Resumo:

· Uma aplicação descentralizada é composta por várias partes, mas atualmente apenas a lógica central do backend é executada no Ethereum, e outras partes, como o código front-end, ainda estão implantadas fora do Ethereum. Ao mesmo tempo, também contém muitos dados que não estão na cadeia, então a maioria das DAPPs não pode herdar totalmente a segurança do Ethereum e estão longe do estado ideal.

· Existem duas razões principais para os problemas acima: uma é que o Ethereum não fornece aos desenvolvedores os padrões e ferramentas front-end correspondentes, e a outra é que o custo de armazenar dados na cadeia é muito alto.

· Para fornecer um padrão front-end descentralizado, a equipa EthStorage propôs o protocolo de acesso web3://, fornecendo aos desenvolvedores um conjunto completo de normas e ferramentas para implementar e aceder código front-end através de contratos inteligentes, e até sistemas de ficheiros, que agora se tornou o padrão oficial do Ethereum.

· Para reduzir o custo de armazenamento de dados na cadeia Ethereum, a equipe EthStorage desenvolveu o protocolo de armazenamento de segunda camada EthStorage, que utiliza PoRA (Proof of Random Access) e prova de conhecimento zero para reduzir significativamente o overhead de armazenamento, ao mesmo tempo que herda a segurança da primeira camada do Ethereum.

Agradecimentos: Obrigado a Faust da GeekWeb3, Zhixiong Pan da ChainFeeds, Bruce da LXDAO, Qi Zhou e Lun Deng da EthStorage pelo seu feedback sobre este artigo.

Antecedentes e questões do DAPP descentralizado

A visão do Ethereum é tornar-se o computador do mundo, e as aplicações construídas nele devem herdar a sua segurança. Os desenvolvedores só precisam implantá-lo uma vez, e a aplicação irá rodar no Ethereum para sempre, e nenhuma entidade pode censurá-la ou manipulá-la maliciosamente.

Mas as atuais aplicações descentralizadas DAPP alcançaram os objetivos acima? Para responder a esta pergunta de forma mais clara, precisamos desconstruir uma aplicação DAPP para ver quais partes inclui, e depois analisar o grau de sem confiança de cada parte para tirar a conclusão final.

Genericamente, um DAPP descentralizado incluirá uma interface de front-end, um servidor de back-end e uma base de dados. Quando os utilizadores acedem à interface de front-end, carregarão o conteúdo de front-end através de um browser e um serviço de nome de domínio. Entre eles:

· Serviços de front-end e nome de domínio: A maioria deles não é implementada e acedida através de contratos inteligentes. As funcionalidades fornecidas pela blockchain, como evitar falhas de pontos únicos, imutabilidade de código, anti-censura e governança comunitária, não são refletidas nesta parte do front-end.

· Servidores de back-end: Parcialmente implementados por contratos inteligentes, algumas tarefas computacionalmente intensivas não podem ser totalmente na cadeia.

· Base de dados: Parcialmente implementada por contratos inteligentes. Devido aos elevados custos de armazenamento na cadeia, DAPP ainda utiliza soluções de armazenamento fora da cadeia quando a quantidade de dados é grande.

Através da análise acima, podemos ver que apenas alguns componentes do atual DAPP descentralizado foram protegidos pela Ethereum através de contratos inteligentes, e o sistema Ethereum está longe de realizar a visão original de um “computador mundial descentralizado”.

No final de 2023, Vitalik revisou o desenvolvimento do Ethereum e escreveu um artigo altamente responsivo “Make Ethereum Cypherpunk Again”, discutindo como a comunidade Ethereum deveria retornar ao conceito de cypherpunk. No artigo, ele resumiu os valores aos quais o Ethereum e até mesmo a comunidade Web3 maior deveriam aderir, e mencionou um ponto muito importante:

As aplicações descentralizadas devem minimizar a sua dependência de qualquer entidade única, para que mesmo que os desenvolvedores principais do DAPP desapareçam para sempre, a aplicação consiga continuar a operar.

Pode-se ver que Vitalik tem expectativas semelhantes sobre como as aplicações descentralizadas devem ser construídas. A seguir, iremos analisar em detalhe os problemas enfrentados por cada componente na DAPP descentralizada e explorar como melhorá-los.

Serviços de front-end e nome de domínio

Entre os vários componentes das aplicações descentralizadas, o front-end e os serviços de nome de domínio são os mais centralizados. Atualmente, a maioria dos front-ends de dApp usa servidores centralizados. Os proprietários do projeto podem modificar o código do front-end a qualquer momento sem governança da comunidade ou bloqueios de tempo. A segurança desta parte está longe da segurança dos contratos inteligentes implantados no Ethereum.

Os hackers podem invadir o servidor para modificar o código front-end, e os utilizadores do dApp perderão ativos por usar o front-end malicioso. Este problema tem aparecido repetidamente no último Verão DeFi, e não podemos deixar de perguntar: Por que o front-end não pode ser implementado no Ethereum como o back-end, de forma que o comportamento de modificação só possa ter efeito através da governança da comunidade e bloqueios de tempo?

Além disso, por favor, imagine, se a equipa de desenvolvimento da Uniswap deixar de pagar um dia pelos seus servidores de front-end e serviços de nome de domínio, como é que os utilizadores e LPs da Uniswap irão usar a Uniswap?

A maioria dos utilizadores não sabe como contornar o front-end e interagir com contratos inteligentes. Embora a Uniswap tenha tentado carregar o seu front-end para o IPFS, o IPFS e o Ethereum são redes diferentes, e a sua fiabilidade e falta de confiança são completamente diferentes. Vale a pena mencionar que a velocidade de acesso ao conteúdo do IPFS é muito lenta, e a maioria dos utilizadores ainda interage com o front-end da Uniswap implantado em servidores centralizados.

Além disso, como o operador da interface da Uniswap é a Uniswap Labs, eles aumentaram a revisão da lista de tokens para atender à supervisão, o que contrasta com os contratos inteligentes que implantaram no Ethereum, pois ninguém pode modificar os contratos inteligentes à vontade. Portanto, os tokens revisados na interface ainda podem interagir ao nível do contrato, o que demonstra a importância do código on-chain para resistir à censura.

Servidor de Back-End

Uma vez que a EVM pode fornecer um ambiente de execução Turing-completo, a maioria da lógica do backend pode ser executada na cadeia Ethereum. Podemos dizer que as aplicações de contratos inteligentes podem herdar totalmente a segurança do Ethereum. Apenas por razões de custo é que algumas tarefas intensivas em computação não podem ser realizadas diretamente na cadeia.

Para resolver este problema, a exploração atual consiste em usar ZK ou OP para transferir o cálculo para o off-chain, e a cadeia Ethereum apenas confirma os resultados do cálculo, a fim de expandir a capacidade ao nível de computação. Alguns projetos relacionados com IA levaram este método ao extremo, esperando ligar tarefas de super computação intensiva, como grandes modelos de IA, com blockchains, o que merece a nossa atenção.

Base de dados

Para bases de dados, a EVM suporta originalmente pares chave-valor/KV storage (Key Value Store), que pode abranger uma ampla gama de cenários de uso, mas o problema central é: o custo do armazenamento on-chain é demasiado elevado.

Quão caro é? Quando o Preço do Gás é 10Gwei, são necessários mais de 6.200 ETH para armazenar 1GB de dados na cadeia, o que equivale a mais de 20 milhões de dólares! Obviamente, os custos de armazenamento tornaram-se a questão central da descentralização do banco de dados.

Poderemos questionar se podemos utilizar um método semelhante à expansão de computação acima mencionada para expandir o armazenamento, ou seja, armazenamento fora da cadeia e verificação na cadeia dos efeitos de armazenamento. Iremos elaborar mais sobre esta ideia mais tarde.

Após analisar os componentes DAPP mencionados acima, descobrimos que somente quando cada parte do DAPP é segura e sem confiança o suficiente, ele pode realmente se tornar um DAPP descentralizado como um todo sem confiança. O Ethereum, como plataforma de operação e hospedagem do dApp, precisa fornecer aos desenvolvedores soluções correspondentes para criar um ecossistema de aplicativos que atenda à visão do Ethereum.

Solução sem confiança para DAPP

Sobre como criar um DAPP totalmente baseado no Ethereum para implantar e aceder, a equipa EthStorage propôs duas soluções:

• protocolo de acesso web3://: Resolver o problema de como usar contratos inteligentes para implantar e acessar código front-end e até sistemas de arquivos.
• Protocolo de armazenamento EthStorage camada 2: Ao herdar a segurança do Ethereum, reduz significativamente a sobrecarga de armazenamento.

Protocolo de Acesso web3://

web3:// pode ser entendido como uma versão descentralizada do http://. Semelhante ao URL http que acessa recursos centralizados especificando um endereço IP do servidor ou nome de domínio, o URL web3 precisa especificar um endereço de contrato inteligente ou nome de domínio ENS para acessar os recursos armazenados nele.

Podemos implementar todo o front end de um site num smart contract e acedê-lo através de web3://! Pode comparar a diferença entre os dois:

Atualmente, o web3:// tornou-se o padrão oficial do Ethereum (ERC-4804). Se deseja saber mais sobre o conteúdo do protocolo de acesso web3://, pode visitar o seu website oficial. Para gerir melhor ficheiros em contratos inteligentes, propusemos o ERC-5018, que simula um conjunto de interfaces de sistema de ficheiros em contratos inteligentes, para que possa carregar a pasta de código front-end empacotada para um contrato inteligente através do ethfs-cli e aceder a este website através do web3://.

Se estiver interessado, pode seguir o tutorial para concluir a implantação e acesso de uma aplicação descentralizada simples.

Com o protocolo de acesso web3://, podemos verdadeiramente fazer com que a interface do dApp tenha o atributo de “O código é a lei”. Para os desenvolvedores, uma vez implementada, esta interface será executada para sempre. Imagine se os laboratórios Uniswap também implementassem sua interface para o Ethereum, então, mesmo que a equipe quisesse censurar e restringir os usuários ao nível da interface, não seria capaz de impedir as pessoas de usar sua interface implementada no Ethereum.

Claro, depois de resolver o problema de viabilidade, também percebemos que o custo de armazenar grandes quantidades de dados na cadeia seria muito elevado, o que causou problemas aos desenvolvedores ao implementar o front-end na cadeia. Desenvolvemos ainda mais o protocolo de armazenamento de segunda camada EthStorage, que reduz significativamente os custos de armazenamento, ao mesmo tempo que herda a segurança do Ethereum.

Protocolo de armazenamento de camada 2 EthStorage

O protocolo EthStorage consiste em contratos inteligentes implementados no Ethereum e nós de armazenamento na rede Layer2, onde os contratos inteligentes fornecem armazenamento chave-valor, enquanto os nós de armazenamento de segunda camada são responsáveis por armazenar os próprios dados.

Os utilizadores carregam os dados a serem armazenados no Ethereum através do BLOB de EIP-4844. O contrato inteligente EthStorage apenas regista o hash dos dados no BLOB, reduzindo eficazmente os custos de armazenamento.

Ao mesmo tempo, o nó de armazenamento da segunda camada irá transferir os dados BLOB correspondentes para o disco local e utilizar PoRA (Prova de Acesso Aleatório) e ZK para submeter a prova de armazenamento ao contrato no Ethereum para verificação. O contrato necessita de utilizar o hash Blob previamente registado para confirmar se a prova ZK enviada pelo nó de armazenamento corresponde, a fim de confirmar que o nó de armazenamento na rede da segunda camada realmente armazena estes dados.

O processo específico é o seguinte:

Para os desenvolvedores, a interface para carregar e obter dados é muito simples:

Os desenvolvedores de aplicativos podem ler e escrever diretamente grandes blocos de dados através da interface de contrato fornecida pela EthStorage, e o custo de escrita é aproximadamente um milésimo do custo de armazenar diretamente os dados na cadeia. Portanto, a EthStorage não só suporta a implantação on-chain da frente, mas também fornece uma solução de custo mais baixo para uma ampla gama de operações de banco de dados de armazenamento de chave-valor.

Atualmente, EthStorage obteve as Subvenções oficiais da Ethereum e implantou uma rede de testes públicos em Sepolia. Todos são bem-vindos a participar.

Resumo e Perspectivas

A maioria dos componentes mais importantes do DAPP, como o front-end e o banco de dados, não são implantados no Ethereum e não podem herdar a segurança do Ethereum, resultando na incapacidade da aplicação como um todo de ser executada permanentemente, resistente à censura e governável.

EthStorage propôs duas soluções para este problema: o protocolo de acesso web3:// resolve o problema de usar contratos inteligentes para implantar e acessar a frente; o protocolo de armazenamento de segunda camada do EthStorage resolve o problema dos altos custos de armazenamento.

Para realizar a visão original do Ethereum, acreditamos que irá evoluir para um servidor web descentralizado e que as aplicações descentralizadas no ecossistema irão implementar todos os seus componentes no Ethereum. Quer seja o código de back-end, o front-end ou os dados, uma vez implementado, o código pode executar-se permanentemente e os dados podem ser acedidos permanentemente, tornando-se assim uma Dapp verdadeiramente imparável.

A EthStorage public testnet está atualmente a realizar a sua segunda campanha de incentivos. Os membros da comunidade interessados podem seguir o Guia para concluir a sua primeira implementação de Dapp Imparável e aceder!

Declaração:

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