O que é danksharding? A próxima etapa de escala da Ethereum

Porque é que a Ethereum precisa, antes de mais, de uma nova camada de dados

O espaço de bloco da Ethereum é pequeno de propósito. Cada nó completo na rede tem de descarregar, armazenar e verificar todas as transações, e o protocolo é afinado para que um portátil de consumo com uma unidade de estado sólido consiga acompanhar. Essa escolha é o que torna a Ethereum credivelmente neutra: qualquer pessoa, em qualquer lugar, pode executar um nó, verificar a cadeia por si própria e recusar seguir um histórico censurado ou inválido.

O problema é a capacidade de processamento. Com cerca de 15 milhões de gas por bloco e um slot de 12 segundos, a própria L1 só consegue acomodar uma pequena quantidade de atividade. Durante anos, a aposta da comunidade tem sido que a maioria das transações dos utilizadores ficará em rollups de Layer 2, que agrupam as transações dos utilizadores e publicam um resumo comprimido de volta na Ethereum, usando a L1 como camada de liquidação e de disponibilidade de dados.

Essa aposta só funciona se publicar dados na L1 for barato. Em 2023, antes do EIP-4844, as taxas dos rollups eram dominadas pelos custos de calldata, e uma única troca numa L2 popular podia custar vários dólares em períodos de maior movimento. Para chegar a uma economia de cêntimos por troca, a própria camada de dados tem de crescer aproximadamente duas ordens de magnitude. Fazer isso sem quebrar a propriedade de que "um nó pode correr num portátil" é exatamente o problema que o danksharding foi concebido para resolver.

Como o danksharding difere da antiga ideia de "shard chains"

Durante a maior parte da história da Ethereum, o consenso era que escalar significava construir 64 shard chains separadas, cada uma a processar as suas próprias transações em paralelo, e ligá-las através de comunicação entre shards. Esse plano tinha problemas sérios: era complexo de implementar, difícil de compreender para programadores de aplicações e, de qualquer forma, deixava a maior parte da segurança e da composabilidade numa única cadeia.

Danksharding, nomeado em homenagem ao investigador Dankrad Feist, abandona a maior parte dessa abordagem. Em vez de 64 cadeias de execução, a Ethereum mantém uma camada de execução e transforma a camada de consenso numa camada de dados de elevado débito. Não há shards no sentido original. Em vez disso, o sistema anexa grandes objetos binários chamados blobs a cada bloco, e um mecanismo separado chamado amostragem de disponibilidade de dados permite que clientes leves confirmem que os dados foram efetivamente publicados sem descarregar tudo.

Por outras palavras, "sharding" no mundo do danksharding não tem que ver com dividir a execução. Tem que ver com dividir o trabalho de armazenar e verificar dados em blobs por muitos nós, mantendo a própria cadeia como um objeto único e unificado. Isto pode parecer uma pequena mudança de marca, mas as consequências de engenharia são grandes. O conjunto de validadores só tem de verificar uma cadeia, a comunicação entre rollups continua simples e a camada de dados pode ser aumentada ou reduzida com a mesma maquinaria.

A amostragem de disponibilidade de dados, explicada sem matemática

O truque central por trás do danksharding é a amostragem de disponibilidade de dados (DAS). A intuição vem dos códigos de apagamento, o mesmo tipo de matemática que permite a um vídeo em streaming recuperar de perdas de pacotes.

Eis a versão simplificada. Um produtor de blocos pega nos dados blob de um slot e estende-os com fragmentos matemáticos redundantes, de modo que qualquer metade dos fragmentos seja suficiente para reconstruir o todo. Esses dados estendidos são então distribuídos por um conjunto alargado de nós. Cada cliente leve, em vez de descarregar o blob completo, solicita aleatoriamente alguns pequenos fragmentos a pares aleatórios. Se todos os pedidos regressarem com um fragmento válido, o cliente fica estatisticamente muito confiante de que os dados completos foram realmente publicados. Se um produtor de blocos malicioso tentasse ocultar até uma pequena parte dos dados, a amostragem aleatória detetaria a lacuna quase de certeza.

Esta é a parte que permite à Ethereum escalar dados sem escalar aquilo que cada nó tem de armazenar. Um nó leve com largura de banda limitada pode confirmar a disponibilidade de um blob grande pedindo, por exemplo, 16 amostras, enquanto a rede como um todo mantém os dados completos distribuídos por muitas máquinas. À medida que os dados por bloco crescem, não se pede a cada nó que armazene mais, pede-se à rede que distribua os dados de forma mais ampla e deixe a amostragem fazer a verificação.

O senão é que a DAS só funciona se uma rede peer-to-peer conseguir efetivamente obter, propagar e servir todas essas amostras de forma fiável, e se a criptografia subjacente aos códigos de apagamento for implementada corretamente. O PeerDAS, um desenho intermédio em investigação pela Ethereum Foundation, suaviza a premissa: faz amostragem a partir de pares em vez de a partir de um conjunto de dados totalmente distribuído, o que é mais fácil de implementar, mas oferece garantias ligeiramente mais fracas. A DAS de nível full danksharding é o passo posterior e mais difícil.

De alguns blobs a milhões: a história do débito

Os números ajudam a situar isto. Depois da EIP-4844, o desenho de proto-danksharding chega com uma meta de cerca de 3 blobs por bloco, em que cada blob tem cerca de 125 kilobytes. Isto equivale a algumas centenas de kilobytes de dados blob por slot, o que já representa um aumento significativo face ao antigo regime apenas com calldata e é a principal razão pela qual as comissões de swaps em L2 caíram acentuadamente em 2024.

O full danksharding prevê uma meta muito mais agressiva. O roteiro aponta atualmente para 16 megabytes de dados blob por slot, sendo 32 blobs de cerca de 500 kilobytes cada um um ponto de desenho frequentemente citado. Multiplicado pela cadência de slots da Ethereum, isto fica na ordem de um milhão de blobs por dia, em comparação com algumas dezenas de milhares atualmente. Em teoria, os rollups de Layer 2 teriam tanto espaço de dados barato disponível que as suas comissões cairiam para perto do custo de executar e provar efetivamente as próprias transações.

Esses números não são promessas. São metas de desenho dentro de uma agenda de investigação. A equipa disse explicitamente que a meta de full danksharding é uma "estrela polar", e que as fases intermédias, especialmente o PeerDAS, serão lançadas primeiro e ajudarão a perceber se os números finais são realistas. O enquadramento honesto é que se espera que o débito de blobs aumente por etapas, com os maiores saltos a chegarem apenas depois de anos de testes.

O que isto significa para as comissões de Layer 2 e a economia dos rollups

O objetivo do danksharding é reduzir as comissões em L2, por isso vale a pena ser concreto sobre o mecanismo. Um rollup como Arbitrum, Optimism, Base ou zkSync publica na Ethereum um lote comprimido de transações de utilizadores juntamente com uma prova. Antes da 4844, esse lote vivia em calldata, que competia por espaço com todas as outras transações de L1. Depois da 4844, vive em blobs, que têm um mercado de comissões separado e foram desenhados para serem baratos.

Até agora, as poupanças são reais, mas irregulares. Em condições de rede calmas, um swap em L2 já pode custar alguns cêntimos. Em períodos de pico de procura, as comissões ainda disparam porque o mercado de blobs tem uma meta de 3 blobs por bloco e um máximo de 6, e a procura pode exceder essa oferta reduzida. O full danksharding aumenta essa oferta em ordens de grandeza, o que deverá comprimir os picos de comissões nos piores cenários e permitir que os rollups transmitam a maior parte das poupanças sob a forma de comissões mais baixas para os utilizadores ou de margens mais elevadas.

Duas ressalvas são importantes aqui. Primeiro, as comissões dos rollups são uma função do preço dos dados em L1, dos próprios custos de execução e de prova do rollup, e do modelo de comissões do rollup. Um rollup pode optar por manter as comissões rígidas e capturar a poupança em dados como lucro. Segundo, os sistemas de prova para zk-rollups ainda são caros de operar, e até esses custos descerem, o piso das comissões em L2 é definido pela prova, não pela disponibilidade de dados. O danksharding desloca o custo dominante, mas não elimina todos os custos.

Riscos: hardware, centralização e derrapagem do roteiro

Escalar a camada de dados não é grátis, e os custos aparecem em três pontos desconfortáveis.

O primeiro é o hardware dos validadores. Para participar no full danksharding, um validador tem de lidar com blocos maiores, mais tráfego de rede e, em alguns desenhos, armazenar uma fatia não trivial de dados blob. A comunidade Ethereum é explícita quanto a isto ser uma troca deliberada: os nós completos podem manter-se leves usando amostragem, mas espera-se que os validadores de consenso cresçam. O risco é que o limiar passe de "confortável num servidor de gama média" para "é mesmo melhor ter uma máquina dedicada", o que gradualmente afasta stakers amadores.

O segundo é a centralização. A forma mais eficiente de operar armazenamento e amostragem de blobs em grande escala é gerir um negócio profissional de staking e serviços de dados, o que inclina o conjunto de validadores para um pequeno número de grandes operadores como Lido, Coinbase, Binance e alguns pools de staking bem capitalizados. Se a maioria do stake acabar nas mãos de poucas entidades, as propriedades de resistência à censura e neutralidade credível que motivaram o plano de escalabilidade desde o início tornam-se mais fracas. O danksharding não causa esta centralização por si só, mas amplifica quaisquer pressões de centralização que já existam.

O terceiro é o mais simples: o roteiro pode derrapar ou ser redefinido. The 2022 Merge, a atualização Dencun de 2024 que lançou a EIP-4844 e a transição para proof-of-stake ficaram todas atrás dos calendários iniciais. O full danksharding é, pela própria descrição da Ethereum Foundation, um esforço plurianual de investigação e engenharia sem data firme de lançamento. O PeerDAS é o passo de curto prazo mais concreto, e mesmo esse está organizado em fases. Qualquer pessoa que construa um produto ou uma tese de investimento com base na suposição de que "o full danksharding estará ativo dentro de 18 meses" está a fazer uma aposta.

Cronologia, marcos e o que acompanhar

A sequência atual, de acordo com as discussões mais recentes sobre devnet e roteiro do protocolo, é a seguinte. O primeiro passo de proto-danksharding, o EIP-4844 com um pequeno mercado de blobs, já está ativo na mainnet. O próximo marco é um aumento do débito de blobs, por vezes chamado "ajuste dos parâmetros de blobs", que aumenta o número-alvo e o número máximo de blobs por bloco sem alterar a criptografia subjacente. Depois disso, a equipa está a trabalhar rumo ao PeerDAS, um desenho de amostragem parcial de disponibilidade de dados que permite aos validadores armazenar apenas uma fração dos dados dos blobs e reconstruir o restante a partir dos pares.

O DAS de nível danksharding completo, com blobs de 16 megabytes, a rede de amostragem completa e a reformulação peer-to-peer associada, fica mais adiante. Estimativas realistas de investigadores principais colocam-no num horizonte de vários anos, com a possibilidade de que as fases intermédias sejam o limite prático durante algum tempo.

Para quem acompanha este espaço, os sinais que importam não são a ação do preço, mas a combinação habitual de documentos de especificação em ethereum.org e nos fóruns de investigação da Ethereum, a inclusão de novos EIPs em devnets, as contagens de blobs e o comportamento das taxas observados na mainnet, e a cadência dos hard forks. Se as taxas de blobs começarem a disparar frequentemente no alvo atual, isso é um sinal de que o crescimento da oferta já tarda. Se o PeerDAS chegar a uma testnet pública, isso é um sinal de que a camada de amostragem está a tornar-se concreta.

Como acompanhar o roteiro do danksharding da forma inteligente

O danksharding chegará por partes, não como um único interruptor, e o erro mais comum é tratar cada passo como se fosse o todo. O modelo mental correto é que o proto-danksharding é a atualização da camada de dados pela qual já pagou, o PeerDAS é a atualização da camada de dados que provavelmente receberá a seguir, e o danksharding completo é um objetivo de investigação cuja forma final pode diferir dos diagramas que circulam hoje. O Zippfeed acompanha as notícias de escalabilidade da Ethereum com pontuação de sentimento (bullish, neutral ou bearish) e uma classificação de importância, para que possa separar o verdadeiro progresso do protocolo da especulação e do entusiasmo à medida que o roteiro se desenrola.