Ethereum-Gründer Vitalik Buterin kündigte den nächsten Schritt des Netzwerks an, nämlich die Beseitigung überflüssiger Daten. Er nennt es „Die Säuberung“
Im fünften Blogbeitrag seiner Reihe legte Vitalik einen rigorosen Plan vor, um die Blockchain zu verschlanken, redundante Funktionen zu eliminieren und das Protokoll zu optimieren. Ethereum-Netzwerk ist mit veralteten Transaktionen und komplizierten Altlasten überlastet.
Die Lösung? Vitalik will historische und Zustandsdaten reduzieren, Protokollfunktionen vereinfachen und den Betrieb von Nodes erleichtern. Diese radikale Entscheidung ist eine Reaktion auf das rasante Datenwachstum von Ethereum.
Aktuell benötigt ein vollständiger Ethereum Knoten allein für den Ausführungsclient über 1,1 Terabyte Speicherplatz, hinzu kommt noch mehr für die Konsensdaten.
Mit zunehmender Anzahl an Transaktionen und Konten steigt auch der Speicherbedarf, was zu Engpässen führt. Ohne Änderungen droht Ethereum träge zu werden, und neue Clients müssten extrem lange Synchronisierungszeiten in Kauf nehmen, um überhaupt mit der Blockchain auf dem neuesten Stand zu sein.
Historienablauf: Verkleinerung der Speicherauslastung von Ethereum
Anstatt dass jeder Knoten jede jemals aufgezeichnete Transaktion speichert, schlägt Vitalik vor, dass Knoten nur die aktuellsten Daten behalten. Historische Blöcke, ältere Transaktionen und Belege werden in kleinen Portionen auf die Knoten verteilt.
Für Vitalik sollten historische Daten wie ein Torrent-Netzwerk funktionieren – Knoten speichern Datenbits und gewährleisten so die Datenverfügbarkeit, ohne dass ein einzelner Knoten alles speichert. „Wir sprechen hier von Hunderten von Gigabytes an alten Datenblöcken, die sich jedes Jahr ansammeln“, sagte er.
Das aktuelle Modell, bei dem alle Daten auf den Knoten gespeichert sind, wurde bereits angepasst. Konsensblöcke, die für den Proof-of-Stake-Mechanismus unerlässlich sind, werden sechs Monate lang gespeichert, während Blobs – größere Transaktionsdatenblöcke – nach 18 Tagen gelöscht werden.
Vitaliks neuer Vorschlag, EIP-4444, sieht eine einjährige Speicherdauerbegrenzung für historische Blöcke und Belege vor. Sein Ziel? Ein verteiltes Netzwerk, in dem jeder Knoten nur einen Bruchteil der Historie speichert und mithilfe von Merkle-Beweisen und Erasure Coding die Genauigkeit gewährleistet.
Diese verteilte Speicherung des Verlaufs wird die Datenzuverlässigkeit von Ethereumnicht beeinträchtigen. Vitalik behauptet, dass durch die Erhöhung der Knotenanzahl die Datenkopien im Netzwerk vervielfacht werden, wodurch jedes Fragment des Verlaufs gut abgesichert ist.
Erasure Coding erhöht die Ausfallsicherheit, ähnlich wie Technologien, die Datenblöcke für die Datenstichprobe verfügbar halten. Vitalik verweist zudem auf das Portal Network und Peer-to-Peer-Methoden als mögliche Lösungen, die es Ethereum ermöglichen, seine Datenverteilung ohne zentrale Speicherung zu verwalten.
Statusablauf: Begrenzung der Datenbeständigkeit
Über die historische Speicherung hinaus umfasst Vitaliks Bereinigung ein komplexeres Problem: den „Ablauf von Statusdaten“. Im Gegensatz zur historischen Speicherung sind Statusdaten (wie Kontostände, Nonces und Smarttrac-Speicher) schwerer zu löschen. Einmal erstellt, bleibt ein Statusobjekt (z. B. ein Konto mit ETH oder ein Speicherplatz einestrac) für jede Transaktion zugänglich.
Mit jedem neuen Objekt wächst der Datenbestand von Ethereum. Um dies einzudämmen, schlägt Vitalikmatic Ablaufdatum vor, das Daten löscht, die in letzter Zeit nicht verändert wurden. Die Herausforderung besteht darin, das Ablaufdatum von Daten mit der Beständigkeit von Ethereumin Einklang zu bringen.
Er ist der Ansicht, dass Nutzer „fünf Jahre lang verschwinden, zurückkommen und trotzdem auf ihre Gelder zugreifen können sollten“. Dieses System muss effizient sein – keine zusätzlichen Berechnungen oder komplexen Modelle für Entwickler.
Ethereum hat verschiedene Ansätze ausprobiert, wie etwa „Blockchain-Miete“, bei der Nutzer für die Aufrechterhaltung ihrer Daten bezahlen mussten, und „Regenesis“, bei dem die Blockchain zurückgesetzt werden sollte, um Daten zu reduzieren. Beide Ansätze konnten sich nicht durchsetzen.
Zwei neue Vorschläge zielen auf die Überbelegung von Zuständen ab. Der erste Vorschlag ist die „teilweise Zustandslöschung“. Das Netzwerk würde Daten in Blöcke aufteilen und nur die zuletzt verwendeten Blöcke speichern, während „Stubs“ (kleine Teile inaktiver Daten) als Existenznachweis erhalten blieben.
Wird ein Datenblock gelöscht, können Benutzer ihn mithilfe des Nachweises vorheriger Daten wiederherstellen. Vitaliks Designvorschlag EIP-7736 verwendet Verkle-Bäume und ein Stamm-Blatt-Modell zur Datengruppierung. Alle Daten, die sechs Monate lang nicht verwendet wurden, werden gelöscht; es bleibt lediglich ein symbolischer Datensatz zurück, der bei Bedarf wiederhergestellt werden kann.
Die zweite Idee ist die adressperiodenbasierte Ablaufzeit, bei der Statusobjekte zeitlich unterteilt werden. Jedes Konto hat eine „Adressperiode“, und es werden nur Daten aus den beiden letzten Perioden gespeichert.
Wer auf ältere Daten zugreifen möchte, muss einen Merkle-Nachweis einreichen, um diese wiederherzustellen. Diese periodenbasierte Einrichtung erfordert eine Änderung der Adressformate; das aktuelle 20-Byte-Format muss um Versionsnummern und Perioden erweitert werden.
Vitalik schlägt außerdem einetracvor, um die Kompatibilität zu gewährleisten. Die Herausforderung besteht dann darin, sicherzustellen, dass die Nutzer dieses Periodensystem verstehen und ihm vertrauen, ohne dabei das Kernversprechen von Ethereum– die Verfügbarkeit – zu beeinträchtigen.
Funktionsbereinigung: Reduzierung der Codekomplexität von Ethereum
Die letzte Phase der Bereinigung betrifft die Protokollkomplexität. Vitalik erklärt: „Jede neue Funktion erschwert die Nutzung Ethereum , aber etwas zu entfernen ist ein Albtraum.“ Das berüchtigtste Beispiel ist SELFDESTRUCT, ein Opcode, mit dem Benutzertraclöschen können.
Ursprünglich ermöglichte es die freiwillige Zustandsverwaltung, wird aber kaum genutzt und birgt das Risiko von Denial-of-Service-Angriffen. Der Dencun-Hardfork von Ethereumschwächte den Opcode, und Vitalik plant, ihn bald vollständig zu entfernen.
Zu den weiteren überflüssigen Funktionen gehören veraltete Transaktionstypen, redundante Datenformate und ein Protokoll mit gemischter Byte-Reihenfolge. Diese Eigenheiten erschweren die Entwicklung und die Aktualisierung Ethereum .
Vitaliks Liste der geplanten Verbesserungen umfasst auch die Umstellung der Datenformate von RLP auf SSZ, die Vereinfachung der Gasregeln zur besseren Verwaltung der Blockressourcen und die Entfernung ungenutzter Präkompilierungen wie RIPEMD160, MODEXP und BLAKE. Er befürwortet zudem den Übergang Ethereum zu einem zustandslosen Client-Modell, wodurch der Speicherbedarf für die meisten Nodes entfallen würde.
Einige dieser Änderungen erfordern einetrac, die es Nutzern ermöglicht, ältere Transaktionstypen über den „Standardkonto-EVM-Code“ abzuwickeln. Laut Vitalik vereinfacht dies die Ethereum Virtual Machine (EVM) und reduziert gleichzeitig die Code-Größe. 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-Objektformat (EOF) verwenden, um Coderegeln zu standardisieren.
EOF ändert die Gasregeln und verbietet bestimmte Anweisungen, um modulare Upgrades zu ermöglichen und so die Skalierbarkeit von Ethereumzu verbessern. Dieses Format soll es Entwicklern ermöglichen, schrittweise Verbesserungen vorzunehmen und Ethereum dadurch schlank zu halten.
Vitalik nannte jedoch eine weitere Option. Er sagte : „Eine radikalere Ethereum trac auszulagern .“
