Impact of EIP-4844 on Ethereum: Consensus Security, Ethereum Usage and Rollup Transaction Dynamics = EIP-4844 영향 분석: 합의 보안, 이더리움 사용량 그리고 롤업 트랜잭션을 중심으로

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

On March 13, 2024, Ethereum implemented EIP-4844, an upgrade designed to enhance its role as a data availability layer. While this upgrade reduces data posting costs for rollups, it also raises concerns about its impact on consensus security due to the increased volume of propagated data. Moreover, the broader effects on rollup dynamics and the Ethereum ecosystem remain largely unexplored. In this paper, we conduct an empirical analysis of EIP-4844’s impact on consensus security, Ethereum usage and rollup transaction dynamics. We investigate changes in slot sync time and provide quantitative assessments of rollup and user behaviors. Our findings reveal that EIP-4844 has successfully increased rollups’ usage of Ethereum while lowering rollup transaction fees. However, we also observe a slight rise in the fork rate, though our analysis suggests that this increase is not attributed to blob propagation waiting time. Additionally, some rollup users experience delayed transaction inclusion in Ethereum blocks, which appears to be influenced by cost-minimizing batching strategies. These results demonstrate both the benefits and trade-offs of the upgrade, suggesting future directions for further research on Ethereum’s scalability and consensus stability.

국문 초록 (Abstract)

2024년 3월 13일, 이더리움은 데이터 가용성 계층(data availability layer)으로서의 기능을 강화하기 위해 EIP-4844 업그레이드를 시행하였다. 이 업그레이드는 롤업 의 데이터 게시 비용을 낮추는 효과가 있지만, 동시에 전파되는 데이터의 양이 증가함에 따라 합의(컨센서스) 보안에 미치는 잠재적 영향에 대한 우려를 제기한 다. 더불어, 이더리움 생태계 전반과 롤업의 역학적 변화에 대한 구체적인 영향은 아직 충분히 규명되지 않았다.
본 논문에서는 EIP-4844가 합의 보안, 이더리움 활용도, 롤업 트랜잭션에 미 친 영향을 실증적으로 분석한다. 이를 위해 슬롯 동기화 시간의 변화를 관찰하고, 롤업 및 사용자 행태의 정량적 변화를 평가하였다.
분석 결과, EIP-4844는 롤업의 이더리움 사용량을 유의미하게 증가시키는 동 시에 롤업 트랜잭션 수수료를 낮추는 데 성공한 것으로 나타났다. 그러나 포크율 (fork rate)이 소폭 상승하는 현상도 관찰되었으며, 본 연구는 이러한 증가가 블롭 전파 지연(blob propagation delay)에 기인한 것은 아님을 보여준다. 또한 일부 롤업 사용자의 트랜잭션이 이더리움 블록에 포함되는 시간이 지연되는 경향이 확 인되었는데, 이는 비용 최소화를 위한 배치(batch) 전략의 영향으로 해석된다.
이러한 결과는 EIP-4844 업그레이드가 이더리움의 확장성과 효율성을 향상 시키는 한편, 새로운 형태의 트레이드오프를 수반함을 시사한다. 본 연구는 이를 토대로 향후 이더리움의 확장성 확보와 합의 안정성 간의 균형에 대한 추가 연구의 필요성을 제기한다.

목차 (Table of Contents)

• Abstract i
• Contents iii
• List of Figures vii
• List of Tables ix
• Chapter 1 Introduction 1
• 1.1 Our contributions 3
• Chapter 2 Background 5
• 2.1 Ethereum Improvement Proposals 5
• 2.2 Rollup 6
• 2.3 EIP-4844 9
• 2.3.1 Data availability(DA) in rollups 9
• 2.3.2 Blob transaction 10
• Chapter 3 Motivation 12
• 3.1 Challenges and our approach 13
• Chapter 4 Data 15
• 4.1 Consensus security data 15
• 4.2 Ethereum usage data 19
• 4.3 Rollup transactions data 20
• Chapter 5 Empirical Results 23
• 5.1 Consensus security 23
• 5.1.1 Fork rate 25
• 5.1.2 Sync time 27
• 5.1.3 Receive time 30
• 5.1.4 Chain service process time 32
• 5.1.5 Data availability(DA) time 34
• 5.2 Ethereum usage 36
• 5.2.1 Total amount of data posted 38
• 5.2.2 Total amount of fee paid 39
• 5.2.3 The price of posting 1MiB 40
• 5.2.4 Gas used 41
• 5.3 Rollup transactions 43
• 5.3.1 Number of rollup transactions 43
• 5.3.2 Delay of rollup transactions 44
• Chapter 6 Related Works 47
• 6.1 Consensus Security 47
• 6.2 Rollup transaction dynamics 48
• Chapter 7 Conclusion 50
• 요약 68