Verkle Trees vs STARKs: ¿Cuál de las 2 rutas finales para la validación sin estado de Ethereum es mejor?

La red de Ethereum podría progresar hacia la validación sin estado a medida que crecen sus necesidades de almacenamiento y verificación de datos. El cofundador Vitalik Buterin propone 2 soluciones para esta transición: árboles Verkle y STARKs.

Mientras que ambos enfoques hacen que la verificación de bloques sea más eficiente y accesible, hay compensaciones en cuanto a seguridad, eficiencia y complejidad de implementación.

Cómo STARKs pesan como una alternativa a los Árboles Verkle?

Ethereum el cofundador Vitalik Buterin ha publicó otro blog para explicar el posible futuro de la red. Buterin se ha centrado en la validación sin estado en este blog, donde los nodos pueden verificar bloques sin almacenar el estado completo de Ethereum. Tocando The Verge, explica que fue anteriormente destinado a hacer el protocolo de Ethereum eficiente al haciendo reducir los requisitos computacionales para la verificación mínimo. Sin embargo, añade que el objetivo ahora es verificar la cadena con SNARKs.

Árboles Verkle y STARKs, ambas formas quieren hacer los requisitos computacionales para la verificación de bloques menos. Mientras tanto, los SNARKs (argumentos de conocimiento no interactivos sucintos) también son parte del futuro de Ethereum.

Los árboles Verkle permitirían a los nodos verificar bloques de Ethereum generando pruebas compactas, lo que reduciría la necesidad de que los nodos almacenen todo el estado. Sin embargo, los árboles Verkle podrían enfrentar limitaciones potenciales con la computación cuántica en el futuro. Cree que la tecnología compleja es ahora más viable y podría saltarse los árboles Verkle por completo.

Mientras tanto, The Verge tiene 2 objetivos principales. El primero es reducir la cantidad de datos que un nodo necesita almacenar para verificar transacciones de Ethereum. El segundo es hacer que los requisitos computacionales para la verificación sean tan bajos que incluso los dispositivos móviles y relojes inteligentes puedan participar en la red.

Así que no importa qué ruta tome Ethereum para la verificación sin estado—Verkle o STARKs—el objetivo es abordar el creciente tamaño de los datos. Buterin declaró: «Los datos de estado brutos aumentan en ~30 GB por año, y los clientes individuales tienen que almacenar algunos datos adicionales encima para poder actualizar el trie eficientemente».

Cómo la implementación de la Verificación Sin Estado podría simplificar la configuración de nodos

Cabe destacar, una El tamaño de los datos de Ethereum ha hecho difícil para los stakers configurar y actualizar sus nodos. Debido a por esta razón, Buterin aboga para por la validación sin estado para resolver este problema permitiendo a los nodos verificar bloques sin almacenar todos los datos. El proceso permite a los nodos verificar bloques usando un testigo que incluye valores de estado y pruebas criptográficas. Sin embargo, para que la validación sin estado funcione eficientemente, la estructura actual de árbol de Patricia Merkle de Ethereum necesitaría ser reemplazada, ya que no es ideal para crear pruebas compactas y fáciles de verificar.

Pero a medida que la verificación sin estado incorpora Árboles Verkle o STARKs, ¿cuál ruta sería mejor para Ethereum? Ambos métodos tienen fortalezas y debilidades. Los árboles Verkle usan compromisos vectoriales basados en curvas elípticas, que crean pruebas compactas pero aún pueden ser vulnerables a ataques cuánticos futuros. También son más fáciles de implementar con la arquitectura actual de Ethereum. Los STARKs, por otro lado, ofrecen tamaños de prueba más pequeños—aproximadamente 100-300 kB en comparación con los 2.6 MB de Verkle—y tiempos de prueba potencialmente más rápidos. Sin embargo, requieren más poder computacional y aún no estar completamente integrado en el sistema de Ethereum.

Ethereum necesita volverse más rápido y eficiente no solo para verificar bloques, sino también para otras aplicaciones. Esto incluye Mem pools, Listas de Inclusión y Clientes Ligeros. Se informa que todos estos casos de uso requieren un gran número de pruebas para verificar elementos como los saldos de las cuentas y la validez de las transacciones. Por lo tanto, podrían utilizarse ramas de Merkle más simples en lugar de pruebas STARK. Buterin especifica que las ramas de Merkle son actualizables y podrían ofrecer una ventaja.

Mientras tanto, la comunidad de Ethereum necesita también navegar el trabajo restante. Según Buterin, esto incluye el análisis de costos de gas con EIP-4762. Esto indicará cómo el cambio en las tarifas de gas para los clientes sin estado impactaría a Ethereum. Y dado que el cambio hacia la ausencia de estado es complejo, el proceso de transición también debe ser probado. También existe presuntamente la necesidad de analizar la seguridad de las nuevas funciones hash compatibles con STARK, como Poseidon, que están menos probadas. Realizar análisis de seguridad de nuevas funciones hash y sistemas de prueba como SHA256 también es un paso crucial.

Ethereum tendrá que considerar la criptografía resistente a la computación cuántica

Según Buterin, los algoritmos 3 Verkle, STARK con funciones hash conservadoras y con nuevas funciones hash tienen compensaciones. Él explica que los árboles Verkle son los más listos para su implementación, pero no son resistentes a la computación cuántica y son más difíciles de probar en sistemas avanzados como SNARKs. Los enfoques basados en hash (STARKs) pueden ofrecer tiempos de sincronización más rápidos para los nodos, pero la tecnología aún necesita más desarrollo y análisis de seguridad. Los árboles Verkle también permiten actualizaciones fáciles (útiles para

mem pools y listas de inclusión) pero son más difíciles de trabajar para ciertas pruebas criptográficas avanzadas (SNARKs). Para abordar estas compensaciones, Buterin propone árboles de Merkle basados en retículas

para convertirse en una alternativa resistente a la computación cuántica. Sin embargo, la integración en la estructura actual de Ethereum sería compleja. como Otra opción es introducir gas multidimensional para separar la brecha de eficiencia entre los escenarios de caso promedio y caso peor. Esto significa que el gas multidimensional podría permitir a Ethereum reducir el número de hashes necesarios en casos extremos. Con ello, Ethereum podría retrasar el cálculo de la raíz del estado hasta el siguiente bloque y aumentar el tiempo para generar pruebas. disponible La ruta hacia la escalabilidad de Ethereum abordará la carga

de almacenamiento El blog de Buterin también subraya que las pruebas de validez para la EVM actualmente enfrentan desafíos en seguridad y

tiempo del probador El desafío de escalabilidad y descentralización de Ethereum también implica abordar la generación de pruebas. EIP-4444 sugiere implementar la validación sin estado y la expiración del historial para reducir la carga de almacenamiento de datos en los clientes. desafíos Además Además de eso, las pruebas de validez actuales necesitan optimización para mejorar la velocidad y la eficiencia. Buterin sugiere estrategias como la paralelización y el uso de hardware avanzado para ayudar a acelerar este proceso.

La Vetta será una transformación para Ethereum, centrada en la ausencia de estado y la verificación eficiente. Se informa que la compatibilidad con STARK será importante para varias otras actualizaciones de la red PoS para que pueda escalar. Con los desafíos que queden, también existen compensaciones asociadas con la implementación de estas tecnologías.