TPS:观点 | 保持以太坊可扩展性和可持续性的两种方案:“弱无状态性” 和 “状态保质期”

原标题:《观点|一种状态保质期和无状态性的路线图》

以太坊的状态的规模正迅速增长。当前仅存储状态大概是35GB,如果加上默克尔证明就是100GB了;而且现在预计每年都要增长这个数字的一半。此外,状态存储也是以太坊经济模型的一个短板:在这个机制中,用户只需付费一次就可以给共识节点施加永久的负担。为了保持以太坊的可扩展性和可持续性,我们需要一些解决方案。

有两种路径,而且都已经存在很长时间了:“弱无状态性”和“状态保质期”:

状态保质期:从状态中移除近期无人访问的状态对象,并要求在复活状态对象时提供见证数据。可以将每个节点都需要存储的状态数据减少到扁平的约20~50GB。弱无状态性:仅要求区块提议者存储状态,其他节点都可无状态验证区块。在实践中,需要把状态共识形式切换到“VerkleTree”,以缩减见证数据的规模。本文提出了一种多阶段的方案,来同时实现这两种方案。因为,可以证明,这会比按顺序实现这两个容易很多。如果不实现Verkle树,状态保质期方案下就需要非常大的见证数据来证明一个旧状态;如果不实现状态保质期,切换到Verkle树就需要一个一步到位的切换流程,这几乎跟只实现状态保质期一样复杂。如果合二为一,同时进行,它们就解决了彼此面临的挑战:状态保质期方案包含了每年创建一棵新状态树的机制,因此Verkle树可以分阶段逐步建构,而无需一个一步到位的切换流程,而Verkle树也解决了见证数据规模的问题。

观点:美国加密行业正在不断升级监管审查:金色财经报道,推特用户Adam发推表示,美国加密行业正在不断升级监管审查,著名的市场参与者Jane Street & Jump Trading正在缩减对美国加密货币市场的参与。虽然他们并没有完全放弃该行业,但这些变化正在改变当前的市场动态。 Jump Crypto 去年遭受了多次重大打击,包括 Wormhole 的黑客攻击以及 LUNA 和 FTX 崩溃。在FTX 崩溃后,美国的监管格局发生了急剧变化,这导致一些人将其称为“加密货币战争”。 Coinbase 等行业巨头的强烈反对进一步凸显了这种紧张局势。鉴于Jane Street与 FTX 首席执行官 Sam Bankman-Fried 的联系,随着这两家主要做市商缩减规模,我们看到美国加密货币市场的交易量和流动性受到直接影响。很明显,监管环境正在改变美国的加密行业。[2023/5/23 15:20:25]

链接:“状态保质期”和“无状态性”概念的历史

观点:在下一次矿工迁移中,俄罗斯可能会占据比特币哈希率的18%:金色财经报道,俄罗斯分析人士认为,美国和哈萨克斯坦等国家日益增加的监管压力、税收负担和能源成本可能会导致加密矿工的新一轮大迁移。他们声称,在这种情况下,俄罗斯有能力占据全球比特币哈希率的 18%。[2023/5/8 14:49:44]

无状态客户端的概念,于2017年始发于ethresear.ch论坛:https://ethresear.ch/t/the-stateless-client-concept/172状态租金,始发于2015年:https://github.com/ethereum/EIPs/issues/35ReGenesis:https://medium.com/@mandrigin/regenesis-explained-97540f457807Verkle树:https://notes.ethereum.org/_N1mutVERDKtqGIEYc-Flw约束见证数据的大小:https://www.youtube.com/watch?v=qQpvkxKso2E一种状态规模管理理论:https://hackmd.io/@vbuterin/state_size_management最小化复活冲突的状态约束方案:https://ethresear.ch/t/resurrection-conflict-minimized-state-bounding-take-2/8739实现无状态性和状态保质期的路径:https://hackmd.io/@vbuterin/state_expiry_paths

观点:数字货币是中国扩大经济和影响力的重要战略之一:参考消息网今日刊发《汪婉:人民币数字货币面临的机遇与挑战》。文章作者指出,在当前美元信用下降的背景下,如果人民币数字货币先行普及,将有助于中国建立区域贸易和金融主导权;如结合共建“一带一路”,将使中国在推进区域乃至全球战略方面如虎添翼。这反过来又有助于提高人民币的全球地位,引领未来的数字人民币获得市场份额。数字货币是人民币国际化的关键领域,也是中国扩大经济和影响力的重要战略之一。[2020/8/10]

回顾:状态保质期如何工作?

这里所描述的是此提案的机制。

核心想法是,每个周期都会有一棵状态树,每当一个周期开始时,就初始化一棵空状态树,所有的状态更新都写到这颗状态树上。在一个周期内,所有的写入都会发生在最新的状态树上。

观点:摆脱Facebook的糟糕声誉是Libra现在面临的最大问题:加密货币媒体CyprusMail发文称,在一系列丑闻之后,Facebook本身已不再那么具有吸引力。这也是目前困扰Libra的最大因素,比监管机构的反对或失去创始成员支持严重得多。Facebook自身的声誉最近进一步恶化,过去几周,Facebook因拒绝撤下煽动针对抗议者的暴力言论而受到尖锐批评。(CyprusMail)[2020/6/27]

-注意:我之前曾把这个约长一年的状态保质期周期称为“epoch”,现在都称为“period”,以免与信标链的术语相混淆-

观点:现在判断加密货币是否属于避险资产还为时过早:总部位于西雅图的量化加密基金公司Strix Leviathan认为,考虑到上周近乎史无前例的股市抛售、标准普尔500指数遭受了自2008年金融危机以来最大下挫以及比特币暴跌15%,目前将比特币用来对冲经济不确定性的看法可能是错误的。Strix Leviathan表示,比特币最新下降趋势表明,在风险市场周期里,所谓“数字黄金”的表现并不比其他资产更好,波动性反而让其成为“不良货币”(以太坊在本轮全球抛售过程中暴跌了25%),因此现在判断加密货币是否属于避险资产还为时过早。(CryptoSlate)[2020/3/4]

两个关键原则是:

只能修改最新的那棵树。所有更老的树都不能再修改;更老的树上的对象只能在更新的树上创建副本,而且这些副本会取代更老的副本。可以预期全节点只会保存最近的两棵树,所以只有最近的两棵树上的对象才能不需要witness就能读取。读取更老的对象就需要提供见证数据了。“见证数据”就是一个简短的证据,证明某个值存在于某棵树的某个位置上,而且验证的一方只需具有树根即可。举个例子,可以制作一个witness来证明账户?0x124f...89ab?的存储空档?123?处在某时的状态下,包含的值为?50;任何人都只需要这棵状态树的根值就可以验证这个证据。

状态保质期产生了一种混合的状态机制:共识节点需要保存最近被人访问和修改过的状态,但可以使用基于见证消息的无状态客户端方法来验证更老的状态。也就是说,也可以维护一个“归档节点”,存储所有历史状态树,或者?一个完全无状态的节点,使用见证数据来验证哪怕是最新的状态。不过,gas消耗量的结构和默认的网络格式,都要围绕“节点会存储最近的两棵状态树”来开发。

路线图

迁移将按阶段来实现:

周期1硬分叉:需要一个硬分叉来开启第一个周期。分叉之后,就会出现两棵状态树:十六叉的帕特里夏树以及一棵新的Verkle树EIP草案:https://notes.ethereum.org/@vbuterin/verkle_tree_eip地址扩张周期:地址从20字节扩充到32字节,而新地址的格式包含一个“地址周期”的概念”)。这样新合约就可以无需提供见证数据而直接写入新的存储空档。这一步什么时候做都可以,只需要在最终状态保质期转型完成之前就可以了,在周期1分叉之前或之后都可以。VB的方案?:https://ethereum-magicians.org/t/increasing-address-size-from-20-to-32-bytes/5485Ipsilon团队的方案:https://notes.ethereum.org/@ipsilon/address-space-extension-exploration周期2硬分叉:需要一个硬分叉来开启周期2,并安排未来周期的时点。周期0的十六叉的帕特里夏树将被一棵Verkle树替换,客户端仅存储其状态根。从这时开始,周期0的状态将需要见证数据来访问。并且,状态保质期方案也算是完整实现了。EIP草案:https://notes.ethereum.org/@vbuterin/state_expiry_eip

原文链接:

https://notes.ethereum.org/@vbuterin/verkle_and_state_expiry_proposal

作者:Vitalik

翻译:?阿剑

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