Einleitung

Proto-Danksharding, benannt nach den Ethereum-Forschern Protolambda und Dankrad Feist, ist dasjenige Feature, dessen Einführung im Rahmen des Deneb-Cancun (Dencun) Ethereum-Hard Fork am sehnlichsten erwartet wird. Die Einführung ist auf den 13. März 2024 geplant. Die Aktivierung von Proto-Danksharding im Mainnet wird Transaktionsgebühren für Ethereum-Rollups deutlich senken und gleichzeitig die Skalierbarkeit verbessern - ohne Einbussen betreffend Sicherheit und Dezentralität.

Welche Vorteile bringt das Proto-Danksharding?

Proto-Danksharding bringt Ethereum-Rollups-Nutzer zwei essentielle Vorteile:

1. Geringere Transaktionsgebühren: Obwohl Transaktionen auf Ethereum-Rollups bereits um das Hundertfache günstiger sind als auf Layer 1, gibt es Anwendungsfälle, für welche noch niedrigere Gebühren gefragt sind. Derzeit sind Anwendungen, die häufige Operationen erfordern, aufgrund der hohen Transaktionsgebühren auf Off-Chain-Module angewiesen. Proto-Danksharding wird deshalb das Spektrum für vollständige On-Chain-Anwendungen erweitern.
2. Konsistente Transaktionsgebühren: Rollups sind auf Ethereum-Ressourcen angewiesen. Aus diesem Grund treibt erhöhte Aktivität auf Ethereum die Gebühren nicht nur für Transaktionen auf der Layer 1, sondern auch für Rollups in die Höhe. Proto-Danksharding ermöglicht die Entkoppelung von Layer 1 Smart Contracts-Ressourcen von denjenigen, die Rollups gewidmet sind, wodurch die Kosten für den Betrieb von Rollups stabiler werden.

Proto-Danksharding ermöglicht neue Anwendungsfälle und verbessert das Benutzererlebnis bei Ethereum-Rollups erheblich.

Darüber hinaus wird die technische Grundlage für ein längerfristiges Upgrade gelegt. Danksharding, das eine noch stärkere Reduzierung der Kosten für Rollups ermöglicht, ohne dabei Kompromisse bei der Sicherheit oder Dezentralisierung einzugehen. Danksharding vollendet den Übergang vom bisherigen Fokus auf Execution Sharding (mehrere parallel laufende Chains) zu einem für Rollups optimierten vollständigen Data Sharding.

Wie wird das Proto-Danksharding implementiert?

Gemäss EIP-4844: Shard Blob Transactions, verfolgt Proto-Danksharding das Ziel, Ethereum als Datenverfügbarkeitsschicht für das modulare Blockchain-Ökosystem zu optimieren.

Vor Dencun mussten Rollups für ihre Transaktionsbatches Gas für Calldata bezahlen, um damit Datenverfügbarkeit zu erwerben. Somit mussten Rollups mit Smart Contracts auf der Layer 1 um Ressourcen konkurrieren und diese Daten wurden unnötigerweise Teil des historischen Status von Ethereum.

Nach Dencun werden Rollups die zusätzliche Option haben, Batches über Blob-Transaktionen auf Ethereum zu posten. Dies wird in den meisten Fällen erheblich kostengünstiger sein und das Wachstum des historischen Status reduzieren.

Blob-tragende Transaktionen verbrauchen eine neue Art von Ressource, die der Datenverfügbarkeit gewidmet ist: Blobspace.

Während Standard-Gas den Zugriff auf den allgemeinen Blockspace ermöglicht, ermöglicht Blob-Gas den Zugriff auf den spezifischeren Blobspace: Jeder Ethereum-Block kann Zusagen für die Verfügbarkeit von bis zu 6 Daten-Blobs enthalten. Jeder Blob enthält dabei 125 kB an Daten.

Im Gegensatz zum Standard-Blockspace, der für die allgemeine Ausführung auf der Layer 1 nützlich ist, ist der Blobspace nur für Anwendungen von Nutzen, die Datenverfügbarkeit erfordern. Die Ethereum Virtual Machine kann nicht auf den Inhalt der Blobs zugreifen und wird grundsätzlich nach 4096 Epochen (~18 Tage) aus der Historie entfernt.

Daraus folgt, dass Gas und Blob-Gas unabhängig voneinander bepreist werden können: Proto-Danksharding bietet somit die erste Implementierung eines multidimensionalen Gebührenmarktes auf Ethereum. Ähnlich wie bei Blockspace wird der Preis für Blob-Gas dynamisch gemäss Nachfrage nach Blobspace angepasst, wobei ein Durchschnitt von 3 Blobs pro Block angestrebt wird.

Mit der Implementierung von EIP-4844 sind keine weiteren Änderungen am Ausführungsclient für Danksharding erforderlich. Dank des Samplings der Datenverfügbarkeit kann die durchschnittliche Bandbreite der Datenverfügbarkeit von 0,03125 MB/s auf ~1,3 MB/s erhöht werden, was die Kosten für Rollups weiter reduziert.

Dencun über das Proto-Danksharding hinaus

Zusätzlich zu EIP-4844 werden mit Dencun weitere Verbesserungen für Ethereum implementiert:

• EVM-Verbesserungen:
  • EIP-6780: SELFDESTRUCT only in same transaction reduziert die Funktionalität des veralteten Opcodes SELFDESTRUCT und verbessert die Sicherheit;
  • EIP-5656: MCOPY – Memory copying instruction und EIP-1153: Transient Storage Opcodes verbessern die Effizienz der Speicherverwaltung.
• Staking-Upgrades:
  • EIP-7044: Perpetually Valid Signed Voluntary Exits entfernt das Verfallsdatum von Validator-signierten voluntary exits und vereinfacht so die Staking-Operationen;
  • EIP-4788: Beacon-Block-Root in the EVM übermittelt den Status von gestakten ETH von der Konsensschicht an die Ausführungsschicht, wodurch die Notwendigkeit entfällt, sich auf Orakel zu verlassen.
• Netzwerk-Upgrades:
  • EIP-7514: Add Max Epoch Churn Limit setzt eine harte Obergrenze für die Wachstumsrate des Validators, wodurch die prognostizierte Belastung des P2P-Netzwerks reduziert wird
• Konsens-Upgrades:
  • EIP-7045: Increase max attestation inclusion slot verbessert die Sicherheit der Fork-Choice-Regel und bildet die Grundlage für eine neue Bestätigungsregel.

Ausblick

Das Proto-Danksharding stellt einen signifikanten Meilenstein in der Rollup-zentrierten Roadmap von Ethereum dar, insbesondere auf dem Weg zu einer optimalen Datenverfügbarkeitsschicht für das modulare Blockchain-Ökosystem. Wenn Danksharding aktiviert wird und keine Notwendigkeit für «training wheels» mehr besteht, werden Rollups auf Ethereum schliesslich betreffend Transaktionsgebühren mit durchsatzstarken Layer-1-Blockchains vergleichbar sein und gleichzeitig von der immensen Wirtschaftlichkeit und dem Sicherheitsbudget von Ethereum profitieren.