Vitalik Buterin skizziert Plan, um Ethereum zu säubern

Der Erfinder von Ethereum, Vitalik Buterin, kündigte den nächsten Schritt des Netzwerks an, der darin besteht, das zusätzliche Gewicht abzuschneiden. Er nennt es „The Purge“ (Die Säuberung).

Im fünften Blogbeitrag seiner Serie legte Vitalik einen rücksichtslosen Plan vor, um Blockchain-Volumen zu beseitigen, redundante Funktionen zu eliminieren und das Protokoll zu straffen. Das Ethereum-Netzwerk ist mit veralteten Transaktionen und komplizierten Legacy-Funktionen verstopft.

Die Lösung? Vitalik will Historien- und Zustandsdaten bereinigen, Protokollfunktionen vereinfachen und Nodes einfacher zu betreiben machen. Diese aggressive Entscheidung ist eine Reaktion auf das rasante Datenwachstum von Ethereum.

Derzeit benötigt ein vollständiger Ethereum-Knoten über 1,1 Terabyte Speicherplatz allein für den Execution-Client, zuzüglich weiterer Daten für die Konschicht.

Da Transaktionen und Konten anhäufen, müssen die Speicheranforderungen wachsen, was Engpässe erzeugt. Ohne Änderungen riskiert Ethereum, träge zu werden, wobei neue Clients schmerzhaft lange Synchronisationszeiten benötigen, um mit der Chain Schritt zu halten.

Verfallsdatum der Historie: Die Speicherlast von Ethereum verringern

Anstatt dass jeder Knoten jede jemals aufgezeichnete Transaktion speichert, schlägt Vitalik vor, dass Knoten nur aktuelle Daten behalten. Historische Blöcke, ältere Transaktionen und Quittungen werden in kleinen Portionen auf die Knoten verteilt.

Für Vitalik sollte historische Daten wie ein Torrent-Netzwerk funktionieren – Knoten speichern Teile der Daten, um die Datenverfügbarkeit sicherzustellen, ohne dass ein einzelner Knoten alles hält. „Wir sprechen von Hunderten von Gigabyte alten Blöcken, die jedes Jahr anfallen“, sagte er.

Das aktuelle Modell, bei dem Knoten alle Daten halten, wurde bereits angepasst. Konsensblöcke, die für Proof-of-Stake entscheidend sind, werden sechs Monate lang gespeichert, während Blobs – größere Transaktionsdatenblöcke – nach 18 Tagen verschwinden.

Vitaliks neuer Vorschlag, EIP-4444, strebt eine einjährige Speichergrenze für historische Blöcke und Quittungen an. Sein Endziel? Ein verteiltes Netzwerk, in dem jeder Knoten nur einen Bruchteil der Historie speichert und Merkle-Beweise sowie Erasure Coding verwendet, um die Genauigkeit zu gewährleisten.

Diese verteilte Historienspeicherung wird die Datenzuverlässigkeit von Ethereum nicht verringern. Vitalik behauptet, dass durch die Erhöhung der Knotenanzahl die Datenkopien im Netzwerk vervielfacht werden, wodurch jeder Fragment der Historie gut abgesichert ist. 

Erasure Coding wird die Resilienz erhöhen, ähnlich wie die Technologie, die dabei hilft, dass Blobs für die Datenstichprobe verfügbar bleiben. Vitalik verweist auch auf das Portal Network und Peer-to-Peer-Methoden als mögliche Lösungen, die es Ethereum ermöglichen, seine Datenverteilung zu verwalten, ohne sich auf zentralisierten Speicher zu verlassen.

Verfallsdatum des Zustands: Die Datenpermanentheit begrenzen

Neben der Historie umfasst Vitaliks Bereinigung ein komplizierteres Phänomen: den „State Expiry“ (Verfallsdatum des Zustands). Im Gegensatz zur Historie ist Zustandsdaten (wie Kontostände, Nonces und Smart-Contract-Speicher) schwieriger zu verfallen. Sobald ein Zustandsobjekt (z. B. ein Konto mit ETH oder ein Speicherplatz eines Vertrags) erstellt wurde, bleibt es für jede Transaktion zugänglich.

Und mit jedem Objekt wächst die Datenmenge von Ethereum. Um dies einzudämmen, schlägt Vitalik einen automatischen Verfall vor, der Daten abschneidet, die in letzter Zeit nicht berührt wurden. Der Trick besteht darin, den State Expiry mit der Permanentheit von Ethereum in Einklang zu bringen. 

Er glaubt, dass Benutzer in der Lage sein sollten, „fünf Jahre zu verschwinden, zurückzukehren und dennoch auf ihre Mittel zugreifen zu können.“ Dieses System benötigt Effizienz – keine zusätzlichen Berechnungen oder komplexen Modelle für Entwickler.

Ethereum hat verschiedene Ideen wie „Blockchain-Rent“ ausprobiert, das Benutzer zur Aufrechterhaltung ihrer Daten bestrafte, und „Regenesis“, das versuchte, die Blockchain zurückzusetzen, um Daten zu reduzieren. Keine davon setzte sich durch.

Zwei neue Vorschläge zielen auf die Zustandsaufblähung ab. Erstens gibt es den „Partial State Expiry“ (partieller Zustandsverfall). Das Netzwerk würde die Daten inChunks aufteilen und nur aktuelle Chunks speichern, während „Stubs“ (kleine Teile inaktiver Daten) erhalten bleiben, um die Existenz zu beweisen. 

Wenn ein Chunk gelöscht wird, können Benutzer ihn mit einem Nachweis der vergangenen Daten wiederherstellen. Vitaliks Entwurfsvorschlag, EIP-7736, verwendet Verkle-Bäume und ein „Stamm-und-Blatt“-Modell, um Daten zu gruppieren. Alle Daten, die sechs Monate lang unberührt bleiben, werden entfernt, wobei nur ein Stub zurückbleibt, der bei Bedarf wiederhergestellt werden kann.

Die zweite Idee ist der verfallsdatum-basierte Ansatz nach Adresszeitraum, der Zustandsobjekte nach Zeit unterteilt. Jedes Konto hat einen „Adresszeitraum“, und nur Daten aus den zwei jüngsten Zeiträumen werden gespeichert.

Wenn jemand alte Daten wünscht, legt er einen Merkle-Beweis vor, um sie wiederherzustellen. Diese zeitraum-basierte Einrichtung erfordert Änderungen an den Adressformaten, wobei das aktuelle 20-Byte-Format um Versionsnummern und Zeiträume erweitert werden muss.

Vitalik schlägt auch eine Schrumpfung des Adressraums vor, um die Kompatibilität aufrechtzuerhalten. Die Herausforderung wird dann darin bestehen, sicherzustellen, dass Benutzer dieses Zeitsystem verstehen und ihm vertrauen, ohne das Kernversprechen von Ethereum bezüglich der Verfügbarkeit zu opfern.

Bereinigung der Funktionen: Reduzierung der Codekomplexität von Ethereum

Die letzte Phase der Bereinigung trifft die Protokollkomplexität. Vitalik sagt: „Jede neue Funktion macht Ethereum schwerer zu verwenden, aber das Entfernen von etwas ist ein Albtraum.“ Das berüchtigtste Beispiel ist SELFDESTRUCT, ein Opcode, der es Benutzern ermöglicht, Vertragsspeicher zu löschen. 

Ursprünglich ermöglichte er die freiwillige Bereinigung des Zustands, wird aber meist nicht genutzt und birgt das Risiko von Denial-of-Service-Angriffen. Der Dencun-Hardfork von Ethereum hat den Opcode geschwächt, und Vitalik plant, ihn bald vollständig zu entfernen.

Weitere aufgeblähte Funktionen umfassen alte Transaktionstypen, redundante Datenformate und eine Protokolleinrichtung mit gemischter Endianness. Diese Eigenarten machen die Entwicklung verwirrend und Ethereum schwerer zu aktualisieren.

Vitaliks Bereinigungsliste umfasst auch den Übergang von Datenformaten von RLP zu SSZ, die Vereinfachung der Gas-Regeln zur besseren Verwaltung von Blockressourcen und das Entfernen ungenutzter Precompiles wie RIPEMD160, MODEXP und BLAKE. Er unterstützt auch den Übergang von Ethereum zu einem zustandslosen Client-Modell, was die Speicherbelastung für die meisten Knoten beseitigen würde.

Einige dieser Änderungen erfordern Account Abstraction, die es Benutzern ermöglicht, Legacy-Transaktionstypen über „Standard-Account-EVM-Code“ zu handhaben. Dies, so Vitalik, wird die Ethereum Virtual Machine (EVM) vereinfachen und die Codegröße reduzieren. Langfristig könnte die EVM selbst ein Upgrade erhalten.

Er erklärt, dass Ethereum-Entwickler ein neues Ausführungsmodell wie RISC-V oder Cairo in Betracht ziehen oder möglicherweise ein EVM Object Format (EOF) verwenden, um Code-Regeln zu standardisieren. 

EOF ändert die Gas-Regeln und verbietet bestimmte Anweisungen, um modulare Upgrades zu ermöglichen, was die Skalierbarkeit von Ethereum steigert. Dieses Format soll Entwicklern reportedly ermöglichen, inkrementelle Verbesserungen vorzunehmen, die letztlich dazu beitragen, dass Ethereum schlank bleibt.

Aber Vitalik gab auch eine andere Option. Er sagt, „Eine radikalere Strategie zur Vereinfachung von Ethereum besteht darin, das Protokoll so zu belassen, aber große Teile davon von Protokollfunktionen in Vertragscode zu verschieben.“