Що таке «апатриди», про які часто згадував Віталік у своїх останніх виступах?

Складач: GaryMa Wu Shuo Blockchain

Віталік спільно згадав тему на нещодавньому Корейському тижні блокчейну, виступі в Сінгапурі та навіть на конференції розробників Ethereum Executive Core (ACDE): стан, і далі пов’язане з ним. Різні концепції рішень, такі як відсутність стану, закінчення терміну дії стану (StateExpiry) , термін дії історичних даних (HistoryExpiry, EIP-4444), дерево Verkle і навіть розширення/стиснення адресного простору (Address Space Expand\Compression). Звичайно, насправді це не новий план коригування дорожньої карти.В останній дорожній карті Ethereum, опублікованій Віталіком у листопаді минулого року, вони в основному належать до ключових маршрутів TheVerge та ThePurge.

Ця стаття поєднує ці два ключові шляхи та деякі нові проблеми мислення, щоб переглянути шлях вирішення стану Віталіка.

Держава

Стан в Ethereum відноситься до повної книги, яка включає всі зовнішні облікові записи (EOA), їхні баланси, розгортання смарт-контрактів і пов’язане сховище. Цей стан не є статичним; він продовжує розширюватися в міру додавання нових користувачів і розгортання нових смарт-контрактів.

Наразі повні вузли повинні зберігати цей постійно зростаючий набір даних, щоб правильно перевіряти блоки та забезпечувати правильні переходи між станами, роблячи процес перевірки постійним за своєю природою. Ця зростаюча вимога до пам’яті, що збільшує вимоги до апаратного забезпечення для роботи повних вузлів, призведе до все більш централізованих валідаторів.

За даними etherscan.io/data, на даний момент для повного вузла швидкої синхронізації потрібно щонайменше 1200 Гб (на прикладі клієнта Geth). Це відбувається після скорочення стану, видалення попередніх даних стану та збереження лише останнього стану Передумова. Якщо це архівний вузол, тобто повний вузол збереже всі історичні стани, включаючи стан кожного блоку, то необхідна ємність становитиме близько 15 400 Гб, і вона продовжуватиме зростати в майбутньому, тобто спільнота часто називає «державним вибухом».

Ось що Віталік наголосив на Korea Blockchain Week: централізація вузлів є однією з найбільших проблем, з якими стикається мережа Ethereum, і її слід вирішити, зробивши вузли дешевшими та легшими в експлуатації.

Щоб впоратися з цією низкою викликів, спільнота Ethereum наполегливо працювала над пошуком способів покращення та оптимізації, тобто різних концепцій рішень, які ми продемонстрували на початку.

Рішення стану

Без громадянства

Основна концепція без збереження стану полягає в тому, щоб зовнішні дані про стан усували потребу для кожного вузла зберігати повний стан. У цьому режимі вузлам потрібно лише підтримувати заголовки блоків і пов’язану інформацію про транзакції, а також перевіряти та реконструювати стан за допомогою доказів стану (State Proofs).

Основна роль і значення бездержавності полягає в тому, щоб зменшити навантаження на зберігання вузлів, покращити масштабованість мережі та дозволити більшій кількості вузлів легко брати участь у перевірці, зберігаючи при цьому децентралізований характер Ethereum.

Дерево Веркле

Зараз Ethereum покладається на дерева Merkle-Patricia для хешування та стиснення своїх даних про стан. Однак розмір доказів Merkle у таких структурах дерева може стати занадто великим, що робить їх менш придатними для свідків, необхідних для моделей без стану.

Щоб вирішити цю проблему, Ethereum планує перейти на дерева Verkle, більш ефективну структуру даних. Дерева Merkle-Patricia і дерева Verkle мають спільну важливу здатність, яка полягає в створенні свідків – криптографічних доказів, які дозволяють будь-кому легко підтвердити існування та публічну доступність певної інформації в корені стану.

Перевага дерев Verkle полягає в тому, що вони більш ефективні при створенні менших розмірів доказів.

Термін дії даних історії закінчився (HistoryExpiry, EIP-4444)

EIP-4444 має на меті реалізацію терміну дії історичних даних, оновлення, яке вимагає від вузлів припинення розміщення історичних блоків старше одного року в одноранговій мережі. Видалення історичних даних значно зменшує вимоги до дискового простору для операторів вузлів. У той же час це також спрощує клієнтське програмне забезпечення, усуваючи необхідність адаптувати код для різних версій історичних блоків. Крім того, поєднання EIP-4444 і PDS (Proto-danksharding) забезпечує регулярне скорочення даних; EIP-4444 видаляє один раз на рік, тоді як PDS видаляє блоки даних раз на місяць. Хоча це допомагає зменшити потреби вузлів у сховищі даних, це також викликає занепокоєння щодо збереження та відновлення історичних даних.

Стан Термін дії (StateExpiry)

Відсутність стану усуває необхідність валідаторів підтримувати повний стан під час перевірки блоків. Але держава не зникне; її подальше зростання залишається довгостроковим викликом для Інтернету.

Щоб вирішити цю фундаментальну проблему, спільнота запропонувала рішення State Expiry.

Термін дії стану автоматично видаляє ті частини стану, які залишаються незмінними протягом, скажімо, року, переміщуючи їх в окрему структуру дерева та видаляючи з основного протоколу Ethereum.

Варто зазначити, що термін дії стану стає можливим лише після переходу на дерева Verkle. Крім того, Віталік сказав на Korean Blockchain Week KBW2023: якщо є відсутність громадянства та PBS, закінчення терміну дії стану може мати низький пріоритет.

Тому що, якщо розділення пропозицій і конструкторів (PBS) буде реалізовано до того часу в стані без стану, хоча конструктор блоків все ще потребує доступу до стану для створення блоку, конструктор блоків на той момент уже очікується. обробляти зростання штату, оскільки ця область допускає певний ступінь централізації, продуктивність вузла будівельників може природно задовольнити потреби.

Хоча PBS на рівні протоколу ще не включено в основну мережу Ethereum, ми можемо приблизно зрозуміти майбутні тенденції основної мережі, розуміючи поточний ринковий розподіл Mev-Boost PBS.Статистика даних mevboost.pics така:

Крім того, впровадження State Expiry передбачає зміни формату адреси Ethereum.Наразі існує два рішення: розширення адресного простору та стиснення адресного простору. Перший збільшує довжину адреси до 32 байтів (поточний формат адреси становить 20 байт), але вимагає складної логіки для зворотної сумісності, і існуючий контракт також потрібно оновити; другий зберігає 20-байтовий формат, але змінює попередні 6 байт. використовуються для ідентифікації префікса та циклу адреси. Хоча це значно зменшує проблему сумісності, це також призводить до іншої проблеми. Довжина адреси становить лише 14 байтів, і вона більше не має можливості протистояти колізіям, таким чином вводячи деякі адреси. Потенціал створені проблеми безпеки також є серйозною проблемою, з якою зараз стикається спільнота.

Підсумуйте

Тепер ми можемо приблизно усунути пріоритети «до» і «після» на основі труднощів реалізації та пріоритетів вищезазначених технічних рішень (2\3\4 можуть бути рівними):

1. Дерево Веркле

2. PBS

3. Без громадянства

4. Термін дії історичних даних минув (EIP-4444)

5. Зміни у форматі адреси Ethereum (стиснення/розширення)

6. Закінчення статусу

Таким чином, поріг роботи вузла може бути знижений, децентралізація вузла та потенційні проблеми вибуху стану можуть бути збережені, а зростання стану може бути зменшено для оптимізації навантаження мережі.

Звичайно, попереду ще довгий шлях.

Довідкові посилання: