以太坊的可能未来:净化

Vitalik Buterin 最近发布了一系列关于以太坊未来发展的讨论文章,探讨了从合并、浪涌、鞭挞、边缘到最新的净化阶段。这些文章展示了Vitalik对以太坊主网未来发展的畅想,以及如何解决目前面临的问题。

净化阶段的主要目标是通过减少或消除每个节点永久存储所有历史记录甚至最终状态的需要来降低客户端存储要求,并通过消除不需要的功能来降低协议复杂性。

历史过期

历史过期旨在解决完全同步的以太坊节点需要大量磁盘空间的问题。目前,执行客户端需要约1.1 TB磁盘空间,共识客户端还需要数百GB。其中绝大多数是多年前的历史数据。

历史过期的关键是利用共识机制的特性,只需对最新区块达成共识就足以验证历史数据的正确性。这为存储历史记录提供了多种选择,如每个节点只存储部分数据。

目前以太坊已经开始逐步摆脱所有节点永久存储所有历史的模型。共识区块仅存储约6个月,Blob仅存储约18天。未来目标是建立一个统一的存储期(可能约18天),然后通过分布式网络存储旧数据。

实现历史过期还需要构建和集成具体的分布式存储解决方案,如引入现有的torrent库或以太坊原生的Portal网络。主要权衡在于如何努力提供"古代"历史数据,以及将历史存储集成到协议中的深度。

历史过期对节点运行和启动的简化至关重要,有助于实现在智能手表上运行以太坊节点的愿景。它还使得较新的以太坊节点实现更可行,仅支持协议的最新版本。

状态过期

状态过期旨在解决即使消除了存储历史记录的需求,客户端的存储需求仍会持续增长的问题。这是因为状态(账户余额、随机数、合约代码和存储)会不断增长,用户只需支付一次性费用就可以永远给客户端带来存储负担。

状态过期比历史过期更难实现,因为EVM的设计假设状态对象一旦创建就会永远存在。目前有两类主要的解决方案:部分状态过期和基于地址周期的状态过期。

部分状态过期将状态分成块,只有最近访问过的数据才会被存储。EIP-7736是一个具体提案,建立在为Verkle树引入的"茎叶"设计之上。

基于地址周期的设计通过不断增长的状态树列表来解决复活冲突问题。每个时期(如1年)添加一次新的空状态树,完整节点仅存储最近的两棵树。

实现状态过期的主要挑战是地址空间扩展或收缩,这需要解决复杂的兼容性和安全性问题。无论是否实施状态过期,最终都必须解决有关地址空间的难题。

功能清理

功能清理旨在降低协议的复杂性,提高安全性、可访问性和可信中立性。主要方法包括删除不必要的功能、简化现有机制、统一数据格式等。

一些具体的简化机会包括:

• 将RLP转换为SSZ
• 删除旧的交易类型
• 改革LOG机制
• 删除信标链同步委员会机制
• 统一数据格式
• 删除信标链委员会
• 去除混合字节序
• 简化Gas机制
• 删除预编译
• 去除gas可观察性
• 改进静态分析

进行功能简化的主要权衡是简化的程度和速度与向后兼容性。需要建立一个标准化的管道来进行非紧急的向后兼容性破坏的更改,在特征删除与保守之间寻求平衡。

EVM对象格式(EOF)是对EVM提出的一组主要更改,旨在允许EVM以具有更强属性的方式进行升级。它的优点是创建了添加新EVM功能的自然路径,但也显著增加了协议复杂性。

更激进的简化策略是将协议的大部分内容转化为合约代码,如将以太坊L1变成只有信标链,引入最小的虚拟机允许创建汇总。或者对EVM进行就地交换,选择新的"官方以太坊VM"。

总的来说,净化阶段旨在通过历史过期、状态过期和功能清理来降低存储需求和协议复杂性,为以太坊的长期可扩展性和可持续性奠定基础。这需要在简化与兼容性之间寻求平衡,并可能涉及对协议进行深远的变革。