Виталик Бутерин излагает план по очистке Ethereum

Создатель Ethereum Виталик Бутерин объявил о следующем шаге сети, которым, как оказалось, является устранение лишнего веса. Он называет это «Очисткой» (The Purge).

В пятом блоге своей серии Виталик изложил безжалостный план устранения раздувания блокчейна, устранения избыточных функций и оптимизации протокола. Сеть Ethereum забита устаревшими транзакциями и сложными унаследованными функциями.

Решение? Виталик хочет сократить исторические и состоятельные данные, упростить функции протокола и облегчить работу узлов. Это агрессивное решение является ответом на быстрый рост данных в Ethereum.

В настоящее время для полного узла Ethereum требуется более 1,1 терабайта хранилища только для клиента выполнения, плюс еще больше для данных консенсуса.

По мере накопления транзакций и счетов потребности в хранилище растут, создавая узкие места. Без изменений Ethereum рискует стать медлительным, а новые клиенты столкнутся с болезненно долгим временем синхронизации, чтобы просто догнать цепочку.

Истечение срока истории: уменьшение нагрузки на память Ethereum

Вместо того чтобы каждый узел хранил все когда-либо записанные транзакции, Виталик предлагает узлам сохранять только недавние данные. Исторические блоки, старые транзакции и квитанции распределяются между узлами небольшими частями.

По мнению Виталика, исторические данные должны работать как торрент-сеть — узлы хранят части данных, обеспечивая доступность данных без того, чтобы один узел хранил все. «Речь идет о сотнях гигабайт старых блоков, накапливающихся каждый год», — сказал он.

Текущая модель, при которой узлы хранят все данные, уже была изменена. Блоки консенсуса, жизненно важные для proof-of-stake, хранятся в течение шести месяцев, в то время как блобы (большие блоки данных транзакций) исчезают через 18 дней.

Новое предложение Виталика, EIP-4444, настаивает на годовом лимите хранения для исторических блоков и квитанций. Его конечная цель? Распределенная сеть, где каждый узел хранит лишь часть истории, используя доказательства Меркла и коды исправления ошибок для гарантии точности.

Это распределенное хранение истории не снизит надежность данных Ethereum. Виталик утверждает, что, увеличив количество узлов, количество копий данных будет умножаться по всей сети, делая каждый фрагмент истории хорошо защищенным. 

Коды исправления ошибок добавят устойчивости, подобно технологии, которая помогает блобам оставаться доступными для выборки данных. Виталик также указывает на Сеть Портал и методы одноранговой сети как на возможные решения, позволяющие Ethereum управлять распределением данных без reliance на централизованное хранение.

Истечение срока состояния: ограничение постоянства данных

Помимо истории, очистка Виталика включает более сложного зверя: «истечение срока состояния». В отличие от истории, данные состояния (такие как балансы счетов, nonce и хранилище смарт-контрактов) сложнее подвергнуть истечению срока. Как только создан объект состояния (например, счет с ETH или слот хранилища контракта), он остается доступным для любой транзакции.

И с каждым объектом данные Ethereum растут. Чтобы сдержать это, Виталик предлагает автоматическое истечение срока, обрезая данные, которые не трогались недавно. Трюк заключается в балансе между истечением срока состояния и постоянством Ethereum. 

Он считает, что пользователи должны иметь возможность «исчезнуть на пять лет, вернуться и все еще иметь доступ к своим средствам». Эта система требует эффективности — никаких дополнительных вычислений или сложных моделей для разработчиков.

Ethereum пробовал различные идеи, такие как «аренда блокчейна», которая взимала плату с пользователей за сохранение их данных в живых, и «регенезис», который пытался сбросить блокчейн для уменьшения данных. Ни одна из них не прижилась.

Два новых предложения направлены на устранение раздувания состояния. Во-первых, это «частичное истечение срока состояния». Сеть разделит данные на фрагменты, храня только недавние фрагменты, сохраняя «заглушки» (маленькие части неактивных данных) для доказательства существования. 

Если фрагмент будет удален, пользователи могут оживить его с помощью доказательства прошлых данных. Предложение дизайна Виталика, EIP-7736, использует деревья Веркле и модель «ствол-лист» для группировки данных. Любые данные, не троганные в течение шести месяцев, удаляются, оставляя после себя только заглушку для восстановления при необходимости.

Вторая идея — истечение срока на основе периода адреса, которое разделяет объекты состояния по времени. У каждого счета есть «период адреса», и хранятся только данные из двух самых последних периодов.

Если кто-то захочет старые данные, он представит доказательство Меркла для их восстановления. Эта периодическая настройка потребует изменения форматов адресов, расширения текущего 20-байтового формата для включения номеров версий и периодов.

Виталик также предлагает сокращение адресного пространства для сохранения совместимости. Задача тогда станет убедить пользователей понять и доверять этой периодической системе, не жертвуя основным обещанием Ethereum доступности.

Очистка функций: упрощение сложности кода Ethereum

Финальная фаза очистки затрагивает сложность протокола. Виталик говорит: «Каждая новая функция делает Ethereum сложнее в использовании, но удаление чего-либо — это кошмар». Самый известный пример — SELFDESTRUCT, опкод, позволяющий пользователям удалять хранилище контракта. 

Изначально он позволял добровольную очистку состояния, но в основном не используется и несет риск атак на отказ в обслуживании. Хардфорк Ethereum Dencun ослабил опкод, и Виталик планирует полностью удалить его в ближайшее время.

Другие раздутые функции включают старые типы транзакций, избыточные форматы данных и смешанную настройку протокола с разной порядком байтов. Эти причуды делают разработку запутанной, а обновление Ethereum — сложным.

Список очистки Виталика также включает переход форматов данных с RLP на SSZ, упрощение правил газа для лучшего управления ресурсами блока и удаление неиспользуемых прекомпилов, таких как RIPEMD160, MODEXP и BLAKE. Он также поддерживает переход Ethereum к модели без состояния (stateless client), что устранит нагрузку на хранилище для большинства узлов.

Некоторые из этих изменений потребуют абстракции счетов, позволяя пользователям обрабатывать унаследованные типы транзакций через «код EVM по умолчанию для счетов». Это, по словам Виталика, упростит Ethereum Virtual Machine (EVM), одновременно сократив размер кода. В долгосрочной перспективе сама EVM может получить обновление.

Он объясняет, что разработчики Ethereum рассматривают новую модель выполнения, такую как RISC-V или Cairo, или, возможно, использование формата объектов EVM (EOF) для стандартизации правил кода. 

EOF изменяет правила газа и запрещает определенные инструкции для обеспечения модульных обновлений, повышая масштабируемость Ethereum. Сообщается, что этот формат позволит разработчикам вносить постепенные улучшения, в конечном итоге помогая Ethereum оставаться легким.

Но Виталик дал и другой вариант. Он говорит, «Более радикальная стратегия упрощения Ethereum — сохранить протокол как есть, но переместить крупные его части из функций протокола в код контрактов».