Arbres de Verkle contre STARKs : laquelle des deux voies ultimes vers la validation sans état Ethereum est la meilleure ?

Le réseau Ethereumpourrait évoluer vers une validation sans état à mesure que ses besoins en matière de stockage et de vérification des données augmentent. Le cofondateur Vitalik Buterin propose deux solutions pour cette transition : les arbres de Verkle et les STARKs.

Bien que les deux approches rendent la vérification des blocs plus efficace et accessible, il existe des compromis en matière de sécurité, d'efficacité et de complexité de mise en œuvre.

Que STARKs comme alternative aux arbres Verkle ?

Ethereum Vitalik Buterin, cofondateur , a publié un nouvel article de blog pour exposer les perspectives d'avenir du réseau. Dans cet article , Buterin se concentre sur la validation sans état , permettant aux nœuds de vérifier les blocs sans stocker l'intégralité Ethereum . de l'état Interrogé par The Verge, il explique que l' objectif initial était d' Ethereum optimiser le protocole en réduisant les besoins de calcul pour la vérification . Il ajoute cependant que le but actuel est de vérifier la chaîne à l'aide de SNARKs.

Les arbres de Verkle et les STARKs visent tous deux à réduire les besoins de calcul pour la vérification des blocs . Parallèlement, les SNARKs (arguments de connaissance succincts et non interactifs) font également partie de Ethereuml'avenir d'

Les arbres de Verkle permettraient aux nœuds de vérifier les blocs Ethereum en générant des preuves compactes, réduisant ainsi la nécessité pour les nœuds de stocker l'intégralité de l'état. Cependant, les arbres de Verkle pourraient se heurter à des limitations potentielles face à l'informatique quantique. Il estime que cette technologie complexe est actuellement plus viable et pourrait même permettre de se passer des arbres de Verkle.

Parallèlement, The Verge poursuit deux objectifs principaux. Le premier est de réduire la quantité de données qu'un nœud doit stocker pour vérifier les transactions Ethereum . Le second est de rendre les exigences de calcul pour la vérification si faibles que même les appareils mobiles et les montres connectées puissent participer au réseau.

Quel que soit le chemin Ethereum pour la vérification sans état (Verkle ou STARKs), l'objectif est de gérer le volume croissant de données. Buterin a déclaré : « Les données d'état brutes augmentent d'environ 30 Go par an, et chaque client doit stocker des données supplémentaires pour pouvoir mettre à jour efficacement le trie. »

Comment le déploiement de la vérification sans état pourrait simplifier la configuration des nœuds

Il est à noter que croissante des Ethereuma rendu difficile la mise en place et la mise à jour des nœuds par les validateurs. C'est pourquoi Buterin préconise une validation sans état pour résoudre ce problème en permettant aux nœuds de vérifier les blocs sans stocker toutes les données. Ce processus permet aux nœuds de vérifier les blocs à l'aide d'un témoin contenant des valeurs d'état et des preuves cryptographiques. Cependant, pour que la validation sans état fonctionne efficacement, Ethereumdevrait être remplacée, car elle n'est pas optimale pour créer des preuves compactes et faciles à vérifier.

Mais étant donné que la vérification sans état utilise les arbres de Verkle ou les STARKs, quelle approche serait la plus adaptée à Ethereum ? Chaque méthode présente des avantages et des inconvénients. Les arbres de Verkle utilisent des engagements vectoriels basés sur les courbes elliptiques, ce qui permet de créer des preuves compactes, mais pourrait les rendre vulnérables aux futures attaques quantiques. Ils sont également plus faciles à implémenter avec Ethereum. Les STARKs, quant à eux, offrent des preuves plus petites (environ 100 à 300 ko contre 2,6 Mo pour les arbres de Verkle) et des temps de preuve potentiellement plus rapides. Cependant, ils nécessitent une puissance de calcul plus importante et ne sont pas encore pleinement intégrés au Ethereumsystème d’

Ethereum doit gagner en rapidité et en efficacité, non seulement pour la vérification des blocs, mais aussi pour d'autres applications, comme les mempools, les listes d'inclusion et les clients légers. Ces cas d'utilisation nécessitent un grand nombre de preuves pour vérifier des éléments tels que les soldes des comptes et la validité des transactions. Par conséquent, des branches Merkle plus simples pourraient être utilisées à la place des preuves STARK. Buterin précise que les branches Merkle sont mises à jour et pourraient présenter un avantage.

Parallèlement, la Ethereum doit également s'atteler aux tâches restantes. Selon Buterin, cela inclut une analyse des coûts de gaz avec l'EIP-4762. Cette analyse examinera l'impact d'une modification des frais de gaz pour les clients sans état Ethereum. étant complexe, le processus doit également être testé. Il serait également nécessaire d'analyser la sécurité des nouvelles fonctions de hachage compatibles avec STARK, telles que Poseidon, qui sont moins testées. La réalisation d'analyses de sécurité des nouvelles fonctions de hachage et des systèmes de preuve comme SHA256 est également une étape cruciale.

Ethereum devra se pencher sur la cryptographie

Selon Buterin, les trois algorithmes Verkle, STARK ( avec fonctions de hachage conservatrices et avec nouvelles fonctions de hachage) présentent des compromis. Il explique que les arbres de Verkle sont les plus prêts à être déployés, mais qu'ils ne résistent pas à l'informatique quantique et sont plus difficiles à prouver dans des systèmes avancés comme les SNARK.

Les méthodes basées sur le hachage (STARK) permettent une synchronisation plus rapide des nœuds, mais cette technologie nécessite encore des développements et des analyses de sécurité plus poussées. Les arbres de Verkle facilitent également les mises à jour (utiles pour les mempools et les listes d'inclusion), mais sont plus difficiles à manipuler pour certaines preuves cryptographiques avancées (SNARK).

Pour pallier ces compromis, Buterin propose l'utilisation d'arbres de Merkle sur réseau comme alternative résistante à l'informatique quantique. Cependant, leur à l'architecture actuelle Ethereum s'avérerait complexe. Une autre option consiste à introduire du gaz multidimensionnel afin de réduire l'écart d'efficacité entre les scénarios moyens et les scénarios les plus défavorables. Ainsi, le gaz multidimensionnel permettrait à Ethereum de réduire le nombre de hachages nécessaires dans les cas extrêmes. De ce fait, Ethereum pourrait reporter le calcul de la racine de l'état au bloc suivant et augmenter le temps disponible pour générer les preuves.

La solution pour assurer Ethereum permettra de résoudre le la charge

Le blog de Buterin souligne également que les preuves de validité pour l'EVM rencontrent actuellement des difficultés en matière de sécurité et de temps Ethereumpasse aussi par la résolution des de calcul . Le défi de la scalabilité et de la décentralisation d' problèmes liés à la génération de preuves. L'EIP-4444 propose la mise en œuvre d'une validation sans état et d'une expiration de l'historique afin de réduire la charge de stockage des données pour les clients. De plus , les preuves de validité actuelles nécessitent une optimisation pour améliorer leur vitesse et leur efficacité. Buterin suggère des stratégies telles que la parallélisation et l'utilisation de matériel avancé pour accélérer ce processus.

The Verge transformera Ethereumen mettant l'accent sur l'absence d'état et une vérification efficace. La compatibilité avec STARK sera essentielle pour plusieurs autres améliorations du réseau PoS afin d'assurer sa mise à l'échelle. Malgré les défis à relever, la mise en œuvre de ces technologies implique des compromis.