Ethereums wachsendes State-Problem erreicht einen kritischen Punkt

Ethereum hat stillschweigend ein Problem angehäuft, das sich nicht in Gasgebühren oder Transaktionsgeschwindigkeitsdiagrammen zeigt, aber die langfristige Gesundheit des Netzwerks bedroht. Es wird State Bloat genannt. Die Stateless Consensus-Forscher der Ethereum Foundation schlagen nun eine klare Warnung an: Der ständig wachsende State von Ethereum wird schwieriger zu speichern, schwieriger bereitzustellen und schwieriger zu dezentralisieren.

In einem kürzlich veröffentlichten Vorschlag hat das Team dargelegt, warum das Problem wichtig ist, wie Skalierungsverbesserungen es unbeabsichtigt verschlimmert haben und drei konkrete Wege, die verhindern könnten, dass der Node-Betrieb zu einer elitären Aktivität wird, die nur den größten Infrastrukturanbietern vorbehalten ist.

Was Ethereums „State" wirklich bedeutet

Der State von Ethereum ist die Summe von allem, was das Netzwerk derzeit kennt. Dazu gehören Kontostände, Smart Contract Storage und der Bytecode, der dezentrale Applikationen (DApps) ausführt. Es ist der Live-Speicher der Chain.

Dieser State unterstützt ein Ökosystem, das Milliarden von Dollar an Werten abwickelt und Tausende von Anwendungen in DeFi, NFTs, Gaming und Unternehmensanwendungen koordiniert. Das Problem ist einfach, aber schwerwiegend: Der State wächst nur. Nichts wird jemals entfernt.

Wenn mehr Anwendungen Contracts einsetzen und mehr Benutzer mit ihnen interagieren, expandiert der State dauerhaft. Jeder Full Node muss diese Daten speichern und bereitstellen, auch wenn große Teile davon nie wieder berührt werden.

Warum Ethereum State Bloat die Dezentralisierung bedroht

Der Betrieb eines vollständigen Ethereum-Nodes ist bereits teuer. Die Speicheranforderungen steigen weiter, die Synchronisationszeiten nehmen zu und die Bereitstellung von Daten wird fragiler, je älter die Chain wird. Laut der Foundation wird der gesamte Stack zentralisierter und anfälliger, wenn der State zu groß oder zu komplex wird, um ihn bereitzustellen.

Jüngste Skalierungs-Upgrades haben diesen Trend unbeabsichtigt beschleunigt. Layer-2-Expansion, EIP-4844 Proto-Danksharding und höhere Gaslimits ermöglichen alle mehr Aktivität auf Ethereum. Mehr Aktivität bedeutet mehr Contracts, mehr Storage-Schreibvorgänge und schnelleres State-Wachstum.

Die Sorge ist nicht theoretisch. Forscher führen aktiv Stresstests durch, um zu verstehen, wann die State-Größe zu einem Engpass wird, wann Nodes Schwierigkeiten haben, mit dem Head der Chain synchronisiert zu bleiben, und wann Client-Implementierungen unter extremem Speicherdruck zu versagen beginnen.

Wenn nur eine kleine Gruppe gut finanzierter Betreiber es sich leisten kann, Full Nodes zu betreiben, beginnen die Zensurresistenz und Neutralität von Ethereum zu schwächeln.

Stateless Validation löst ein Problem und schafft ein anderes

Die langfristige Roadmap von Ethereum umfasst Statelessness, bei der Validatoren Blöcke verifizieren können, ohne den vollständigen State zu speichern. Dies senkt die Belastung der Validatoren erheblich und öffnet die Tür für einen höheren Durchsatz.

Aber es wirft eine neue Frage auf: Wenn Validatoren den State nicht speichern, wer dann?

In einem Stateless-Design würde der größte Teil des historischen und aktiven States wahrscheinlich von spezialisierten Betreibern wie Block-Buildern, RPC-Anbietern, MEV-Searchern und Block-Explorern gehalten werden. Diese Konzentration führt neue Risiken in Bezug auf Zensur, Verfügbarkeit bei Ausfällen und Widerstandsfähigkeit unter regulatorischem oder externem Druck ein.

Das Stateless Consensus-Team ist sich über den Trade-off im Klaren. Stateless Validation verbessert die Skalierbarkeit, aber ohne sorgfältiges Design könnte es Ethereum in Richtung Infrastrukturzentralisierung treiben.

Drei vorgeschlagene Wege zur Bewältigung von State Bloat

Um das Problem anzugehen, haben die Forscher der Ethereum Foundation drei komplementäre Ansätze skizziert, die jeweils das State-Wachstum aus einem anderen Blickwinkel angehen.

State Expiry

State Expiry konzentriert sich darauf, inaktive Daten aus dem aktiven State zu entfernen. Das Team schätzt, dass etwa 80 Prozent des Ethereum-States seit über einem Jahr nicht mehr berührt wurden, dennoch muss jeder Node diese weiterhin speichern.

Bei diesem Modell laufen inaktive Daten aus dem aktiven Set ab, können aber später mithilfe kryptografischer Beweise wiederbelebt werden. Zwei Varianten werden untersucht. Eine markiert und lässt selten verwendete Einträge ablaufen, mit der Option, sie später wiederzubeleben. Die andere gruppiert den State in Ären, friert ältere Ären ein und hält aktuelle Daten aktiv.

Das Ziel ist einfach: Aufhören, jeden Node zu zwingen, Daten zu tragen, die niemand benutzt.

State Archive

State Archive trennt Hot State von Cold State. Häufig abgerufene Daten bleiben schnell und begrenzt, während ältere Daten in archiviertem Storage für historische Verifizierung aufbewahrt werden.

Dieser Ansatz ermöglicht es, dass die Node-Performance im Laufe der Zeit relativ stabil bleibt, anstatt zu degradieren, wenn die Chain altert. Selbst wenn der Gesamt-State weiter wächst, würde die operative Belastung für die meisten Nodes handhabbar bleiben.

Er schafft auch klarere Rollen zwischen Nodes, die für Performance optimiert sind, und Nodes, die für Historie und Forschung optimiert sind.

Partial Statelessness

Partial Statelessness ermöglicht es Nodes, nur Teilmengen des States zu speichern, anstatt alles. Wallets und Light Clients würden die Daten cachen, auf die sie angewiesen sind, was die Abhängigkeit von zentralisierten RPC-Anbietern verringert.

Dieses Modell senkt die Speicherkosten, erweitert die Teilnahme und macht es für Einzelpersonen und kleinere Betreiber einfacher, Nodes ohne massive Hardware-Investitionen zu betreiben.

Bei allen drei Ansätzen besteht das vereinende Ziel darin, den State als Leistungsengpass zu reduzieren, die Kosten für das Halten zu senken und die Bereitstellung zu erleichtern.

Was die Ethereum Foundation als Nächstes tut

Die Foundation priorisiert Lösungen, die heute echte Vorteile liefern können und gleichzeitig mit ehrgeizigeren Protokolländerungen in der Zukunft kompatibel bleiben. Aktuelle Schwerpunktbereiche umfassen die Verbesserung der Archive-Node-Tools, die Stärkung der RPC-Infrastruktur und die Erleichterung des Betriebs partieller Stateless Nodes.

Diese Bemühungen sind bewusst praktisch. Das Team betonte, dass sie ausgewählt wurden, weil sie sofort nützlich und vorwärtskompatibel mit Ethereums längerfristiger Roadmap sind.

Entwickler, Node-Betreiber und Infrastrukturteams werden eingeladen, an Tests und Diskussionen teilzunehmen. Die Forscher stellten klar, dass dies nichts ist, was die Foundation allein lösen kann.

Ein Vorschlag, keine endgültige Entscheidung

Die Foundation war darauf bedacht zu betonen, dass diese Arbeit einen Vorschlag darstellt, keine einheitliche organisatorische Haltung. Die Protokollentwicklung von Ethereum umfasst eine breite Palette von Meinungen, und kein einzelner Weg wurde festgelegt.

Diese Offenheit steht im Einklang mit dem jüngsten Bestreben der Foundation, klarer über die langfristige Protokollrichtung zu kommunizieren. Neben der State-Management-Forschung arbeitet Ethereum auch an einem Interop-Layer, um Layer-2-Netzwerke wie eine einzige Chain erscheinen zu lassen, führt Führungs- und F&E-Änderungen durch, passt seine Treasury-Strategie an und wechselt zu einem halbjährlichen Hard-Fork-Zeitplan mit Fusaka.

Warum dies langfristig wichtig ist

Ethereum State Bloat ist kein schlagzeilenträchtiges Thema, aber es steht im Herzen von Ethereums Dezentralisierungsversprechen. Wenn der Betrieb eines Nodes zu kostspielig oder komplex wird, riskiert das Netzwerk eine Drift in Richtung Infrastrukturkonzentration, selbst wenn Durchsatz und Benutzerfreundlichkeit sich verbessern.

Die Botschaft der Ethereum Foundation ist klar. Die Skalierung der Chain ohne Skalierung ihrer Fähigkeit, Daten sicher zu speichern und bereitzustellen, reicht nicht aus. Wie Ethereum seinen State in den nächsten Jahren verwaltet, wird bestimmen, wer teilnehmen kann, wer die Infrastruktur kontrolliert und wie widerstandsfähig das Netzwerk unter Druck bleibt.

Die Debatte beginnt gerade erst, und die hier getroffenen Entscheidungen werden weit über den nächsten Upgrade-Zyklus hinaus nachhallen.