Arbres Verkle vs STARKs : lequel des 2 chemins ultimes vers la validation sans état d'Ethereum est le meilleur ?

Le réseau d'Ethereum pourrait progresser vers la validation sans état à mesure que ses besoins en stockage et vérification des données augmentent. Le cofondateur Vitalik Buterin propose 2 solutions pour cette transition : les arbres 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.

Comment STARKs pèsent comme une alternative aux arbres Verkle ?

blockchain le cofondateur Vitalik Buterin a a publié un autre blog pour expliquer l'avenir possible du réseau. Buterin s'est concentré sur la validation sans état dans ce blog, où les nœuds peuvent vérifier les blocs sans stocker l'état complet d'Ethereum. Abordant The Verge, il explique que c'était plus tôt visé à rendre le protocole Ethereum efficace en rendant les exigences computationnelles pour la vérification bas. Cependant, il ajoute que l'objectif désormais est de vérifier la chaîne avec des SNARKs.

Les arbres Verkle et les STARKs, les deux voies veulent rendre les exigences computationnelles pour la vérification des blocs moins. Pendant ce temps, les SNARKs (arguments de connaissance succincts non interactifs) font également partie de l'avenir d'Ethereum.

Les arbres Verkle permettraient aux nœuds de vérifier les blocs Ethereum en générant des preuves compactes, ce qui réduirait le besoin pour les nœuds de stocker l'état entier. Cependant, les arbres Verkle pourraient faire face à des limitations potentielles avec l'informatique quantique à l'avenir. Il croit que la technologie complexe est maintenant plus viable et pourrait sauter les arbres Verkle complètement.

Pendant ce temps, The Verge a 2 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 computationnelles pour la vérification si faibles que même les appareils mobiles et les montres intelligentes peuvent participer au réseau.

Donc, peu importe la route qu'Ethereum prend pour la vérification sans état — Verkle ou STARKs — l'objectif est de répondre à la croissance taille des données. Buterin a déclaré : « Les données d'état brutes augmentent d'environ 30 Go par an, et les clients individuels doivent stocker des données supplémentaires pour pouvoir mettre à jour la trie efficacement. »

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

Notamment, une la taille des données d'Ethereum a rendu difficile pour les stakers de configurer et de mettre à niveau leurs nœuds. Compte tenu de pour cette raison, Buterin préconise pour la validation sans état pour résoudre ce problème en permettant aux nœuds de vérifier les blocs sans stocker toutes les données. Le processus permet aux nœuds de vérifier les blocs en utilisant un témoin qui inclut les valeurs d'état et les preuves cryptographiques. Cependant, pour que la validation sans état fonctionne efficacement, la structure actuelle d'arbre de Merkle Patricia d'Ethereum devrait être remplacée, car elle n'est pas idéale pour créer des preuves compactes et faciles à vérifier.

Mais à mesure que la vérification sans état intègre les arbres Verkle ou les STARKs, quelle route serait meilleure pour Ethereum ? Les deux méthodes ont des forces et des faiblesses. Les arbres Verkle utilisent des engagements vectoriels basés sur les courbes elliptiques, qui créent des preuves compactes mais peuvent encore être vulnérables aux attaques quantiques futures. Ils sont également plus faciles à mettre en œuvre avec l'architecture actuelle d'Ethereum. Les STARKs, d'autre part, offrent des tailles de preuves plus petites — environ 100-300 ko par rapport aux 2,6 Mo de Verkle — et potentiellement des temps de preuve plus rapides. Cependant, ils nécessitent plus de puissance de calcul et n'ont pas encore être entièrement intégré au système d'Ethereum.

Ethereum doit devenir plus rapide et plus efficace, non seulement pour la vérification des blocs, mais aussi pour d'autres applications. Cela inclut les Mempools, les Listes d'inclusion et les Clients légers. Tous ces cas d'usage nécessiteraient 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 offrir un avantage.

Pendant ce temps, la communauté Ethereum doit également naviguer dans le travail restant. Selon Buterin, cela inclut l'analyse des coûts en gaz avec l'EIP-4762. Elle indiquera comment la modification des frais de gaz pour les clients sans état aurait un impact sur Ethereum. Et puisque le passage à l'absence d'état est complexe, le processus de transition doit également être testé. Il y a aussi serait un besoin d'analyser la sécurité des nouvelles fonctions de hachage compatibles avec STARK comme Poseidon, qui sont sont moins testées. La réalisation d'analyses de sécurité sur de nouvelles fonctions de hachage et des systèmes de preuve comme SHA256 est également une étape cruciale.

Ethereum devra examiner la cryptographie résistante aux ordinateurs quantiques

Selon Buterin, les algorithmes 3 Verkle, STARK avec des fonctions de hachage conservatrices et avec de nouvelles fonctions de hachage présentent des compromis. Il explique que les arbres Verkle sont les plus prêts pour le déploiement, mais ne sont pas résistants aux ordinateurs quantiques et sont plus difficiles à prouver dans des systèmes avancés comme les SNARKs.

Les approches basées sur le hachage (STARKs) peuvent offrir des temps de synchronisation plus rapides pour les nœuds, mais la technologie a encore besoin de plus de développement et d'analyse de sécurité. Les arbres Verkle permettent également des mises à jour faciles (utiles pour les mempool et les listes d'inclusion) mais sont plus difficiles à utiliser pour certaines preuves cryptographiques avancées (SNARKs).

Pour faire face à ces compromis, Buterin propose des arbres Merkle basés sur les réseaux pour devenir une alternative résistante aux ordinateurs quantiques. Cependant, l'intégration décrivant dans la structure actuelle d'Ethereum serait complexe. Une autre option est d'introduire le gaz multidimensionnel pour séparer l'écart d'efficacité entre les scénarios moyens et les pires cas. Cela signifie que le gaz multidimensionnel pourrait permettre à Ethereum de réduire le nombre de hachages nécessaires dans les cas extrêmes. Avec cela, Ethereum pourrait reporter le calcul de la racine d'état au bloc suivant et augmenter le temps disponible pour générer des preuves.

La voie vers l'évolutivité d'Ethereum abordera la charge de stockage

Le blog de Buterin souligne également que les preuves de validité pour l'EVM font actuellement face à des défis en matière de sécurité et de temps de calcul du prouveur Le défi de l'évolutivité et de la décentralisation d'Ethereau vient également avec l'adressage de la défis génération de preuves. L'EIP-4444 suggère de mettre en œuvre la validation sans état et l'expiration de l'historique pour réduire la charge de stockage de données sur les clients. En plus de cela, les preuves de validité actuelles doivent être optimisées pour améliorer la vitesse et l'efficacité. Buterin suggère des stratégies comme la parallélisation et l'utilisation de le matériel avancé pour aider à accélérer ce processus.

The Verge sera une transformation pour Ethereum, en se concentrant sur l'absence d'état et la vérification efficace. La compatibilité STARK sera reportedly importante pour plusieurs autres mises à niveau du réseau PoS pour qu'il puisse évoluer. Avec tout les défis qui restent, les compromis associés à la mise en œuvre de ces technologies existent également.