Paradygmatyczna zmiana w skalowaniu warstwy wykonawczej Ethereum: od defensywnego konserwatyzmu do ewolucji limitu 60M Gas napędzanej nauką empiryczną

Te wysiłki sprawiły, że główna sieć Ethereum przeszła od ostrożności w podnoszeniu limitu Gas do możliwości bezpiecznego zwiększenia tego limitu do 60M Gas, a nawet wyżej.

Autor: ZHIXIONG PAN

W ciągu ostatniego roku limit Gas (Gas Limit) bloków Ethereum wzrósł gwałtownie z około 30 milionów do 60 milionów. Za tym skokiem stoi wiele czynników, w tym kontrola na poziomie protokołu nad maksymalnym rozmiarem bloku w najgorszym przypadku, znaczna optymalizacja wydajności klientów wykonawczych oraz systematyczne testy i weryfikacje pod kątem wyższych limitów Gas.

Krótko mówiąc, deweloperzy poprzez ulepszenie zasad protokołu Ethereum zredukowali ryzyko związane z podnoszeniem limitu Gas, znacząco zwiększyli prędkość przetwarzania dużych bloków przez klientów oraz udowodnili, że sieć jest w stanie wydobywać i propagować bloki na czas nawet przy większym obciążeniu.

Dzięki tym wysiłkom główna sieć Ethereum przeszła od niechęci do podnoszenia limitu Gas do możliwości bezpiecznego zwiększenia tego limitu do 60M Gas. Poniżej szczegółowo wyjaśniamy pojęcie i historię Gas Limit, następnie analizujemy kluczowe powody jego podniesienia oraz przedstawiamy warunki konieczne do dalszej skalowalności w przyszłości.

Gas Limit i Blob: definicja oraz różnice

Limit Gas (Gas Limit) to parametr w Ethereum określający maksymalną ilość pracy obliczeniowej, jaką może zawierać każdy blok, czyli maksymalną liczbę Gas, jaką można wykorzystać na wykonanie transakcji w jednym bloku. Im wyższy limit Gas, tym więcej transakcji może pomieścić pojedynczy blok, a przepustowość łańcucha wzrasta. Skutkiem ubocznym jest jednak to, że wyższy limit Gas zwiększa obciążenie uczestników sieci: walidatorzy muszą w określonym czasie wydobyć i rozgłosić większe bloki, a wszystkie węzły muszą pobrać i wykonać większe bloki, co prowadzi do wzrostu wymagań dotyczących przepustowości sieci i sprzętu węzłów.

Blob to natomiast inny rodzaj zawartości bloku, wprowadzony w celu rozszerzenia dostępności danych Ethereum. Blob pochodzi z propozycji EIP-4844 i pozwala tymczasowo przechowywać w bloku duże ilości danych binarnych wykorzystywanych przez warstwę 2 (Layer 2), przy czym koszt ich przechowywania jest liczony niezależnie od zużycia Gas przez zwykłe transakcje. Mówiąc prosto, Blob zapewnia dodatkową przestrzeń specjalnie dla danych L2 Rollup, natomiast Gas Limit określa maksymalną skalę obliczeń EVM w bloku. Nie są one bezpośrednio porównywalne: zwiększenie liczby Blobów wpływa głównie na pojemność danych L2 w bloku, podczas gdy podniesienie Gas Limit bezpośrednio zwiększa pojemność obliczeniową transakcji na L1.

Niniejszy artykuł skupia się na temacie Gas Limit, a zmiany pojemności Blob nie będą tutaj omawiane.

Tło historyczne: dlaczego wcześniej nie podnoszono Gas Limit?

We wczesnych latach Ethereum podchodzono bardzo ostrożnie do podnoszenia limitu Gas w blokach. Po wdrożeniu EIP-1559 w 2021 roku, cel Gas na blok ustalono na około 15 milionów (maksymalnie około 30 milionów na blok) i przez kolejne lata nie był on podnoszony. Powodem było to, że kilka kluczowych wąskich gardeł nie zostało jeszcze rozwiązanych, a pochopne podniesienie limitu Gas mogło zagrozić bezpieczeństwu i decentralizacji sieci:

• Wydajność wykonawcza: Czy oprogramowanie klienta jest wystarczająco szybkie, by wykonać więcej transakcji? Jeśli blok będzie zbyt duży i węzeł nie zdąży go wykonać i zweryfikować w czasie między blokami, może przegapić termin wydobycia lub doprowadzić do rozgałęzienia łańcucha.
• Propagacja w sieci: Większy blok musi zostać rozgłoszony w całej sieci w ciągu 12 sekund, a w szczególności w ciągu 4 sekund musi zostać odebrany przez większość walidatorów, by na czas złożyć dowód udziału. Zbyt duże bloki mogą powodować opóźnienia propagacji i problemy z konsensusem.
• Wzrost stanu: Wyższa przepustowość przyspiesza wzrost globalnego stanu Ethereum (danych księgi), co zwiększa obciążenie synchronizacją i przechowywaniem danych przez węzły, a w dłuższej perspektywie może osłabić decentralizację sieci.
• Wymagania sprzętowe: Wszystkie powyższe czynniki oznaczają, że wymagania sprzętowe dla węzłów rosną. Jeśli zwykły użytkownik nie będzie w stanie nadążyć za siecią na domowym komputerze, wyższy limit Gas może prowadzić do koncentracji sieci wokół kilku wydajnych węzłów, co nie sprzyja decentralizacji.

Z powodu powyższych obaw przez długi czas limit Gas w głównej sieci Ethereum pozostawał stabilny i nie przekraczał 30 milionów. Zwłaszcza po pojawieniu się Rollup, wiele transakcji zaczęło publikować skompresowane dane na L1 za pomocą taniego calldata, co sprawiło, że średni rozmiar bloku Ethereum zaczął zbliżać się do granic, a w skrajnych przypadkach pojedynczy blok mógł osiągać rozmiar kilku megabajtów.

Bez innych ulepszeń podniesienie limitu Gas tylko pogłębiłoby problem rozmiaru bloku i wydajności. Dlatego społeczność Ethereum zdecydowała się wówczas głównie polegać na skalowaniu Layer 2, zamiast pochopnie podnosić limit Gas na L1.

Kluczowe powody szybkiego podniesienia Gas Limit obecnie

Dlaczego więc po wejściu w 2025 rok Ethereum mogło bezpiecznie podnieść limit Gas ponad dwukrotnie? Główną przyczyną jest jednoczesne wdrożenie kilku ulepszeń technicznych, które usunęły przeszkody dla skalowania.

Aktualizacje protokołu ograniczają rozmiar bloku w najgorszym przypadku

Ethereum wprowadziło nowe zasady protokołu, które ograniczają maksymalny rozmiar bloku w najgorszym przypadku. Kluczową propozycją jest EIP-7623, która poprzez podniesienie kosztu Gas dla danych calldata znacząco ograniczyła ilość tanich danych, jakie można umieścić w pojedynczym bloku w skrajnych przypadkach.

Przed wdrożeniem EIP-7623 atakujący mogli wykorzystać bardzo niski koszt Gas dla calldata, by wypełnić blok danymi o rozmiarze nawet kilku MB; po podniesieniu ceny, ta sama ilość danych wymaga znacznie więcej Gas, co w praktyce ogranicza maksymalny rozmiar bloku i łagodzi problem dużych różnic między średnim a maksymalnym rozmiarem bloku.

Ta zmiana sprawiła, że nawet przy podniesieniu ogólnego limitu Gas rozmiar bloku nie będzie rósł bez kontroli, co daje bezpieczny margines dla zwiększenia limitu Gas. Innymi słowy, warstwa protokołu aktywnie ograniczyła koszty na poziomie danych, zapewniając, że „podwojenie obliczeń nie oznacza podwojenia rozmiaru bloku”, co stworzyło podstawy do podniesienia limitu Gas z 30 milionów do 60 milionów.

Jednocześnie główna sieć zaczęła wprowadzać dedykowane transakcje Blob dla Rollup (EIP-4844), co dodatkowo zmniejszyło zależność Rollup od taniego calldata. Wraz z przenoszeniem danych Rollup z przestrzeni zwykłego Gas do przestrzeni Blob, zwykły Gas w bloku jest coraz bardziej wykorzystywany do rzeczywistych obliczeń kontraktów, a średni rozmiar bloku staje się „lżejszy”, co pośrednio sprzyja dalszemu podnoszeniu limitu Gas.

Znaczna optymalizacja wydajności klientów

Zespoły odpowiedzialne za klientów wykonawczych Ethereum przeprowadziły dogłębne testy wydajności i optymalizacje oprogramowania, znacząco zwiększając prędkość przetwarzania dużych bloków. Zespół Nethermind i inni opracowali ramy testowe do benchmarkowania Gas, wypełniając całe bloki jednym typem instrukcji lub prekompilowanych kontraktów, by przetestować granice wydajności klientów (wydajność mierzona w „milionach Gas na sekundę”).

Dzięki temu jednolitemu benchmarkowi deweloperzy wykryli i naprawili ukryte wcześniej wąskie gardła wykonawcze. Na przykład w testach odkryto, że w niektórych skrajnych przypadkach prekompilowany kontrakt „modular exponentiation” (ModExp) zużywa znacznie więcej czasu niż przewiduje jego wycena Gas, co było wspólnym problemem wszystkich głównych klientów.

W odpowiedzi na te odkrycia społeczność szybko zaproponowała EIP-7883, by ponownie wycenić Gas dla ModExp oraz zoptymalizować algorytmy klientów. Inne kosztowne operacje kryptograficzne (takie jak obliczenia na krzywych eliptycznych BLS12-381, BN256, haszowanie itp.) również zostały zoptymalizowane lub ponownie wycenione przez zespoły klientów.

Według statystyk, po międzyklienckim „Berlin Interop” w połowie 2025 roku, prędkość przetwarzania bloków w najgorszym przypadku znacznie wzrosła, a większość operacji osiągnęła poziom około 20 milionów Gas na sekundę.

Przeliczając, jeśli klient może wykonać 20 milionów Gas na sekundę, to w 4-sekundowym interwale PoS można teoretycznie przetworzyć blok o wielkości do 80M Gas. Oznacza to, że podniesienie limitu bloku do 60M Gas nadal mieści się w bezpiecznym marginesie.

Te ulepszenia wydajności wyeliminowały wcześniejsze obawy, że „prędkość wykonania nie nadąża za limitem Gas”, zapewniając, że nawet jeśli blok zawiera dwukrotnie więcej transakcji niż wcześniej, klient zdąży je zweryfikować w wyznaczonym czasie i nie przegapi terminu konsensusu.

Kompleksowe testy weryfikujące granice propagacji sieci

Przed podniesieniem limitu Gas w głównej sieci deweloperzy przeprowadzili szeroko zakrojone testy na wielu dedykowanych sieciach, by upewnić się, że większe bloki nadal mogą być propagowane na czas i akceptowane przez większość węzłów.

Na przykład w 2025 roku deweloperzy Ethereum podnieśli limit Gas bloków do 60M na testnecie Sepolia i nowym testnecie Hoodi, stale monitorując wskaźniki wydajności sieci. Wyniki pokazały, że nawet przy blokach o maksymalnym rozmiarze 60M Gas, propozycje bloków były na czas pakowane i szybko propagowane przez sieć P2P: 90% węzłów otrzymywało blok w ciągu około 0,7–1,0 sekundy od jego wygenerowania, a niemal wszystkie węzły kończyły weryfikację i akceptację bloku jako nowej głowy łańcucha w ciągu 4 sekund.

Innymi słowy, nawet jeśli zużycie Gas w bloku się podwoi, blok nadal może zostać rozpropagowany w sieci Ethereum przed 4-sekundowym terminem składania dowodów przez walidatorów. Podczas tych testów obciążeniowych deweloperzy monitorowali, czy węzły propozycji wydobywają bloki na czas oraz jak rozkłada się czas akceptacji nowych bloków przez całą sieć – nie wykryto żadnych poważnych anomalii.

Ponieważ rozmiar stanu i topologia węzłów na testnecie różnią się od głównej sieci, deweloperzy zachowują ostrożny optymizm, ale wyniki testów dowodzą, że bloki 60M Gas są wykonalne zarówno teoretycznie, jak i inżynieryjnie. Dla bezpieczeństwa warstwy konsensusu rozważono także ograniczenia na poziomie Beacon Chain (np. obecny limit propagacji pojedynczego bloku przez Gossip wynosi ~10MB). Dzięki EIP-7623 i innym środkom ograniczającym rozmiar bloku oraz unikaniu zbyt wielu transakcji karnych w jednym bloku, obciążenie wykonawcze 60M Gas nie osiąga tych limitów.

Podsumowując, testy i dostosowania dały zespołowi rdzeniowemu pełną kontrolę nad ryzykiem związanym z podniesieniem limitu Gas z 30 milionów do 60 milionów w głównej sieci, zwiększając pewność siebie. Po wyrażeniu poparcia przez większość walidatorów (ponad 150 000 węzłów walidujących zagłosowało za podniesieniem limitu), Ethereum w 2025 roku rozpoczęło proces podnoszenia limitu Gas w głównej sieci i planuje w kolejnych aktualizacjach oficjalnie ustawić domyślną wartość na 60M.

Perspektywy na przyszłość: co jest potrzebne do dalszego podnoszenia limitu?

Społeczność Ethereum nie zamierza zatrzymać się na 60M Gas. W planowanych aktualizacjach, takich jak Fusaka, deweloperzy rozważają dalsze podniesienie limitu Gas bloków do 100M, a nawet wyżej. Aby to osiągnąć, nadal istnieje kilka wyzwań technicznych, które należy rozwiązać lub monitorować:

• Dalsza optymalizacja kosztownych operacji obliczeniowych: Jak wspomniano wcześniej, algorytm ModExp został zoptymalizowany i ponownie wyceniony dzięki EIP-7883, co praktycznie wyeliminowało wąskie gardła. Jednak aby obsłużyć bloki o wielkości 100M, być może trzeba będzie zoptymalizować lub dodać dedykowane akceleratory dla innych operacji kryptograficznych o wysokim zużyciu Gas (np. weryfikacja podpisów na krzywych eliptycznych, weryfikacja dowodów zero-knowledge itp.). Na szczęście zespoły klientów już współpracują w tych obszarach – w testach z 2025 roku zoptymalizowano implementację prekompilacji dla krzywych BN256, eliminując ich wpływ na wydajność. Można przewidzieć, że wraz z wprowadzeniem przez Ethereum kolejnych wydajnych prymitywów kryptograficznych (a nawet natywnym wsparciem dla STARK), wąskie gardła wykonawcze będą dalej eliminowane, torując drogę do podniesienia limitu Gas.
• Kontrola rozmiaru stanu i kosztów węzłów: Wyższy limit Gas oznacza szybszy wzrost stanu łańcucha. Bez odpowiednich rozwiązań za kilka lat pełne węzły mogą mieć poważne trudności z przechowywaniem i synchronizacją nowych węzłów. Deweloperzy Ethereum już badają problem wzrostu stanu, proponując np. opłaty za wynajem stanu lub okresowe przycinanie historii, by uniknąć niekontrolowanego wzrostu. Jednak te długoterminowe mechanizmy są nadal w fazie dyskusji. Krótkoterminowo, wraz ze wzrostem limitu Gas, operatorzy węzłów mogą być zmuszeni częściej aktualizować sprzęt (np. szybsze dyski SSD i więcej pamięci RAM), by nadążyć za rosnącym stanem i ilością danych. Społeczność podkreśla, że podnoszenie limitu Gas nie może odbywać się kosztem decentralizacji, dlatego przed wdrożeniem nowych rozwiązań będzie ostrożnie oceniać wpływ każdego kroku na zwykłe węzły.
• Ulepszenia warstwy konsensusu i optymalizacja protokołów sieciowych: Jeśli w przyszłości mają być obsługiwane bloki 100M Gas lub większe, niektóre parametry konsensusu i sieci mogą wymagać dostosowania. Na przykład obecnie blok Beacon Chain zawiera obciążenie wykonawcze, dane Blob i dane dowodowe, a jego rozmiar jest ograniczony. Deweloperzy mogą być zmuszeni zwiększyć limit rozmiaru wiadomości w warstwie P2P lub zastosować techniki kompresji i rozproszonej propagacji, by zmniejszyć opóźnienia dużych bloków. Ethereum wprowadza również PeerDAS (sieć próbkowania danych peer-to-peer) do efektywnej propagacji danych Blob, co częściowo odciąży propagację bloków wykonawczych. Po zapewnieniu bezpiecznego działania warstwy wykonawczej z limitem 60M+ Gas, dalsze ulepszenia warstwy danych i sieci będą kluczowe dla kolejnego etapu skalowania.

Patrząc w przyszłość, jeśli powyższe ulepszenia będą wdrażane równolegle, dalsze podniesienie limitu Gas w głównej sieci Ethereum nie jest celem nieosiągalnym. Deweloperzy już przetestowali na testnetach możliwość podniesienia limitu z 36M do 45M i 60M, a kolejnym krokiem jest planowane osiągnięcie 100M. Warto podkreślić, że społeczność Ethereum zawsze zachowuje ostrożność w kwestii skalowania: każde podniesienie limitu jest poprzedzone testami, a wdrożenie na głównej sieci następuje dopiero po upewnieniu się, że nie zagrozi to bezpieczeństwu i decentralizacji sieci.

Ogólnie rzecz biorąc, znaczne podniesienie Gas Limit w ciągu ostatniego roku to efekt współpracy i innowacji w wielu obszarach: ograniczenie ryzyka na poziomie protokołu, zwiększenie wydajności klientów, dane z testów dające pewność. Dzięki tym wysiłkom Ethereum wykonało ważny krok w kierunku skalowania L1 i stworzyło podstawy do dalszego zwiększania pojemności i obsługi większej liczby aplikacji w przyszłości.

Bibliografia