Problem rosnącego stanu Ethereum osiąga punkt krytyczny

Ethereum po cichu nagromadziło problem, który nie pojawia się w opłatach za gaz ani wykresach szybkości transakcji, ale zagraża długoterminowemu zdrowiu sieci. Nazywa się to rozrostem stanu. Badacze Stateless Consensus Fundacji Ethereum wysyłają teraz wyraźne ostrzeżenie: stale rosnący stan Ethereum staje się trudniejszy do przechowywania, trudniejszy do obsługi i trudniejszy do zdecentralizowania.

W niedawnej propozycji zespół przedstawił, dlaczego problem jest ważny, jak usprawnienia skalowania nieumyślnie go pogorszyły oraz trzy konkretne ścieżki, które mogą zapobiec przekształceniu operacji węzłów w elitarną aktywność zarezerwowaną tylko dla największych dostawców infrastruktury.

Co naprawdę oznacza "stan" Ethereum

Stan Ethereum to suma wszystkiego, co sieć obecnie wie. Obejmuje to salda kont, przechowywanie inteligentnych kontraktów i kod bajtowy, który uruchamia zdecentralizowane aplikacje. Jest to aktywna pamięć łańcucha.

Ten stan wspiera ekosystem, który rozlicza miliardy dolarów wartości i koordynuje tysiące aplikacji w obszarach DeFi, NFT, gier i zastosowań korporacyjnych. Problem jest prosty, ale poważny: stan tylko rośnie. Nic nigdy nie jest usuwane.

W miarę jak coraz więcej aplikacji wdraża kontrakty, a coraz więcej użytkowników z nimi wchodzi w interakcję, stan rozszerza się na stałe. Każdy pełny węzeł musi przechowywać i obsługiwać te dane, nawet jeśli duże ich części nigdy więcej nie są używane.

Dlaczego rozrost stanu Ethereum zagraża decentralizacji

Prowadzenie pełnego węzła Ethereum jest już kosztowne. Wymagania dotyczące pamięci masowej stale rosną, czasy synchronizacji się wydłużają, a obsługa danych staje się bardziej krucha w miarę starzenia się łańcucha. Według Fundacji, jeśli stan stanie się zbyt duży lub zbyt złożony do obsługi, cały stos staje się bardziej scentralizowany i bardziej kruchy.

Ostatnie aktualizacje skalowania nieumyślnie przyspieszyły ten trend. Ekspansja Layer 2, EIP-4844 proto-danksharding i wyższe limity gazu umożliwiają większą aktywność w Ethereum. Więcej aktywności oznacza więcej kontraktów, więcej zapisów w pamięci i szybszy wzrost stanu.

Obawy nie są teoretyczne. Badacze aktywnie testują scenariusze, aby zrozumieć, kiedy rozmiar stanu staje się wąskim gardłem, kiedy węzły mają trudności z pozostaniem zsynchronizowanymi z czołem łańcucha i kiedy implementacje klienta zaczynają zawodzić pod ekstremalną presją pamięci masowej.

Jeśli tylko niewielka grupa dobrze finansowanych operatorów może sobie pozwolić na prowadzenie pełnych węzłów, odporność Ethereum na cenzurę i neutralność zaczynają słabnąć.

Walidacja bezstanowa rozwiązuje jeden problem i tworzy inny

Długoterminowa mapa drogowa Ethereum obejmuje bezstanowość, w której walidatorzy mogą weryfikować bloki bez przechowywania pełnego stanu. To znacznie obniża obciążenie walidatorów i otwiera drzwi do wyższej przepustowości.

Ale rodzi to nowe pytanie: jeśli walidatorzy nie przechowują stanu, kto to robi?

W projekcie bezstanowym większość historycznego i aktywnego stanu prawdopodobnie byłaby przechowywana przez wyspecjalizowanych operatorów, takich jak budujący bloki, dostawcy RPC, poszukiwacze MEV i eksploratory bloków. Ta koncentracja wprowadza nowe ryzyko związane z cenzurą, dostępnością podczas awarii i odpornością pod presją regulacyjną lub zewnętrzną.

Zespół Stateless Consensus jasno przedstawia kompromis. Walidacja bezstanowa poprawia skalowalność, ale bez starannego projektu może popchnąć Ethereum w kierunku centralizacji infrastruktury.

Trzy proponowane ścieżki rozwiązania rozrostu stanu

Aby rozwiązać problem, badacze Fundacji Ethereum przedstawili trzy uzupełniające się podejścia, z których każde atakuje wzrost stanu pod innym kątem.

Wygasanie stanu

Wygasanie stanu koncentruje się na usuwaniu nieaktywnych danych z aktywnego stanu. Zespół szacuje, że około 80 procent stanu Ethereum nie było używane od ponad roku, a jednak każdy węzeł nadal musi go przechowywać.

W tym modelu nieaktywne dane wygasają z aktywnego zestawu, ale mogą zostać później przywrócone za pomocą dowodów kryptograficznych. Badane są dwa warianty. Jeden oznacza i wygasa rzadko używane wpisy z opcją ich późniejszego przywrócenia. Drugi grupuje stan w ery, zamrażając starsze ery przy zachowaniu aktywnych najnowszych danych.

Cel jest prosty: przestać zmuszać każdy węzeł do przenoszenia danych, których nikt nie używa.

Archiwum stanu

Archiwum stanu oddziela stan gorący od stanu zimnego. Często dostępne dane pozostają szybkie i ograniczone, podczas gdy starsze dane są przechowywane w pamięci archiwalnej do weryfikacji historycznej.

To podejście pozwala na względną stabilność wydajności węzła w czasie, zamiast pogorszenia w miarę starzenia się łańcucha. Nawet jeśli całkowity stan będzie nadal rósł, obciążenie operacyjne większości węzłów pozostanie możliwe do zarządzania.

Tworzy również wyraźniejsze role między węzłami zoptymalizowanymi pod kątem wydajności a węzłami zoptymalizowanymi pod kątem historii i badań.

Częściowa bezstanowość

Częściowa bezstanowość pozwala węzłom przechowywać tylko podzbiory stanu zamiast wszystkiego. Portfele i lekkie klienty buforowałyby dane, na których polegają, zmniejszając zależność od scentralizowanych dostawców RPC.

Ten model obniża koszty przechowywania, poszerza uczestnictwo i ułatwia osobom prywatnym i mniejszym operatorom prowadzenie węzłów bez ogromnych inwestycji w sprzęt.

We wszystkich trzech podejściach jednoczącym celem jest zmniejszenie stanu jako wąskiego gardła wydajności, obniżenie kosztów jego przechowywania i ułatwienie obsługi.

Co Fundacja Ethereum robi dalej

Fundacja priorytetowo traktuje rozwiązania, które mogą przynieść realne korzyści już dziś, pozostając jednocześnie kompatybilnymi z bardziej ambitnymi zmianami protokołu w przyszłości. Obecne obszary zainteresowania obejmują ulepszanie narzędzi węzłów archiwum, wzmacnianie infrastruktury RPC i ułatwianie uruchamiania częściowo bezstanowych węzłów.

Te wysiłki są celowo praktyczne. Zespół podkreślił, że zostały wybrane, ponieważ są natychmiast użyteczne i kompatybilne z długoterminową mapą drogową Ethereum.

Programiści, operatorzy węzłów i zespoły infrastruktury są zapraszani do udziału w testowaniu i dyskusji. Badacze jasno wskazali, że nie jest to coś, co Fundacja może rozwiązać samodzielnie.

Propozycja, a nie ostateczna decyzja

Fundacja starała się podkreślić, że ta praca reprezentuje propozycję, a nie zunifikowane stanowisko organizacyjne. Rozwój protokołu Ethereum obejmuje szeroki zakres opinii i żadna pojedyncza ścieżka nie została zablokowana.

Ta otwartość jest zgodna z ostatnim dążeniem Fundacji do jaśniejszego komunikowania się na temat długoterminowego kierunku protokołu. Wraz z badaniami zarządzania stanem, Ethereum pracuje również nad warstwą Interop, aby sieci Layer 2 działały jak jeden łańcuch, wprowadza zmiany w przywództwie i działach badawczo-rozwojowych, dostosowuje strategię skarbu i przechodzi na dwuroczny harmonogram hard forków z Fusaka.

Dlaczego to ma znaczenie na dłuższą metę

Rozrost stanu Ethereum nie jest problemem, który przyciąga nagłówki, ale leży u podstaw obietnicy decentralizacji Ethereum. Jeśli prowadzenie węzła stanie się zbyt kosztowne lub złożone, sieć ryzykuje dryfowanie w kierunku koncentracji infrastruktury, nawet gdy przepustowość i użyteczność się poprawiają.

Przesłanie Fundacji Ethereum jest proste. Skalowanie łańcucha bez skalowania jego zdolności do bezpiecznego przechowywania i obsługi danych nie wystarczy. Sposób, w jaki Ethereum zarządza swoim stanem w ciągu najbliższych kilku lat, ukształtuje to, kto może uczestniczyć, kto kontroluje infrastrukturę i jak odporna pozostaje sieć pod presją.

Debata dopiero się zaczyna, a wybory dokonane tutaj będą miały echa daleko poza następny cykl aktualizacji.