Verkle Trees против STARKs: какой из 2 окончательных путей к безгосударственной валидации Ethereum лучше?

Сеть Ethereum может продвигаться к безгосударственной валидации по мере роста потребностей в хранении и проверке данных. Сооснователь Виталик Бутерин предлагает 2 решения для этого перехода — деревья Verkle и STARKs.

Хотя оба подхода делают проверку блоков более эффективной и доступной, есть компромиссы в отношении безопасности, эффективности и сложности реализации.

Как STARKs взвешиваются как альтернатива деревьям Verkle?

блокчейне сооснователь Виталик Бутерин опубликовала в другом блоге объяснил возможное будущее сети. Бутерин сосредоточился на безгосударственной валидации в этом блоге, где узлы могут проверять блоки, не храня полное состояние Ethereum. Касаясь The Verge, он объясняет, что это было ранее направлено на повышение эффективности протокола Ethereum за счет делая вычислительных требований для проверки минимума. Однако он добавляет, что цель сейчас заключается в проверке цепи с помощью SNARKs.

Деревья Verkle и STARKs, оба пути стремятся сделать вычислительные требования для проверки блоков снизить. Тем временем SNARKs — сжатые неинтерактивные доказательства знания — также являются частью будущего Ethereum.

Деревья Verkle позволят узлам проверять блоки Ethereum, генерируя компактные доказательства, что снизит необходимость для узлов хранить все состояние. Однако деревья Verkle могут столкнуться с потенциальными ограничениями с квантовыми вычислениями в будущем. Он считает, что сложная технология теперь более жизнеспособна и может полностью пропустить деревья Verkle.

Тем временем у The Verge есть 2 основные цели. Первая — уменьшить объем данных, которые узел должен хранить для проверки транзакций Ethereum. Вторая — сделать вычислительные требования для проверки настолько низкими, чтобы в сети могли участвовать даже мобильные устройства и умные часы.

Таким образом, независимо от того, какой путь выберет Ethereum для безгосударственной проверки — Verkle или STARKs — цель состоит в том, чтобы решить растущую размер данных. Бутерин заявил: «Сырые данные состояния увеличиваются примерно на 30 ГБ в год, и отдельным клиентам приходится хранить дополнительные данные поверх этого, чтобы иметь возможность эффективно обновлять трие».

Как развертывание безгосударственной проверки может упростить настройку узлов

Команда Rust сказала, что не считает, что автор действовал злонамеренно, оценивая вместо этого, что их машина или учетные данные были скомпрометированы. растущую размер данных Ethereum сделал сложной настройку и обновление узлов стейкерами. Из-за по этой причине Бутерин выступает для за безгосударственную валидацию для решения этой проблемы, позволяя узлам проверять блоки, не храня все данные. Этот процесс позволяет узлам проверять блоки с помощью свидетеля, который включает значения состояния и криптографические доказательства. Однако для эффективной работы безгосударственной валидации текущая структура дерева Меркла-Патриарха Ethereum должна быть заменена, так как она не идеальна для создания компактных, легко проверяемых доказательств.

Но поскольку безгосударственная проверка включает деревья Verkle или STARKs, какой путь будет лучше для Ethereum? Оба метода имеют сильные и слабые стороны. Деревья Verkle используют эллиптические кривые на основе векторных обязательств, которые создают компактные доказательства, но могут оставаться уязвимыми для будущих квантовых атак. Они также легче внедряются в текущую архитектуру Ethereum. STARKs, с другой стороны, предлагают меньший размер доказательств — около 100-300 КБ по сравнению с 2,6 МБ у Verkle — и потенциально более быстрое время доказательства. Однако они требуют большей вычислительной мощности и еще не полностью интегрированы в систему Ethereum.

Ethereum должен стать быстрее и эффективнее не только для проверки блоков, но и для других приложений. Сюда входят Мемпулы, Списки включения и Легкие клиенты. Все эти случаи использования, как сообщается, требуют большого количества доказательств для проверки таких элементов, как балансы счетов и действительность транзакций. Поэтому вместо доказательств STARK могут использоваться более простые ветви Меркла. Бутерин указывает, что ветви Меркла обновляемы и могут предоставить преимущество.

Тем временем сообществу Ethereum необходимо также продолжить оставшуюся работу. Согласно Бутерину, это включает анализ стоимости газа с EIP-4762. Он покажет, как изменение комиссий за газ для безгосударственных клиентов повлияет на Ethereum. И поскольку переход к безгосударственности сложен, процесс перехода также необходимо протестировать. Также предположительно необходимо проанализировать безопасность новых STARK-дружественных хеш-функций, таких как Poseidon, которые предсказаний менее протестированы. Проведение анализа безопасности новых хеш-функций и систем доказательств, таких как SHA256, также является важным шагом.

Ethereum придется взглянуть на квантово-устойчивую криптографию

Согласно Бутерину, 3 алгоритмы Verkle, STARK с консервативными хеш-функциями и с новыми хеш-функциями имеют компромиссы. Он объясняет, что деревья Verkle наиболее готовы к развертыванию, но не устойчивы к квантовым атакам и сложнее доказываются в продвинутых системах, таких как SNARKs.

Подходы на основе хешей (STARKs) могут обеспечить более быстрое время синхронизации для узлов, но технология все еще нуждается в большей разработке и анализе безопасности. Деревья Verkle также позволяют легко обновляться (что полезно для мемпулов и списков включения), но с ними сложнее работать для некоторых продвинутых криптографических доказательств (SNARKs).

Чтобы справиться с этими компромиссами, Бутерин предлагает решетчатые деревья Меркла чтобы стать квантово-устойчивой альтернативой. Однако интеграция его в текущую структуру Ethereum будет сложной. Другой вариант ввести многомерный газ для разделения разрыва в эффективности между средним случаем и худшим случаем. Это означает, что многомерный газ может позволить Ethereum уменьшить количество хешей, необходимых в экстремальных случаях. С этим Ethereum может отложить вычисление корня состояния до следующего блока и увеличить время доступна на генерацию доказательств.

Путь к масштабируемости Ethereum будет решать проблему хранения бремени

Блог Бутерина также подчеркивает, что доказательства действительности для EVM в настоящее время сталкиваются с проблемами в безопасности и времени доказателя . Проблема масштабируемости и децентрализации Ethereum также связана с решением вызовы генерации доказательств. EIP-4444 предлагает внедрить безгосударственную валидацию и истечение срока действия истории, чтобы снизить бремя хранения данных для клиентов. Кроме того, текущие доказательства действительности нуждаются в оптимизации для улучшения скорости и эффективности. Бутерин предлагает стратегии, такие как параллелизация и использование продвинутое оборудование, чтобы помочь ускорить этот процесс.

The Verge станет трансформацией для Ethereum, сосредоточившись на безгосударственности и эффективной проверке. STARK-дружественность, как сообщается, будет важна для нескольких других обновлений сети PoS, чтобы она могла масштабироваться. С любыми оставшимися вызовами также существуют компромиссы, связанные с внедрением этих технологий.