科普 | ReGenesis：我們可以“重啟”以太坊嗎？_區塊鏈

來自CosmosHub的經驗

如果你觀察過CosmosHub是如何從1.0版本升級到2.0版本，再升級到3.0版本的，你就會知道CosmosHub的升級本質上是通過用一個新的創世塊重啟區塊鏈來實現的。要升級的時候，節點運營者需要關閉節點，然后生成CosmosHub狀態的快照，然后將這一快照打包進新的創世塊，創建一條新的區塊鏈。

現在，凡是想要加入CosmosHub的人，都需要獲取CosmosHub-3的創世塊，下載CosmosHub-3的所有區塊并進行重放。

我們可以“重啟”ETH1.0嗎？

我們來設想一下同樣的方法能不能應用到以太坊上。以太坊區塊鏈非常龐大，狀態也很大。“重啟”以太坊區塊鏈的一個明顯優點是，新加入的節點需要下載40Gb的創世狀態，而非一條150Gb的區塊鏈。然而，下載40Gb的創世狀態也不是很好的體驗。

美國說唱歌手Megan Thee Stallion與Cash App合作發布比特幣科普視頻:美國說唱歌手Megan Thee Stallion與由Square開發的移動支付服務Cash App合作發布了一段名為“Bitcoin for Hotties”的視頻。該視頻從她的角度解釋了什么是比特幣，為什么比特幣有價值等內容。Megan Thee Stallion在Instagram上擁有超過2410萬粉絲，在 Twitter上擁有640萬粉絲。（Bitcoin News）[2021/8/8 1:41:10]

將以太坊的狀態存儲在鏈下，只有默克爾根哈希是鏈上可見的

假定我們可以將這40Gb存儲在“鏈下”，只將根哈希打包進創世塊，這樣我們就能從空狀態開始了。但是，我們如何讓交易訪問這些隱式的狀態？

人大附中物理老師李永樂科普拜占庭將軍問題和區塊鏈:5月14日，人大附中物理老師、科普視頻網紅李永樂在其公眾號發布視頻《拜占庭將軍問題是什么？區塊鏈如何防范惡意節點？》。李永樂老師在視頻中對拜占庭將軍問題和區塊鏈進行了講解，他表示，拜占庭將軍問題本質上指的是，在分布式計算機網絡中，如果存在故障和惡意節點，是否能夠保持正常節點的網絡一致性問題。在近40年的時間里，人們提出了許多方案解決這一問題，稱為拜占庭容錯法。例如蘭波特自己提出了口頭協議、書面協議法，后來有人提出了實用拜占庭容錯PBFT算法，在2008年，中本聰發明比特幣后，人們又設想了通過區塊鏈的方法解決這一問題。區塊鏈通過算力證明來保持賬本的一致性，也就是必須計算數學題，才能得到記賬的權力，其他人對這個記賬結果進行驗證，如果是對的，就認可你的結果。與拜占庭問題比起來，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

請記住，盡管這40Gb的狀態是隱式的，而且如何獲取這些狀態屬于實現細節，你可以運行所有1000萬個區塊來計算這些狀態，或者通過快速同步、warp同步來下載其快照，或者從其他人的外部磁盤復制過來再進行驗證。雖然狀態是隱式的，但是我們假設區塊提議者可以訪問這部分隱式數據，而且能夠處理所有交易。只不過我們要放棄一個假設：所有其他驗證節點都可以訪問隱式狀態，來驗證區塊中的交易是有效的，且區塊頭中的狀態根哈希符合區塊的執行結果。

動態 | 人民日報官方微博科普區塊鏈 強調區塊鏈不等于比特幣:人民日報官方微博今早發表9圖科普區塊鏈。其中涉及區塊鏈的特點有：1、安全；2、不可篡改；3、可訪問；4、無第三方。區塊鏈對未來的影響：1、不需繁瑣個人證明；2、看病避免反復檢查；3、旅行消費更加便捷；4、交易無需第三方。同時強調，區塊鏈不等于比特幣。比特幣只是區塊鏈技術的一種應用，區塊鏈還有醫療衛生、食品安全、版權保護等諸多應用領域。[2019/10/28]

這不是無狀態以太坊嗎？

如果你了解無狀態以太坊，你可能會意識到，這正是我們目前努力的方向——保留“區塊提議者可以訪問隱式狀態”的假設，去除“所有驗證節點都可以訪問隱式狀態”的假設。我們建議的解決方案是，讓區塊提議者將額外的證明添加到區塊中。我們將該證明稱為“區塊見證”。

中科院自動化研究所將面向大中小學生開展區塊鏈等主題的科普講座:5月21日，新華網訊，今年，中國科學院自動化研究所將舉辦第十四屆“自動化之光”公眾科學開放日活動。屆時，自動化所將面向大中小學生分別開展《腦與智能》、《區塊鏈技術與平行智能》、《大數據時代的視覺智能》、《動畫真奇妙》等4個主題報告，用實例和生動的演示深入淺出地為大家揭示智能技術的原理和奧妙。[2018/5/21]

區塊中的證明vs交易中的證明

第一次了解這個方案的人會認為額外的證明實際上是由交易發送者提供的，是交易有效負載的一部分，我們不得不出來解釋說并非如此，證明是由區塊提議者提供的。但是，我們后來發現，交易也必須包含額外的證明。換言之，交易發送方需要證明發送方地址有足夠的ETH來支付gas費，以及其他所有由這個賬戶發起的nonce值較小的交易。此外，交易發送方還需證明發送方賬戶的nonce值，以便節點弄清楚nonce值之間是否存在缺口，以免有人借機發送一系列不可行的交易來進行DDOS攻擊。我們還可以進行更加嚴格的檢查，不過對于絕大多數抗DDOS攻擊的方案來說，ETH余額和發送方賬戶nonce值是必要信息。

交易中的證明存在的缺點

假設我們想讓交易發送者將每一個相關狀態的證明都添加進交易。這樣做的好處在于，將簡化我們為見證收取額外gas費所需的工作量。這樣做的主要缺點在于，這通常需要通過動態狀態訪問相對）實現。如果一個交易涉及的智能合約特別復雜，比方說，有大量對其他合約的嵌套調用，可能很難預先計算出交易將涉及的狀態項。攻擊者甚至可以利用DSA來給用戶“下套”，即，搶跑其交易讓用戶的交易因為證明不充分而失敗。

ReGenesis提供的緩解措施

雖然DSA的隱患很難徹底解決，但是可以盡可能降低其風險，讓用戶不會感到不便，也不會永遠限于無法實現預期狀態轉換的境地。該緩解措施需要引入額外的規則，即，任何隨交易提供的證明都會成為隱式狀態的一部分。因此，隨著用戶反復嘗試執行交易，隱式狀態會不斷增長，最終交易成功。那些嘗試給用戶“下套”的攻擊者必須找到更復雜的方法，把用戶的狀態訪問重定向到已有的隱式狀態之外，最終以失敗告終。

隨著隱式狀態從無到有不斷增長，包含越來越多的主動訪問狀態，交易需要提供的證明將會減少。過了一段時間，大多數交易甚至不需要附帶任何證明，除了那些涉及到很久之前的狀態的交易。

我們可以定期執行ReGenesis

我稱之為“重啟”reGenesis，可以定期執行，以便減輕非挖礦節點的負擔。ReGenesis也代表了一個不那么激進的無狀態以太坊版本。

反復執行ReGenesis將簡化以太坊客戶端實現的架構，幾乎可以免去對較高級快照同步算法的需求。如果我們每隔100萬個區塊執行一次ReGenesis，可以將狀態快照和區塊鏈文件放到BitTorrent、Swarm和IPFS上公開。目前我們無法做到這點，因為狀態每隔15秒而非6個月轉換一次。如果客戶端實現可以重放6個月的區塊，我們就不需要非常復雜的快照算法。因此，以太坊實現的復雜性會降低。

ReGenesis的缺點

我還沒有對此進行深入探索，不過我已經看到的三個缺點有：

用戶可能需要訪問完整的隱式狀態來創建交易。實際上，我認為這是公平的妥協。

用戶可能需要反復執行交易，直到最后實現預期狀態轉換。

一些rollup技術可能會受到影響

原文鏈接:https://ethresear.ch/t/regenesis-resetting-ethereum-to-reduce-the-burden-of-large-blockchain-and-state/7582作者:AlexeyAkhunov翻譯&校對:閔敏&阿劍

本文鏈接：https://www.8btc.com/article/615402

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