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usdt充值教程(www.caibao.it):以太坊2.0:“无状态性”的主要性

admin2021-03-2927

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人人在阅读本译文前,可以先领会一下状态膨胀以及无状态性的靠山知识,推荐一篇文章:《看法 | 状态膨胀和无状态性》 

当前的以太坊1.0链更大的问题在于其状态巨细。约为 10-100 GB (详细取决于其存储方式),对于许多节点来说,将其保留在事情内存中是不切现实的,因此会选择慢速牢靠存储。然而,硬盘速渡过慢难以与以太坊区块保持同步 (或是从创世区块更先同步),因此必须使用加倍昂贵的 SSD。这么说吧,当前的状态巨细还不是更大的问题,而是状态的增进成真相对较低,而且会一直增进,即时我们提高状态增进的成本,也无法使状态占用者为 *** 现实受到的影响付费,而该影响是永恒存在的。

现在泛起的解决方案主要围绕两个偏向:

状态租金:为了使状态保持在流动内存中,连续举行付费

无状态性:区块保留所有的证实 (witness),例如默克尔证实,因此在验证区块有用性的时刻不再需要状态

在“无状态性”偏向中,又有差其余看法值得探索:

部门无状态性:只需要对某些 (陈旧) 状态提供见证,削减验证区块所需的状态数目

弱无状态性:验证区块无需状态,然则提议区块需要完整状态

Vitalik 在这篇文章中提出了若何将这些看法梳理成一个通用的框架,而且示意了部门无状态性和状态租金异常相似,由于两者在对活跃状态举行修改时都需要举行某种形式的支付,以及一份重新激活陈旧状态的证实。

若是你是 Eth1 的用户,那么你可能以为只保留 1 GB 或者甚至是 100 MB 的活跃状态的部门无状态性是一项伟大成就,那为什么还要这么费劲地实现完全的无状态性?我以为完整 (弱) 无状态性释放了伟大的潜能,而这是部门无状态性无法做到的,因此我们要竭尽全力实现完全无状态性。

明白 Eth2 验证者

Eth1 在已往一直被诟病其对硬件的要求异常高,虽然这些斥责并不都是公正的 (经由挑选后的中等消费级硬件也可以运行 Eth1 节点),但我们需要重视这些事实,尤其是希望在不损害 *** 化的条件下对以太坊举行扩容。对于 Eth2 来说,我们树立了异常远大的目的:能够在低成本的硬件上运行 Eth2 节点和验证者,甚至是树莓派或智能手机。

这条通向扩容性的路径并不轻松。其他项目 (例如 EOS 和 Solana) 则需要更高性能的硬件和 *** 毗邻。但我以为要保障 *** 化,降低共识节点以及 P2P 节点的门槛是需要的。

在 Eth2 中,共识节点是验证者。Eth1 和 Eth2 的共识节点存在异常主要的区别:

Eth1 的共识节点是矿工。要为区块链“投票”,你必须要生产区块。也就是说,共识节点和区块生产者是不能支解的。

Eth2 或是当前的第一个阶段 (信标链) 中,提议区块和形成共识是两种差其余机制:每 12 秒由一个随机择出的验证者来提议区块,而共识是通过证实 (attestation) 形成的,每个验证者在每个 epoch (每 6.4 分钟) 对区块链举行投票。现在每几分钟都有跨越十万的验证者在投票形成共识。区块生产者对共识 (险些[1])没有影响,他们只能对区块内包罗的内容举行选择[2]

排除区块提议者与共识的关联开启了一个主要的设计空间。信标链从验证者集中随机选择区块提议者,而对于分片链,则不必云云:

对于分片 (尤其是 Eth1 执行分片) 来说一种有趣的可能性在于,验证者能够进入生产区块的列表。这类验证者可能需要更高性能的硬件,可能也需要具有“完整”状态。

另一个可能性也是我们现在正在为数据分片加以实现的,任何人都可以被选中提议区块,然则区块的详细内容不由提议者决议,差其余介入者可以通过竞价使其打包的区块被提议。

在这两种情形中,弱状态验证意味着所有其他的验证者 (不生产区块或决议区块内容的验证者) 并不需要状态。这一点与 Eth1 截然差异:在 Eth1 中,对形成共识的节点 (即矿工) 的要求异常高,因此使他们保留完整状态似乎没有问题。然则在 Eth2 中,我们可能会大幅降低介入门槛,而且我们应该行使这一点来保障 *** 化和平安性。

提议者成本较高可以明白

另有一点主要的否决看法可能是,若是区块提议的成本过高,那么 *** 化也会受到损害,纵然我们降低了验证者和 P2P 节点的门槛。但事情并非云云,“提议者”和“验证者”之间存在主要的差异:

对于验证者,我们需要绝大多数是忠实的,即所质押的 ETH 中需要跨越 2/3。P2P 节点的情形可能类似,然则就我所知并不需要一定比例的 P2P 节点必须是忠实的,然则为了确保总是能收到有用的链,每小我私人都需要毗邻至少一个忠实的 P2P 节点,这个比例也许是 5%,在实践中可能更高。

对于提议者,我们对于其是否忠实的要求低得多,与 Eth1 差异,Eth2 的提议者不审查过往的区块 (由于他们不投票),只能决议他们所提议的区块的内容。假设你的生意不是稀奇紧迫,若是 95% 的提议者实验对其举行审查,那么第 20 个提议者仍然可以将其平安打包 (然则低延迟的抗审查制度是另一回事,在实践中更难实现)。

这也是为什么相较验证者,我并不那么忧郁提高提议者的硬件要求。若是我们保持正常验证者的要求较低,那么提议者需要 128GB RAM 的 PC 来存储大型状态也没有问题。我忧郁的是,若是一台能够知足这些要求的 PC 价钱为 10 万美元,但若是我们将其控制在 5 千美元以下,一旦发现审查,若是社区没有迅速引入更多提议者来做出反映是不合理的。

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最后,另有一些其他的缘故原由导致区块提议者可能需要更好的硬件装备,而且在获取 MEV 时也更有优势。

此处我使用“提议者”来指代打包区块的角色,这与正式署名并验证的角色并纷歧定是一致的,在 rollups 中他们可能是“序列器” (sequencer)。简朴起见,我在此处将其称作提议者,由于若是仅向系统中引入一个只认真提议区块的新角色,我以为系统不会因此受到基本上的损坏。

实现无状态的裨益

本文至此我还没有论证过为什么无状态性云云有力,在可执行信标链提案中,将状态从 10 GB 缩减到 1 GB 或 100 MB 似乎能为验证者节约许多开销,那我们为什么还需要无状态性?

若是我们顺势走下去,可执行的 Eth1 区块可以成为一个分片。而在可执行信标链的提案中,所有的验证者都必须保持运行完整的 Eth1 执行 (否则会晤临签署无效区块的风险)。而分片不应具备这一属性,分片中签署一个区块只需要一个委员会 (因此是验证者中的1/1024),而且其他人不需要信托该委员会的绝大部门验证者是忠实的[3],只要有一个忠实验证者在委员会实验作恶时吹哨。而这只有在 Eth1 具备无状态性时才有可能:

我们希望所有验证者的负载大致相等,而且没有极端的峰值。因此长时间 (例如一个小时或一天) 派遣某个验证者成为 Eth1 委员会成员,现实上是很糟糕的:这意味着就带宽要求而言,验证者的规模仍然必须能够与完整的 Eth1 链保持一致。此外,若是长时间使用同样的委员会 (例如通过行贿攻击),委员会变得更具攻击性

我们希望能够简朴地对 Eth1 区块给出诓骗证实,由于其他验证者将无法确定委员会是否准确完成了其事情。最简朴的方式是区块成为其自身的诓骗证实:若是一个区块是无效的,广播区块自己就能证实发生诓骗。

因此在 Eth1 具备完整无状态性的条件下,Eth1 可以成为一个分片 (破费更少的资源来维护,例如1/100)。同时,只有这样我们才气在数据分片之外引入更多的执行分片。

缓存不总是挺好的吗?

那么若是我们进入完全无状态却引入了 10 MB 的缓存呢?或是1 MB?纵然只想检查一个区块,也可以轻松下载,由于你已被分配到一个委员会,或者作为诓骗证实收到了该缓存?

你可以执行此操作,然则我们可以显著看到,若是大多数验证者仅验证单个区块,则不太可能是更佳的。假设我们的目的是 1 MB 的区块,此外我们另有 1 MB 的缓存,这意味着每当验证者想要验证一个区块时,他们都必须下载 2 MB 的数据 (包罗区块缓和存)。他们必须每次都下载缓存,除非他们下载所有区块以保持最新的缓存,这正是我们要阻止的事情。

这意味着,以 1 MB 巨细的区块和 1 MB 的缓存相同的价值,我们可以将缓存设置为 0 并允许区块巨细增添到 2 MB。

很显著 2 MB 的区块至少与 1 MB 的区块 + 1 MB 的缓存一样有用。缘故原由是,若是这是我们以为的更佳选择,那么 2 MB 的区块可能只包罗 1 MB 的缓存,我们只需在每个区块上提交缓存,然后在下一个区块中重新引入完整的缓存即可。这可能不是区块中那 1 MB 的更佳用途,然则你可以这样做。分外的 1 MB 可以被更好地行使,以允许引入更多的见证 (witness)。

二进制树照样verkle trie?

我以为总的来说,力争完整 (弱) 无状态性的声音压倒了部门无状态性或状态租金方案。这对用户的影响会更小:他们基本不必思量状态。他们唯一要做的就是添加见证 (以便 P2P *** 能够验证有用生意)。确立见证的成本异常低,以至于可以想象到会有许多相关服务。现实上大多数钱包已经依赖外部服务,不需要用户运行自己的节点。获取见证也只是一个细小的功效。[4]

部门无状态性或状态租金,在完全弱无状态性的蹊径中增添了极大的用户体验障碍。但思量到仅使用二进制默克尔树实验实现无状态是异常难题的,而且要允许默克尔树证实需要对 gas 举行改动 ,而这会损害用户体验。

因此在我看来,我们现在应该往 verkle tries 的偏向起劲。这使得我们可以具有小于 1 MB 的可治理的证实,而且只有由 EIP-2929 提出的适度 gas 用度以及针对代码块收费。其瑕玷很容易获得控制,对用户险些没有现实影响:

开发者需要学习新的密码学原语

添加更多非抗后量子密码学。第二点听起来很恐怖,然则我们已经在 Eth2 中引入了 KZG 答应以举行数据可用性采样,而且无论若何我们都在使用基于椭圆曲线的署名。需要对合并的 Eth1 和 Eth2 链举行一些后量子升级,现在没有可实践的后量子替换方案,因此我们不能住手前进。就接纳而言,未来5年极为主要。摆在前面的蹊径就是竭尽所能,并在 5-10 年内,当 STARK 足够壮大时,我们将对所有原语举行完全的后量子升级。

总的来说,verkle tries 可以解决接下来五年的状态问题。现在我们将能够实现完全 (弱) 无状态性,而对用户和智能合约开发者险些没有影响。我们将能够提升 gas 上限 (由于验证变得更快) 和更多的执行分片,所有这些险些都不会对平安性和 *** 化发生影响。

最难啃的硬骨头是让每小我私人都明白 KZG 答应和 verkle tries 的事情方式。由于 Eth2 将使用 KZG 答应来保证数据的可用性,大多数以太坊开发者都需要举行相关事情。

[1] 险些没有影响,由于现在举行了细微优化以提高对某些平衡攻击 (balance attack) 的抵御能力,平衡攻击确实使提议者能对分叉选择发生短期影响。

[2] 确切地说,若是区块生产者更先勾通并审查大量证实,可能会发生影响,然则单个区块的生产者对共识造成的影响完全可以忽略不计。

[3] 不忠实的委员会作恶可能会影响整个 *** ,并导致严重的延迟,然则引入无法无效/不能用的区块

[4] 想要自己运行节点的用户仍让能够借助外部服务来获取见证。这种操作是免信托的,由于在知道最近的状态根的条件下,见证就是它们自身的证

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