随着数据存储和验证需求的增长，Ethereum网络可能会朝着无状态验证的方向发展。联合创始人 Vitalik Buterin 为这一转变提出了两种解决方案——Verkle 树和 STARK。
虽然这两种方法都使块验证更加高效和易于访问，但在安全性、效率和实现复杂性方面存在权衡。
STARK作为 Verkle 树的替代品有何
Ethereum联合创始人 Vitalik Buterin发布了另一篇博客来解释该网络可能的未来。 在本博客中重点关注无状态验证，其中节点可以验证区块而无需存储完整的Ethereum状态。 在谈到 The Verge 时，他解释说，早期的通过降低验证的计算要求来提高Ethereum协议的效率。现在的目标是用 SNARK 验证这条链。
Verkle树和STARKs ，这两种方式都希望降低区块验证的计算要求。与此同时，SNARK——简洁的非交互式知识论证——也是Ethereum坊未来的一部分。
Verkle 树将允许节点通过生成紧凑证明来验证 Ethereum 区块，这将减少节点存储整个状态的需要。然而，Verkle 树未来可能面临量子计算的潜在限制。他认为复杂的技术现在更加可行，并且可以完全跳过 Verkle 树。
与此同时，The Verge 有两个主要目标。首先是减少节点验证 Ethereum 交易所需存储的数据量。第二是降低验证的计算要求，甚至移动设备和智能手表也可以参与网络。
因此，无论Ethereum采用哪种方式进行无状态验证（Verkle 或 STARK），其目标都是解决不断增长的数据量问题。 Buterin 表示，“原始状态数据每年增加约 30 GB，个人客户端必须在上面存储一些额外的数据，以便能够有效地更新 trie。”
部署无状态验证如何简化节点设置
值得注意的是，Ethereum规模的不断增长使得利益相关者很难设置和升级他们的节点。因此，Buterin 提倡使用无状态验证来解决这个问题，让节点在不存储所有数据的情况下验证区块。该过程允许节点使用包括状态值和加密证明的见证来验证块。然而，为了让无状态验证有效地工作，Ethereum当前的 Merkle Patricia 树结构需要被替换，因为它不适合创建紧凑、易于验证的证明。
Ethereum来说更好？两种方法都有优点和缺点。 Verkle 树使用基于椭圆曲线的向量承诺，这可以创建紧凑的证明，但仍然可能容易受到未来的量子攻击。它们也更容易使用Ethereum当前的架构来实现。另一方面，STARK 提供更小的证明大小（与 Verkle 的 2.6 MB 相比大约 100-300 kB），并且证明时间可能更快。然而，它们需要更多的计算能力，并且尚未完全集成到Ethereum的系统中。
Ethereum 需要变得更快、更高效，不仅是为了验证区块，还为了其他应用程序。它包括内存池、包含列表和轻客户端。据报道，所有这些用例都需要大量证据来验证帐户余额和交易有效性等项目。因此，可以在 STARK 证明上使用更简单的 Merkle 分支。 Buterin 指定 Merkle 分支是可更新的，并且可能会提供优势。
与此同时，Ethereum还需要处理剩余的工作。据 Buterin 称，它包括使用 EIP-4762 进行 Gas 成本分析。它将指出改变无状态客户的汽油费将如何影响Ethereum。而且由于向无状态的切换很复杂，因此过渡过程也需要进行测试。 据报道，还需要分析 Poseidon 等新的 STARK 友好哈希函数的安全性，这些函数经过 的测试较少。对新的哈希函数和 SHA256 等证明系统进行安全分析也是至关重要的一步。
Ethereum将不得不考虑量子安全密码学
根据 Buterin 的说法，Verkle、 STARK和保守哈希函数以及新哈希函数这 3 种算法之间存在权衡。他解释说，Verkle 树最适合部署，但不具备量子抗性，并且更难在 SNARK 等先进系统中得到证明。
基于哈希的方法（STARK）可以为节点提供更快的同步时间，但该技术仍然需要更多的开发和安全分析。 Verkle 树还允许轻松更新（对于内存池和包含列表有用），但对于某些高级加密证明（SNARK）来说更难使用。
为了应对这些权衡，Buterin 提出基于格的 Merkle 树成为量子安全的替代方案。然而，将其到当前的Ethereum结构中将会很复杂。另一种选择是引入多维气体来区分平均情况和最坏情况之间的效率差距。这意味着多维气体可以让Ethereum减少极端情况下所需的哈希数量。这样，Ethereum可用于生成证明的时间
通往Ethereum可扩展性的路线将解决存储负担
Buterin 的博客还强调，EVM 的有效性证明目前面临安全性和证明时间方面的挑战。Ethereum的可扩展性和去中心化挑战还伴随着解决证明生成的挑战 EIP-4444 建议实施无状态验证和历史过期，以减轻客户端的数据存储负担。除此之外，当前的有效性证明需要优化以提高速度和效率。 Buterin 建议采取并行化和使用先进硬件等策略来帮助加速这一过程。
The Verge 将Ethereum的一次转型，专注于无状态和高效验证。据报道，STARK 友好性对于 PoS 网络的其他几个升级及其扩展非常重要。无论仍然存在什么挑战，与实施这些技术相关的权衡也都存在。
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