TPS:观点 | 保持以太坊可扩展性和可持续性的两种方案：“弱无状态性” 和 “状态保质期”

原标题：《观点|一种状态保质期和无状态性的路线图》

以太坊的状态的规模正迅速增长。当前仅存储状态大概是35GB，如果加上默克尔证明就是100GB了；而且现在预计每年都要增长这个数字的一半。此外，状态存储也是以太坊经济模型的一个短板：在这个机制中，用户只需付费一次就可以给共识节点施加永久的负担。为了保持以太坊的可扩展性和可持续性，我们需要一些解决方案。

有两种路径，而且都已经存在很长时间了：“弱无状态性”和“状态保质期”：

状态保质期：从状态中移除近期无人访问的状态对象，并要求在复活状态对象时提供见证数据。可以将每个节点都需要存储的状态数据减少到扁平的约20～50GB。弱无状态性：仅要求区块提议者存储状态，其他节点都可无状态验证区块。在实践中，需要把状态共识形式切换到“VerkleTree”，以缩减见证数据的规模。本文提出了一种多阶段的方案，来同时实现这两种方案。因为，可以证明，这会比按顺序实现这两个容易很多。如果不实现Verkle树，状态保质期方案下就需要非常大的见证数据来证明一个旧状态；如果不实现状态保质期，切换到Verkle树就需要一个一步到位的切换流程，这几乎跟只实现状态保质期一样复杂。如果合二为一，同时进行，它们就解决了彼此面临的挑战：状态保质期方案包含了每年创建一棵新状态树的机制，因此Verkle树可以分阶段逐步建构，而无需一个一步到位的切换流程，而Verkle树也解决了见证数据规模的问题。

观点：当前比特币市场周期有利于其中期增长:随着比特币市场开始趋稳，比特币在强劲的上涨趋势下开始整合。分析师表示，比特币市场正在经历一个健康的周期，这将有利于它的中期增长。从历史上看，在比特币牛市周期中，这种加密货币往往会出现大幅上涨趋势和巩固阶段。如果比特币持续上涨，而没有间歇，可能会让其容易受到极端波动的影响，例如期货市场。当比特币在一次大涨后企稳时，它将使市场平静下来，从而增强其上升趋势的基本基础。（U.Today）[2020/8/23]

链接：“状态保质期”和“无状态性”概念的历史

无状态客户端的概念，于2017年始发于ethresear.ch论坛：https://ethresear.ch/t/the-stateless-client-concept/172状态租金，始发于2015年：https://github.com/ethereum/EIPs/issues/35ReGenesis：https://medium.com/@mandrigin/regenesis-explained-97540f457807Verkle树：https://notes.ethereum.org/_N1mutVERDKtqGIEYc-Flw约束见证数据的大小：https://www.youtube.com/watch?v=qQpvkxKso2E一种状态规模管理理论：https://hackmd.io/@vbuterin/state_size_management最小化复活冲突的状态约束方案：https://ethresear.ch/t/resurrection-conflict-minimized-state-bounding-take-2/8739实现无状态性和状态保质期的路径：https://hackmd.io/@vbuterin/state_expiry_paths

观点：BTC高额交易费或帮助矿工度过算力下降带来的严峻形势:Ambcrypto发文称，随着8月17日比特币价格飙升至12000美元以上，比特币7天移动平均算力达到了128.65 EH/s，创历史新高。然而，由于中国发生洪灾，迫使发电站切断电源，8月18日的哈希率下降了近10％-20％。对此，文章表示，在比特币五月份减半之后，交易费已成为矿工收入的重要组成部分。目前，交易费用已从减半前平均0.81美元显著增加至2.31美元。通过这些高额费用，矿工们可能能够度过算力下降带来的严峻形势。[2020/8/19]

回顾：状态保质期如何工作？

这里所描述的是此提案的机制。

核心想法是，每个周期都会有一棵状态树，每当一个周期开始时，就初始化一棵空状态树，所有的状态更新都写到这颗状态树上。在一个周期内，所有的写入都会发生在最新的状态树上。

观点：央行区块链金融应用规范落地有望推动“区块链+金融”增速:7月31日消息，近日，央行下发了《推动区块链技术规范应用的通知》及《区块链技术金融应用评估规则》。业内人士认为，《规则》落地有望推动金融行业区块链应用，不排除未来央行数字货币DCEP落地后与区块链相关应用结合带来潜在市场空间。这意味着银行、券商、保险公司等金融机构在进行区块链技术金融应用时，产品设计、软件开发、系统评估将迎来统一标准，有利于推动金融行业区块链应用。同时，考虑到区块链分布式、安全、稳定等特性，认为未来DCEP落地后，与区块链在更多环节的结合应用有想象空间。?业界认为，DCEP试点后将会面临大规模推广，需要独立的系统支持整套体系的运行，包括支付、转账等场景端的应用。其中数字钱包是重要系统之一，区块链则是关键技术。（证券日报）[2020/7/31]

观点：比特币价格走势与亚马逊相似 年底或将接近2万美元:加密货币分析师Mr Chief在推特分享图表并指出，比特币自2017年高点以来的价格走势，与亚马逊(Amazon)从互联网泡沫到大衰退(Great Recession)期间的走势惊人地相似。该分形表明，到今年年底，比特币的交易价格将接近其历史高位，略低于20,000美元。[2020/7/28]

-注意：我之前曾把这个约长一年的状态保质期周期称为“epoch”，现在都称为“period”，以免与信标链的术语相混淆-

两个关键原则是：

只能修改最新的那棵树。所有更老的树都不能再修改；更老的树上的对象只能在更新的树上创建副本，而且这些副本会取代更老的副本。可以预期全节点只会保存最近的两棵树，所以只有最近的两棵树上的对象才能不需要witness就能读取。读取更老的对象就需要提供见证数据了。“见证数据”就是一个简短的证据，证明某个值存在于某棵树的某个位置上，而且验证的一方只需具有树根即可。举个例子，可以制作一个witness来证明账户?0x124f...89ab?的存储空档?123?处在某时的状态下，包含的值为?50；任何人都只需要这棵状态树的根值就可以验证这个证据。

观点：BitClave很难拿出需要支付给SEC的2900万美元:昨日消息，美国SEC下令去中心化搜索引擎BitClave返还2500万美元的ICO收益。纳斯达克前副总裁Manny Alicandro就此表示：“尽管BitClave同意支付大约2900万美元（2550万美元的退款，350万美元的利息和40万美元的罚金），但这并不意味着BitClave目前拥有这多么资金。在此类和解中，通常公司只会支付其所拥有的最高金额。”

注：美国SEC于5月28日发布公告称，去中心化搜索引擎BitClave违反了联邦证券法的注册规定，现已同意将2017年通过出售其CAT代币筹集的2500万美元返还给9500名投资者。此外，BitClave还需支付300万美元的判决前利息以及40万美元的罚款。[2020/5/30]

状态保质期产生了一种混合的状态机制：共识节点需要保存最近被人访问和修改过的状态，但可以使用基于见证消息的无状态客户端方法来验证更老的状态。也就是说，也可以维护一个“归档节点”，存储所有历史状态树，或者?一个完全无状态的节点，使用见证数据来验证哪怕是最新的状态。不过，gas消耗量的结构和默认的网络格式，都要围绕“节点会存储最近的两棵状态树”来开发。

路线图

迁移将按阶段来实现：

周期1硬分叉：需要一个硬分叉来开启第一个周期。分叉之后，就会出现两棵状态树：十六叉的帕特里夏树以及一棵新的Verkle树EIP草案：https://notes.ethereum.org/@vbuterin/verkle_tree_eip地址扩张周期：地址从20字节扩充到32字节，而新地址的格式包含一个“地址周期”的概念”）。这样新合约就可以无需提供见证数据而直接写入新的存储空档。这一步什么时候做都可以，只需要在最终状态保质期转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团队的方案：https://notes.ethereum.org/@ipsilon/address-space-extension-exploration周期2硬分叉：需要一个硬分叉来开启周期2，并安排未来周期的时点。周期0的十六叉的帕特里夏树将被一棵Verkle树替换，客户端仅存储其状态根。从这时开始，周期0的状态将需要见证数据来访问。并且，状态保质期方案也算是完整实现了。EIP草案：https://notes.ethereum.org/@vbuterin/state_expiry_eip

原文链接:

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

作者:Vitalik

翻译:?阿剑

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