以太坊不斷增長的狀態問題正達到臨界點

Ethereum 悄悄累積了一個不會出現在 Gas 費用或交易速度圖表中的問題,但這威脅著網路的長期健康。這被稱為狀態膨脹。Ethereum 基金會的無狀態共識研究人員現在發出了明確的警告:Ethereum 不斷增長的狀態正變得更難儲存、更難提供服務,也更難去中心化。

在最近的一項提案中,該團隊闡述了這個問題為何重要、擴展改進如何無意中使其惡化,以及三條具體路徑,可以防止節點運營變成僅為最大基礎設施提供商保留的精英活動。

Ethereum 的「狀態」真正意味著什麼

Ethereum 的狀態是網路目前所知的一切總和。這包括帳戶餘額、智能合約儲存,以及運行去中心化應用程式的位元組碼。它是鏈的即時記憶體。

這個狀態支撐著一個結算數十億美元價值的生態系統,並協調 DeFi、NFT、遊戲和企業用例中的數千個應用程式。問題很簡單但嚴重:狀態只會增長。沒有任何東西會被移除。

隨著更多應用程式部署合約,更多用戶與它們互動,狀態永久擴展。每個完整節點必須儲存和提供這些資料,即使其中大部分永遠不會再被觸及。

為什麼 Ethereum 狀態膨脹威脅去中心化

運行完整的 Ethereum 節點已經很昂貴。儲存需求持續上升,同步時間增加了,隨著鏈的老化,提供資料服務變得更加脆弱。根據基金會的說法,如果狀態變得太大或太複雜而無法提供服務,整個堆疊將變得更加中心化和更加脆弱。

最近的擴展升級無意中加速了這一趨勢。Layer 2 擴展、EIP-4844 Proto-danksharding 和更高的 Gas 限制都使 Ethereum 上的活動更多。更多活動意味著更多合約、更多儲存寫入和更快的狀態增長。

這種擔憂不是理論上的。研究人員正在積極進行壓力測試場景,以了解狀態大小何時成為瓶頸、節點何時難以與鏈的頭部保持同步,以及客戶端實作何時在極端儲存壓力下開始失敗。

如果只有一小群資金充足的營運商能夠負擔運行完整節點,Ethereum 的抗審查性和中立性就會開始減弱。

無狀態驗證解決了一個問題並創造了另一個問題

Ethereum 的長期路線圖包括無狀態性,驗證者可以在不儲存完整狀態的情況下驗證區塊。這顯著降低了驗證者的負擔,並為更高的吞吐量打開了大門。

但這提出了一個新問題:如果驗證者不儲存狀態,誰來儲存?

在無狀態設計中,大多數歷史和活躍狀態可能由專門的營運商持有,例如區塊建構者、RPC 提供商、MEV 搜尋者和區塊瀏覽器。這種集中引入了圍繞審查、中斷期間可用性以及監管或外部壓力下的彈性的新風險。

無狀態共識團隊對權衡很明確。無狀態驗證改善了可擴展性,但如果沒有仔細設計,它可能會推動 Ethereum 走向基礎設施中心化。

解決狀態膨脹的三條建議路徑

為了解決這個問題,Ethereum 基金會研究人員概述了三種互補方法,每種方法都從不同角度攻擊狀態增長。

狀態過期

狀態過期專注於從活躍狀態中移除不活躍的資料。該團隊估計,大約 80% 的 Ethereum 狀態在一年多內沒有被觸及,但每個節點仍然需要儲存它。

在這個模型下,不活躍的資料從活躍集中過期,但可以稍後使用密碼學證明復活。正在探索兩種變體。一種標記並使很少使用的條目過期,並可選擇稍後復活它們。另一種將狀態分組到時期中,凍結較舊的時期,同時保持最近的資料活躍。

目標很簡單:停止強制每個節點攜帶沒有人使用的資料。

狀態存檔

狀態存檔將熱狀態與冷狀態分開。頻繁存取的資料保持快速和有界限,而較舊的資料則保存在存檔儲存中用於歷史驗證。

這種方法允許節點效能隨時間保持相對穩定,而不是隨著鏈的老化而降低。即使總狀態繼續增長,大多數節點的營運負擔也將保持可管理。

它還在針對效能優化的節點和針對歷史和研究優化的節點之間創造了更明確的角色。

部分無狀態性

部分無狀態性允許節點僅儲存狀態的子集而不是全部。錢包和輕客戶端將快取它們依賴的資料,減少對中心化 RPC 提供商的依賴。

這個模型降低了儲存成本,擴大了參與度,並使個人和較小的營運商更容易在沒有大量硬體投資的情況下運行節點。

在所有三種方法中,統一的目標是減少狀態作為效能瓶頸,降低持有它的成本,並使其更容易提供服務。

Ethereum 基金會接下來要做什麼

基金會正在優先考慮能夠在今天提供真正好處的解決方案,同時與未來更雄心勃勃的協議變更保持相容。當前的重點領域包括改善存檔節點工具、加強 RPC 基礎設施,以及使部分無狀態節點更容易運行。

這些努力是刻意實用的。該團隊強調,選擇它們是因為它們立即有用,並且與 Ethereum 的長期路線圖向前相容。

開發者、節點營運商和基礎設施團隊被邀請參與測試和討論。研究人員明確表示,這不是基金會可以單獨解決的問題。

一項提案,而非最終決定

基金會謹慎強調,這項工作代表一項提案,而非統一的組織立場。Ethereum 的協議開發包括廣泛的意見,沒有單一路徑被鎖定。

這種開放性與基金會最近推動更清晰地溝通長期協議方向是一致的。除了狀態管理研究外,Ethereum 還在開發互操作層,使 Layer 2 網路感覺像一條單一鏈,推出領導力和研發變革,調整其財務策略,並隨著 Fusaka 轉向每年兩次的硬分叉時間表。

為什麼這長期很重要

Ethereum 狀態膨脹不是一個引人注目的問題,但它位於 Ethereum 去中心化承諾的核心。如果運行節點變得太昂貴或太複雜,即使吞吐量和可用性改善,網路也有可能走向基礎設施集中化。

Ethereum 基金會的訊息很直接。在不擴展其安全儲存和提供資料服務能力的情況下擴展鏈是不夠的。Ethereum 在未來幾年如何管理其狀態將塑造誰可以參與、誰控制基礎設施,以及網路在壓力下保持多大的彈性。

辯論才剛剛開始,這裡做出的選擇將遠遠超出下一個升級週期產生迴響。