以太坊的可能未來:淨化

Vitalik Buterin 最近發布了一系列關於以太坊未來發展的討論文章,探討了從合並、浪湧、鞭撻、邊緣到最新的淨化階段。這些文章展示了Vitalik對以太坊主網未來發展的暢想,以及如何解決目前面臨的問題。

淨化階段的主要目標是通過減少或消除每個節點永久存儲所有歷史記錄甚至最終狀態的需要來降低客戶端存儲要求,並通過消除不需要的功能來降低協議復雜性。

歷史過期

歷史過期旨在解決完全同步的以太坊節點需要大量磁盤空間的問題。目前,執行客戶端需要約1.1 TB磁盤空間,共識客戶端還需要數百GB。其中絕大多數是多年前的歷史數據。

歷史過期的關鍵是利用共識機制的特性,只需對最新區塊達成共識就足以驗證歷史數據的正確性。這爲存儲歷史記錄提供了多種選擇,如每個節點只存儲部分數據。

目前以太坊已經開始逐步擺脫所有節點永久存儲所有歷史的模型。共識區塊僅存儲約6個月,Blob僅存儲約18天。未來目標是建立一個統一的存儲期(可能約18天),然後通過分布式網路存儲舊數據。

實現歷史過期還需要構建和集成具體的分布式存儲解決方案,如引入現有的torrent庫或以太坊原生的Portal網路。主要權衡在於如何努力提供"古代"歷史數據,以及將歷史存儲集成到協議中的深度。

歷史過期對節點運行和啓動的簡化至關重要,有助於實現在智能手表上運行以太坊節點的願景。它還使得較新的以太坊節點實現更可行,僅支持協議的最新版本。

狀態過期

狀態過期旨在解決即使消除了存儲歷史記錄的需求,客戶端的存儲需求仍會持續增長的問題。這是因爲狀態(帳戶餘額、隨機數、合約代碼和存儲)會不斷增長,用戶只需支付一次性費用就可以永遠給客戶端帶來存儲負擔。

狀態過期比歷史過期更難實現,因爲EVM的設計假設狀態對象一旦創建就會永遠存在。目前有兩類主要的解決方案:部分狀態過期和基於地址週期的狀態過期。

部分狀態過期將狀態分成塊,只有最近訪問過的數據才會被存儲。EIP-7736是一個具體提案,建立在爲Verkle樹引入的"莖葉"設計之上。

基於地址週期的設計通過不斷增長的狀態樹列表來解決復活衝突問題。每個時期(如1年)添加一次新的空狀態樹,完整節點僅存儲最近的兩棵樹。

實現狀態過期的主要挑戰是地址空間擴展或收縮,這需要解決復雜的兼容性和安全性問題。無論是否實施狀態過期,最終都必須解決有關地址空間的難題。

功能清理

功能清理旨在降低協議的復雜性,提高安全性、可訪問性和可信中立性。主要方法包括刪除不必要的功能、簡化現有機制、統一數據格式等。

一些具體的簡化機會包括:

• 將RLP轉換爲SSZ
• 刪除舊的交易類型
• 改革LOG機制
• 刪除信標鏈同步委員會機制
• 統一數據格式
• 刪除信標鏈委員會
• 去除混合字節序
• 簡化Gas機制
• 刪除預編譯
• 去除gas可觀察性
• 改進靜態分析

進行功能簡化的主要權衡是簡化的程度和速度與向後兼容性。需要建立一個標準化的管道來進行非緊急的向後兼容性破壞的更改,在特徵刪除與保守之間尋求平衡。

EVM對象格式(EOF)是對EVM提出的一組主要更改,旨在允許EVM以具有更強屬性的方式進行升級。它的優點是創建了添加新EVM功能的自然路徑,但也顯著增加了協議復雜性。

更激進的簡化策略是將協議的大部分內容轉化爲合約代碼,如將以太坊L1變成只有信標鏈,引入最小的虛擬機允許創建匯總。或者對EVM進行就地交換,選擇新的"官方以太坊VM"。

總的來說,淨化階段旨在通過歷史過期、狀態過期和功能清理來降低存儲需求和協議復雜性,爲以太坊的長期可擴展性和可持續性奠定基礎。這需要在簡化與兼容性之間尋求平衡,並可能涉及對協議進行深遠的變革。