以太坊的可能未來：淨化

以太坊面臨的一個重要挑戰是,如何在長期內降低復雜性和存儲需求,同時保持鏈的持久性和去中心化。爲了使以太坊能夠長期維持下去,我們需要對復雜性和膨脹施加強大的反壓力,隨着時間的推移降低復雜性和膨脹。但與此同時,我們需要保留區塊鏈的持久性這一關鍵屬性。

淨化的主要目標包括:

1. 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。

2. 通過消除不需要的功能來降低協議復雜性。

歷史記錄到期

解決什麼問題?

截至目前,完全同步的以太坊節點需要約1.1 TB的磁盤空間用於執行客戶端,另外還需要數百GB用於共識客戶端。其中絕大多數是歷史數據,即使區塊大小不變,節點大小每年也會持續增加數百GB。

它是什麼,如何工作?

歷史存儲問題的一個關鍵簡化特徵是,因爲每個區塊通過哈希連結指向前一個區塊,所以對當前達成共識就足以對歷史達成共識。這爲我們如何存儲歷史記錄提供了很多選擇。一種自然的選擇是每個節點僅存儲一小部分數據的網路。

如今,以太坊已經開始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。EIP-4444旨在爲歷史區塊和收據引入一年的存儲期。長期目標是建立一個統一的時期(可能約爲18天),在此期間每個節點負責存儲所有內容,然後建立一個由以太坊節點組成的點對點網路,將舊數據存儲在分布式網路方式。

還需要做什麼,需要權衡什麼?

剩下的主要工作包括構建和集成一個具體的分布式解決方案來存儲歷史記錄。最簡單的解決方案是引入現有的torrent庫或稱爲Portal網路的以太坊原生解決方案。主要的權衡涉及我們如何努力提供"古代"歷史數據。最簡單的解決方案是明天停止存儲古代歷史,並依賴現有的存檔節點和各種集中式提供程序進行復制。更困難但更安全的途徑是首先構建並集成torrent網路,以分布式方式存儲歷史記錄。

與路線圖的其他部分如何交互?

如果我們想讓節點運行或啓動變得極其容易,那麼減少歷史存儲需求可以說比無狀態性更重要。只有實現無狀態性和EIP-4444,才能實現在智能手表上運行以太坊節點並且只需幾分鍾即可設置的願景。

狀態到期

解決什麼問題?

即使我們消除了客戶端存儲歷史記錄的需要,客戶端的存儲需求也將繼續增長,每年約50 GB,因爲狀態持續增長。用戶可以支付一次性費用,從而永遠給現在和未來的以太坊客戶帶來負擔。

它是什麼,如何工作?

今天,當創建一個新的狀態對象時,該狀態對象永遠處於該狀態。相反,我們想要的是對象隨着時間的推移自動過期。關鍵的挑戰是以實現效率、用戶友好性和開發人員友好性三個目標的方式做到這一點。

目前有兩類"已知最不糟糕的解決方案":

• 部分狀態到期解決方案
• 基於地址週期的狀態到期建議

部分狀態到期提案將狀態分成塊。每個人都永久存儲"頂級映射",其中塊爲空或非空。僅當最近訪問過該數據時才會存儲每個塊中的數據。有一種"復活"機制,如果不再存儲數據。

基於地址週期的設計使用一個不斷增長的狀態樹列表,並且任何讀取或寫入的狀態都會保存在最新的狀態樹中。每個時期(例如:1年)添加一次新的空狀態樹。老樹都凍結。完整節點僅存儲最近的兩棵樹。

還需要做什麼,需要權衡什麼?

我認爲未來有四種可行的道路:

1. 我們做到無狀態,並且從不引入狀態過期。
2. 我們進行部分狀態到期,並接受一個低得多但仍然非零的永久狀態大小增長率。
3. 我們通過地址空間擴展來進行狀態過期。
4. 我們通過地址空間收縮來進行狀態過期。

重要的一點是,無論是否實施依賴於地址格式更改的狀態到期方案,最終都必須解決有關地址空間擴展和收縮的難題。

功能清理

解決什麼問題?

安全性、可訪問性和可信中立性的關鍵先決條件之一是簡單性。如果協議美觀且簡單,就會減少出現錯誤的可能性。它增加了新開發人員能夠參與其中的任何部分的機會。它更有可能是公平的,也更容易抵御特殊利益。不幸的是,協議就像任何社交系統一樣,默認情況下會隨着時間的推移而變得更加復雜。

它是什麼,如何工作?

沒有任何重大的單一修復可以降低協議的復雜性;這個問題的本質是有許多小的解決辦法。一些關鍵示例包括:

• RLP → SSZ 轉換
• 刪除舊的交易類型
• LOG 改革
• 最終刪除信標鏈同步委員會機制
• 數據格式統一
• 刪除信標鏈委員會
• 去除混合字節序
• Gas 機制的簡化
• 刪除預編譯
• 去除gas可觀察性
• 靜態分析的改進

還需要做什麼,需要權衡什麼?

進行這種功能簡化的主要權衡是我們簡化的程度和速度與向後兼容性。更廣泛的社會問題在於創建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。

EVM對象格式(EOF)是對EVM提出的一組主要更改。它的優點是創建了一條添加新EVM功能的自然路徑,並鼓勵遷移到具有更強保證的更嚴格的EVM。它的缺點是顯着增加了協議的復雜性,除非我們能找到一種方法最終棄用並刪除舊的EVM。

一個更激進的以太坊簡化策略是保持協議不變,但將其大部分從協議功能轉移到合約代碼。最極端的版本是讓以太坊L1"技術上"只是信標鏈,並引入一個最小的虛擬機,允許其他人創建自己的匯總。然後,EVM將變成這些匯總中的第一個。