Seit der Veröffentlichung seines Whitepapers im Jahr 2013 hat Ethereum nun sein neunjähriges Bestehen gefeiert. In dieser langen und illustren Zeit hat Ethereum erfolgreich 11 große Upgrades durchlaufen, von denen jedes neue Narrative und Möglichkeiten in sein Ökosystem einbrachte. In der aktuellen Serenity-Phase (Ethereum 2.0) hat Gründer Vitalik Buterin einen sechsstufigen Upgrade-Fahrplan skizziert, der sich auf Skalierbarkeit, verbesserte Sicherheit, Konsensmechanismen und Optimierung des Wirtschaftsmodells konzentriert. Laut Vitalik Buterins Ethereum-Roadmap ist das Dencun-Upgrade Teil von "The Surge".

The Surge

Die Surge-Phase zielt hauptsächlich darauf ab, das anhaltende Skalierbarkeitsproblem anzugehen, mit dem Ziel, letztendlich eine Leistung von 100.000 Transaktionen pro Sekunde (TPS) für Ethereum zu erreichen, was sich der Geschwindigkeit traditioneller elektronischer Zahlungen annähert. Dieses Upgrade wird durch Danksharding ("DS"), auch bekannt als Sharding, erreicht und steht im Mittelpunkt dieses Artikels, der das für dieses Jahr geplante Dencun-Upgrade hervorhebt.

Was ist das Dencun-Upgrade?

Das Dencun-Upgrade ist eine bedeutende Ethereum-Verbesserung, die darauf abzielt, die Datenspeicherung zu erhöhen und die Kosten zu reduzieren. Das Dencun-Upgrade umfasst fünf Ethereum Improvement Proposals (EIPs), wobei EIP-4844 besondere Aufmerksamkeit erregt. EIP-4844 zielt darauf ab, Ethereums Skalierbarkeitsprobleme anzugehen und hilft dabei, die Transaktionskosten für Ethereum Layer2-Lösungen zu reduzieren, was dem breiteren L2-Ökosystem direkt zugutekommt. Neben dem Kern-EIP-4844 umfassen andere Verbesserungsvorschläge EIP-1153, EIP-4788, EIP-5656 und EIP-6780.

Am 17. und 30. Januar begann Ethereum mit dem Test des Dencun-Upgrades auf den Goerli- und Sepolia-Testnetzen. Das aktuelle Testnetz läuft reibungslos, mit einer normalen Einreichung von Blob-Mengen. Nachfolgende Tests auf dem Holesky-Testnetz sind für den 7. Februar geplant, und das Datum der Mainnet-Implementierung steht noch nicht fest.

EIP-4844 (Proto-Danksharding):

Derzeit werden alle Layer 2-Transaktionsdaten auf Ethereum in Layer 1's Calldata gespeichert. Der Calldata-Speicherplatz ist jedoch begrenzt und kann die wachsenden Speicheranforderungen nicht erfüllen, was zu hohen Datennutzungskosten führt und die Rechenbelastung für Ethereum-Nodes erhöht. Das Dencun-Upgrade führt Blob ein, eine neue Datenspeicherstruktur in EIP-4844, die speziell für die Speicherung von Transaktionsdaten entwickelt wurde, die von Layer 2 an Layer 1 übermittelt werden. Blob wird auf der Konsensschicht gespeichert, getrennt von Calldata, und ist für die Ethereum Virtual Machine (EVM) nicht zugänglich. Blobs Rolle besteht darin, die nachfrageseitige Zugriffsverifizierung gespeicherter Daten innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens (etwa ein Monat) zu erfüllen, ohne dass Layer 1 sie vollständig ausführen muss, was die Knotenbelastung erheblich reduziert.

(Quelle: https://hackmd.io/@luozhu/SyleCcpti)

Derzeit ist die Größe eines Blobs auf 128 KB festgelegt, was bedeutet, dass ein einzelner Rollup nur einen ganzen Blob kaufen kann, nicht einzelne Teile der Daten. Insgesamt erhöht das Anhängen von sechs vollständigen Blobs an einen Block die Blockgröße um etwa 40 %. Da die aktuelle Blockgröße etwa 1,875 MB beträgt, könnte ein vollständiger Blob-Satz etwa 0,75 MB hinzufügen. Diese Erhöhung erfolgt über einen rollierenden Zeitraum von 18 Tagen, wodurch sichergestellt wird, dass es keine langfristige Erhöhung der Speicherkapazität für Netzwerkknoten gibt.

Neues Precompile Point Evaluation Precompile:

Zusätzlich führt EIP-4844 ein neues Precompile namens Point Evaluation Precompile ein, das die Überprüfung von Blob-bezogenen Daten für Optimistic Rollup- und ZK Rollup-Lösungen erleichtert. Bei Optimistic Rollup wird Point Evaluation Precompile hauptsächlich verwendet, um zugrunde liegende Daten zu überprüfen, die während der Einreichung von Betrugsbeweisen bereitgestellt werden. Bei ZK Rollup wird es verwendet, um zwei kritische Verpflichtungen zu überprüfen: die Blob-Verpflichtung und die eigene Verpflichtung des ZK Rollups. Durch die Nutzung von Point Evaluation Precompile können ZK Rollups effektiv beweisen, dass diese Verpflichtungen auf dieselben Daten verweisen, was die Datenkonsistenz gewährleistet und Zuverlässigkeit und Sicherheit für das gesamte ZK Rollup-System bietet.

EIP-1153 (Sofortige Speicheroperationen):

Derzeit folgt die gesamte Datenspeicherung auf Ethereum einem permanenten Speichermodell, einschließlich der Speicherung temporärer Daten, was zu Verschwendung und hohen Gasgebühren führt. EIP-1153 zielt darauf ab, einen neuen Mechanismus für den Umgang mit temporärem oder sofortigem Speicher während der Ausführung von Smart Contracts einzuführen. Die Einführung von sofortigen Speicheroperationen ermöglicht es Smart Contracts, temporäre Speicherdaten während eines vollständigen Transaktionsausführungszyklus zu lesen und aufzurufen und löscht temporäre Daten nach Beendigung des Transaktionsausführungszyklus.

EIP-4788 (Beacon Block Root Submission):

Die derzeitige Unabhängigkeit zwischen der Ethereum Virtual Machine (EVM) und der Beacon Chain (Ethereums Konsensschicht) stellt einige Herausforderungen dar. Die EVM kann nicht direkt auf die Beacon Chain zugreifen und ist auf externe vertrauenswürdige Orakel angewiesen, um Daten und Status von der Beacon Chain zu erhalten. EIP-4788 platziert eine Beacon Chain Block Root in jedem Ausführungsblock-Header, wodurch die EVM direkt auf den Status und die Daten der Konsensschicht von Ethereum zugreifen kann. Dies führt ein Protokoll-Level-Orakel ein, verbessert die Betriebseffizienz und Genauigkeit und eliminiert die mit externen Orakeln verbundenen Risiken.

EIP-5656 (MCOPY Opcode):

EIP-5656 führt den MCOPY-Opcode ein, um den Prozess des Kopierens von Daten im Speicher während der Ausführung von Smart Contracts zu optimieren. Das Kopieren von Speicher bezieht sich auf den Prozess des Verschiebens von Daten von einem Ort im Speicher zu einem anderen, was eine grundlegende Operation in der Datenverarbeitung ist, die für den Aufbau von Datenstrukturen und das Kopieren von Objekten verwendet wird. Die Einführung des MCOPY-Opcodes wird die mit verwandten Operationen verbundenen Gasgebühren reduzieren und gleichzeitig die Leistung der Vertragsausführung verbessern.

EIP-6780 (Einschränkung von SELFDESTRUCT):

Der bestehende SELFDESTRUCT-Opcode ermöglicht es Entwicklern, wie der Name schon sagt, Smart Contracts vollständig von der Blockchain zu entfernen. Bei der Ausführung entfernt er den Code und Speicher des Vertrags von Ethereum und sendet das verbleibende ETH im Vertrag an eine angegebene Adresse. Dieser Vorgang beinhaltet erhebliche Änderungen am Zustand des Kontos, da er das Entfernen des bereitgestellten Vertragscodes und der Speicherdaten von der Kette umfasst.

EIP-6780 zielt darauf ab, die Verwendung des SELFDESTRUCT-Opcodes einzuschränken. Es wird nur wirksam, wenn ein Smart Contract erstellt und der SELFDESTRUCT-Opcode innerhalb derselben Transaktion ausgeführt wird. In anderen Fällen wird es keine Löschung von Code oder Speicher geben.

Zusammenfassung:

Als Pionier der Blockchain-Technologie hat Ethereum seine technischen Fähigkeiten konsequent durch Updates und Upgrades verbessert, um den wachsenden Anforderungen von Unternehmen und Benutzererwartungen gerecht zu werden. Das Dencun-Upgrade stellt einen bedeutenden Schritt für Ethereum in seinem Fahrplan für Verbesserungen der Skalierbarkeit und Leistung dar.

Mit der Implementierung des Dencun-Upgrades hat Ethereum erhebliche Fortschritte in Bezug auf Sicherheit, Skalierbarkeit und Nachhaltigkeit gemacht und damit eine solide Grundlage für breitere Anwendungen in der Zukunft der Blockchain geschaffen.

Verstehen und Navigieren des bevorstehenden Ethereum Dencun-Upgrades