以太币2.0：“无状态性”的必要性_跨链

以太币2.0：“无状态性”的必要性

大伙儿在阅读文章本译文翻译前，能够先了解一下状态澎涨及其无状态性的情况专业知识，强烈推荐一篇文章：《见解 | 状态澎涨和无状态性》 

当今的以太币1.0链较大的难题取决于其状态尺寸。约为 10-100 GB (实际在于其储存方法)，针对很多连接点而言，将其储存在工作中运行内存中是脱离实际的，因而会挑选慢速度固定不动储存。殊不知，硬盘速度太慢无法与以太币区块维持同歩 (或是以创世区块逐渐同歩)，因而务必应用更为价格昂贵的 SSD。那么讲吧，当今的状态尺寸还并不是较大的难题，只是状态的提高成本费相对性较低，而且会一直提高，及时大家提升状态提高的成本费，也没法使状态占有者为互联网具体遭受的危害付钱，而该危害是永恒不变存有的。

现阶段发生的解决方法关键紧紧围绕2个方位：

➤ 状态房租：为了更好地使状态维持在主题活动运行内存中，不断开展付钱

➤ 无状态性：区块保存全部的证实 (witness)，比如内塔尼亚胡证实，因而在验证区块实效性的情况下不会再必须状态

在“无状态性”方位中，又有不一样的定义非常值得探寻：

➤ 一部分无状态性：只必须对一些 (老旧) 状态出示印证，降低验证区块需要的状态总数

➤ 弱无状态性：验证区块不用状态，可是建议区块必须详细状态

Vitalik 在本文中明确提出了如何把这种定义整理成一个通用性的架构，而且表明了一部分无状态性和状态房租十分类似，由于二者在对活跃性状态开展改动时都必须开展某类方式的付款，及其一份再次激话老旧状态的证实。

如果你是 Eth1 的客户，那麼你很有可能感觉只保存 1 GB 或是乃至是 100 MB 的活跃性状态的一部分无状态性是一项重大成就，那为何也要那么费力地完成彻底的无状态性？我觉得详细 (弱) 无状态性释放出来了极大的潜力，而它是一部分无状态性没法保证的，因而我们要竭尽所能完成彻底无状态性。

了解 Eth2 验证者

Eth1 过去一直被诟病其对硬件配置的规定十分高，尽管这种训斥并不全是公平公正的 (历经选择后的中等水平消費级硬件配置还可以运作 Eth1 连接点)，但大家必须高度重视这种客观事实，尤其是期待在没有危害区块链技术的前提条件下对以太币开展扩充。针对 Eth2 而言，大家塑造了十分宏伟的总体目标：可以在成本低的硬件配置上运作 Eth2 连接点和验证者，乃至是树莓派或智能机。

这条通往扩充性的途径并不轻轻松松。别的新项目 (比如 EOS 和 Solana) 则必须更性能卓越的硬件配置和数据连接。但我觉得要确保区块链技术，减少的共识连接点及其 P2P 连接点的门坎是必需的。

在 Eth2 中，的共识连接点是验证者。Eth1 和 Eth2 的的共识连接点存有十分关键的差别：

➤ Eth1 的的共识连接点是挖矿。要为区块链“网络投票”，你务必要生产制造区块。换句话说，的共识连接点和区块经营者是不可缺少的。

➤ Eth2 或者当今的第一个环节 (信标链) 中，建议区块和产生的共识是二种不一样的体制：每 12 秒由一个任意择出的验证者来建议区块，而的共识是根据证实 (attestation) 产生的，每一个验证者在每一个 epoch (每 6.4 分鐘) 对区块链开展网络投票。如今每数分钟都是有超出十万的验证者在网络投票产生的共识。区块经营者对的共识 (基本上)沒有危害，她们只有对区块内包括的內容开展挑选。

消除区块提议者与的共识的关系打开了一个关键的设计空间。信标链从验证者集中化任意挑选区块提议者，而针对分片链，则无须这般：

➤ 针对分片 (尤其是 Eth1 实行分片) 而言一种有意思的概率取决于，验证者可以进到生产制造区块的目录。这类验证者很有可能必须更性能卓越的硬件配置，很有可能也必须具备“详细”状态。

➤ 另一个概率也是大家现阶段已经为数据信息分片多方面完成的，所有人都能够被选定建议区块，可是区块的主要内容不由自主提议者决策，不一样的参加者能够根据竟价使其装包的区块被建议。

在这里二种状况中，弱状态验证代表着全部别的的验证者 (不生产制造区块或决策区块內容的验证者) 并不一定状态。这一点与 Eth1 迥然不同：在 Eth1 中，对产生的共识的连接点 (即挖矿) 的规定十分高，因而使她们保存详细状态好像没有问题。可是在 Eth2 中，大家很有可能会大幅度减少参加门坎，而且大家应当运用这一点来确保区块链技术和安全系数。

提议者成本费较高能够了解

也有一点关键的抵制见解可能是，假如区块建议的成本费过高，那麼区块链技术也会遭受危害，即便 大家减少了验证者和 P2P 连接点的门坎。但事儿并不是这样，“提议者”和“验证者”中间存有关键的差别：

➤ 针对验证者，大家必须绝大部分是诚信的，即所质押贷款的 ETH 中必须超出 2/3。P2P 连接点的状况很有可能相近，可是就我孰知并不一定一定占比的 P2P 连接点务必是诚信的，可是为了更好地保证 一直能接到合理的链，每一个人都必须联接最少一个诚信的 P2P 连接点，这一占比大约是 5%，结合实际很有可能高些。

➤ 针对提议者，大家针对其是不是诚信的规定低得多，与 Eth1 不一样，Eth2 的提议者不核查往日的区块 (由于她们不网络投票)，只有决策她们所建议的区块的內容。假定你的买卖并不是尤其急迫，假如 95％ 的提议者试着对其开展核查，那麼第 20 个提议者依然能够将其安全性装包 (可是低延迟时间的抗核查规章制度是另一回事，结合实际更难完成)。

这也是为什么相较验证者，我并不那麼担忧提升提议者的硬件配置规定。如果我们维持一切正常验证者的规定较低，那麼提议者必须 128GB RAM 的 PC 来储存大中型状态都没有难题。我担忧的是，假如一台可以达到这种规定的 PC 价钱为 10 万美金，但如果我们将其操纵在 5 千美元下列，一旦发觉核查，假如小区沒有快速引进大量提议者来作出反映是不科学的。

最终，也有一些别的的缘故造成区块提议者很有可能必须更强的硬件配置机器设备，而且在获得 MEV 时也更有优点。

这里我应用“提议者”来代指装包区块的人物角色，这与宣布签字并验证的人物角色并不一定是一致的，在 rollups 中她们可能是“编码序列器” (sequencer)。简易考虑，我还在这里将其称之为提议者，由于假如仅向系统软件中引进一个只承担建议区块的新人物角色，我觉得系统软件不容易因而遭受压根上的毁坏。

完成无状态的助益

文中到此我都沒有论述过为何无状态性这般强有力，在可实行信标链提议中，将状态从 10 GB 缩减到 1 GB 或 100 MB 好像能为验证者节约很多花销，那大家为何还必须无状态性？

如果我们趁机走下来，可实行的 Eth1 区块能够变成一个分片。而在可实行信标链的提议中，全部的验证者都务必维持运作详细的 Eth1 实行 (不然会遭遇签定失效区块的风险性)。而分片不可具有这一特性，分片中签定一个区块只必须一个联合会 (因而是验证者中的1/1024)，而且别人不用信赖该联合会的绝大多数验证者是诚信的，只需有一个诚信验证者在联合会试着做恶时吹哨子。而这仅有在 Eth1 具有无状态性时才有可能：

➤ 大家期待全部验证者的负荷大概相同，而且沒有极端化的最高值。因而长期 (比如一个小时或一天) 外派某一验证者变成 Eth1 联合会组员，事实上是很槽糕的：这代表着就网络带宽规定来讲，验证者的经营规模依然务必可以与详细的 Eth1 链保持一致。除此之外，假如长期应用一样的联合会 (比如根据行贿进攻)，联合会越来越更具有攻击能力

➤ 大家期待可以简易地对 Eth1 区块得出证实，由于别的验证者将没法明确联合会是不是恰当完成了其工作中。非常简单的方法是区块变成其本身的证实：假如一个区块是失效的，广播节目区块自身就能证实产生。

因而在 Eth1 具有详细无状态性的前提条件下，Eth1 能够变成一个分片 (花销越来越少的資源来维护保养，比如1/100)。另外，仅有那样大家才可以在数据信息分片以外引进大量的实行分片。

缓存文件不一直挺不错的吗？

那麼如果我们进到彻底无状态却引进了 10 MB 的缓存文件呢？或是1 MB？即便 只为查验一个区块，还可以轻轻松松免费下载，由于你已被分派到一个联合会，或是做为证实收到了该缓存文件？

你能实行此实际操作，可是我们可以显著见到，假如大部分验证者仅验证单独区块，则不大可能是最好的。假定大家的总体目标是 1 MB 的区块，除此之外大家也有 1 MB 的缓存文件，这代表着每每验证者要想验证一个区块时，她们都务必免费下载 2 MB 的数据信息 (包含区块和缓存文件)。她们务必每一次都免费下载缓存文件，除非是她们免费下载全部区块以维持全新的缓存文件，这恰好是我们要防止的事儿。

这代表着，以 1 MB 尺寸的区块和 1 MB 的缓存文件同样的成本，我们可以将缓存设置为 0 并容许区块尺寸提升到 2 MB。

很显著 2 MB 的区块最少与 1 MB 的区块 1 MB 的缓存文件一样合理。缘故是，假如它是大家觉得的最好的选择，那麼 2 MB 的区块很有可能只包括 1 MB 的缓存文件，大家只需在每一个区块上递交缓存文件，随后在下一个区块中再次引进详细的缓存文件就可以。这很有可能并不是区块中那 1 MB 的最好主要用途，可是你能那样做。附加的 1 MB 能够被能够更好地运用，以容许引进大量的印证 (witness)。

二进制树或是verkle trie？

我觉得总体来说，争取详细 (弱) 无状态性的响声碾过了一部分无状态性或状态房租计划方案。这对客户的危害会更小：她们压根无须考虑到状态。她们唯一要做的便是加上印证 (便于 P2P 互联网可以验证合理买卖)。建立印证的成本费极低，以致于能够想像到会出现很多相关服务。事实上大部分钱夹早已依靠外界服务项目，不用客户运作自身的连接点。获得印证也仅仅一个细微的作用。

一部分无状态性或状态房租，在彻底弱无状态性的路面中提升了巨大的客户体验阻碍。但充分考虑仅应用二进制默克尔树试着完成无状态是十分艰难的，而且要容许默克尔树证实必须对 gas 开展修改 ，而这会危害客户体验。

因而我认为，大家如今应当往 verkle tries 的方位勤奋。这促使我们可以具备低于 1 MB 的可管理方法的证实，而且仅有由 EIP-2929 明确提出的适当 gas 花费及其对于代码块收费标准。其缺陷非常容易获得操纵，对客户基本上沒有具体危害：

➤ 开发人员必须学习培训新的密码算法原语

➤ 加上大量非抗后量子密码学。第二点听起来很恐怖，可是大家早已在 Eth2 中引进了 KZG 服务承诺以开展数据信息易用性取样，而且不管怎样大家都是在应用根据椭圆曲线的签字。必须对合拼的 Eth1 和 Eth2 链开展一些后量子科技升級，现阶段沒有可实践活动的后量子科技取代计划方案，因而我们不能终止前行。就选用来讲，将来5年极其重要。摆在前面的路面便是竭尽全力，并在 5-10 年之内，当 STARK 充足强劲时，大家将对全部原语开展彻底的后量子科技升級。

总体来说，verkle tries 能够处理下面五年的状态难题。如今大家将可以完成彻底 (弱) 无状态性，而对客户和智能合约开发人员基本上沒有危害。大家将可以提高 gas 限制 (由于验证越来越更快) 和大量的实行分片，全部这种基本上都不容易对安全系数和区块链技术造成危害。

较难啃的硬骨头是让每一个人都了解 KZG 服务承诺和 verkle tries 的工作方式。因为 Eth2 将应用 KZG 服务承诺来确保数据的易用性，大部分以太币开发人员都必须开展有关工作中。

基本上沒有危害，由于如今开展了微小提升以提升对一些均衡进攻 (balance attack) 的抵挡工作能力，均衡进攻的确使提议者能对分岔挑选造成短期内危害。

准确地说，假如区块经营者逐渐串通并核查很多证实，很有可能会造成危害，可是单独区块的经营者对的共识导致的危害彻底能够忽略。

不守信用的联合会做恶很有可能会危害全部互联网，并造成比较严重的延迟时间，可是引进没法失效/不能用的区块

要想自身运作连接点的客户仍让可以依靠外界服务项目来获得印证。这类实际操作是免信赖的，由于在了解近期的状态根的前提条件下，印证便是他们本身的证

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