Pectra: что изменит следующий хардфорк Ethereum и почувствуют ли это пользователи?

Реализованные в Pectra нововведения

Как и все предыдущие хардфорки Ethereum, Pectra состоит из двух блоков, относящихся к отдельным аспектам работы блокчейна. Каждому соответствует своя часть в названии:

• Prague — включает пакет предложений по улучшению работы уровня исполнения, то есть Ethereum Virtual Machine (EVM);
• Electra — предлагает ряд изменений, нацеленных на оптимизацию консенсуса блокчейна.

В соответствии с интерактивной дорожной картой Ethereum, Pectra затронет сразу несколько этапов развития блокчейна с наибольшим влиянием на блок The Splurge, нацеленный на оптимизацию уровня консенсуса и ее подготовку к дальнейшим изменениям, конечной целью которых является полная перестройка архитектуры сети.

Влияние хардфокрка Pectra (красный) на различные блоки развития Ethereum. Данные: Ethroadmap.

По этой причине большая часть EIP из этого обновления относится ко внутренним механизмам работы блокчейна и оказывает меньше влияния на конечных пользователей, чем, скажем, Dencun. Ниже изложено краткое описание всех предложений, которые будут имплементированы с Pectra.

Уровень исполнения

EIP-7702

EIP-7702 — ключевое нововведение для уровня исполнения, предложенное Виталиком Бутериным. Оно предусматривает добавление новых команд, которые позволят пользовательским кошелькам (External Owned Accounts; EOA) временно использовать возможности, доступные смарт-адресам, введенным в рамках EIP-4844.

Это должно повысить качество пользовательского опыта за счет реализации для всех кошельков безгазовых платежей и возможности проводить несколько операций в рамках одной транзакции. Мы подробнее рассмотрим EIP-7702 в отдельном разделе.

EIP-7692

Инициатива по созданию первой версии формата объектов EVM (EOF). Предложение объединяет 11 различных EIP, описывающих те или иные аспекты EOF, и должно оптимизировать развертывание и исполнение смарт-контрактов в Ethereum. Среди прочего, это может привести к снижению стоимости газа и несколько улучшить опыт разработчиков.

EIP-2537

Техническое нововведение делающее возможной предварительную компиляцию BLS-подписей для повышения эффективности операций с эллиптической кривой BLS12-381. По словам инициаторов, оно обеспечит для операций с эллиптической кривой уровень криптостойкости в 120 бит, что на 40 бит больше, чем у используемого сейчас стандарта BN24.

Помимо прочего, EIP-2537 должно повысить эффективность агрегации подписей, что позволит в некоторой мере снизить плату за газ и улучшит производительность валидаторов.

EIP-2935

Предусматривает хранение последних 8192 хешей блока в специальных слотах системного хранилища. В мотивации EIP указано, что это важный этап на пути к блокчейну, нодам которого не нужен доступ к полным данным о состоянии сети (statelessness), поскольку позволит создать «свидетеля» (witness), который сможет предоставлять узлам данные определенного набора хешей и устранит необходимость в их самостоятельном хранении.

Вместе с тем отмечается, что потенциал этого нововведения будет полностью раскрыт лишь после внедрения Деревьев Веркла (Verkle Trees).

EIP-7685

Устанавливает расширенный канал для обмена запросами между уровнями исполнения и консенсуса, благодаря чему последний имеет возможность обрабатывать часть связанных с валидаторами операций.

Стоит отметить, что EIP-7685 продолжает курс на взаимодействие между разными уровнями блокчейна, заложенный в рамках Dencun.

Уровень консенсуса

EIP-7251

EIP-7251 предусматривает, что валидаторы смогут депонировать в смарт-контракт от 32 ETH до 2048 ETH, а вероятность их избрания в качестве создателя блока будет напрямую зависеть от размера стейка. Эта инициатива нацелена на замедление темпов роста стека валидаторов, который увеличивается на фоне популяризации ликвидного стейкинга и рестейкинга.

Вместе с расширением функций смарт-кошельков EIP-7251 считается одним из ключевых нововведений Pectra, поэтому мы подробнее рассмотрим его в отдельном разделе.

EIP-7549

Инициаторы предлагают вынести индекс валидатора, определяющий его принадлежность к определенному комитету, за пределы аттестации. Это позволит повысить эффективность клиентов консенсуса — в первую очередь, Casper LFG — за счет сокращения количества проверяемых аттестаций.

Кроме того, реализация EIP-7549 позволит эффективнее хранить данные на уровне консенсуса и помещать в один блок до восьми слотов голосования по сравнению с текущими двумя, что повысит безопасность и отказоустойчивость сети.

EIP-7594

Предусматривает внедрение сетевого протокола доступности данных PeerDAS (Peer Data Availability Sampling).

PeerDAS — дальнейшее развитие технологии больших двоичных объектов (BLOB), удешевляющих хранение данных для роллапов. Она была реализована в EIP-4844 и позволила существенно снизить стоимость транзакций в сетях второго уровня.

Протокол предусматривает разделение содержания BLOB между несколькими узлами, чтобы каждый из них хранил лишь определенную часть информации, но при необходимости набор данных можно было восстановить целиком, запросив фрагменты у держателей. Таким образом можно повысить эффективность хранения данных и создать возможности для дальнейшего развития решений на базе роллапов.

Общие

Два предложения — EIP-7002 и EIP-6110 — ориентированы на депозиты валидаторов и вносят изменения одновременно как в уровень консенсуса, так и в уровень исполнения, чтобы улучшить взаимодействие между ними в контексте операций с активами.

EIP-7002

Позволяет инициировать вывод средств со депозитного контракта Ethereum при помощи учетных данных уровня исполнения.

Мы подробнее рассматривали проблему, которую решает это предложение, в описании хардфорка Dencun. Суть в том, что в теории стейкер, делегирующий свои активы оператору ноды, может вывести их в любой момент времени, однако такая транзакция должна быть подписана специальным ключом на уровне консенсуса, который доступен только валидатору.

Взаимодействие между сторонами делегированного стейкинга. Данные: Consensys.

Как правило, валидаторы предоставляют такие подписи «авансом» при внесении депозита, однако потенциально эта архитектура может привести к ситуации, в которой стейкер полностью зависит от оператора, а его активы находятся «в заложниках».

EIP-7002 решает эту проблему, позволяя инициировать и подтверждать вывод средств при помощи учетных данных, доступных непосредственно стейкеру.

EIP-6110

Предложение по включению баланса валидаторов и связанных с ним операций структуру блоков уровня исполнения. Это позволит перенести обработку депозитов и снизить нагрузку на уровень консенсуса, что повысит общую безопасность активов и устранит потребность в голосовании для изъятия Ethereum из депозитного контракта. Последний аспект сокращает задержку во время вывода активов с примерно 12 часов до 13 минут.

Предложение в первую очередь скажется на клиентах уровня консенсуса, упростив их архитектуру и обслуживание узлов. В целом же и EIP-6110 и EIP-7002 касаются обслуживания депозитов, поэтому могут повлиять на работу ориентированных на стейкинг протоколов вроде Lido.

Примечание: чтобы лучше понять проблему обмена данными между разными уровнями блокчейна, рекомендуем ознакомиться с описанием EIP-4788 в нашей обзорной статьи про Dencun.

Ключевые нововведения

Как мы уже отмечали, некоторые из перечисленных выше EIP могут оказать существенное влияние на пользователей и архитектуру Ethereum, поэтому нуждаются в более подробном рассмотрении.

Расширение функционала смарт-кошельков

Это предложение внесено Виталиком Бутериным в рамках дальнейшего развития смарт-кошельков, реализованного в виде технического стандарта ERC-4337.

Нововведение расширило функционал кошельков, позволяя среди, прочего, интегрировать более сложные типы операций и современные методы восстановления, не привязанные к мнемонической фразе. Однако для обработки транзакций адресов стандарта ERC-4337 создается отдельный реестр с собственным мемпулом, что делает EOA-кошельки несовместимыми с новым функционалом.

Чтобы исправить это, разработчики инициировали EIP-3074, которое вводит новые опкоды, позволяя передавать контроль над EOA-адресами смарт-контрактам Ethereum, тем самым превращая обычные кошельки в ERC-4337. Однако это решение подверглось критике из-за проблем с безопасностью, поскольку делает стандартные адреса более уязвимыми ко взломам.

Поэтому в мае 2024 года Бутерин предложил изменить дизайн опкодов таким образом, чтобы предоставить смарт-контракту контроль над EOA-адресом только в рамках одной транзакции, а не на постоянной основе, как это предусматривает EIP-3074. Это позволяет проводить через стандартные кошельки «смарт» операции вроде безгазовых платежей и пакетирования транзакций, но не создает дополнительных угроз для EOA.

Позже этот модифицированный дизайн предложили для реализации в рамках Pectra и на момент написания он является предпочтительным.

Повышение эффективного баланса

В нашей статье, посвященной распространению ликвидного стейкинга в сети Ethereum, мы указывали, что популяризация тренда сопровождается ростом количества валидаторов, развертываемых протоколами вроде Lido.

На момент написания их число превысило 1 млн и продолжает расти.

Количество активных валидаторов в сети Ethereum. Данные: Glassnode.

Основной причиной этого является ограничение на максимальный баланс валидатора в размере 32 ETH, вынуждающий операторов постоянно запускать новые узлы для размещения активов.

Как отмечают инициаторы EIP-7251, слишком большой набор валидаторов может привести к проблемам финализации транзакций и отрицательно сказаться на дальнейших изменениях в рамках дорожной карты Ethereum. В качестве решения они предлагают повысить эффективный баланс валидатора с 32 ETH до 2048 ETH. Это позволит операторам размещать на каждом узел больше криптовалюты и замедлит темпы появления новых валидаторов.

После имплементации EIP-7251 вероятность выбора валидатора в качестве создателя блоков будет зависеть от размера его депозита. Однако, по словам разработчиков, это не повлияет на децентрализацию протокола, поскольку большая часть нод Ethereum находится под контролем крупных операторов. То есть нет принципиальной разницы, будет ли под управлением одного субъекта 10 валидаторов с балансом 32 ETH на каждом или один с депозитом в 320 ETH.

Более существенной проблемой может стать механизм слэшинга, поскольку штраф для валидаторов рассчитывается в соотношении к сумме депозита и в абсолютном выражении будет расти пропорционально объему заблокированных средств. Это создает дополнительные риски, особенно, если валидатор одновременно является участником протокола рестейкинга вроде EigenLayer.

Таким образом после развертывания Pectra, операторы смогут концентрировать депозиты в более крупных узлах, сокращая свои операционные расходы и замедляя темпы роста стека валидаторов. С другой стороны, им придется балансировать между стремлением к максимальному депозиту и возрастающими рисками слэшинга.

Другие возможные изменения

Кроме перечисленных выше нововведений, несколько предложений по обновлению Ethereum все еще находятся на этапе обсуждения и, вероятно, тоже могут быть реализованы в ходе Pectra. К ним относятся:

• EIP-7212 — реализация предварительной компиляции с поддержкой эллиптической кривой secp256r1;
• EIP-7547 — предусматривает внедрение механизма принудительного включения транзакций в блок, чтобы снизить зависимость инициаторов транзакции от узлов, избранных в качестве создателей блоков. Разработчики считают, что это повысит цензуроустойчивость Ethereum;
• EIP-7623 — предлагает повысить стоимость вызова функции calldata, использующейся для хранения данных, не включенных в основной блок. По мнению авторов предложения, это позволит снизить средний размер блока Ethereum без последствий для пользователей.

Таким образом следующее обновление Ethereum хоть и способствует общему развитию проекта в соответствии с дорожной картой, в большей мере ориентировано на технические аспекты работы сети. Его главная цель — создать условия для реализации более масштабных нововведений, способных оказать существенное влияние на обычных пользователей и экосистему в целом.

Так, в ходе следующего за Pectra хардфорка Osaka планируется имплементировать Деревья Веркла. Это новая архитектура, позволяющая снизить стоимость транзакций и реализовать механизм, в рамках которого нодам не нужно хранить полные данные о состоянии блокчейна.

В свою очередь, запланированные на 2024 год изменения в основном скажутся на операторах узлов и разработчиках. Впрочем, не исключено, что мы увидим распространение некоторых типов смарт-транзакций за счет EIP-7002, предлагающего своего рода «адаптер» для EOA.

Также стоит отметить, что, несмотря на объявленные Бейко сроки развертывания Pectra, на момент написания работоспособность хардфорка еще не проверена ни в одной из тестовых сетей. Более того, окончательная конфигурация обновления все еще не утверждена и некоторые EIP ожидают одобрения или отклонения со стороны сообщества.