以太坊:弱无状态性 以及/或者 状态保质期机制：即将到来

以太坊基础层接下来面临的一大挑战就是处理日渐增加的状态数据：当前以太坊区块链的状态数据约有100GB，而且每年大约会增加50GB。日益膨胀的状态会让同步以太坊区块链、担当区块链的验证者变得越来越困难，还有使网络陷入中心化的风险；尤其，状态数据的增长还有可能变得更快。

现在，人们提出了两类技术作为短期内的解决方案：

状态保质期：从状态中移除那些近期没有被访问的状态对象，并且，在“复活”这些过期的状态对象时需要提供见证数据。这将使?每个节点?都要存储的状态数据限制在20～50GB。

弱无状态性：仅要求区块生产者存储状态，而所有其他节点都无需存储状态即可验证区块。

当然，也有更长期的选择如“完全无状态性”：可以认为是上述两种方案的极端形式，但更具有挑战性，因此可以认为在短期内没有投入太多时间的必要。

Lido以太坊质押数量突破600万枚ETH，价值超125.6亿美元:金色财经报道，据Lido官方数据显示，通过该平台的以太坊质押量已经突破600万枚ETH，截至目前达到6,023,685 ETH，价值约合12,560,701,428美元，当前APR为4.3%，已支付奖励触及284,367ETH，约合592,967,567美元。历史数据显示，Lido以太坊质押数量于2022年9月突破400万枚ETH，2023年1月突破500万枚ETH，这意味着过去不到三个月时间里质押量已增长超20%。[2023/4/18 14:10:49]

当然，状态保质期方案和弱无状态性也面临许多挑战），不过，不论哪一种方案，近来都有可观的进步，可以大大缓解我们面临的困难。

关于状态保质期方案，关键难点在于：

数据：美联储1月实现缩表806.12亿美元:2月1日，据美联储官网信息，美联储1月实现缩表806.12亿美元。其资产总额由8.551万亿降至8.47万亿美元。[2023/2/1 11:40:24]

如何组织状态的结构，使得不用的部分就会过期？我们是在账户层实现它，还是在存储槽层面实现它）

灭活状态对象时应采取什么样的流程？尤其是，我们是接连不断地灭活状态对象，还是每隔一段时间实施一次灭活行动？“ReGenesis”就是后面这种策略的代称。

如何处理“复活冲突”问题？复活冲突是一个重要的概念。假设某些账户或存储槽在某些地址/位置创建好之后过期了；然后，该账户/存储槽又在相同的位置被重新写入；最后，有些人又尝试复活最初那个已经过期的对象。我们该如何解决这个过期又复活的状态与那个新创建的状态之间的冲突？我的文章有专门的一节详细描述了这个问题。

Solana Labs CEO：Solana将面临形式验证、type-rich 字节码、存储动态定价等多重挑战:11月6日消息，Solana Labs首席执行官Anatoly Yakovenko 在 Solana Breakpoint里斯本峰会中表示，Solana将面临三个艰巨的挑战，首先是形式验证，即网络上的安全保证；其次是type-rich字节码，这指的是网络的不同部分如何相互通信；第三是存储动态定价，这是一种让验证者节点管理Solana区块链大小增长多少的方法。未来最大的挑战是如何让多个区块生产者同时运行，如果可以解决这个问题，应该能让网络运行得更快。Yakovenko表示，他还希望看到区块生产与交易执行分离，实现更快地处理Solana区块链上的交易。[2022/11/6 12:21:44]

至于弱无状态性，关键难点在于：

澳大利亚2022年预算文件确认加密货币不会作为外币征税:10月26日消息，澳大利亚政府在周二发布的2022年预算文件中已澄清，加密货币将继续作为一种资产类别而非外币征税。这意味着，如果加密货币交易在当年盈利，并且是通过中心化交易所进行的，则需要缴纳资本利得税。此外，预算文件表示，任何央行数字货币（CBDC）都将继续被视为外币。据悉，澳大利亚储备银行目前正在研究自己的CBDC“eAUD”，一个试点项目将于2023年1月启动，并向行业参与者开放，以提交可能的用例。（Forkast）[2022/10/26 16:39:45]

如何使用Gas重定价来限制见证数据的上限？，就仍然需要为访问每一个合约代码块施加成本）

见证数据的大小：见证数据即向无状态的客户端提供的、用于验证区块有效性的额外数据；这部分数据，即使有了合适的重定价措施，也有约4MB，对于我们这个每13秒就要广播一次区块的网络来说，还是太大了。

事务的广播：如果客户端并不能直接访问状态来验证事务本身的有效性，那事务要怎么在网络间传播、验证呢？

幸运的是，近来两种方法都取得了许多进展，这些进展似乎能解决绝大多数困扰：

一些技术能让ReGenesis类型的的状态保质期方案最小化复活冲突

PiperMerriam研究了如何在事务广播网络中添加见证消息使之适合无状态客户端；以及分布式的状态存储和按需可得性

Verkletree，可以将最糟糕情况下的见证数据大小从约4MB降低到约800kB的区块可达到约780kB，而我们也不得不处理）。看?幻灯片、文档?和?代码。

从理论到实际

两种解决方案都在开发中，可能现在是时候要改观、把它们当成是可行的路径而非研究领域的概念了。至少有一个需要在以太坊上实现。

那这就产生了一个优先级问题：如果我们不得不在两者中挑一个，哪一个更重要一些？Dankrad分析了弱无状态性；如果有详细讲解状态保质期的工作，那对照起来必定会很有趣。

另一个挑战是，让整个生态准备好付出转变的代价。举些例子：

弱无状态性需要用verkletree来替代二进制树，这会使现今所有的默克尔分支验证器失效

Verkletree也要求改变客户端的同步协议

我们还需要添加按代码块计算的Gas成本，这会让某些应用的Gas开销比当前的更大

状态保质期方案需要应用重新设计自己的合约，以高效地使用新状态需要新的版本和架构来处理这一点，虽然不更新也能继续用，但这样会更不便利，Gas开销也会更高）

依赖历史数据访问权的dApp需要切换到一些另外的协议/L2机制中，以访问1年以前的数据

好处

解决上述问题需要极大的毅力。但回报是丰厚的：

让更多人能够运行以太坊节点，帮助以太坊去中心化以及降低“Infura依赖风险”

启用以太坊的无状态验证，大幅降低成为PoS验证者的开销：实现之后，节点甚至可以选择性地验证以太坊应用的数据，例如：仅验证自己参与了见证的区块。这将使我们更接近我们梦寐以求的目标：保证用户使用容易买到的消费级硬件就能成为PoS验证者并且长期不变

提高区块Gas上限：缩减客户端的状态数据规模使我们能安全地大幅提高区块Gas上线，为用户提供更低的交易手续费。更小的状态数据意味着这些数据甚至可以放到内存中，因此每次访问状态的实际开销都会更小，因此我们有望安全地提高区块Gas上限。

让应用开发者更为确信，此番转变之后，协议的经济模型可以更坚固，而且未来不会再有太大改变，因为协议中主要的经济激励不兼容问题已经终结。

希望对该主题我们有更多的讨论，尽快开始开发必要的准备工作，为解决我们的状态问题、为更高的L1效率和可扩展性铺平道路！

原文链接:

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

作者:??Vitalik

翻译:?阿剑

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