觀點 | 保持以太坊可擴展性和可持續性的兩種方案：“弱無狀態性” 和 “狀態保質期”_TPS

原標題：《觀點|一種狀態保質期和無狀態性的路線圖》

以太坊的狀態的規模正迅速增長。當前僅存儲狀態大概是35GB，如果加上默克爾證明就是100GB了；而且現在預計每年都要增長這個數字的一半。此外，狀態存儲也是以太坊經濟模型的一個短板：在這個機制中，用戶只需付費一次就可以給共識節點施加永久的負擔。為了保持以太坊的可擴展性和可持續性，我們需要一些解決方案。

有兩種路徑，而且都已經存在很長時間了：“弱無狀態性”和“狀態保質期”：

狀態保質期：從狀態中移除近期無人訪問的狀態對象，并要求在復活狀態對象時提供見證數據。可以將每個節點都需要存儲的狀態數據減少到扁平的約20～50GB。弱無狀態性：僅要求區塊提議者存儲狀態，其他節點都可無狀態驗證區塊。在實踐中，需要把狀態共識形式切換到“VerkleTree”，以縮減見證數據的規模。本文提出了一種多階段的方案，來同時實現這兩種方案。因為，可以證明，這會比按順序實現這兩個容易很多。如果不實現Verkle樹，狀態保質期方案下就需要非常大的見證數據來證明一個舊狀態；如果不實現狀態保質期，切換到Verkle樹就需要一個一步到位的切換流程，這幾乎跟只實現狀態保質期一樣復雜。如果合二為一，同時進行，它們就解決了彼此面臨的挑戰：狀態保質期方案包含了每年創建一棵新狀態樹的機制，因此Verkle樹可以分階段逐步建構，而無需一個一步到位的切換流程，而Verkle樹也解決了見證數據規模的問題。

觀點：資金量、交易所存量、流通量是當前三個反應市場漲跌和情緒的有力指標:金色財經消息，據分析師Phyrex發文表示，相對于各種刻舟求劍的數據面或技術面來說，目前其個人認為就三個數據是唯一能反應出市場漲跌和情緒的。

第一，資金。首先要看資金的日線是漲還跌，這代表了情緒面對于后市的看法，以及基本面的變化，比如加息。從資金面上就可以知道，在非單獨極端行情的情況下，資金的持續增加才是開啟上漲趨勢的鑰匙，而資金的持續下降就代表了購買力的抽離。

第二，存量。BTC存量代表了交易所的轉入拋壓，轉出提現以及交易所的存量和頭寸，這四個數據。交易所存量反應出的是當前砸盤的最大可能性。交易所頭寸代表了主力交易所在吸籌還是在拋售。交易所的轉入拋壓意味著市場上恐慌情緒。交易所的提現代表了可能抄底用戶的實力。

第三，流通量。這個數據包含的就是長短期持有人的信息，以及每天的URPD數據（BTC價格持倉變化）。這份數據可以清晰的告訴我們，目前是誰在賣出。[2022/6/19 4:37:50]

鏈接：“狀態保質期”和“無狀態性”概念的歷史

福特汽車創始人亨利·福特曾提出與中本聰類似“能源數字貨幣”觀點:12月6日，據Reddit以太坊子論壇披露消息稱，100年前的1921年12月3日，美國福特汽車創始人亨利·福特(HenryFord)曾提出過與中本聰類似的數字貨幣想法，并于次日12月4日在《紐約論壇報》上發表了題為《福特將用能源貨幣取代黃金并停止戰爭》的文章，文中將能源貨幣概念描述了一種數字貨幣，與中本聰的比特幣極為相似，而且也有通縮稀缺屬性。

根據亨利·福特在文中描述，“能源貨幣”以千瓦時 (kWh) 為單位的能源支持，該貨幣將“僅按特定數量和特定目的發行”，這與比特幣白皮書中描述的概念非常相似。亨利·福特認為，一切戰爭的起因都是黃金，而能源貨幣可以向世界證明兩件事：第一，實用性；第二，取代黃金作為貨幣基礎并取而代之。[2021/12/6 12:53:54]

無狀態客戶端的概念，于2017年始發于ethresear.ch論壇：https://ethresear.ch/t/the-stateless-client-concept/172狀態租金，始發于2015年：https://github.com/ethereum/EIPs/issues/35ReGenesis：https://medium.com/@mandrigin/regenesis-explained-97540f457807Verkle樹：https://notes.ethereum.org/_N1mutVERDKtqGIEYc-Flw約束見證數據的大小：https://www.youtube.com/watch?v=qQpvkxKso2E一種狀態規模管理理論：https://hackmd.io/@vbuterin/state_size_management最小化復活沖突的狀態約束方案：https://ethresear.ch/t/resurrection-conflict-minimized-state-bounding-take-2/8739實現無狀態性和狀態保質期的路徑：https://hackmd.io/@vbuterin/state_expiry_paths

觀點：目前為止BTC具有非常強的彈性:11月20日消息，加密分析師Joseph Young發推稱，鯨魚群的價格超過17000美元時，比特幣在其上方停留的時間越長，持續的動力就越強，到目前為止，比特幣具有非常強的彈性。昨日在比特幣急速下跌之后，Joseph Young發表評論稱，通常從歷史上看，當比特幣在非常短的時間內跌落得非常之快時，它就不會再跌至該最低水平以下。[2020/11/20 21:29:54]

回顧：狀態保質期如何工作？

這里所描述的是此提案的機制。

核心想法是，每個周期都會有一棵狀態樹，每當一個周期開始時，就初始化一棵空狀態樹，所有的狀態更新都寫到這顆狀態樹上。在一個周期內，所有的寫入都會發生在最新的狀態樹上。

觀點：加密貨幣交易存在大量且持續的套利機會，主要由投機者推動:過去10年的經歷表明，盡管比特幣存在波動性，但它是世界上第一種、也是最主要的加密貨幣，是一種非常穩健的長期資產。最近一篇題為《剖析加密貨幣市場的時變風險敞口》（Dissecting Time-Varying Risk Exposures in Cryptocurrency Markets）的論文稱，“比特幣與大多數法定貨幣不相關，波動性更大，因此在風險管理和多樣化方面的用處有限。”不過，論文指出，雖然比特幣作為避險資產的說法在現實中可能沒有完全建立起來，但數字資產市場中的投資者仍有機會，“相對于不同交易所的法定貨幣，加密貨幣交易中存在大量且持續的套利機會，加密回報動態主要由‘投機’的投資者推動。”（AMBCrypto）[2020/6/1]

觀點：與傳統金融體系相比，新冠病對比特幣造成的影響有限:BTC Media的Christian Keroles在最近一期播客節目中討論了在經濟、和地緣發展不確定性不斷上升的時代，比特幣所扮演的角色。盡管新冠病（COVID- 19）引發的全球健康危機升級并迫使主要市場關閉，但疫情對比特幣造成的影響存有爭議。Keroles表示：“傳統的金融體系比比特幣更容易受到人類病的攻擊。只是因為比特幣對人類的依賴沒有那么強烈。”Keroles進一步指出，“比特幣具有社會可擴展性，因為它消除了傳統金融體系中大量的人力和中間商。比特幣淘汰了其中很大的一部分。”（AMBCrypto）[2020/3/15]

-注意：我之前曾把這個約長一年的狀態保質期周期稱為“epoch”，現在都稱為“period”，以免與信標鏈的術語相混淆-

兩個關鍵原則是：

只能修改最新的那棵樹。所有更老的樹都不能再修改；更老的樹上的對象只能在更新的樹上創建副本，而且這些副本會取代更老的副本。可以預期全節點只會保存最近的兩棵樹，所以只有最近的兩棵樹上的對象才能不需要witness就能讀取。讀取更老的對象就需要提供見證數據了。“見證數據”就是一個簡短的證據，證明某個值存在于某棵樹的某個位置上，而且驗證的一方只需具有樹根即可。舉個例子，可以制作一個witness來證明賬戶?0x124f...89ab?的存儲空檔?123?處在某時的狀態下，包含的值為?50；任何人都只需要這棵狀態樹的根值就可以驗證這個證據。

狀態保質期產生了一種混合的狀態機制：共識節點需要保存最近被人訪問和修改過的狀態，但可以使用基于見證消息的無狀態客戶端方法來驗證更老的狀態。也就是說，也可以維護一個“歸檔節點”，存儲所有歷史狀態樹，或者?一個完全無狀態的節點，使用見證數據來驗證哪怕是最新的狀態。不過，gas消耗量的結構和默認的網絡格式，都要圍繞“節點會存儲最近的兩棵狀態樹”來開發。

路線圖

遷移將按階段來實現：

周期1硬分叉：需要一個硬分叉來開啟第一個周期。分叉之后，就會出現兩棵狀態樹：十六叉的帕特里夏樹以及一棵新的Verkle樹EIP草案：https://notes.ethereum.org/@vbuterin/verkle_tree_eip地址擴張周期：地址從20字節擴充到32字節，而新地址的格式包含一個“地址周期”的概念”）。這樣新合約就可以無需提供見證數據而直接寫入新的存儲空檔。這一步什么時候做都可以，只需要在最終狀態保質期轉型完成之前就可以了，在周期1分叉之前或之后都可以。VB的方案?：https://ethereum-magicians.org/t/increasing-address-size-from-20-to-32-bytes/5485Ipsilon團隊的方案：https://notes.ethereum.org/@ipsilon/address-space-extension-exploration周期2硬分叉：需要一個硬分叉來開啟周期2，并安排未來周期的時點。周期0的十六叉的帕特里夏樹將被一棵Verkle樹替換，客戶端僅存儲其狀態根。從這時開始，周期0的狀態將需要見證數據來訪問。并且，狀態保質期方案也算是完整實現了。EIP草案：https://notes.ethereum.org/@vbuterin/state_expiry_eip

原文鏈接:

https://notes.ethereum.org/@vbuterin/verkle_and_state_expiry_proposal

作者:Vitalik

翻譯:?阿劍

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