Verkle Trees vs STARK: quale delle due vie definitive per la convalida stateless Ethereum è migliore?

La rete di Ethereumpotrebbe progredire verso la convalida stateless con l'aumentare delle esigenze di archiviazione e verifica dei dati. Il co-fondatore Vitalik Buterin propone due soluzioni per questa transizione: Verkle Trees e STARK.

Sebbene entrambi gli approcci rendano la verifica dei blocchi più efficiente e accessibile, ci sono dei compromessi in termini di sicurezza, efficienza e complessità di implementazione.

Quanto gli STARK come alternativa agli alberi Verkle?

Ethereum Vitalik Buterin, co-fondatore , ha pubblicato un nuovo post sul suo blog per spiegare il possibile futuro della rete. In questo articolo , Buterin si è concentrato sulla validazione senza stato , in cui i nodi possono verificare i blocchi senza dover memorizzare l'intero Ethereum . stato Riferendosi a The Verge, spiega che inizialmente l'obiettivo era quello di rendere Ethereum efficiente il protocollo riducendo i requisiti computazionali per la verifica . Tuttavia, aggiunge che ora l'obiettivo è verificare la blockchain con gli SNARK.

Sia gli alberi Verkle che gli STARK mirano a ridurre i requisiti computazionali per la verifica dei blocchi . Nel frattempo, anche gli SNARK, ovvero argomentazioni concise e non interattive basate sulla conoscenza, fanno parte del Ethereumfuturo di

Gli alberi di Verkle consentirebbero ai nodi di verificare i blocchi Ethereum generando prove compatte, il che ridurrebbe la necessità per i nodi di memorizzare l'intero stato. Tuttavia, gli alberi di Verkle potrebbero incontrare potenziali limitazioni con il calcolo quantistico in futuro. Ritiene che questa tecnologia complessa sia ora più praticabile e potrebbe addirittura eliminare del tutto gli alberi di Verkle.

Nel frattempo, The Verge ha due obiettivi principali. Il primo è ridurre la quantità di dati che un nodo deve memorizzare per verificare le transazioni Ethereum . Il secondo è ridurre i requisiti computazionali per la verifica in modo che anche dispositivi mobili e smartwatch possano partecipare alla rete.

Quindi, a prescindere dalla strada che Ethereum intraprenderà per la verifica senza stato — Verkle o STARKs — l'obiettivo è quello di affrontare la crescente mole di dati. Buterin ha affermato: "I dati di stato grezzi aumentano di circa 30 GB all'anno e i singoli client devono memorizzare ulteriori dati per poter aggiornare il trie in modo efficiente".

Come l'implementazione della verifica senza stato potrebbe semplificare la configurazione del nodo

In particolare, la crescente mole di Ethereumha reso difficile per gli staker configurare e aggiornare i propri nodi. Per questo motivo, Buterin propone la validazione senza stato per risolvere il problema, consentendo ai nodi di verificare i blocchi senza dover memorizzare tutti i dati. Questo processo permette ai nodi di verificare i blocchi utilizzando un witness che include i valori di stato e le prove crittografiche. Tuttavia, affinché la validazione senza stato funzioni in modo efficiente, Ethereum, in quanto non è ideale per la creazione di prove compatte e facili da verificare.

Ma dato che la verifica senza stato incorpora gli alberi di Verkle o gli STARK, quale strada sarebbe migliore per Ethereum? Entrambi i metodi hanno punti di forza e di debolezza. Gli alberi di Verkle utilizzano impegni vettoriali basati su curve ellittiche, che creano prove compatte ma potrebbero comunque essere vulnerabili a futuri attacchi quantistici. Sono anche più facili da implementare con Ethereum. Gli STARK, d'altra parte, offrono dimensioni di prova più piccole (circa 100-300 kB rispetto ai 2,6 MB degli alberi di Verkle) e tempi di verifica potenzialmente più rapidi. Tuttavia, richiedono maggiore potenza di calcolo e non sono ancora stati completamente integrati nel Ethereumsistema di

Ethereum deve diventare più veloce ed efficiente non solo per la verifica dei blocchi, ma anche per altre applicazioni. Tra queste rientrano Mempool, Inclusion List e Light Client. Tutti questi casi d'uso richiedono un gran numero di prove per verificare elementi come i saldi dei conti e la validità delle transazioni. Pertanto, rami Merkle più semplici potrebbero essere utilizzati al posto delle prove STARK. Buterin specifica che i rami Merkle sono aggiornabili e potrebbero offrire un vantaggio.

Nel frattempo, la Ethereum deve anche affrontare il lavoro rimanente. Secondo Buterin, questo include l'analisi dei costi del gas con l'EIP-4762. Si valuterà come la modifica delle commissioni del gas per i client senza stato influirebbe Ethereum. E poiché il passaggio all'assenza di stato è complesso, anche il processo di transizione deve essere testato. Si segnala la necessità di analizzare la sicurezza delle nuove funzioni hash compatibili con STARK, come Poseidon, che sono meno testate. Condurre analisi di sicurezza di nuove funzioni hash e sistemi di prova come SHA256 è un altro passo cruciale.

Ethereum dovrà prendere in considerazione la crittografia

Secondo Buterin, i tre algoritmi Verkle e STARK con funzioni hash conservative e con nuove funzioni hash presentano dei compromessi. Spiega che gli alberi di Verkle sono i più pronti per l'implementazione, ma non sono resistenti alla teoria quantistica e sono più difficili da dimostrare in sistemi avanzati come gli SNARK.

Gli approcci basati su hash (STARK) possono offrire tempi di sincronizzazione più rapidi per i nodi, ma la tecnologia necessita ancora di ulteriore sviluppo e analisi di sicurezza. Gli alberi Verkle consentono anche aggiornamenti semplici (utili per mempool e liste di inclusione), ma sono più difficili da utilizzare per alcune prove crittografiche avanzate (SNARK).

Per gestire questi compromessi, Buterin propone alberi di Merkle basati su reticolo come alternativa sicura per la sicurezza quantistica. Tuttavia, integrarli nell'attuale struttura Ethereum sarebbe complesso. Un'altra opzione è quella di introdurre gas multidimensionale per separare il divario di efficienza tra scenari medi e scenari peggiori. Ciò significa che il gas multidimensionale potrebbe consentire Ethereum di ridurre il numero di hash necessari in casi estremi. In questo modo, Ethereum potrebbe ritardare il calcolo della radice di stato al blocco successivo e aumentare il tempo disponibile per generare le prove.

Il percorso verso Ethereum risolverà il problema dell'onere

Il blog di Buterin sottolinea inoltre che le prove di validità per l'EVM attualmente presentano problemi di sicurezza e tempi di elaborazione . EthereumLa sfida di scalabilità e decentralizzazione di comporta anche la necessità di affrontare le problematiche relative alla generazione delle prove. L'EIP-4444 suggerisce di implementare la validazione senza stato e la scadenza della cronologia per ridurre il carico di archiviazione dati sui client. Inoltre , le attuali prove di validità necessitano di ottimizzazione per migliorarne velocità ed efficienza. Buterin suggerisce strategie come la parallelizzazione e l'utilizzo di hardware avanzato per contribuire ad accelerare questo processo.

The Verge rappresenterà una trasformazione per Ethereum, concentrandosi sull'assenza di stato e sulla verifica efficiente. La compatibilità con STARK sarà presumibilmente importante per diversi altri aggiornamenti della rete PoS, al fine di garantirne la scalabilità. Oltre alle sfide ancora da affrontare, l'implementazione di queste tecnologie comporta anche dei compromessi.