원저자: Storm Slivkoff, Georgios Konstantopoulos
원곡: 루피, 포사이트 뉴스
역사적 성장은 현재 이더리움 확장의 가장 큰 병목 현상입니다. 놀랍게도 국가 성장보다 역사적 성장이 더 큰 문제가 됐다. 몇 년 내에 과거 데이터는 많은 Ethereum 노드의 저장 용량을 초과할 것입니다.
좋은 소식은 다음과 같습니다.
역사 성장은 국가 성장보다 해결하기 쉬운 문제입니다.
솔루션은 이미 활발히 개발 중입니다.
역사적 성장을 해결하면 국가 성장 문제가 완화될 것입니다.
이 기사에서 우리는 1부의 이더리움 확장 문제를 계속 살펴보고 이제 상태 성장에서 역사적 성장으로 관심을 돌립니다. 세부적인 데이터 세트를 사용하여 우리의 목표는 1) Ethereum의 확장 병목 현상을 기술적으로 이해하고 2) Ethereum의 가스 한도에 대한 최적의 솔루션에 대한 토론에 기여하는 것입니다.
역사적 성장이란 무엇인가?
히스토리는 이더리움이 전체 수명 동안 실행하는 모든 블록과 거래의 집합체이며, 제네시스 블록부터 현재 블록까지의 모든 데이터입니다. 역사적 성장은 시간이 지남에 따라 새로운 블록과 새로운 거래가 축적되는 것입니다.
그림 1은 다양한 프로토콜 지표와 이더리움 노드 하드웨어 제약에 따른 역사적 성장을 보여줍니다. 기록 증가는 상태 증가와는 다른 하드웨어 제약 조건에 의해 제한됩니다. 역사적 성장은 새로운 블록과 트랜잭션이 네트워크 전체에 전송되어야 하므로 네트워크 IO에 압력을 가합니다. 각 이더리움 노드는 전체 기록 사본을 저장하므로 기록 증가는 노드 저장 공간에도 부담을 줍니다. 기록이 이러한 하드웨어 제한을 초과할 만큼 빠르게 증가하면 노드는 더 이상 동료와 안정적인 합의에 도달할 수 없습니다. 상태 증가 및 기타 확장 병목 현상에 대한 개요는 이 시리즈의 1부를 참조하세요.
그림 1: 이더리움 확장 병목 현상
최근까지 각 노드의 네트워크 처리량의 대부분은 기록(예: 새로운 블록 및 트랜잭션)을 전송하는 데 사용되었습니다. 이는 Dencun 하드 포크에 blob이 도입되면서 바뀌었습니다. 이제 Blob은 노드 네트워크 활동의 상당 부분을 차지합니다. 그러나 블롭은 1) 노드에 의해 2주 동안만 저장되었다가 폐기되며, 2) 이더리움 생성 시 데이터를 반복할 필요가 없기 때문에 기록의 일부로 간주되지 않습니다. (1)로 인해 Blob은 각 Ethereum 노드의 저장 부담을 크게 증가시키지 않습니다. 이 문서의 뒷부분에서 Blob에 대해 논의하겠습니다.
이 글에서 우리는 역사적 성장에 초점을 맞추고 역사와 지위의 관계에 대해 논의할 것입니다. 상태 증가와 기록 증가에는 일부 중복되는 하드웨어 제약이 있기 때문에 서로 관련된 문제이며 하나를 해결하면 다른 하나를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.
역사는 얼마나 빨리 성장했나요?
그림 2는 이더리움이 생성된 이후 역사적 성장률을 보여줍니다. 각 수직선은 한 달의 성장을 나타냅니다. y축은 해당 월의 역사적 성장을 기가바이트 단위로 나타냅니다. 트랜잭션은 대상 주소로 분류되며 크기는 RLP(https://ethereum.org/en/developers/docs/data-structures-and-encoding/rlp/) 바이트를 사용하여 표시됩니다. 쉽게 식별할 수 없는 계약은 알 수 없음으로 분류됩니다. 기타 범주에는 인프라 및 게임과 같은 다양한 하위 범주가 포함됩니다.
그림 2: 시간 경과에 따른 이더리움의 역사적 성장률
위 차트의 몇 가지 주요 내용은 다음과 같습니다.
역사적 성장률은 주 성장률보다 6~8배 빠릅니다. 역사적 성장률은 최근 36.0GiB/월로 최고치를 기록했으며 현재는 19.3GiB/월입니다. 상태 증가율은 약 6.0GiB/월로 정점에 이르렀으며 현재는 2.5GiB/월입니다. 성장 및 누적 크기 측면에서 기록과 상태를 비교하는 방법은 이 문서의 뒷부분에 설명되어 있습니다.
Decun 이전에는 역사적 성장률이 가속화되었습니다. 국가는 수년에 걸쳐 대략 선형적으로 성장했지만(1부 참조) 역사적 성장은 초선형이었습니다. 선형 성장률이 전체 크기의 2차 성장을 가져온다는 점을 고려하면, 초선형 성장률은 전체 크기의 2차 성장 이상으로 이어집니다. 이 가속은 Dencun 이후 갑자기 멈춥니다. 이더리움의 역사적 성장률이 크게 하락한 것은 이번이 처음입니다.
최근 역사적 성장의 대부분은 롤업에서 비롯되었습니다. 각 L2는 트랜잭션 사본을 메인넷에 다시 게시합니다. 이로 인해 많은 양의 기록이 생성되었으며 그 결과 Rollup이 지난 한 해 동안 기록 성장에 가장 중요한 기여자가 되었습니다. 그러나 Dencun은 L2가 기록 대신 blob을 사용하여 거래 데이터를 게시할 수 있도록 허용하므로 Rollup은 더 이상 대부분의 Ethereum 기록을 생성하지 않습니다. 이 문서의 뒷부분에서 롤업에 대해 더 자세히 다룰 것입니다.
이더리움의 역사적 성장에 가장 큰 기여를 한 사람은 누구입니까?
다양한 계약 범주에 의해 생성된 과거 볼륨은 이더리움의 사용 패턴이 시간이 지남에 따라 어떻게 발전해 왔는지를 보여줍니다. 그림 3은 다양한 계약 범주의 상대적 기여도를 보여줍니다. 이는 정규화된 그림 2와 동일한 데이터입니다.
그림 3: 역사적 성장에 대한 다양한 계약 범주의 기여
데이터는 이더리움 사용 패턴의 네 가지 뚜렷한 기간을 보여줍니다.
초기(보라색): 이더리움의 처음 몇 년 동안은 온체인 활동이 거의 또는 전혀 없었습니다. 이러한 초기 계약의 대부분은 현재 차트에서 알 수 없음으로 표시되어 식별하기 어렵습니다.
ERC-20 시대(녹색): ERC-20 표준은 2015년 말에 확정되었지만 2017년과 2018년까지 큰 발전을 이루지 못했습니다. ERC-20 계약은 2019년 역사적 성장의 가장 큰 원천이 되었습니다.
DEX/DeFi 시대(갈색): DEX 및 DeFi 계약은 2016년 초에 체인에 등장하여 2017년부터 주목을 받기 시작했습니다. 그러나 2020년 DeFi 여름이 되어서야 역사적 성장 측면에서 가장 큰 카테고리가 되었습니다. DeFi 및 DEX 계약은 2021년과 2022년 일부 역사적 성장의 50% 이상을 차지했습니다.
롤업 시대(회색): 2023년 초에 L2 롤업이 메인넷보다 더 많은 트랜잭션을 실행하기 시작합니다. Dencun 이전 몇 달 동안 그들은 Ethereum 역사의 약 2/3를 생성했습니다.
각 시대는 이전 시대보다 더 복잡한 이더리움 사용 패턴을 나타냅니다. 복잡성은 시간이 지남에 따라 이더리움이 확장되는 형태로 볼 수 있으며 초당 트랜잭션과 같은 간단한 측정 기준으로는 측정할 수 없습니다.
가장 최근 데이터 월(2024년 4월)에는 Rollup이 더 이상 대부분의 기록 레코드를 생성하지 않습니다. 미래의 역사가 DEX와 DeFi에서 비롯될지, 아니면 새로운 사용 패턴이 나타날지는 불분명합니다.
얼룩은 어떻습니까?
Dencun 하드 포크는 역사적 성장 역학을 크게 변화시킨 Blob을 도입하여 Rollup이 과거 기록 대신 값싼 Blob을 사용하여 데이터를 게시할 수 있게 했습니다. 그림 4는 업그레이드 전후의 Dencun의 역사적 성장률을 확대한 것입니다. 차트는 각 수직선이 한 달이 아닌 하루를 나타낸다는 점을 제외하면 그림 2와 유사합니다.
그림 4: Dencun이 역사적 성장에 미친 영향
이 차트에서 몇 가지 주요 결론을 도출할 수 있습니다.
Dencun 이후 롤업의 역사적 성장은 약 2/3로 떨어졌습니다. 대부분의 롤업은 호출 데이터에서 Blob으로 변환되어 생성되는 기록의 양이 크게 줄어듭니다. 그러나 2024년 4월 현재 호출 데이터에서 Blob으로 아직 변환되지 않은 일부 롤업이 있습니다.
Dencun 이후 전체 역사적 성장은 약 1/3 감소했습니다. Dencun은 롤업의 역사적 성장만 줄였습니다. 다른 계약 범주에서는 역사적 성장이 소폭 증가했습니다. Dencun 이후에도 역사적 성장은 여전히 8배의 주 성장입니다(자세한 내용은 다음 섹션 참조).
비록 블롭이 역사적 성장률을 늦추긴 했지만 여전히 이더리움의 새로운 기능입니다. 얼룩이 있을 때 역사적 성장률이 어느 수준에서 안정화될지는 불분명합니다.
역사적 성장은 얼마나 빠른 속도로 받아들여질 수 있습니까?
가스 한도를 늘리면 역사적 성장률이 높아집니다. 따라서 가스 한도를 늘리려는 제안(예: 가스 펌프 )은 역사적 성장과 각 노드의 하드웨어 병목 현상 사이의 관계를 고려해야 합니다.
허용 가능한 역사적 성장률을 결정하는 것은 현재 노드 하드웨어가 네트워크 및 스토리지 측면에서 얼마나 오래 지속될 수 있는지 이해하는 것부터 시작됩니다. 가스 한도가 증가하기 전에 역사적 성장률이 Dencun 이전 최고 수준으로 돌아갈 가능성이 낮기 때문에 네트워킹 하드웨어는 현상 유지를 무한정 유지할 수 있습니다. 그러나 시간이 지남에 따라 기록 스토리지 부담이 증가합니다. 현재 스토리지 전략에서는 각 노드의 스토리지 하드디스크가 결국 이력 기록으로 채워지는 것이 불가피하다.
그림 5는 시간에 따른 이더리움 노드의 스토리지 부담을 보여주고 향후 3년간 스토리지 부담의 증가를 예측합니다. 예측은 2024년 4월 성장률을 나타냅니다. 이 성장률은 향후 사용 패턴이나 가스 한도가 변경됨에 따라 증가하거나 감소할 수 있습니다.
그림 5: 전체 노드 스토리지 부담의 기록, 상태 및 크기
이 그림에서 몇 가지 주요 결론을 도출할 수 있습니다.
기록은 상태 저장 공간의 약 3배를 차지합니다. 이 차이는 또한 시간이 지남에 따라 증가하는데, 역사적 성장률이 해당 주의 성장률의 약 8배이기 때문입니다.
1.8TiB는 중요한 임계값이며 많은 노드에서 스토리지 하드 드라이브를 업그레이드해야 합니다. 2TB는 일반적인 스토리지 드라이브 크기로 1.8TiB의 사용 가능한 공간만 제공합니다. TB(1조 바이트)는 TiB(= 1024^4바이트)와 다른 단위입니다. 많은 노드 운영자의 경우 진정한 중요 임계값은 훨씬 더 낮습니다. 왜냐하면 합병 후 검증인은 실행 클라이언트와 함께 합의 클라이언트를 실행해야 하기 때문입니다.
2~3년 안에 임계점에 도달하게 됩니다. 가스 한도를 어느 정도 높이면 그에 따라 시간도 빨라집니다. 이 임계값에 도달하면 노드 운영자에게 상당한 유지 관리 부담이 가중되고 추가 하드웨어(예: 300달러 NVME 드라이브)를 구입해야 합니다.
상태 데이터와 달리 기록 데이터는 추가 전용이며 액세스 빈도가 훨씬 낮습니다. 따라서 이론적으로 이력 데이터를 상태 데이터와 별도로 저렴한 저장 매체에 저장하는 것이 가능합니다. 이는 Geth와 같은 일부 클라이언트를 통해 달성될 수 있습니다.
스토리지 용량 외에도 네트워크 IO는 역사적 성장에 대한 또 다른 주요 제한 사항입니다. 스토리지 용량과 달리 네트워크 IO 제한은 단기적으로 노드에 문제를 일으키지 않지만 향후 가스 제한이 증가함에 따라 이러한 제한은 중요해질 것입니다.
일반적인 Ethereum 노드의 네트워크 용량이 얼마나 많은 역사적 성장을 지원할 수 있는지 이해하려면 역사적 성장과 재구성 비율, 슬롯 누락, 최종 누락, 증명 누락, 동기화 위원회 누락과 같은 다양한 네트워크 상태 지표 간의 관계를 알아야 합니다. 등. 커밋 지연을 적중하고 차단합니다. 이러한 지표에 대한 분석은 이 기사의 범위를 벗어나지만 합의 계층의 상태에 대한 이전 설문 조사에서 더 많은 정보를 찾을 수 있습니다. 또한 Ethereum Foundation의 Xatu 프로젝트는 이러한 분석 속도를 높이기 위해 공개 데이터 세트를 구축해 왔습니다.
역사적 성장 문제를 어떻게 해결할 것인가?
역사 성장은 국가 성장보다 해결하기 쉬운 문제입니다. 이는 EIP-4444 후보 제안으로 거의 완벽하게 해결될 수 있다. 이 EIP는 각 노드가 전체 이더리움 기록 데이터를 저장하는 것에서 1년의 기록 데이터만 저장하는 것으로 변경합니다. EIP-4444 구현 이후 데이터 저장은 더 이상 이더리움 확장의 병목 현상이 되지 않으며 가스 한도의 증가도 장기적으로 더 이상 제한되지 않습니다. EIP -4444는 네트워크의 장기적인 지속 가능성을 위해 필요합니다. 그렇지 않으면 역사적인 성장이 빨라 네트워크 노드의 하드웨어를 정기적으로 업데이트해야 합니다.
그림 6은 EIP-4444가 향후 3년 동안 각 노드의 스토리지 부담에 미치는 영향을 보여줍니다. 이는 그림 4와 동일하지만 EIP-4444 구현 후 스토리지 부담을 나타내기 위해 더 밝은 선을 추가한 것입니다.
그림 6 : EIP-4444가 이더리움 노드의 스토리지 부담에 미치는 영향
이 그림에서 몇 가지 주요 결론을 도출할 수 있습니다.
EIP-4444는 현재 스토리지 부담을 절반으로 줄여줍니다. 스토리지 부담은 1.2TiB에서 633GiB로 감소합니다.
EIP-4444는 히스토리 저장 부담을 안정화할 것입니다. 과거 성장률이 일정하다고 가정하면 과거 데이터는 생성된 속도에 따라 삭제됩니다.
EIP-4444 이후에는 노드 스토리지 부담이 현재 수준에 도달하는 데 수년이 걸릴 것입니다. 이는 상태 증가가 스토리지 부담을 증가시키는 유일한 요인이 될 것이며 상태는 역사적 성장보다 더 천천히 증가하기 때문입니다.
EIP-4444를 구현한 후에도 노드가 1년치의 기록을 저장하므로 역사적 성장은 여전히 어느 정도의 스토리지 부담을 부과할 것입니다. 그러나 이더리움이 글로벌 규모에 도달하더라도 이러한 부담은 해결하기 어렵지 않을 것입니다. 과거 기록 보관 방법의 신뢰성이 입증되면 EIP-4444의 1년 만료 시간은 몇 달, 몇 주 또는 그 이하로 단축될 수 있습니다.
이더리움의 기록을 저장하는 방법은 무엇입니까?
EIP-4444는 다음과 같은 질문을 제기합니다: 이더리움 노드 자체에서 기록을 보관하지 않는 경우 어떻게 보관해야 합니까? 역사는 이더리움의 검증, 회계 및 분석에서 중심 역할을 하므로 역사를 보존하는 것이 중요합니다. 다행스럽게도 기록 보존은 정직한 데이터 제공자 1/n만 있으면 되는 간단한 문제입니다. 이는 참가자의 1/3에서 2/3까지 정직성을 요구하는 상태 합의 문제와는 뚜렷한 대조를 이룹니다. 노드 운영자는 1) 최초 블록 이후의 모든 트랜잭션을 재생하고 2) 이러한 트랜잭션이 현재 블록체인 측과 동일한 상태 루트로 다시 나타나는지 확인하여 기록 데이터 세트의 신뢰성을 확인할 수 있습니다.
기록을 저장하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.
토렌트/P2P: 토렌트는 가장 쉽고 신뢰할 수 있는 방법입니다. Ethereum 노드는 기록의 일부를 주기적으로 패키지화하여 공개 토렌트 파일로 공유할 수 있습니다. 예를 들어, 노드는 100,000블록마다 새로운 기록 토렌트 파일을 생성할 수 있습니다. erigon과 같은 노드 클라이언트는 이미 다소 표준화되지 않은 방식으로 이 프로세스를 수행하고 있습니다. 이 프로세스를 표준화하려면 모든 노드 클라이언트가 동일한 데이터 형식, 동일한 매개변수 및 동일한 P2P 네트워크를 사용해야 합니다. 노드는 저장 및 대역폭 기능을 기반으로 이 네트워크에 참여할지 여부를 선택할 수 있습니다. Torrent는 이미 수많은 데이터 도구에서 지원되는 고품질 개방형 표준을 사용한다는 장점이 있습니다.
포털 네트워크: 포털 네트워크 는 이더리움 데이터 호스팅을 위해 특별히 설계된 새로운 네트워크입니다. 이는 토렌트와 유사한 접근 방식이면서 데이터 확인을 더 쉽게 만드는 몇 가지 추가 기능도 제공합니다. Portal Network의 장점은 이러한 추가 검증 레이어가 라이트 클라이언트에 공유 데이터 세트를 효율적으로 검증하고 쿼리할 수 있는 유틸리티를 제공한다는 것입니다.
클라우드 호스팅: AWS의 S 3 또는 Cloudflare의 R 2와 같은 클라우드 스토리지 서비스는 기록 저장을 위한 저렴하고 고성능 옵션을 제공합니다. 그러나 이러한 접근 방식은 이러한 클라우드 서비스가 항상 암호화폐 데이터를 호스팅할 의향과 능력이 있다는 보장이 없기 때문에 더 많은 법적 및 비즈니스 운영 위험을 초래합니다.
나머지 구현 과제는 기술적인 것보다 사회적인 것입니다. Ethereum 커뮤니티는 모든 노드 클라이언트에 직접 통합될 수 있도록 특정 구현 세부 사항을 조정해야 합니다. 특히, 제네시스 블록에서 시작하여 (스냅샷 동기화가 아닌) 전체 동기화를 수행하려면 이더리움 노드가 아닌 기록 공급자로부터 기록을 검색해야 합니다. 이러한 변경 사항은 기술적으로 하드 포크가 필요하지 않으므로 Ethereum의 다음 하드 포크인 Pectra보다 일찍 구현될 수 있습니다.
L2에서는 이러한 모든 기록 저장 방법을 사용하여 메인넷에 게시하는 Blob 데이터를 저장할 수도 있습니다. 히스토리 저장에 비해 Blob 저장은 1) 전체 데이터 양이 훨씬 크기 때문에 더 어렵고, 2) 메인넷 히스토리를 재생하는 데 Blob이 필요하지 않기 때문에 덜 중요합니다. 그러나 각 L2가 자체 기록을 재생하려면 Blob 보존이 여전히 필요합니다. 따라서 어떤 형태의 블롭 보존은 전체 이더리움 생태계에 중요합니다. 또한 L2가 강력한 Blob 스토리지 인프라를 개발하는 경우 L1 기록 데이터를 쉽게 저장할 수도 있습니다.
EIP-4444 이전과 이후의 다양한 노드 구성에 의해 저장된 데이터를 직접 비교해보면 도움이 될 것입니다. 그림 7은 다양한 Ethereum 노드 유형의 스토리지 부담을 보여줍니다. 상태 데이터는 계정과 계약이고, 과거 데이터는 블록과 거래이며, 아카이브 데이터는 선택적 데이터 인덱스 세트입니다. 이 표의 바이트 수는 가장 최근의 reth 스냅샷을 기반으로 하지만 다른 노드 클라이언트의 수는 대략 비슷해야 합니다.
그림 7: 다양한 이더리움 노드 유형의 스토리지 부담
다시 말해서,
아카이브 노드는 상태 및 기록 데이터는 물론 아카이브 데이터도 저장합니다. 아카이브 노드는 누군가가 과거 체인 상태를 쉽게 쿼리할 수 있기를 원할 때 사용됩니다.
전체 노드는 기록 데이터와 상태 데이터만 저장합니다. 오늘날 대부분의 노드는 전체 노드입니다. 풀 노드의 스토리지 부담은 아카이브 노드의 절반 정도입니다.
EIP-4444 이후의 전체 노드는 상태 데이터와 가장 최근 연도의 과거 데이터만 저장합니다. 이는 노드의 스토리지 부담을 1.2TiB에서 633GiB로 줄이고 기록 데이터용 스토리지 공간을 안정적인 상태 값으로 가져옵니다.
라이트 노드라고도 알려진 상태 비저장 노드는 데이터 세트를 저장하지 않으며 체인 끝에서 즉시 확인할 수 있습니다. 이 노드 유형은 Verkle 시도 또는 기타 상태 약속 체계가 Ethereum에 추가되면 가능해집니다.
마지막으로 현재 성장률에 적응하는 것이 아니라 역사적 성장률을 제한하는 추가 EIP가 있습니다. 이를 통해 단기적으로는 네트워크 IO 제약 조건을 벗어나지 않고 장기적으로는 스토리지 제약 조건을 벗어나지 않는 데 도움이 됩니다. EIP-4444는 네트워크의 장기적인 지속 가능성을 위해 여전히 필요하지만, 이러한 다른 EIP는 Ethereum이 미래에 보다 효율적으로 확장하는 데 도움이 될 것입니다.
EIP-7623: 초과 통화 데이터가 포함된 특정 거래의 비용을 높이기 위해 통화 데이터 가격을 조정합니다. 이러한 사용 패턴을 더 비싸게 만들면 일부 패턴이 호출 데이터에서 Blob으로 변환됩니다. 이는 역사적 성장률을 감소시킬 것입니다.
EIP-4488: 각 청크에 포함될 수 있는 총 통화 데이터 양에 대한 제한을 구현합니다. 이는 역사적 기록이 증가할 수 있는 속도에 더 엄격한 제한을 가할 것입니다.
이러한 EIP는 EIP-4444보다 구현하기 쉽기 때문에 EIP-4444가 생산되기 전에 단기 임시방편 역할을 할 수 있습니다.
결론
이 기사의 목적은 데이터를 사용하여 1) 역사적 성장이 어떻게 작동하는지, 2) 문제를 해결하는 방법을 이해하는 것입니다. 이 기사에 있는 데이터의 대부분은 전통적인 방법으로는 얻기 어렵습니다. 따라서 이 데이터를 사용 가능하게 하면 역사적 성장 문제에 대한 새로운 통찰력을 얻을 수 있기를 바랍니다.
역사적 성장은 이더리움 확장의 병목 현상으로 충분히 주목받지 못했습니다. 가스 한도를 늘리지 않더라도 Ethereum의 현재 기록 절약 규칙으로 인해 많은 노드가 몇 년 내에 하드웨어를 업그레이드해야 합니다. 다행히도 이는 해결하기 어려운 문제가 아닙니다. EIP-4444에는 이미 명확한 해결책이 있습니다. 우리는 향후 가스 한도 증가를 허용하기 위해 이 EIP의 구현이 신속히 이루어져야 한다고 믿습니다.
