Tương lai khả thi của Ethereum: Làm sạch

Vitalik Buterin gần đây đã phát hành một loạt bài viết thảo luận về sự phát triển tương lai của Ethereum, khám phá từ hợp nhất, sóng, thúc giục, biên giới đến giai đoạn tinh chế mới nhất. Những bài viết này thể hiện những suy nghĩ của Vitalik về sự phát triển tương lai của mạng chính Ethereum, cũng như cách giải quyết các vấn đề hiện tại.

Mục tiêu chính của giai đoạn tinh chế là giảm yêu cầu lưu trữ của khách hàng bằng cách giảm hoặc loại bỏ nhu cầu mỗi nút lưu trữ vĩnh viễn tất cả các lịch sử hoặc thậm chí trạng thái cuối cùng, và giảm độ phức tạp của giao thức bằng cách loại bỏ những tính năng không cần thiết.

Lịch sử hết hạn

Lịch sử hết hạn nhằm giải quyết vấn đề các nút Ethereum đồng bộ hoàn toàn cần một lượng lớn không gian đĩa. Hiện tại, khách hàng thực thi cần khoảng 1,1 TB không gian đĩa, trong khi khách hàng đồng thuận cũng cần hàng trăm GB. Trong đó, phần lớn là dữ liệu lịch sử từ nhiều năm trước.

Chìa khóa của lịch sử đã hết hạn là tận dụng đặc tính của cơ chế đồng thuận, chỉ cần đạt được sự đồng thuận về khối mới nhất là đủ để xác minh tính chính xác của dữ liệu lịch sử. Điều này cung cấp nhiều lựa chọn để lưu trữ hồ sơ lịch sử, chẳng hạn như mỗi nút chỉ lưu trữ một phần dữ liệu.

Hiện tại Ethereum đã bắt đầu dần dần thoát khỏi mô hình lưu trữ tất cả lịch sử của tất cả các nút. Khối đồng thuận chỉ lưu trữ khoảng 6 tháng, Blob chỉ lưu trữ khoảng 18 ngày. Mục tiêu trong tương lai là xây dựng một thời gian lưu trữ thống nhất ( có thể khoảng 18 ngày ), sau đó lưu trữ dữ liệu cũ thông qua mạng phân tán.

Để hiện thực hóa việc lưu trữ lịch sử đã hết hạn, cần xây dựng và tích hợp các giải pháp lưu trữ phân tán cụ thể, chẳng hạn như việc đưa vào các thư viện torrent hiện có hoặc mạng Portal gốc của Ethereum. Sự cân nhắc chính là làm thế nào để nỗ lực cung cấp dữ liệu lịch sử "cổ đại" và độ sâu của việc tích hợp lưu trữ lịch sử vào giao thức.

Việc hết hạn lịch sử rất quan trọng đối với việc vận hành và khởi động nút, giúp hiện thực hóa tầm nhìn chạy nút Ethereum trên đồng hồ thông minh. Nó cũng làm cho các nút Ethereum mới hơn trở nên khả thi hơn, chỉ hỗ trợ phiên bản mới nhất của giao thức.

Trạng thái đã hết hạn

Trạng thái hết hạn nhằm giải quyết vấn đề rằng ngay cả khi nhu cầu lưu trữ lịch sử đã được loại bỏ, nhu cầu lưu trữ của khách hàng vẫn sẽ tiếp tục tăng. Điều này là do số dư tài khoản trạng thái (, số ngẫu nhiên, mã hợp đồng và lưu trữ ) sẽ liên tục gia tăng, người dùng chỉ cần trả một khoản phí một lần để mang lại gánh nặng lưu trữ cho khách hàng mãi mãi.

Trạng thái hết hạn khó thực hiện hơn trạng thái lịch sử, vì thiết kế của EVM giả định rằng các đối tượng trạng thái sẽ tồn tại mãi mãi một khi được tạo ra. Hiện tại có hai loại giải pháp chính: trạng thái hết hạn một phần và trạng thái hết hạn dựa trên chu kỳ địa chỉ.

Một số trạng thái hết hạn sẽ phân chia trạng thái thành các khối, chỉ có dữ liệu đã được truy cập gần đây mới được lưu trữ. EIP-7736 là một đề xuất cụ thể, được xây dựng trên thiết kế "cành lá" được giới thiệu cho cây Verkle.

Thiết kế dựa trên chu kỳ địa chỉ giải quyết vấn đề xung đột phục sinh thông qua danh sách cây trạng thái ngày càng tăng. Mỗi giai đoạn ( như 1 năm ) thêm một cây trạng thái trống mới, nút đầy đủ chỉ lưu trữ hai cây mới nhất.

Thách thức chính của việc thực hiện trạng thái hết hạn là sự mở rộng hoặc thu hẹp không gian địa chỉ, điều này đòi hỏi phải giải quyết các vấn đề phức tạp về khả năng tương thích và an ninh. Dù có thực hiện trạng thái hết hạn hay không, cuối cùng vẫn phải giải quyết các vấn đề liên quan đến không gian địa chỉ.

Dọn dẹp chức năng

Chức năng dọn dẹp nhằm giảm độ phức tạp của giao thức, nâng cao tính an toàn, khả năng tiếp cận và tính trung lập đáng tin cậy. Các phương pháp chính bao gồm loại bỏ các chức năng không cần thiết, đơn giản hóa các cơ chế hiện có, thống nhất định dạng dữ liệu, v.v.

Một số cơ hội đơn giản hóa cụ thể bao gồm:

• Chuyển RLP sang SSZ
• Xóa loại giao dịch cũ
• Cải cách cơ chế LOG
• Xóa cơ chế ủy ban đồng bộ chuỗi tín hiệu
• Định dạng dữ liệu thống nhất
• Xóa ủy ban chuỗi tín hiệu
• Loại bỏ thứ tự byte hỗn hợp
• Đơn giản hóa cơ chế Gas
• Xóa tiền gửi trước
• Loại bỏ tính quan sát gas
• Cải thiện phân tích tĩnh

Sự cân nhắc chính của việc đơn giản hóa chức năng là mức độ và tốc độ của sự đơn giản hóa so với khả năng tương thích ngược. Cần thiết lập một quy trình tiêu chuẩn hóa để thực hiện các thay đổi phá vỡ khả năng tương thích ngược không khẩn cấp, tìm kiếm sự cân bằng giữa việc xóa tính năng và sự bảo thủ.

Định dạng đối tượng EVM ( EOF ) là một tập hợp các thay đổi chính được đề xuất cho EVM, nhằm cho phép EVM nâng cấp theo cách có thuộc tính mạnh mẽ hơn. Ưu điểm của nó là tạo ra một lộ trình tự nhiên để thêm các chức năng mới cho EVM, nhưng cũng làm tăng đáng kể độ phức tạp của giao thức.

Chiến lược đơn giản hóa mạnh mẽ hơn là chuyển đổi phần lớn nội dung của giao thức thành mã hợp đồng, chẳng hạn như chuyển đổi Ethereum L1 thành chỉ có chuỗi tín hiệu, giới thiệu máy ảo tối thiểu cho phép tạo tổng hợp. Hoặc thực hiện trao đổi tại EVM, chọn "Máy ảo Ethereum chính thức" mới.

Tổng thể mà nói, giai đoạn làm sạch nhằm giảm yêu cầu lưu trữ và độ phức tạp của giao thức thông qua việc làm sạch lịch sử hết hạn, trạng thái hết hạn và chức năng, từ đó đặt nền tảng cho khả năng mở rộng và tính bền vững lâu dài của Ethereum. Điều này cần phải tìm kiếm sự cân bằng giữa đơn giản hóa và khả năng tương thích, và có thể liên quan đến những thay đổi sâu rộng đối với giao thức.