V神發布以太坊狀態到期和無狀態路線圖，同步實施以解決狀態暴增問題_ERK:ETH

原作者：VitalikButerin，《狀態到期和無狀態路線圖》

以太坊的狀態規模正在迅速增長。目前僅狀態大小大約有35GB，如果包括所有Merkle證明在內，則超過100GB，并且每年大約增加一半。狀態存儲也是以太坊經濟學的一個弱點：它也是唯一一種機制，使得參與者支付一次就可變成節點永遠的負擔。為了保持以太坊的可擴展性和可持續性，我們需要一些解決方案。

有兩種途徑的解決方案，并且已經存在很長時間：弱無狀態和狀態到期：

狀態到期：從狀態中移除最近沒有被訪問過的狀態，并需要見證人才能恢復過期狀態。這會將每個人需要存儲的狀態減少到大約20-50GB。弱無狀態：只需要區塊提議者存儲狀態，并允許所有其他節點無狀態地驗證區塊。在實踐中實現這一點需要切換到Verkle樹以減少見證人的規模。本文檔描述了同時實施這兩個想法的多階段提案。事實證明，這比先后連續執行這兩個解決方案要容易得多。沒有Verkle樹的狀態到期需要非常大的見證大小來證明舊狀態，而切換到沒有狀態到期的Verkle樹需要就地轉換程序，這幾乎與僅實現狀態到期一樣復雜。然而，如果同時進行，這兩項改革解決了彼此面對的挑戰：狀態到期涉及每年創建一個新的狀態樹，允許Verkle樹隨著時間的推移逐步引入而無需就地轉換，而Verkle樹解決了見證人規模的問題。

V神發布倫敦升級后鏈容量增加約9%的三個原因:V神（Vitalik Buterin）發文《鏈容量為什么在倫敦升級之后增加了約9%？》。V神表示有3個原因：

1. 冰河時代延遲

當倫敦分叉開始時，冰河時代才剛剛開始生效。倫敦之前的平均區塊時間約為13.5秒，倫敦之后的平均區塊時間回落到其長期正常水平約13.1秒。這是區塊速度約3%的差異，這解釋了鏈上gas使用量增加9%中的3%。

2. 目標值1500萬與最大1500萬

在倫敦升級之前，區塊最低gas使用量為1500萬，并非所有區塊都使用了整個1500萬，即使是功能最完善的區塊生產者也會留下0-20999未使用的gas，因為剩余空間太少，無法容納單筆交易，除此之外，總會有偶爾的區塊生產者制造空塊。4月份的一項分析表明，大約2%的區塊是空的。假設在倫敦之前有大約2-3%的未使用空間。然而，在倫敦之后，1500萬不是最大值，而是目標值。這意味著，如果使用的平均gas（包括空塊）低于1500萬，則基本費用將減少，直到平均值回到1500萬。所以這又占了大約2-3%。

3. basefee調整中的數學缺陷

EIP1559公式在目標為50%時并不完美。從最近觀察到的時間跨度中獲取數據，51.5%是完整區塊（full block）（因此，比預期的50%高約3%）。[2021/8/15 22:15:37]

相關鏈接：狀態到期和無狀態思想的發展歷史

動態 | V神發布關于“跨分片交易”的新建議:10月29日，以太坊聯合創始人Vitalik Buterin發表了一份關于“在以太坊網絡上實現跨分片事務”提案。根據文章，第二階段的主要要求之一是能夠在分片之間快速移動ETH。V神補充說，雖然通過接收機制通常可以實現跨分片事務，但是跨分片ETH需要更多的協議活動。[2019/10/30]

無狀態客戶端概念，最初的ethresear.ch帖子：https://ethresear.ch/t/the-stateless-client-concept/172?狀態租金，2015年原始提案：https://github.com/ethereum/EIPs/issues/35?ReGenesis：https://medium.com/@mandrigin/regenesis-explained-97540f457807?Verkle樹：https://notes.ethereum.org/_N1mutVERDKtqGIEYc-Flw?關于邊界見證大小的演示：https://www.youtube.com/watch?v=qQpvkxKso2E?狀態大小管理理論：https://hackmd.io/@vbuterin/state_size_management?復活沖突最小化狀態邊界：https://ethresear.ch/t/resurrection-conflict-minimized-state-bounding-take-2/8739?無狀態和狀態到期的一些路徑：https://hackmd.io/@vbuterin/state_expiry_paths

動態 | V神發布新算法 僅需1%節點不作惡:據vitalik.ca消息，以太坊創始人V神（Vitalik Buterin ）近日在其個人網站上發布了名為“99%容錯共識”的新共識算法。該算法只要求1%的節點保持誠實，盡管另外99%的節點全部選擇作惡，區塊鏈網絡也能正常運行下去。[2018/8/10]

回顧：狀態到期是如何工作的？

這是對此處提議的機制以及本文檔中提議的內容的描述。核心思想是每個時期都會有一個狀態樹，當新時期開始時，會為該時期初始化一個空狀態樹，任何狀態更新都會進入該樹。在一段時間內發生的所有寫入都進入最新的樹。

以太坊創始人V神發推駁斥不實觀點:以太坊創始人V神剛剛發布推特稱，那種認為“區塊鏈應該做的是驗證而不是交易執行，因為交易執行比驗證要慢得多”的觀點是“胡說”。事實是以太坊的uncle rate更多和簡單tx計算相關，而不是由交易的復雜性導致的。[2018/3/4]

請注意，這些大約一年的狀態到期時間在歷史上有時被稱為“時期”，但我正在切換到“周期”一詞以避免與信標鏈時期混淆。

保持兩個關鍵原則：

只能修改最近的樹。所有舊樹都不再可修改；舊樹中的對象只能通過在新樹中創建它們的副本來修改，并且這些副本取代了舊副本。全節點預計只持有最新的兩個樹，因此只有最新的兩個樹中的對象才能在沒有見證人的情況下被讀取。閱讀較舊的樹則需要提供見證人。“見證”是一個簡短的證明，它證明一個值或一組值位于樹中的某個位置，可以由只有樹根的人進行驗證。例如，可以做一個見證，證明賬戶0x124f...89ab的存儲槽123在某個狀態下包含值50，任何擁有該狀態樹根的人都可以驗證該證明。

狀態到期建立了一種混合狀態機制：共識節點需要存儲最近訪問或修改的狀態，但可以使用基于見證的無狀態客戶端方法來驗證較舊的狀態。也就是說，可以維護一個“歸檔節點”，它甚至可以存儲歷史狀態樹，或者是一個完全無狀態的節點，它使用見證人來驗證甚至最近的狀態。然而，gas成本結構和默認網絡格式是圍繞節點存儲最新的兩個狀態樹的假設構建的。

路線圖

這種轉換路線圖分階段實施。這些階段包括：

周期1硬分叉：我們從周期1開始實施一個硬分叉。在此分叉之后，將有兩個狀態樹：十六進制Patricia樹和一個新的Verkle樹原始EIP：https://notes.ethereum.org/@vbuterin/verkle_tree_eip

地址周期擴展：地址從20字節擴展到32字節，新的地址格式包括“地址周期”的概念。這允許新合約在不需要提供見證人的情況下填充新的存儲槽。這可以在最終狀態到期轉換之前、周期1硬分叉之前或之后的任何時候完成。VB的提議：https://ethereum-magicians.org/t/increasing-address-size-from-20-to-32-bytes/5485

Ipsilon團隊提案：https://notes.ethereum.org/@ipsilon/address-space-extension-exploration

周期2硬分叉：我們實施了開始周期2的硬分叉，并安排了未來階段的開始。周期0十六進制Patricia樹被替換為Verkle樹，并且客戶端只存儲根，因此周期0樹中的狀態現在需要見證人來證明。在此之后，狀態到期計劃已全面實施。原始EIP：https://notes.ethereum.org/@vbuterin/state_expiry_eip

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