Verkle Trees vs. STARKs: Welche der beiden ultimativen Wege zur zustandslosen Validierung von Ethereum ist besser?

Das Ethereum-Netzwerk könnte sich in Richtung zustandslose Validierung entwickeln, da seine Anforderungen an Datenspeicherung und -verifikation steigen. Mitherausgeber Vitalik Buterin schlägt zwei Lösungen für diesen Übergang vor: Verkle Trees und STARKs.

Während beide Ansätze die Blockverifizierung effizienter und zugänglicher machen, gibt es Abwägungen hinsichtlich Sicherheit, Effizienz und Implementierungskomplexität.

Wie STARKs wiegen als Alternative zu Verkle Trees?

Ethereum Mitherausgeber Vitalik Buterin hat veröffentlichte einen weiteren Blogbeitrag verfasst, um die mögliche Zukunft des Netzwerks zu erläutern. Buterin hat sich in diesem Blogbeitrag, auf zustandslose Validierung konzentriert, bei der Knoten Blöcke verifizieren können, ohne den vollständigen Ethereum-Status zu speichern. Im Zusammenhang mit The Verge erklärt er, dass es früher darauf abzielte, das Ethereum-Protokoll effizienter zu gestalten, indem macht die Rechenanforderungen für die Verifizierung niedrigen. reduziert wurden. Allerdings fügt er hinzu, dass das Ziel jetzt ist, die Kette mit SNARKs zu verifizieren.

Verkle Trees und STARKs, beide Wege wollen die Rechenanforderungen für die Blockverifizierung Kostensenken. Inzwischen sind auch SNARKs – Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge – Teil der Zukunft von Ethereum.

Verkle Trees würden es Knoten ermöglichen, Ethereum-Blöcke zu verifizieren, indem sie kompakte Beweise generieren, was den Bedarf an Knoten reduziert, den gesamten Status zu speichern. Allerdings könnten Verkle Trees in Zukunft potenzielle Einschränkungen durch Quantencomputer erfahren. Er glaubt, dass die komplexe Technologie jetzt lebensfähiger ist und möglicherweise ganz auf Verkle Trees verzichtet werden könnte.

Inzwischen hat The Verge zwei Hauptziele. Das erste besteht darin, die Menge an Daten zu reduzieren, die ein Knoten speichern muss, um Ethereum-Transaktionen zu verifizieren. Das zweite Ziel ist es, die Rechenanforderungen für die Verifizierung so gering zu halten, dass sogar mobile Geräte und Smartwatches am Netzwerk teilnehmen können.

Egal welchen Weg Ethereum für die zustandslose Verifizierung wählt – Verkle oder STARKs – das Ziel ist es, das wachsende Datenvolumenanzugehen. Buterin erklärte: „Die rohen Statusdaten nehmen um ca. 30 GB pro Jahr zu, und einzelne Clients müssen zusätzliche Daten speichern, um den Trie effizient aktualisieren zu können.“

Wie die Implementierung zustandsloser Verifizierung den Node-Setup vereinfachen könnte

Bemerkenswerterweise wachsendes Die Aufgrund von Größe der Daten von Ethereum hat es Stakern erschwert, ihre Nodes einzurichten und zu aktualisieren. für Aus diesem Grund befürwortet Buterin

zustandslose Validierung, um dieses Problem zu lösen, indem er Knoten ermöglicht, Blöcke zu verifizieren, ohne alle Daten zu speichern. Der Prozess ermöglicht es Knoten, Blöcke unter Verwendung eines Zeugen zu verifizieren, der Statuswerte und kryptografische Beweise enthält. Damit die zustandslose Validierung jedoch effizient funktioniert, müsste die aktuelle Merkle-Patricia-Tree-Struktur von Ethereum ersetzt werden, da sie nicht ideal für die Erstellung kompakter, leicht zu verifizierender Beweise ist. Aber da die zustandslose Verifizierung Verkle Trees oder STARKs einbezieht, welcher Weg wäre besser für Ethereum? Beide Methoden haben Stärken und Schwächen. Verkle Trees verwenden elliptische Kurven-basierte Vektor-Zusagen, die kompakte Beweise erzeugen, aber möglicherweise weiterhin anfällig für zukünftige Quantenangriffe sind. Sie sind auch einfacher in die aktuelle Architektur von Ethereum zu implementieren. STARKs bieten andererseits kleinere Beweisgrößen – etwa 100-300 kB im Vergleich zu Verkles 2,6 MB – und potenziell schnellere Beweiszeiten. Allerdings benötigen sie mehr Rechenleistung und müssen noch

in das System von Ethereum werden.

⟦N1⟧ Ansätze zur zustandslosen Validierung von Ethereum auch Ethereum muss nicht nur zur Verifizierung von Blöcken, sondern auch für andere Anwendungen schneller und effizienter werden. Dazu gehören Mempools, Inclusion Lists und Light Clients. Alle diese Anwendungsfälle erfordern reportedly eine große Anzahl von Beweisen, um Elemente wie Kontostände und Transaktionsgültigkeit zu verifizieren. Daher könnten einfachere Merkle-Zweige anstelle von STARK-Beweisen verwendet werden. Buterin gibt an, dass Merkle-Zweige aktualisierbar sind und einen Vorteil bieten könnten. Inzwischen muss die Ethereum-Community die verbleibende Arbeit navigieren. Laut Buterin umfasst dies die Gas-Kostenanalyse mit EIP-4762. Sie wird aufzeigen, wie sich die Änderung der Gas-Gebühren für zustandslose Clients auf Ethereum auswirken würde. Und da sollte der Wechsel zur Zustandslosigkeit komplex ist, muss auch der Übergangsprozess getestet werden. schätzen Es besteht auch. ein Bedarf, die Sicherheit neuer STARK-freundlicher Hash-Funktionen wie Poseidon zu analysieren, die

weniger getestet wurden. Die Durchführung von Sicherheitsanalysen neuer Hash-Funktionen und Beweissysteme wie SHA256 ist ebenfalls ein entscheidender Schritt.

Laut Buterin sind die 3 Algorithmen Verkle, Kryptografie auseinandersetzen. Laut Buterin haben die ⟦N1⟧ Algorithmen Verkle, STARK mit konservativen

Hash-Funktionen und mit neuen Hash-Funktionen Abwägungen. Er erklärt, dass Verkle Trees am bereitesten für die Bereitstellung sind, aber nicht quantenresistent sind und in fortgeschrittenen Systemen wie SNARKs schwieriger zu beweisen sind.

Hash-basierte Ansätze (STARKs) können schnellere Synchronisierungszeiten für Knoten bieten, aber die Technologie benötigt noch mehr Entwicklung und Sicherheitsanalyse. Verkle Trees ermöglichen auch einfache Updates (nützlich für Mempools und Inclusion Lists), sind aber für bestimmte fortgeschrittene kryptografische Beweise (SNARKs) schwieriger zu handhaben. es Um mit diesen Abwägungen umzugehen, schlägt Buterin Gitter-basierte Merkle Trees vor, um eine quantensichere Alternative zu werden. Die Integration in die aktuelle Ethereum-Struktur wäre jedoch komplex. in weiteren Märkten verfügbar sein werden, in denen derzeit ROG Ally-Serie-Produkte verkauft werden. Zu diesen Märkten gehören China, Indien, Brasilien, Luxemburg, die Philippinen, Malaysia und die Schweiz. Eine andere Option ist

die Einführung von multidimensionalem Gas, um die Effizienzlücke zwischen Durchschnitts- und Worst-Case-Szenarien zu trennen. Das bedeutet, dass multidimensionales Gas Ethereum ermöglichen könnte, die Anzahl der in extremen Fällen benötigten Hashes zu reduzieren. Damit könnte Ethereum die Berechnung des State Roots auf den nächsten Block verschieben und die Zeit

zur Generierung von Beweisen erhöhen. Der Weg zur Ethereum-Skalierbarkeit wird die Speicher Herausforderungen last ansprechen. Buterins Blog unterstreicht auch, dass Gültigkeitsbeweise für die EVM derzeit Herausforderungen in Bezug auf Sicherheit undProver Zeit haben. Die Skalierbarkeits- und Dezentralisierungsherausforderung von Ethereum kommt auch mit der Adressierung der die Nutzung Beweisgenerierung. EIP-4444 schlägt die Implementierung zustandsloser Validierung und Ablauf der Historie vor, um die Datenspeicherlast für Clients zu reduzieren.

Zusätzlich dazu , müssen die aktuellen Gültigkeitsbeweise optimiert werden, um Geschwindigkeit und Effizienz zu verbessern. Buterin schlägt Strategien wie Parallelisierung und fortgeschrittene Hardware vor, um diesen Prozess zu beschleunigen.