การรวบรวมต้นฉบับ: GaryMa Wu Shuo Blockchain

Vitalik ได้ร่วมกันกล่าวถึงหัวข้อในสัปดาห์ Blockchain ของเกาหลี สุนทรพจน์ของสิงคโปร์ และแม้แต่ Ethereum Executive Core Developer Conference (ACDE): สถานะ และสิ่งต่อไปนี้เกี่ยวข้องกับแนวคิดดังกล่าว แนวคิดการแก้ปัญหาต่าง ๆ เช่น ไร้สัญชาติ การหมดอายุของสถานะ (การหมดอายุแบบสถานะ) ), การหมดอายุของข้อมูลในอดีต (EIP-4444), แผนผัง Verkle และแม้แต่การขยายพื้นที่ที่อยู่\การบีบอัด (ขยายพื้นที่ที่อยู่\การบีบอัด) แน่นอนว่านี่ไม่ใช่แผนการปรับปรุงแผนงานใหม่จริงๆ ในแผนงานล่าสุดของ Ethereum ที่เผยแพร่โดย Vitalik เมื่อเดือนพฤศจิกายนปีที่แล้ว สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่อยู่ในเส้นทางหลักของ The Verge และ The Purge

บทความนี้รวมเอาเส้นทางหลักสองเส้นทางนี้เข้ากับความท้าทายทางความคิดใหม่ๆ เพื่อทบทวนเส้นทางการแก้ปัญหาสถานะของ Vitalik

สถานะ

สถานะใน Ethereum หมายถึงบัญชีแยกประเภทที่ครอบคลุมซึ่งรวมถึงบัญชีภายนอก (EOA) ทั้งหมด ยอดคงเหลือ การใช้งานสัญญาอัจฉริยะ และพื้นที่จัดเก็บข้อมูลที่เกี่ยวข้อง สถานะนี้ไม่คงที่ แต่จะขยายต่อไปเมื่อมีการเพิ่มผู้ใช้ใหม่และมีการใช้สัญญาอัจฉริยะใหม่

ในปัจจุบัน โหนดแบบเต็มจะต้องจัดเก็บชุดข้อมูลที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ นี้เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของบล็อกและรับรองการเปลี่ยนสถานะที่ถูกต้อง ทำให้กระบวนการตรวจสอบมีสถานะโดยธรรมชาติ ความต้องการพื้นที่จัดเก็บข้อมูลที่เพิ่มขึ้นนี้ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มข้อกำหนดด้านฮาร์ดแวร์สำหรับการรันโหนดเต็มรูปแบบ จะนำไปสู่ผู้ตรวจสอบความถูกต้องแบบรวมศูนย์มากขึ้น

ตามข้อมูล etherscan.io/ ปัจจุบันการรันโหนดแบบเต็มการซิงโครไนซ์อย่างรวดเร็วต้องใช้อย่างน้อย 1200 Gb (โดยยึดไคลเอนต์ Geth เป็นตัวอย่าง) นี่คือหลังจากดำเนินการตัดสถานะแล้วข้อมูลสถานะก่อนหน้าจะถูกลบและมีเพียงส่วนใหญ่เท่านั้น สถานะล่าสุดยังคงอยู่ สถานที่ตั้ง หากเป็นโหนดเก็บถาวร กล่าวคือ โหนดเต็มจะคงสถานะในอดีตทั้งหมดไว้ รวมถึงสถานะของแต่ละบล็อก ดังนั้นความจุที่ต้องการจะอยู่ที่ประมาณ 15,400 Gb และจะยังคงเติบโตต่อไปในอนาคต ซึ่งเป็นสิ่งที่ ชุมชนมักเรียกกันว่า การระเบิดของรัฐ

นี่คือสิ่งที่ Vitalik เน้นย้ำที่งาน Korea Blockchain Week: การรวมศูนย์ของโหนดเป็นหนึ่งในปัญหาที่ใหญ่ที่สุดที่เครือข่าย Ethereum เผชิญอยู่ และควรแก้ไขโดยทำให้โหนดราคาถูกลงและรันได้ง่ายขึ้น

เพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้ ชุมชน Ethereum ได้ทำงานอย่างหนักเพื่อค้นหาวิธีปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพ ซึ่งก็คือแนวคิดโซลูชันต่างๆ ที่เราเป็นตัวอย่างในตอนเริ่มต้น

โซลูชันสถานะ

การไร้สัญชาติ

แนวคิดหลักของการไร้สัญชาติคือการส่งออกข้อมูลสถานะภายนอก โดยไม่จำเป็นต้องให้แต่ละโหนดจัดเก็บสถานะที่สมบูรณ์ ในโหมดนี้ โหนดจะต้องรักษาส่วนหัวของบล็อกและข้อมูลธุรกรรมที่เกี่ยวข้องเท่านั้น และตรวจสอบและสร้างสถานะใหม่ผ่านการพิสูจน์สถานะ (State Proofs)

บทบาทหลักและความสำคัญของการไร้สัญชาติคือการลดภาระการจัดเก็บข้อมูลของโหนด ปรับปรุงความสามารถในการปรับขนาดเครือข่าย และช่วยให้โหนดจำนวนมากขึ้นมีส่วนร่วมในการตรวจสอบได้อย่างง่ายดาย ในขณะที่ยังคงรักษาลักษณะการกระจายอำนาจของ Ethereum ไว้

ต้นไม้เวอร์เคิล

ปัจจุบัน Ethereum อาศัยแผนผัง Merkle-Patricia เพื่อแฮชและบีบอัดข้อมูลสถานะ อย่างไรก็ตาม ขนาดของหลักฐาน Merkle ในโครงสร้างต้นไม้ดังกล่าวอาจมีขนาดใหญ่เกินไป ซึ่งทำให้ไม่เหมาะสมสำหรับพยานที่ต้องการโดยแบบจำลองไร้สัญชาติ

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ Ethereum วางแผนที่จะเปลี่ยนไปใช้ Verkle tree ซึ่งเป็นโครงสร้างข้อมูลที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ต้นไม้ Merkle-Patricia และต้นไม้ Verkle ต่างก็มีความสามารถที่สำคัญร่วมกัน ซึ่งก็คือการสร้างพยาน - การพิสูจน์การเข้ารหัสที่ช่วยให้ใครก็ตามสามารถยืนยันการมีอยู่และความพร้อมสาธารณะของข้อมูลเฉพาะในรากของรัฐได้อย่างง่ายดาย

ข้อดีของต้นไม้ Verkle คือมีประสิทธิภาพมากกว่าในการสร้างขนาดการพิสูจน์ที่เล็กลง

ประวัติหมดอายุ EIP-4444

EIP-4444 มีเป้าหมายที่จะใช้การหมดอายุของข้อมูลในอดีต ซึ่งเป็นการอัพเกรดที่ต้องใช้โหนดในการหยุดโฮสต์บล็อกประวัติที่เก่ากว่าหนึ่งปีบนเครือข่ายเพียร์ทูเพียร์ การลบข้อมูลประวัติจะช่วยลดความต้องการพื้นที่ดิสก์สำหรับผู้ดำเนินการโหนดได้อย่างมาก ในขณะเดียวกัน ยังทำให้ซอฟต์แวร์ไคลเอนต์ง่ายขึ้นโดยไม่จำเป็นต้องปรับโค้ดสำหรับบล็อกประวัติเวอร์ชันต่างๆ นอกจากนี้ การรวมกันของ EIP-4444 และ PDS (Proto-danksharding) ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการตัดข้อมูลอย่างสม่ำเสมอ EIP-4444 ตัดปีละครั้ง ในขณะที่ PDS ตัดบล็อกข้อมูลเดือนละครั้ง แม้ว่าสิ่งนี้จะช่วยลดความต้องการในการจัดเก็บข้อมูลของโหนด แต่ยังทำให้เกิดความกังวลเกี่ยวกับการเก็บรักษาและการกู้คืนข้อมูลในอดีตอีกด้วย

รัฐหมดอายุ

การไร้สัญชาติทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือตรวจสอบเพื่อรักษาสถานะที่สมบูรณ์เมื่อตรวจสอบความถูกต้องของบล็อก แต่รัฐจะไม่หายไปไหน การเติบโตอย่างต่อเนื่องยังคงเป็นความท้าทายระยะยาวสำหรับเว็บ

เพื่อที่จะแก้ไขปัญหาพื้นฐานนี้ ชุมชนได้เสนอวิธีแก้ปัญหาการหมดอายุของรัฐ

การหมดอายุของสถานะจะตัดส่วนของสถานะที่ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเป็นเวลาหนึ่งปีโดยอัตโนมัติ โดยย้ายไปยังโครงสร้างต้นไม้ที่แยกจากกัน และลบออกจากโปรโตคอล Ethereum หลัก

เป็นที่น่าสังเกตว่าการหมดอายุของสถานะจะเป็นไปได้หลังจากย้ายไปยังต้นไม้ Verkle เท่านั้น นอกจากนี้ Vitalik กล่าวในสัปดาห์ Blockchain ของเกาหลี KBW 2023: หากมีภาวะไร้รัฐและ PBS การหมดอายุของสถานะอาจมีลำดับความสำคัญต่ำ

เพราะหากมีการใช้ Proposer-Builder Separation (PBS) ในตอนนั้นในสถานะไร้สัญชาติแม้ว่าตัวสร้างบล็อกจะยังคงต้องเข้าถึงสถานะเพื่อสร้างบล็อกก็ตามตัวสร้างบล็อกในขณะนั้นก็คาดหวังไว้แล้วความสามารถในการที่จะมีประสิทธิภาพ จัดการกับการเติบโตของรัฐ เนื่องจากพื้นที่นี้อนุญาตให้มีการรวมศูนย์ในระดับหนึ่ง ประสิทธิภาพของโหนดของผู้สร้างจึงสามารถตอบสนองความต้องการได้อย่างเป็นธรรมชาติ

แม้ว่า PBS ระดับโปรโตคอลจะยังไม่ได้รวมอยู่ในเครือข่ายหลักของ Ethereum แต่เราสามารถเข้าใจแนวโน้มในอนาคตของเครือข่ายหลักโดยคร่าว ๆ ได้โดยทำความเข้าใจการกระจายตลาดในปัจจุบันของ Mev-Boost PBS สถิติข้อมูลของ mevboost.pic มีดังนี้:

นอกจากนี้ การใช้งาน State Expiry ยังเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงรูปแบบที่อยู่ Ethereum ปัจจุบันมีวิธีแก้ไขสองวิธี: การขยายพื้นที่ที่อยู่และการบีบอัดพื้นที่ที่อยู่ แบบแรกเพิ่มความยาวที่อยู่เป็น 32 ไบต์ (รูปแบบที่อยู่ปัจจุบันคือ 20 ไบต์) แต่ต้องใช้ตรรกะที่ซับซ้อนสำหรับความเข้ากันได้แบบย้อนหลังและต้องอัปเดตสัญญาที่มีอยู่ด้วย แม้ว่าแบบหลังจะคงรูปแบบ 20 ไบต์ไว้ แต่ก็เปลี่ยนรูปแบบก่อนหน้า มีการใช้ไบต์ 6 ไบต์เพื่อระบุวงจรคำนำหน้าและที่อยู่ แม้ว่าสิ่งนี้จะช่วยลดปัญหาความเข้ากันได้ได้อย่างมาก แต่ก็นำไปสู่ปัญหาอื่นด้วย ความยาวของที่อยู่มีเพียง 14 ไบต์เท่านั้น และไม่สามารถต้านทานการชนกันอีกต่อไป จึงแนะนำที่อยู่บางส่วน ปัญหาด้านความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้นยังเป็นความท้าทายที่สำคัญที่ชุมชนเผชิญอยู่ในปัจจุบัน

สรุป

ตอนนี้ เราสามารถกำจัดลำดับความสำคัญด้านหน้าและด้านหลังได้คร่าวๆ (2 \3 \4 อาจเท่ากัน) โดยพิจารณาจากปัญหาการใช้งานและลำดับความสำคัญของโซลูชันทางเทคนิคข้างต้น:

1. ต้นไม้ Verkle

2. PBS

3. ไร้สัญชาติ

4. ข้อมูลย้อนหลังหมดอายุ (EIP-4444)

5. การเปลี่ยนแปลงรูปแบบที่อยู่ Ethereum (การบีบอัด/การขยาย)

6. สถานะหมดอายุ

โดยสรุป สามารถลดเกณฑ์การทำงานของโหนดลงได้ สามารถรักษาการกระจายอำนาจของโหนดและปัญหาการระเบิดของสถานะที่อาจเกิดขึ้นได้ และสามารถลดการเติบโตของสถานะได้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโหลดการสื่อสารของเครือข่าย

แน่นอนว่าเส้นทางยังอีกยาวไกล

ลิงค์อ้างอิง:
https://ethresear.ch/t/what-would-break-if-we-lose-address-collision-resistance/11356

https://public.bnbstatic.com/static/files/research/ethereum-beyond-the-merge-.pdf

https://www.fx168news.com/article/295525