9 Dec 2024|RESEARCH

Upgrade Pectra do Ethereum

O upgrade Pectra visa abordar o desempenho da mainnet do Ethereum com três objetivos principais: (1) corrigir problemas existentes na rede, (2) melhorar a experiência do usuário, (3) e preparar para futuros upgrades.

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Resumo executivo

O Pectra, agendado para ativação na mainnet no início de 2025, é o próximo upgrade na rede Ethereum (ETH) seguindo o Dencun em março de 2024. Este upgrade visa abordar o desempenho da mainnet do Ethereum e tem três objetivos principais: corrigir problemas existentes na rede, melhorar a experiência do usuário e preparar para futuros upgrades.
No momento da redação deste artigo, onze EIPs estão incluídas no escopo do upgrade Pectra e estão sujeitas a novas alterações. As principais EIPs incluem:
- EIP-7702: Permite que contas de propriedade externa (EOAs, do inglês “externally owned accounts”) recebam um upgrade temporário para contas de contrato, permitindo que os usuários aproveitem benefícios (por exemplo, batching de transações ou patrocínio de taxa de gás).
- EIP-7251: Aumenta o saldo máximo do stake que os validadores podem fazer de 32 ETH para 2.048 ETH, visando consolidar o número existente de validadores no Ethereum para reduzir a pressão na rede.
- EIP-7742: Permite ajustes dinâmicos da contagem máxima e pretendida de blobs, estabelecendo a base para mudanças de blobs planejadas no futuro.
Olhando adiante, o upgrade Fusaka, que vem após o Pectra, inclui a EIP-7594 como uma EIP chave para abordar os problemas de disponibilidade de dados no Ethereum. Isso visa reduzir a carga em cada node ao permitir que os nodes coletem amostras de partes dos dados para verificação e juntos forneçam um alto nível de certeza de que todos os dados estão disponíveis.
O Ethereum tem um dos maiores efeitos de rede, atividades de desenvolvedores e ecossistemas no espaço das criptomoedas. Sendo assim, os upgrades do Ethereum continuam sendo eventos altamente aguardados. Vale notar que o escopo e o cronograma do Pectra não estão fixos no momento da escrita deste artigo. No entanto, esperamos ver melhorias na eficiência da rede Ethereum e funcionalidades aprimoradas (por exemplo, abstração de contas) que beneficiariam o ecossistema Ethereum como um todo.

1. Introdução

O Pectra é o próximo upgrade da rede Ethereum (ETH) seguindo o Dencun em março de 2024. Ele combina dois upgrades diferentes, Praga e Electra, que focam em alterações na camada de execução (EL) e na camada de consenso (CL) da rede, respectivamente.

Houve diversas mudanças e discussões sobre o escopo do upgrade Pectra. O prazo de lançamento mais recente para ativação da mainnet é no início de 2025.

Enquanto Dencun, o upgrade anterior, trouxe grandes melhorias para as soluções de escalabilidade de Layer-2 (L2) no Ethereum, o upgrade Pectra pretende abordar o desempenho da mainnet do Ethereum: melhorando a escalabilidade e a experiência do usuário, além de preparar a rede para futuros upgrades.

Este relatório fornece uma visão geral do Pectra, incluindo suas EIPs importantes, além de um relance do próximo upgrade, o Fusaka.

2. Upgrade Pectra

2.1 Visão geral

No momento da escrita deste artigo, 11 EIPs estão incluídas no escopo do upgrade Pectra, sujeitas a alterações futuras.

Os objetivos das EIPs podem ser amplamente categorizados em três áreas:

Corrigir problemas existentes da rede: Abordar os gargalos mais críticos e urgentes enfrentados atualmente pela rede Ethereum.
Melhorar a experiência do usuário: Trazer melhorias em vários aspectos, incluindo eficiência da rede, interoperabilidade e segurança, para várias partes interessadas (usuários, validadores, aplicativos descentralizados, etc.).
Preparar para futuras atualizações: Definir a base para futuras EIPs a serem implementadas nos próximos upgrades (por exemplo, disponibilidade de dados).

Analisamos mais a fundo três EIPs principais: EIP-7702, EIP-7251 e EIP-7742, as mais impactantes para a experiência do usuário. A EIP-7702 permite que contas de propriedade externa (EOAs) recebam um upgrade temporário para contas inteligentes, permitindo que os usuários aproveitem seus benefícios (por exemplo, batching de transações ou patrocínio de taxa de gás). A EIP-7251 aumenta o saldo máximo do stake que os validadores podem fazer de 32 ETH para 2.048 ETH, visando consolidar o número existente de validadores no Ethereum para reduzir a pressão na rede. A EIP-7742 permite ajustes dinâmicos da contagem máxima e pretendida de blobs, estabelecendo a base para mudanças de blobs planejadas no futuro.

EL/CL	EIP	Título	Objetivo/Impacto
*Corrigir problemas existentes na rede*
CL	7251	Aumentar o MAX_EFFECTIVE_BALANCE (MaxEB)	Aumenta o saldo máximo efetivo dos validadores de 32 ETH para 2.048 ETH, o que incentiva a consolidação de ETH em stake, reduz nodes inativos e alivia a pressão da rede
CL	7691	Aumentar o throughput de blobs	Aumenta o número de blobs para atingir um novo alvo e um máximo de seis e nove blobs por bloco, respectivamente
*Melhorar a experiência do usuário*
EL	2537	Pré-compilar para operações da curva BLS12-381	Impulsiona a eficiência e a segurança para a criptografia de conhecimento zero
CL	6110	Fornecer depósitos de validadores	Transfere a responsabilidade de validar novos depósitos de ETH em stake da CL para a EL para encurtar o atraso de depósitos de validadores e ativação na Beacon Chain
CL	7002	Retiradas acionáveis pela EL	Contratos inteligentes na EL podem acionar saídas de validadores do staking sem depender de operadores de validadores, o que proporciona flexibilidade para várias aplicações de staking
CL	7549	Mover o índice de comitê para fora da atestação	Reestrutura como as atestações são agregadas para reduzir a carga do node validador e reduzir os custos de verificação
EL	7685	Solicitações da EL de propósito geral	Compartilha solicitações acionadas pela EL com a CL para melhorar a interoperabilidade e a comunicação
EL	7702	Definir código de conta EOA	Permite que EOAs funcionem temporariamente como carteiras de contrato inteligente
*Preparar para futuros upgrades*
CL	2935	Servir hashes de blocos históricos a partir do estado	Reduz a quantidade de dados que os nodes precisam armazenar, o que melhora a eficiência da rede; visto como um passo para se preparar para árvores Verkle
EL	7623	Aumentar custo de calldata	Aumenta o custo de calldata para reduzir o tamanho máximo do bloco para comportar blobs adicionais ou potenciais aumentos do limite de gás do bloco
EL/CL	7742	Desacoplar a contagem de blobs entre a CL e a EL	Permite ajustes dinâmicos do limite máximo e pretendido de blobs como medida para aumentar a capacidade de blobs

2.2 EIP-7702 — Definir código de conta EOA

Ethereum tem dois tipos de contas:

Conta externamente controlada (EOA) — Controlada por chaves privadas; tipicamente usada por indivíduos ou entidades para reter e gerenciar Ether (ETH) e tokens.
Conta de contrato — Um contrato inteligente implantado na rede, controlado por código.

EIP-7702 permite que EOAs recebam um upgrade temporário para contas de contrato com a capacidade de executar código. No Ethereum, o roadmap da abstração de contas (AA) é permitir que “contratos inteligentes iniciem transações por si mesmos,” integrando as funções das EOAs e das contas de contrato.

Características principais

Batching: Permite várias operações na mesma transação (por exemplo, combinar a aprovação e o gasto do ERC-20 em uma única transação).
Patrocínio: Permite que a conta X pague pelo gás em nome da conta Y, e o gás pode ser pago em outros tokens ERC-20 (por exemplo, stablecoins).
Desescalonamento de privilégio: Os usuários podem assinar subchaves, que são chaves com permissões específicas (por exemplo, podem autorizar o gasto de apenas 5% do saldo total da carteira por dia).

Implicações

A EIP-7702 é significativa, pois os usuários poderão usar os recursos aprimorados mencionados acima em suas transações enquanto mantêm a mesma EOA e endereço. Imagine poder executar transações em chains mesmo sem reter fundos suficientes ou taxas de gás, ou poder executar várias transações com uma mesma assinatura, ou delegar a carteira para automatizar certas transações. Esta EIP proporciona conveniência e eficiência para os usuários. Carteiras (por exemplo, MetaMask) e dapps provavelmente também apoiarão essa função para melhorar a experiência do usuário.

Além disso, a EIP-7702 aprimorará a segurança com seu recurso de subchave, permitindo que os usuários dêem permissões específicas em vez de delegar controle total da conta. No entanto, com este EIP, os usuários ainda precisam proteger suas chaves privadas.

O EIP-7702 é visto como um passo em direção à abstração de contas no Ethereum para melhorar o EIP-3074 anterior, eliminando a necessidade de introduzir novos opcodes. No entanto, mais trabalho precisa ser feito para que o AA seja totalmente incorporado ao Ethereum, onde as EOAs são totalmente convertidas em contas de contrato.

2.3 EIP-7251 — Saldo máximo efetivo do validador

A EIP-7251 aumenta o saldo máximo do stake que os validadores podem fazer de 32 ETH para 2.048 ETH, mantendo o mínimo de 32 ETH. Esta atualização visa melhorar a eficiência da rede.

Atualmente, existem mais de 1 milhão de validadores no Ethereum. Uma das razões para este grande conjunto de validadores é o limite máximo (e também mínimo) de staking de 32 ETH. A lógica original para definir esse limite era garantir um número suficiente de validadores no mecanismo de consenso proof of stake (PoS) e reduzir o risco de ter grandes validadores concentrados. No entanto, isso resultou em um grande número de validadores “redundantes” controlados por uma única entidade. Por exemplo, a Lido tem cerca de 305.000 validadores, com participação de 28%. Além disso, de acordo com a Galaxy, simulações realizadas pelos engenheiros da Ethereum Foundation revelaram que o Ethereum enfrentaria problemas de rede com 1,4 milhão de validadores. Isso inclui a necessidade de mais tempo na agregação de atestados (para criar e finalizar blocos), o que pode causar atrasos na finalização de transações, possíveis interrupções na rede devido a maiores requisitos de largura de banda e desafios para alcançar a finalidade de slot único (blocos são propostos e finalizados no mesmo slot) no futuro. Portanto, há necessidade de mudar o limite de staking para aumentar a eficiência.

Implicações

Sob esta EIP, a rede ETH seria capaz de consolidar o número de validadores, reduzir a pressão na rede e melhorar a eficiência. Grandes validadores e operadores de nodes podem consolidar para operar menos validadores, reduzindo assim os custos indiretos. A probabilidade de seleção do proponente de bloco será ponderada pela relação entre saldo efetivo/saldo máximo efetivo, garantindo assim que grandes validadores tenham probabilidades semelhantes de serem escolhidos após a consolidação. Validadores menores podem receber recompensas compostas e fazer stake em incrementos mais flexíveis (por exemplo, 40 ETH em vez de precisar de 64 ETH para operar dois validadores).

Além disso, ao ter um saldo mínimo e máximo, os stakers podem obter recompensas compostas e flexibilidade para retiradas parciais. Atualmente, uma varredura automática ocorre para saldos acima de 32 ETH e envia recompensas de staking para a carteira do staker. Com esta EIP, os stakers podem continuar a compor suas recompensas acima de 32 ETH, aumentando os ganhos potenciais. Os stakers também podem retirar parcialmente o ETH à sua discrição após a implementação do EIP (ao contrário de atualmente, onde não há flexibilidade para retirar, já que 32 ETH é o saldo mínimo e máximo). Isso proporciona mais controle para saídas.

Em última análise, são os validadores que decidem se preferem consolidar ou não. Portanto, para que esta EIP atinja seus efeitos desejados de reduzir a pressão na rede, a EIP precisa abordar os detalhes de implementação sobre como as recompensas, penalidades e retiradas são processadas após a consolidação. Por exemplo, há discussões em andamento sobre a mecânica das penalidades de slashing após a consolidação de validadores (atualmente, as penalidades são proporcionais ao saldo efetivo de ETH).

2.4 EIP-7742 — Otimizar a contagem de blobs

Blobs, introduzidos na EIP-4844 através do upgrade Dencun, são projetados para armazenar temporariamente grandes quantidades de dados e tornar as transações de L2 mais baratas, reduzindo os custos de armazenamento de dados. A contagem de blobs é o número de blobs que podem ser incluídos em cada bloco ETH. Atualmente, há um máximo de seis, e o alvo é um valor fixo de três. Como mencionado por Vitalik Buterin, a capacidade atual de blobs está próxima demais do limite, o que pode afetar a escalabilidade.

Atualmente, tanto o valor máximo quanto o valor pretendido de blobs são codificados na EL, e o máximo de blobs é codificado separadamente na CL. A EIP-7742, que foi recentemente incluída no Pectra em outubro de 2024, visa desvincular esses valores entre a EL e a CL para facilitar a implantação de mudanças na contagem de blobs. A CL agora verificará o valor máximo de blobs e poderá configurar dinamicamente o valor pretendido de blobs (não mais um valor fixo em relação ao máximo).

A EIP-7742 também estabelece uma base para mudanças de blob planejadas para o futuro. Em 5 de dezembro, os desenvolvedores do Ethereum incluíram a EIP-7691 ao Pectra para aumentar o alvo/máximo de blobs para 6/9 de 3/6. Isso visa aumentar o throughput das transações na L2 e reduzir as taxas de transação. Uma das preocupações com o aumento do throughput de blobs é o aumento potencial dos requisitos de largura de banda para que stakers solo proponham blocos com mais blobs. Uma redução de stakers solo, por sua vez, impactaria a descentralização da rede. No entanto, a Ethereum Foundation conduziu um estudo recente que mostrou que o desempenho desses stakers solo não é negativamente impactado se o alvo e o máximo de blobs aumentarem para seis e nove, respectivamente.

3. Depois: Upgrade Fusaka

Uma das principais EIPs do Fusaka é a EIP-7594 (PeerDAS), que visa resolver os problemas de disponibilidade de dados no Ethereum.

EIP-7594: Amostragem de disponibilidade de dados (DAS) de pares

A EIP-7594 reduz a carga em cada node ao permitir que os nodes coletem amostras de porções dos dados para verificação e juntos forneçam um alto nível de certeza de que os dados completos estão disponíveis. Nós discutimos anteriormente o problema da capacidade insuficiente de blobs após a EIP-4844. Em vez de aumentar puramente o número de blobs para incluir mais transações, o que aumentaria o fardo no hardware, o PeerDAS aborda a questão verificando a precisão e disponibilidade de um blob de dados sem baixar o blob inteiro. Hipoteticamente, se cada node armazenar apenas ⅛ dos dados do blob, as contagens de blob podem teoricamente aumentar de quatro a oito vezes (4–8x), mantendo um uso similar de largura de banda. Os nodes podem manter conexões com outros pares na rede para coletar amostras de outras partes dos dados, se necessário.

As implicações desta EIP incluem a expectativa de melhorar a escalabilidade da rede Ethereum para atender ao aumento antecipado no número de rollups e transações na L2 e reduzir ainda mais a taxa de transação da L2. Além disso, melhora a eficiência à medida que a função de disponibilidade de dados (DA, do inglês “data availability”) é distribuída entre vários nodes, potencialmente reduzindo o uso de largura de banda para cada node. Além disso, melhorar a DA e a contagem de blobs pode reduzir picos em taxas de gás sofridos ao comprar blobs adicionais atualmente.

4. Conclusão

Devido à divisão no escopo do upgrade Pectra, o número atual de EIPs incluídas foi reduzido e foca mais em melhorias na rede ETH, particularmente na experiência do usuário e na correção de problemas existentes na rede. Vale mencionar que o escopo e o cronograma do Pectra não estão fixos no momento da redação deste artigo, e teríamos que continuar seguindo as últimas atualizações das equipes de desenvolvedores.

Dado que o ETH tem um roadmap de escalonamento centrado em rollups com o objetivo de alcançar 100.000 tps, e com as atividades dos usuários migrando gradualmente para as L2s, o mercado pode tender a esperar por melhorias na L2 e rollups (por exemplo, PeerDAS, que foi adiado do Pectra para o Fusaka).

No entanto, melhorias na eficiência do ETH e funcionalidades aprimoradas (por exemplo, abstração de conta) beneficiariam o ecossistema, incluindo as aplicações em rollups. Além disso, o Ethereum tem um dos maiores efeitos de rede, atividades de desenvolvedores e ecossistemas no espaço das criptomoedas. Sendo assim, os upgrades do Ethereum continuam sendo eventos altamente aguardados.

Leia o relatório completo: Upgrade Pectra do Ethereum

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