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

Ethereum-Netzwerk könnte sich in Richtung zustandsloser Validierung entwickeln, da sein Bedarf an Datenspeicherung und -verifizierung wächst. Mitgründer Vitalik Buterin schlägt zwei Lösungen für diesen Übergang vor: Verkle-Bäume und STARKs.

Beide Ansätze machen die Blockverifizierung zwar effizienter und zugänglicher, es gibt jedoch Kompromisse hinsichtlich Sicherheit, Effizienz und Implementierungskomplexität.

Wie viel STARKs im Vergleich zu Verkle Trees?

Ethereum -Mitbegründer Vitalik Buterin hat veröffentlicht dem er die mögliche Zukunft des Netzwerks erläutert. Buterin konzentriert sich darin, bei der Knoten Blöcke verifizieren können, ohne den vollständigen Ethereum Zustand zu speichern. Mit Blick auf The Verge erklärt er, dass das ursprüngliche zu gestalten, Ethereum Protokoll effizienter wurde der Rechenaufwand für die Verifizierung minimiert. Er fügt jedoch hinzu, dass das Ziel nun darin besteht, die Blockchain mithilfe von SNARKs zu verifizieren.

Verkle-Bäume und STARKszielen beide darauf ab, den Rechenaufwand für die Blockverifizierung reduzieren. Gleichzeitig gehören SNARKs – prägnante, nicht-interaktive Wissensargumente – ebenfalls zur EthereumZukunft von

Verkle-Bäume würden es Knoten ermöglichen, Ethereum Blöcke durch die Generierung kompakter Beweise zu verifizieren, wodurch der Bedarf an Speicherung des gesamten Zustands reduziert würde. Allerdings könnten Verkle-Bäume in Zukunft mit Quantencomputern an ihre Grenzen stoßen. Er ist der Ansicht, dass die komplexe Technologie bereits jetzt praktikabler ist und Verkle-Bäume möglicherweise ganz überflüssig machen könnte.

The Verge verfolgt zwei Hauptziele. Erstens soll die Datenmenge, die ein Knoten zur Verifizierung Ethereum Transaktionen speichern muss, reduziert werden. Zweitens sollen die Rechenanforderungen für die Verifizierung so gering sein, dass selbst Mobilgeräte und Smartwatches am Netzwerk teilnehmen können.

Egal welchen Weg Ethereum für die zustandslose Verifizierung wählt – Verkle oder STARKs –, das Ziel ist es, dem stetig wachsenden Datenvolumen. Buterin erklärte: „Die Rohdaten des Zustands nehmen jährlich um etwa 30 GB zu, und einzelne Clients müssen zusätzlich Daten speichern, um den Trie effizient aktualisieren zu können.“

Wie die Bereitstellung zustandsloser Verifizierung die Knotenkonfiguration vereinfachen könnte

Die zunehmende Größe der Ethereum-Daten erschwert es Stakern, ihre Nodes einzurichten und zu aktualisieren. Daher plädiert Buterin für zustandslose Validierung, um dieses Problem zu lösen. Nodes können so Blöcke verifizieren, ohne alle Daten speichern zu müssen. Das Verfahren ermöglicht die Verifizierung von Blöcken mithilfe eines Zeugen, der Zustandswerte und kryptografische Beweise enthält. Damit zustandslose Validierung effizient funktioniert, müsste jedoch Ethereumersetzt werden, da sie nicht optimal für die Erstellung kompakter, leicht verifizierbarer Beweise geeignet ist.

Da zustandslose Verifikation Verkle-Bäume oder STARKs einbezieht, stellt sich die Frage, welcher Ansatz für EthereumEthereumEthereum EthereumEthereumEthereumEthereum EthereumEthereum. STARKs hingegen bieten kleinere Beweisgrößen – etwa 100–300 kB im Vergleich zu den 2,6 MB von Verkle – und potenziell schnellere Beweiszeiten. Sie benötigen jedoch mehr Rechenleistung und sind noch nicht vollständig in Ethereum-System integriert.

Ethereum muss schneller und effizienter werden, nicht nur bei der Blockverifizierung, sondern auch bei anderen Anwendungen wie Mempools, Inklusionslisten und Light Clients. Berichten zufolge benötigen all diese Anwendungsfälle eine große Anzahl von Nachweisen, um beispielsweise Kontostände und die Gültigkeit von Transaktionen zu verifizieren. Daher könnten einfachere Merkle-Branches anstelle von STARK-Nachweisen verwendet werden. Buterin weist darauf hin, dass Merkle-Branches aktualisierbar sind und dadurch Vorteile bieten könnten.

Die Ethereum Community muss auch mit den verbleibenden Aufgaben auseinandersetzen. Laut Buterin umfasst dies unter anderem eine Analyse der Gaskosten im Rahmen von EIP-4762. Dabei wird untersucht, wie sich Änderungen der Gasgebühren für zustandslose Clients auf Ethereum. Da der Übergang zur Zustandslosigkeit komplex ist, muss auch der Übergangsprozess getestet werden. besteht außerdem Berichten zufolge Bedarf an einer Analyse der Sicherheit neuer, STARK-freundlicher Hashfunktionen wie Poseidon, die sind weniger erforscht. Die Durchführung von Sicherheitsanalysen neuer Hashfunktionen und Beweissysteme wie SHA256 ist ebenfalls ein entscheidender Schritt.

Ethereum wird sich mit quantensicherer Kryptographie

Laut Buterin weisen die drei Algorithmen Verkle und STARK mit konservativen und neuen Hashfunktionen jeweils Vor- und Nachteile auf. Er erklärt, dass Verkle-Bäume zwar am besten für den Einsatz geeignet sind, aber nicht quantenresistent und in fortgeschrittenen Systemen wie SNARKs schwieriger zu beweisen sind.

Hashbasierte Verfahren (STARKs) ermöglichen schnellere Synchronisierungszeiten für Knoten, die Technologie bedarf jedoch weiterer Entwicklung und Sicherheitsanalyse. Verkle-Bäume erlauben ebenfalls einfache Aktualisierungen (nützlich für Mempools und Inklusionslisten), sind aber für bestimmte fortgeschrittene kryptografische Beweise (SNARKs) schwieriger zu handhaben.

Um diese Zielkonflikte zu bewältigen, schlägt Buterin gitterbasierte Merkle-Bäume als quantensichere Alternative vor. Die Integration in die bestehende Ethereum Struktur wäre jedoch komplex. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einzuführen , um die Effizienzlücke zwischen durchschnittlichem und ungünstigstem Fall zu schließen. Mehrdimensionales Gas könnte es EthereumEthereumEthereum EthereumEthereumEthereumEthereum EthereumEthereum die Berechnung der Zustandswurzel auf den nächsten Block verschieben und die Zeit für die Generierung von Beweisen erhöhen.

Der Weg zu Ethereum angehen. Speicherlast

Buterins Blog unterstreicht zudem, dass die Gültigkeitsnachweise für die EVM aktuell vor Herausforderungen hinsichtlich Sicherheit und Beweiszeit . EthereumDie Skalierbarkeit und Dezentralisierung von Probleme bei der Beweisgenerierung. EIP-4444 schlägt die Implementierung zustandsloser Validierung und eines Ablaufdatums für den Verlauf vor, um den Speicherbedarf der Clients zu reduzieren. Darüber hinaus müssendie aktuellen Gültigkeitsnachweise optimiert werden, um Geschwindigkeit und Effizienz zu verbessern. Buterin schlägt Strategien wie Parallelisierung und den Einsatz fortschrittlicher Hardware vor, um diesen Prozess zu beschleunigen.

The Verge wird grundlegend verändern Ethereumund sich auf Zustandslosigkeit und effiziente Verifizierung konzentrieren. Die Kompatibilität mit STARK-Architekturen soll Berichten zufolge für mehrere weitere Upgrades des PoS-Netzwerks wichtig sein, um dessen Skalierbarkeit zu gewährleisten. Ungeachtet der verbleibenden Herausforderungen sind mit der Implementierung dieser Technologien auch Kompromisse verbunden.