2s. A lógica de verificação está presente no L1, e os L2s utilizam leituras síncronas (por exemplo, L1SLOAD, REMOTESTATICCALL) para ler a lógica. As carteiras de keystore podem ser feitas com a lógica de verificação em um L2, mas isso adiciona muito maiscomplexidade.

Suponha que cada utilizador precise de efetuar uma alteração de chave ou uma operação de atualização de conta uma vez por ano e que tenhamos 3,1 biliões de utilizadores. Se cada operação custar 50.000 gás, então obtemos um consumo de gás por slot de50000 * 3100000000 / (31556926 / 12) ~= 59 milhões , cerca de 3,3 vezes o alvo atual.

Poderíamos otimizar muito, mas fazer operações de mudança de chave iniciadas no L2, mas armazenadas no L1 (crédito a equipe da Scroll para esta ideia). Isso reduziria o consumo de gás para potencialmente uma gravação de armazenamento e um pouco mais (digamos mais uma vez 7500 gás), o que permitiria que atualizações de keystore fossem feitas com cerca de metade da capacidade atual de gás do Ethereum.

Também podemos estimar o custo de uma operação de keystore:

7500 * 15 * 10**-9 * 2500 = $0.28

Desta perspetiva, um aumento de 1,1x seria suficiente para tornar as carteiras de keystore suficientemente acessíveis.

Submissão de prova L2

Para que a interoperabilidade entre L2 seja rápida, de uso geral e sem confiança, precisamos que os L2 publiquem frequentemente no L1, para que possam estar diretamente cientes do estado um do outro. Para obter uma latência ótima, os L2s precisam de se comprometer com o L1 a cada slot.

Com a tecnologia de hoje (ZK-SNARKs), este é um custo de ~500.000 por L2, e assim o Ethereum só seria capaz de suportar 36 L2s (comparar: L2beatfaixas cerca de 150, incluindo validiums e optimiums). Mas o mais importante é que é economicamente inviável fazer isso: em um preço médio a longo prazo aproximado de 15 gweie um preço do ETH de $2500, o custo por ano de submissão é500000 * 15 * 10**-9 * (31556926 / 12) * 2500 = $49M por anoSe usássemosprotocolos de agregação, o custo poderia cair novamente, no limite talvez cerca de 10.000 gás por submissão, porque o mecanismo de agregação é um pouco mais complexo do que apenas atualizar um único slot de armazenamento. Isso faria com que o custo da submissão fosse de cerca de $1M por ano por L2.

Idealmente, queremos que submeter a L1 cada slot seja um acéfalo. Fazer isso exigiria novamente aumentos significativos da capacidade L1. US $ 100 mil por ano é um custo razoavelmente pequeno para uma equipe L2, US $ 1 milhão por ano não é.

Conclusão

Podemos colocar os casos de uso acima numa tabela da seguinte forma:

Tenha em mente que a primeira e a segunda colunas são aditivas, por exemplo, se as operações da carteira de keystore estão consumindo metade do gás atual, é necessário haver espaço suficiente para executar uma saída em massa da L2 além disso.

Além disso, tenha em mente mais uma vez que as estimativas baseadas em custos são extremamente aproximadas. A elasticidade da procura (quanto custa o gás responde às alterações no limite do gás, especialmente a longo prazo) é muito difícil de estimar e, além disso, há muita incerteza sobre como o mercado de taxas irá evoluir mesmo com um nível fixo de uso.

No seu conjunto, esta análise mostra que há um valor significativo para a escala de gás L1 em cerca de 10 vezes, mesmo num mundo dominado por L2. Isso, por sua vez, implica que a escalabilidade de curto prazo do L1 que pode ser feita nos próximos 1-2 anos é valiosa, independentemente de como o quadro de longo prazo acabar por parecer.

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