Краткий обзор споров об ограничении Gas в Ethereum: каковы преимущества и недостатки повышения лимита для блоков, валидаторов и доходов MEV?

Автор: Сонгван Пак

Перевод: Глендон, Techub News

Сообщество Ethereum недавно сосредоточило внимание на горячей теме: увеличении лимита Gas. Идея повышения лимита Gas кажется разумной, поскольку она соответствует потребности пользователей в более высокой пропускной способности транзакций и отражает естественную тенденцию роста мощности сети со временем. По этому поводу многие исследователи и члены сообщества выразили решительную поддержку, считая, что Ethereum полностью готов к этим изменениям, и рассматривая это как своевременный шаг для прямого улучшения масштабируемости Ethereum.

Это предложение также вызвало широкий интерес в сообществе. Такие созданные сообществом сайты, как pumpthegas.org, направлены на распространение базовых знаний об увеличении лимита Gas, а также на то, как валидаторы могут изменить настройки своих узлов. Другой сайт, Gaslimit.pics, активно отслеживает прогресс поддержки валидаторами более высокого лимита Gas — данные показывают, что по состоянию на 21 декабря 2024 года уже 25% валидаторов Ethereum скорректировали конфигурацию своих клиентов в знак поддержки. Как только более 50% валидаторов согласятся повысить лимит Gas и изменят конфигурацию своих клиентов, лимит Gas в Ethereum начнет расти и в конечном итоге стабилизируется на новом целевом значении.

Стоит отметить, что это предложение отличается от路线图 Ethereum, ориентированной на rollup, то есть от недавних улучшений масштабируемости (например, EIP-4844 и EIP-7691), которые фокусируются на масштабировании rollup и транзакциях blob, тогда как повышение лимита Gas — это метод масштабирования на уровне L1 (Прим. Techub News: лимит Gas блока Ethereum refers to the maximum number of operations that can be included in a block, this limit is measured by Gas value).

Хотя это обсуждение вызвало энтузиазм у части сообщества, оно также породило опасения исследователей относительно потенциальных рисков для таких ключевых ценностей Ethereum, как децентрализация и безопасность. Критики предупреждают, что в худшем случае больший размер блоков может создать нагрузку на уровень консенсуса и повысить требования к оборудованию валидаторов, что потенциально угрожает стабильности сети.

Являются ли эти опасения напрасными? В этой статье рассматривается краткая история предложения по повышению лимита Gas в Ethereum, его потенциальное влияние, а также технические аспекты и некоторые соображения, связанные с ongoing обсуждением.

Краткая история предложения по повышению лимита Gas в Ethereum

На самом деле, идея повышения лимита Gas обсуждается уже некоторое время. На AMA Ethereum в январе 2024 года соучредитель Ethereum Виталик Бутерин предложил увеличить лимит Gas до 40 миллионов (в настоящее время лимит Gas в Ethereum составляет 30 миллионов), что соответствует закону Мура и отражает стабильный рост возможностей оборудования.

Стоит отметить, что с апреля 2021 года Ethereum не корректировал свой лимит Gas, несмотря на то, что за этот период оборудование значительно продвинулось вперед. Поэтому многие члены сообщества считают, что Ethereum пора учесть эти developments.

Совсем недавно одно предложение выдвинуло «амбициозную» цель: удвоить лимит Gas до 60 миллионов. Конечно, 60 миллионов рассматриваются скорее как долгосрочная цель, а не немедленная. В декабре 2024 года Тони Варштеттер предложил более осторожный подход, выступая за увеличение лимита Gas сначала до 36 миллионов (рост на 20%) в качестве более безопасного первого шага.

Таким образом, в настоящее время увеличение лимита Gas в Ethereum до 36 миллионов рассматривается как начальная веха, и любое дальнейшее увеличение будет следовать постепенному, поэтапному подходу.

Как корректируется лимит Gas блока?

Лимит Gas блока может быть постепенно увеличен без необходимости форка или изменения правил сети. Напротив, валидаторы достигают этого путем изменения своих параметров конфигурации для обеспечения обратной совместимости и регулярной, гибкой корректировки на основе консенсуса сообщества.

Вопреки распространенному мнению, лимит Gas блока в Ethereum не фиксирован на уровне 30 миллионов. Предложители блоков могут настраивать его в определенных пределах. В частности, лимит Gas блока может изменяться в пределах 1/1024 от лимита Gas предыдущего блока. Например, если текущий лимит Gas блока составляет 30 миллионов, то в следующем блоке он может быть увеличен до «30,000,000 + 30,000,000 × (1 / 1024) = 30,029,296».

Приведенный ниже код демонстрирует поведение по умолчанию узла Ethereum в клиенте geth: если лимит Gas нового блока находится в допустимых пределах относительно его родительского блока (Parent Block), он считается valid.

Если предложители последовательных блоков согласны повысить лимит, лимит Gas может продолжать расти. Например, в идеальном случае (при условии достижения консенсуса валидаторами) достижение первой вехи в 36 миллионов (рост на 20%) займет примерно «log(1.2) / log(1025/1024) = 187 блоков», то есть 38 минут. Как только более 50% валидаторов согласятся, увеличение может быть реализовано быстро.

Каковы последствия повышения лимита Gas?

Давайте сначала рассмотрим некоторые относительно предсказуемые последствия увеличения лимита Gas. Увеличение вместимости блоков облегчит обработку текущего спроса блокчейна, что приведет к снижению комиссий Gas.

В краткосрочной перспективе, согласно механизму EIP-1559, снижение комиссий Gas может привести к уменьшению объема сжигания ETH, временно увеличив чистую эмиссию Ethereum. Similar trend наблюдался после EIP-4844, когда комиссии за доступность данных (DA) для rollup значительно снизились, что привело к уменьшению сжигания ETH. Увеличение лимита Gas может产生同样的效果,进一步加剧短期通货膨胀.

Однако в долгосрочной перспективе снижение комиссий может стимулировать большую активность в сети, поскольку больше пользователей смогут позволить себе комиссии за транзакции. Этот рост активности может усилить сетевые эффекты Ethereum, привлекая больше DApp и способствуя более широкому внедрению. Поскольку Ethereum становится неотъемлемой частью систем DApp и DeFi, частота использования ETH как money может возрасти. Возросшее использование ETH, в свою очередь, может стимулировать дальнейший рост активности сети, создавая петлю положительной обратной связи для экосистемы Ethereum.

После увеличения лимита Gas станет возможным создание новых DApps

Помимо снижения Gas и улучшения процесса транзакций, увеличение лимита Gas для отдельного блока может открыть совершенно новые возможности. Хотя умеренное увеличение до 36 миллионов не обязательно приведет к значительным изменениям, более существенный скачок до 60 миллионов может сделать возможными новые типы DApps и транзакций, которые ранее были ограничены лимитом Gas в 30 миллионов. Поскольку некоторые операции, которые почти заполняют или превышают текущий лимит Gas в 30 миллионов, после изменения могут выполняться более эффективно или впервые станут feasible.

Например, транзакции, требующие большого количества Gas (массовый минтинг NFT, масштабные аирдропы токенов или события DAO), обычно приближаются или превышают текущий лимит Gas в 30 миллионов. Эти транзакции обычно分散在多个区块中，导致效率低下、交易延迟和潜在的漏洞。下图中显示的一个具体示例是 NFT 批量铸造交易，消耗超过 2800 万 Gas。

Хэш транзакции: 0xf99bdd89f7e3186e63d71a4a3ffb53cb5cd1c3190ce3771c966f2a82b3346bee

После увеличения лимита Gas блока до 60 миллионов такие операции смогут выполняться в пределах одного блока, обеспечивая атомарное выполнение. Это гарантирует, что вся операция либо成功，要么失败，避免了部分完成，确保了参与者的公平性，同时减少了操纵的机会。

Помимо оптимизации существующих use cases, более высокий лимит Gas может проложить путь для инновационных DApps, требующих вычислительно емких операций. Например, с повышением лимита Gas могут стать возможными ончейн приложения ИИ (такие как обучение небольших моделей или inference). Аналогично, более сложные смарт-контракты (такие как полностью ончейн игры или сложные механизмы управления) могут процветать в среде с большей вместимостью. Эти достижения могут расширить функциональность и привлекательность Ethereum, сделав экосистему более разнообразной.

Таким образом, во многих случаях удвоение лимита Gas может принести больше преимуществ, поскольку оно уменьшит фрагментацию и откроет некоторые новые possibilities.

Что увеличение лимита Gas означает для дилеммы «невозможного троицы» блокчейна?

Увеличение лимита Gas fundamentally направлено на повышение масштабируемости Ethereum. В контексте блокчейн-трилеммы достижение более высокой масштабируемости часто происходит за счет децентрализации или безопасности. Именно поэтому предложение повысить лимит Gas вызвало некоторые вопросы, люди опасаются, что это может привести к централизации через повышение требований к валидаторам или ослабить безопасность через снижение стабильности уровня консенсуса.

Однако сторонники утверждают, что это не жертва децентрализации или безопасности ради масштабируемости. Напротив, они описывают это как использование улучшений производительности оборудования, описанных законом Мура, для увеличения общей вместимости блокчейна. В этой точке зрения «треугольник» блокчейн-трилеммы может расшириться, поскольку современное оборудование позволяет увеличить общую вместимость без необходимости снижения ключевых атрибутов Ethereum.

Чтобы оценить, верно ли это, необходимо тщательно изучить потенциальные риски повышения лимита Gas. Соображения относительно децентрализации могут включать увеличение требований к оборудованию валидаторов и сложность стратегий MEV. В方面 безопасности，我们应该考虑增加最坏情况下的区块大小、交易的执行时间，这些都会影响分叉或错过 slots 的比率。

Увеличение лимита Gas и размер блока

Увеличение лимита Gas в отдельном блоке позволяет вместить больше данных вызова, что влияет на максимальный размер блока в худшем случае. В настоящее время максимальный размер блока, достижимый путем заполнения блока бессмысленными данными вызова, составляет около 1,8 МБ, а при использовании шести blob общий размер данных, распространяемых в одном слоте, может достигать 2,58 МБ. Более высокий лимит Gas увеличит этот максимальный размер блока в худшем случае, что может создать проблемы для уровня P2P, используемого узлами сети для communication.

Эта ситуация может создать нагрузку на клиенты консенсуса уровня P2P. Когда лимит Gas превысит 40 миллионов, максимальный размер блока в худшем случае может превысить ограничения, встроенные в поведение клиентов по умолчанию, что приведет к тому, что некоторые клиенты не смогут правильно предлагать или распространять блоки. Поэтому крайне важно решить эти ограничения перед значительным повышением лимита Gas.

Надеемся, что EIP-7623 предложит решение путем корректировки цены данных вызова (calldata) в транзакциях доступности данных, что может уменьшить максимальный размер блока в худшем случае с 2,58 МБ до примерно 1,2 МБ. Поэтому мы считаем, что внедрение EIP-7623 будет necessary для обеспечения стабильности консенсуса при любом будущем увеличении лимита Gas.

Аналогично, фактический размер блока (обычно размер блока, заполненного данными транзакций) связан с вероятностью реорга или пропуска слота. Анализ данных слотов (№ 9526972–№ 10351782) показывает, что для меньших блоков разница в распределении размера блока между включенными слотами и реоргом/пропущенными слотами невелика. Однако по мере увеличения блоков (например, более 0,25 МБ) вероятность реорга или пропуска слота возрастает.

Эта корреляция может быть обусловлена такими факторами, как увеличение времени выполнения транзакций или поведение P2P по умолчанию, а не только самим размером блока. Хотя наблюдаемая связь выделяет потенциальные риски, она не устанавливает причинно-следственную связь.

Подводя итог, хотя увеличение размера блока влияет на стабильность слотов, максимальный размер блока в худшем случае особенно важен для обеспечения надежности уровня P2P. Будущее увеличение лимита Gas должно сопровождаться изменениями, предложенными в EIP-7623, для эффективного смягчения этих рисков.

Увеличение лимита Gas и время выполнения

Поскольку увеличение лимита Gas позволяет включать больше транзакций в блоки, время выполнения транзакций также соответственно увеличится. Критичность этого увеличения зависит от форков или пропущенных слотов, что представляет общую стабильность консенсуса.

Приведенный ниже график показывает, что по мере использования большего количества Gas в блоках время выполнения имеет тенденцию к увеличению. Ожидается, что увеличение лимита Gas на 20% немного увеличит время выполнения, но конкретное влияние трудно предсказать. Время выполнения не всегда прямо пропорционально максимальному лимиту Gas или использованию Gas. Однако, если мы сделаем консервативное пропорциональное предположение на основе графика, считая их пропорциональными, то увеличение времени выполнения на 400–500 мс кажется разумным.

Теперь давайте рассмотрим взаимосвязь между временем выполнения и форками или пропущенными слотами.

Красный прямоугольник на графике выше подчеркивает, что слоты со временем выполнения более 4000 мс более подвержены реоргу или пропуску по сравнению со слотами с более коротким временем выполнения. Хотя большинство реоргов или пропущенных слотов происходит в диапазоне 1000–3000 мс (что указывает на слабую корреляцию между временем выполнения и вероятностью реорга в этом диапазоне), блоки в красном прямоугольнике показывают, что при времени выполнения более 4000 мс вероятность реорга значительно выше. Другой график дополнительно подчеркивает влияние очень высокого времени выполнения на стабильность, показывая, что частота реорга или пропуска слотов для слотов со временем выполнения более 4000 мс более чем в три раза выше, чем для слотов менее 4000 мс.

Повлияет ли увеличение лимита Gas на требования к оборудованию валидаторов?

При повышении лимита Gas основной concern валидаторов — это объем хранилища для запуска узла валидатора. По состоянию на декабрь 2024 года узел валидатора имеет около 1,5–1,6 ТБ дискового пространства для поддержания всех исторических данных и данных состояния. Увеличение лимита Gas ускорит рост исторических данных и данных состояния.

В 2020 и 2021 годах для запуска узла валидатора требовался твердотельный накопитель (SSD) объемом 2 ТБ. Однако, когда исторические данные и данные состояния достигли 1,8 ТБ, валидаторам с SSD 2 ТБ пришлось заменить их на SSD 4 ТБ. Хотя цена SSD 4 ТБ сейчас почти такая же, как цена SSD 2 ТБ три года назад, около 250 долларов, сама замена означает затраты на обслуживание и technical difficulties.

Лимит Gas в 36 миллионов может не быть большой проблемой. Но если лимит Gas увеличится до 60 миллионов или более, узлы валидаторов будут вынуждены постоянно заменять оборудование, накапливая затраты на обслуживание и угрожая свойству децентрализации.

Когда будет принят EIP-4444 (целевой срок выпуска клиентов — до мая 2025 года), рост исторических данных может остановиться, что предоставит больше пространства для увеличения лимита Gas. Однако без EIP-4444 рост исторических данных может стать следующим bottleneck для повышения лимита Gas.

Анализ роста состояния от Шторма Сливкоффа показывает, что рост состояния также является потенциальным bottleneck, но текущая скорость роста (около 2,62 ГиБ в месяц) управляема, и современное оборудование может поддерживать рост в течение десяти лет. Требования к памяти увеличиваются с ростом размера состояния, и повышение лимита Gas до 60 миллионов ускорит этот процесс, возможно, требуя дополнительно 2–4,7 ГиБ ОЗУ ежегодно. Хотя текущая конфигурация с 64 ГиБ ОЗУ обеспечивает достаточный缓冲空间，持续的增长可能会使升级更加频繁。

Ожидается, что предстоящие улучшения, такие как деревья Веркла и истечение срока состояния, облегчат это бремя, но тщательный мониторинг остается очень важным.

Что увеличение лимита Gas означает для MEV?

Еще одним фактором, который может повлиять на децентрализацию, является влияние увеличения лимита Gas на доходы валидаторов от MEV (максимальная извлекаемая ценность). По мере того как важность MEV растет, возникают опасения regarding разрыва в доходах между сложными валидаторами, использующими продвинутые стратегии MEV, и меньшими независимыми стейкерами. Этот разрыв в доходах может усилить давление централизации, поскольку валидаторы с большими ресурсами и экспертизой будут доминировать. Чтобы решить эту проблему, сообщество Ethereum активно обсуждает такие механизмы, как разделение предложителя и строителя (PBS) и сжигание MEV, направленные на балансировку доходов валидаторов.

Теоретически увеличение лимита Gas позволяет включать больше транзакций в отдельный блок, что потенциально может усугубить разрыв в доходах, связанный с MEV. Хотя MEV Boost уже частично смягчил эту проблему, позволяя независимым стейкерам захватывать часть вознаграждений MEV, данные о разрыве в доходах валидаторов остаются inconclusive. Это связано с трудностями определения транзакций MEV и точного отслеживания доходов, особенно в сложных сценариях, таких как сложные стратегии MEV across централизованных бирж (CEX) и децентрализованных бирж (DEX). Однако эти сценарии относительно редки, поскольку большинство MEV происходит от стратегий вершины блока.

С другой стороны, более высокий лимит Gas также сделает возможными более сложные и ресурсоемкие стратегии MEV. Хотя это редко, действительно существуют MEV-боты, выполняющие高度复杂的交易，几乎消耗了整个区块的 Gas 上限。例如，观察到一笔使用超过 1800 万 Gas 的机器人交易，在一个区块内执行了多次交换和流动性操作。随着 Gas 上限的增加，这类策略可能会变得更加普遍，从而有可能扩大成熟验证者和小型参与者之间的差距。

Заключение

Обсуждение повышения лимита Gas в Ethereum предоставляет захватывающую возможность推动 масштабируемости，снижения комиссий за транзакции и создания новых возможностей для DApps, ограниченных текущими лимитами. Однако эта тема также触发了关于 децентрализации, требований к валидаторам и стабильности сети глубоких опасений. Такие вопросы, как рост состояния и исторических данных, увеличение времени выполнения и различия в MEV, подчеркивают необходимость тщательного рассмотрения и мониторинга эмпирических данных.

В конечном счете, успех повышения лимита Gas зависит от того, насколько умело Ethereum сбалансирует эти сложные факторы. Такие решения, как EIP-7623, разделение предложителя и строителя (PBS) и сжигание MEV, уже продемонстрировали проактивное отношение сети к потенциальным рискам, и при тщательном планировании и исполнении более высокий лимит Gas также может открыть следующий этап роста Ethereum.