Dencun: Il futuro è già qui? Forse, con l’aggiornamento di Ethereum

Introduzione

L’aggiornamento di Dencun segna l’inizio dell’era “The Surge” nella roadmap di Ethereum, aprendo la strada alla scalabilità di massa attraverso i rollup di livello due che renderanno Ethereum più accessibile e facile da usare, promuovendone l’adozione e l’utilità in vari settori, inclusa la cosiddetta DeFi 2.0 (Finanza Distribuita).

La scalabilità di Ethereum è una delle principali limitazioni per la blockchain e il tentativo di risolverla è passato dalle sidechain e dagli state channel per arrivare ai rollup e allo sharding. 

I rollup affrontano efficacemente la scalabilità sul fronte dell’esecuzione, ma non riescono a risolvere le sfide legate alla disponibilità dei dati. Lo sharding è l’idea che i dati di rete possano essere suddivisi in “frammenti”, ciascuno contenente il proprio set di dati blockchain, inclusi saldi e smart contract. 

Qui entra in gioco l’aggiornamento Dencun che riguarda il Proto-danksharding, un precursore del full danksharding, un tipo di architettura di sharding che divide i blocchi di Ethereum. (Il danksharding completo è l’obiettivo finale.)

In cosa consiste Dencun

Dencun è un mix degli aggiornamenti “Deneb” e “Cancun” e mira a migliorare l’efficienza di esecuzione di Ethereum e la disponibilità dei dati all’interno della rete, con particolare attenzione al proto-danksharding. 

Proto-danksharding è il primo aggiornamento per raggiungere lo sharding completo e renderà disponibile più spazio sui blocchi in modo che le soluzioni di scalabilità di Layer 2 possano elaborare più transazioni off-chain in modo economicamente vantaggioso.

Dencun si concentra sui cosiddetti rollup, che vengono utilizzati per eseguire transazioni dalla catena principale di Ethereum, occupandosi dei costi di esecuzione e verifica e aumentando l’efficienza. Ma anche i dati alla base di tali transazioni devono essere rinviati al Layer 1. Questo diventa costoso, perché viene elaborato dai nodi Ethereum, e generalmente ingombrante perché i dati risiedono sulla blockchain per sempre.
Come vedremo in dettaglio il Proto-danksharding lancia un nuovo tipo di transazione che trasporta “blob” o oggetti binari di grandi dimensioni. I BLOB memorizzano temporaneamente i dati per la verifica delle transazioni a breve termine ed eliminano i dati per evitare di sovraccaricare la rete.

Vediamo cosa vuol dire con un paragone urbanistico proposto da Jesse Leclere, un analista di CertiK. E’ un po’ come introdurre in una città un nuovo sistema di trasporto pubblico, più veloce e più economico. Al momento, Ethereum utilizza “calldata” per le transazioni, che è come usare i taxi per ogni singola persona in città. Funziona, ma può diventare piuttosto costoso e congestionato nei periodi di forte domanda. Leclere paragona i “blob” agli autobus che possono trasportare molte persone (o dati) contemporaneamente. Questi blob saranno utilizzati dai Layer 2, che possono essere pensati come diversi quartieri o sobborghi attorno alla città principale. Invece di andare in città con la propria automobile (come succede con calldata), gli abitanti della periferia possono ora prendere uno di questi nuovi autobus (blob). Questo consentirà di risparmiare molto carburante, non quello delle auto, ma le commissioni che si pagano per effettuare transazioni su Ethereum.
Ciò dovrebbe rendere la vita a Ethereum City e dintorni molto più piacevole e alla portata di tutti.

In aggiunta, Dencun consiste in una serie di aggiornamenti minori rispettivamente al Consensus Layer (CL) e all’ Esecution Layer (EL) di Ethereum, nella metafora di Leclere: un miglioramento contestuale alle strade e infrastrutture elettriche cittadine.

I rollup Layer-2 migliorano la scalabilità e l’efficienza di Ethereum elaborando le transazioni off-chain, preservando le garanzie di sicurezza della blockchain principale di Ethereum (Layer-1). Proviamo a riassumerne le caratteristiche principali:

1. Esecuzione Off-Chain:
   Le transazioni vengono elaborate al di fuori della blockchain principale di Ethereum, consentendo un throughput più rapido e costi inferiori. Non c’è concorrenza per lo spazio di archiviazione sulla blockchain principale, favorendo una maggiore velocità e fluidità.
   
   
2. Aggregazione delle Transazioni:
   I risultati di diverse transazioni vengono raggruppati in un’unica forma compressa, ottimizzando l’utilizzo dello spazio sulla blockchain. Riducendo la congestione e i costi di transazione per gli utenti.
   
   
3. Pubblicazione sulla blockchain Principale:
   I dati compressi delle transazioni (rollup) vengono pubblicati sulla blockchain principale di Ethereum per la verifica e la convalida. Garantendo la sicurezza e l’integrità di tutte le transazioni.
   
   
4. Disponibilità dei Dati:
   Nonostante l’elaborazione off-chain, tutti i dati relativi alle transazioni rimangono accessibili e verificabili da tutti i validatori. Mantenendo la trasparenza e accessibilità per l’intera rete.
   
   
5. Sicurezza:
   I rollup Layer-2 ereditano le garanzie di sicurezza della rete Ethereum. Vengono utilizzate diverse tecniche crittografiche per proteggere le transazioni e prevenire frodi.

I rollup Layer-2 offrono una soluzione per la scalabilità di Ethereum, combinando maggiore efficienza e velocità mantenendo un elevato livello di sicurezza.

In sintesi:

I rollup Layer-2 offrono una soluzione per la scalabilità di Ethereum, combinando maggiore efficienza e velocità mantenendo un elevato livello di sicurezza.

Abbiamo visto brevemente in cosa consiste l’aggiornamento di Dencun e come migliora Ethereum. Ricordiamo anche i passi che hanno portato a questo aggiornamento per poi fare un approfondimento su Dencun:

• Dicembre 2020: è stata lanciata la Beacon chain, introducendo la Proof-of-Stake (PoS) e consentendo lo staking di ETH, ponendo le basi per la transizione di Ethereum dalla Proof-of-Work.
  
  
• Settembre 2022: The Merge unisce la rete principale di Ethereum con la Beacon Chain, passando completamente al PoS.
  
  
• Aprile 2023: segna l’aggiornamento Shanghai, che consentirà i prelievi di ETH precedentemente in staking.
  
  
• 28 settembre 2023: è stato attivato Holesky, il nuovo testnet pubblico di Ethereum. Supportando 1,4 milioni di validatori, è un fondamento vitale per l’aggiornamento di Dencun.
  

L’aggiornamento di Dencun è estremamente focalizzato sul ridimensionamento della parte di disponibilità dei dati di Ethereum, che prevede di avere un effetto a cascata positivo sui costi e sulla velocità delle transazioni.

Gli aggiornamenti precedenti non risolvevano direttamente i problemi di scalabilità di Ethereum. La fusione riguardava principalmente la transizione verso un meccanismo di consenso più sostenibile e sicuro, mentre l’aggiornamento di Shanghai si concentrava sul miglioramento dell’esperienza di staking.

Entrambi sono stati passi cruciali nel viaggio di Ethereum, ma non hanno affrontato direttamente la scalabilità.

Tutti gli EIP di Dencun 

Ora approfondiamo l’aggiornamento di Dencun EIP (Ethereum Improvement Proposals) per EIP tentando di dare una panoramica di alto livello di ciò che significano per Ethereum:

• (EIP-4844) Migliore disponibilità dei dati:
  Proto-danksharding introduce dei blob  (abbreviazione di Binary Large Object) di dati che migliorano il throughput e l’efficienza delle soluzioni Layer 2.
  
  
• (EIP-1153) Archiviazione temporanea dei dati:
  permette agli smart contract la cancellazione dei dati intermedi dopo il completamento della transazione, riducendo i costi generali di archiviazione permanente.
  
  
• (EIP-6780): limita la funzione SELFDESTRUCT nei contratti intelligenti a condizioni specifiche, migliorando la stabilità e la prevedibilità del contratto.
  
  
• (EIP-5656) Istruzione di copia della memoria:
  mira a semplificare la gestione della memoria nella Ethereum Virtual Machine (EVM), portando a un’elaborazione più efficiente dei contratti intelligenti.
  
  
• (EIP-4788): rende le radici dei blocchi di Beacon Chain accessibili alla Ethereum Virtual Machine (EVM) memorizzandole in uno smart contract sull’Esecution Layer. In sostanza, si tratta di un oracolo integrato nella rete principale di Ethereum, che consente ai contratti intelligenti l’accesso diretto allo stato di consenso della rete senza bisogno di oracoli esterni.
  
  
• (EIP-7045, EIP-7044 e EIP-7514) Migliore gestione ed efficienza del validatore:
  questi tre EIP contribuiscono collettivamente a ottimizzare il ciclo di vita e le operazioni del validatore sulla rete Ethereum.
  
  
  
  • EIP-7045 estende lo slot massimo per includere gli attestati di validazione nella Beacon Chain.
    
    
  • EIP-7044 semplifica il processo di uscita per i validatori e garantisce che le loro azioni rimangano valide attraverso i fork futuri.
    
    
  • EIP-7514 limita il timeout per le attivazioni dei validatori Ethereum a 8 per epoc per aiutare a mantenere una dimensione stabile e gestibile del set di validatori.
    

• (EIP-7516) Tariffe BLOB affidabili:
  introduce il codice operativo BLOBBASEFEE in Ethereum, che consente agli smart contract di accedere direttamente all’attuale tariffa base per i blob di dati sulla chain. Ciò consente agli smart contract di rollup di gestire e prevedere i costi dei BLOB di dati in modo più efficace.
  
  
• (EIP 4844): Proto-danksharding è un aggiornamento che mira a migliorare la scalabilità e la gestione dei dati di Ethereum. Introduce il concetto di transazioni che trasportano blob, progettate per gestire pacchetti di dati di grandi dimensioni in modo più efficiente rispetto alle transazioni tradizionali che trasportano CALLDATA.
  I BLOB o gli oggetti binari di grandi dimensioni sono pacchetti di dati di grandi dimensioni (~125 kB) distinti dai normali calldata di Ethereum, poiché vengono archiviati off-chain e referenziati nella transazione. Tecnicamente sono vettori di dati rappresentati come polinomi, che consentono semplici riferimenti e verifiche crittografiche. L’obiettivo principale dell’utilizzo dei BLOB anziché di CALLDATA è aumentare la quantità di dati che possono essere inclusi in un blocco, semplificandone l’elaborazione e l’archiviazione. I BLOB stessi vengono archiviati off chain, riducendo il carico su Ethereum.

Vantaggi del proto-danksharding

I rollup di livello 2 sono uno dei principali beneficiari del proto-danksharding. Con il proto-danksharding, i rollup possono utilizzare i BLOB di dati per pubblicare i dati delle transazioni in batch in modo più economico, riducendo significativamente i costi operativi e migliorando la scalabilità.

L’efficienza della blockchain e la decentralizzazione sono bilanciate dal proto-danksharding. Mantenendo transitori i data blob e limitandone le dimensioni, il proto-danksharding garantisce che i singoli operatori dei nodi più piccoli possano comunque partecipare alla rete.

Il throughput di Ethereum aumenta man mano che l’introduzione di data blob aumenta la quantità di dati che possono essere inclusi in un blocco senza sovraccaricare la blockchain. 

Vale la pena notare che non è previsto lo sharding del Layer 1 nel proto-danksharding. Ovvero non comporta una suddivisione della rete Ethereum in più frammenti. Introduce un nuovo tipo di transazione per la gestione di pacchetti di dati di grandi dimensioni, ponendo le basi per l’implementazione dello sharding completo.

Cosa pensano gli esperti

Jesper Nielsen, Chief Operating Officer di Northstake ha osservato che:

“I precedenti aggiornamenti di Ethereum tendevano a risolvere problemi limitati, come la riduzione della volatilità del prezzo del gas”, ma ha affermato che EIP-4844 “potrebbe portare Ethereum al livello successivo migliorando sostanzialmente la sua scalabilità ed efficienza attraverso commissioni di regolamento notevolmente inferiori. Ciò non solo colma le lacune, ma migliora le capacità principali di Ethereum.”
“Se EIP-4844 riesce a mantenere la sua promessa di ridurre i costi di 10 o 100 volte come sperato, potrebbe innescare un’esplosione cambriana di attività e casi d’uso attraverso le reti Layer 2”

Jeff Owens, co-fondatore della Haven1 Foundation, ha dichiarato che:

“Dencun introduce un nuovo formato di dati chiamato transazioni ‘blob’, che consentirà di archiviare temporaneamente i dati delle transazioni sul livello di consenso prima essere cancellato.”
“Ciò renderà l’intero processo più economico e ridurrà la congestione, aumentando così il throughput sulle reti Ethereum Layer 2, come Arbitrum e Optimism, e riducendo le loro commissioni fino al 90%”, ha affermato.
“Per ora, questo vale solo per i Layer 2: lo ‘sharding’ su vasta scala si applicherà alla stessa rete Ethereum.”

Guardando al futuro, oltre a Ether, anche altre blockchian Layer 2 potranno beneficiare dell’aggiornamento di Dencun.

Wilfred Daye, amministratore delegato di Samara Alpha Management prevede che le reti di livello 2 come Arbitrum (ARB) e Optimism (OP), che raggruppano le transazioni prima di inviarle nuovamente alla catena principale, trarranno vantaggi significativi dall’introduzione dei data blob. 

Cosa aspettarsi in concreto dall’aggiornamento Dencun?

Transazioni più veloci e convenienti, maggiore scalabilità: Ethereum sarà in grado di gestire un numero maggiore di transazioni al secondo, aprendo la strada verso nuove applicazioni e casi d’uso mantenendo la sicurezza di Ethereum.

In conclusione, Dencun è un passo avanti fondamentale per Ethereum e per il futuro del Web3. Con questo aggiornamento, Ethereum si prepara a diventare la piattaforma principe per le applicazioni decentralizzate (dApps) e la Finanza Decentralizzata (DeFi).

Per approfondire:

• ETH roadmap: https://ethereum.org/en/roadmap/
  
  
• Introduction to Ethereum Improvement Proposals EIP: https://ethereum.org/eips 
  
  
• EIP-4844: Shard Blob Transactions https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-4844
  
  
• EIP-6780: SELFDESTRUCT only in same transaction https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-6780
  
  
  

Alcuni interessanti letture che hanno contribuito ad ispirare il presente articolo:

• https://www.kitco.com/news/article/2024-02-21/ethereums-dencun-upgrade-explained-how-it-could-reduce-ethereum-l2-fees-90
  
  
• https://www.coindesk.com/tech/2024/01/30/ethereums-dencun-upgrade-goes-live-on-second-testnet-with-just-one-remaining/
  
  
• https://www.coindesk.com/tech/2024/01/25/ethereum-developers-set-timeline-for-final-dencun-testnet-upgrades/