弱無狀態性 以及/或者 狀態保質期機制：即將到來_以太坊

以太坊基礎層接下來面臨的一大挑戰就是處理日漸增加的狀態數據：當前以太坊區塊鏈的狀態數據約有100GB，而且每年大約會增加50GB。日益膨脹的狀態會讓同步以太坊區塊鏈、擔當區塊鏈的驗證者變得越來越困難，還有使網絡陷入中心化的風險；尤其，狀態數據的增長還有可能變得更快。

現在，人們提出了兩類技術作為短期內的解決方案：

狀態保質期：從狀態中移除那些近期沒有被訪問的狀態對象，并且，在“復活”這些過期的狀態對象時需要提供見證數據。這將使?每個節點?都要存儲的狀態數據限制在20～50GB。

弱無狀態性：僅要求區塊生產者存儲狀態，而所有其他節點都無需存儲狀態即可驗證區塊。

當然，也有更長期的選擇如“完全無狀態性”：可以認為是上述兩種方案的極端形式，但更具有挑戰性，因此可以認為在短期內沒有投入太多時間的必要。

哈薩克斯坦總統托卡耶夫出席Binance哈薩克斯坦簽字儀式:金色財經報道，Binance創始人CZ在社交平臺分享將于哈薩克斯坦推出數字資產平臺簽字儀式合影并表示，從左至右是：我，哈薩克斯坦總統托卡耶夫以及哈薩克斯坦數字發展、創新和航空航天工業部部長Bagdat Mussin。[2023/6/22 21:54:43]

當然，狀態保質期方案和弱無狀態性也面臨許多挑戰），不過，不論哪一種方案，近來都有可觀的進步，可以大大緩解我們面臨的困難。

關于狀態保質期方案，關鍵難點在于：

如何組織狀態的結構，使得不用的部分就會過期？我們是在賬戶層實現它，還是在存儲槽層面實現它）

滅活狀態對象時應采取什么樣的流程？尤其是，我們是接連不斷地滅活狀態對象，還是每隔一段時間實施一次滅活行動？“ReGenesis”就是后面這種策略的代稱。

以太坊流通供應量減少約2.1萬枚 ETH:金色財經報道，Ultrasound.money數據顯示，以太坊總流通供應量降至120499921枚，創合并以來新低，相比合并時減少約2.1萬枚 ETH。[2023/2/15 12:08:01]

如何處理“復活沖突”問題？復活沖突是一個重要的概念。假設某些賬戶或存儲槽在某些地址/位置創建好之后過期了；然后，該賬戶/存儲槽又在相同的位置被重新寫入；最后，有些人又嘗試復活最初那個已經過期的對象。我們該如何解決這個過期又復活的狀態與那個新創建的狀態之間的沖突？我的文章有專門的一節詳細描述了這個問題。

至于弱無狀態性，關鍵難點在于：

如何使用Gas重定價來限制見證數據的上限？，就仍然需要為訪問每一個合約代碼塊施加成本）

NFT交易聚合器Gem已支持OpenSea稀有度開放標準OpenRarity:10月8日消息，NFT交易聚合器Gem首席開發者Vasa在社交媒體上透露，用戶現在可以使用“刷新”功能自行刷新Gem上任何NFT藏品或任何特定項目的元數據+價格+排名。此外，Gem目前已支持OpenSea的NFT稀有度開放標準OpenRarity，這意味著Gem現在支持了4家NFT排名服務提供商。[2022/10/8 12:49:19]

見證數據的大小：見證數據即向無狀態的客戶端提供的、用于驗證區塊有效性的額外數據；這部分數據，即使有了合適的重定價措施，也有約4MB，對于我們這個每13秒就要廣播一次區塊的網絡來說，還是太大了。

事務的廣播：如果客戶端并不能直接訪問狀態來驗證事務本身的有效性，那事務要怎么在網絡間傳播、驗證呢？

國泰君安：為人民幣國際化注入新鮮血液，數字貨幣將大有可為:8月18日消息，國泰君安指出，展望未來，數字貨幣將大有可為。在貿易結算、數字化貿易融資平臺等領域的應用未來可期，有望改善跨境支付，為人民幣國際化注入新鮮血液；數字人民幣體系將進一步降低公眾獲得金融服務的門檻，“支付即結算”特性也有利于企業及有關方面在享受支付便利的同時，提高資金周轉效率；提高支付工具多樣性，有助于提升支付體系效率與安全。（金十）[2022/8/18 12:33:00]

幸運的是，近來兩種方法都取得了許多進展，這些進展似乎能解決絕大多數困擾：

一些技術能讓ReGenesis類型的的狀態保質期方案最小化復活沖突

PiperMerriam研究了如何在事務廣播網絡中添加見證消息使之適合無狀態客戶端；以及分布式的狀態存儲和按需可得性

Verkletree，可以將最糟糕情況下的見證數據大小從約4MB降低到約800kB的區塊可達到約780kB，而我們也不得不處理）。看?幻燈片、文檔?和?代碼。

從理論到實際

兩種解決方案都在開發中，可能現在是時候要改觀、把它們當成是可行的路徑而非研究領域的概念了。至少有一個需要在以太坊上實現。

那這就產生了一個優先級問題：如果我們不得不在兩者中挑一個，哪一個更重要一些？Dankrad分析了弱無狀態性；如果有詳細講解狀態保質期的工作，那對照起來必定會很有趣。

另一個挑戰是，讓整個生態準備好付出轉變的代價。舉些例子：

弱無狀態性需要用verkletree來替代二進制樹，這會使現今所有的默克爾分支驗證器失效

Verkletree也要求改變客戶端的同步協議

我們還需要添加按代碼塊計算的Gas成本，這會讓某些應用的Gas開銷比當前的更大

狀態保質期方案需要應用重新設計自己的合約，以高效地使用新狀態需要新的版本和架構來處理這一點，雖然不更新也能繼續用，但這樣會更不便利，Gas開銷也會更高）

依賴歷史數據訪問權的dApp需要切換到一些另外的協議/L2機制中，以訪問1年以前的數據

好處

解決上述問題需要極大的毅力。但回報是豐厚的：

讓更多人能夠運行以太坊節點，幫助以太坊去中心化以及降低“Infura依賴風險”

啟用以太坊的無狀態驗證，大幅降低成為PoS驗證者的開銷：實現之后，節點甚至可以選擇性地驗證以太坊應用的數據，例如：僅驗證自己參與了見證的區塊。這將使我們更接近我們夢寐以求的目標：保證用戶使用容易買到的消費級硬件就能成為PoS驗證者并且長期不變

提高區塊Gas上限：縮減客戶端的狀態數據規模使我們能安全地大幅提高區塊Gas上線，為用戶提供更低的交易手續費。更小的狀態數據意味著這些數據甚至可以放到內存中，因此每次訪問狀態的實際開銷都會更小，因此我們有望安全地提高區塊Gas上限。

讓應用開發者更為確信，此番轉變之后，協議的經濟模型可以更堅固，而且未來不會再有太大改變，因為協議中主要的經濟激勵不兼容問題已經終結。

希望對該主題我們有更多的討論，盡快開始開發必要的準備工作，為解決我們的狀態問題、為更高的L1效率和可擴展性鋪平道路！

原文鏈接:

https://ethereum-magicians.org/t/weak-statelessness-and-or-state-expiry-coming-soon/5453

作者:??Vitalik

翻譯:?阿劍

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