Vitalik : l'avenir potentiel d'Ethereum, The Purge

L'un des défis auxquels Ethereum est confronté est que, par défaut, l'expansion et la complexité de tout protocole de blockchain augmentent avec le temps. Cela se produit à deux endroits :

Données historiques : Toutes les transactions effectuées et tous les comptes créés à tout moment dans l'histoire doivent être stockés de manière permanente par tous les clients et téléchargés par tout nouveau client, afin d'être complètement synchronisés avec le réseau. Cela entraînera une charge client et un temps de synchronisation qui augmentent avec le temps, même si la capacité de la chaîne reste inchangée.

Fonctionnalité du protocole : Ajouter de nouvelles fonctionnalités est beaucoup plus facile que de supprimer d'anciennes fonctionnalités, ce qui entraîne une complexité croissante du code au fil du temps.

Pour que l'Ethereum puisse se maintenir à long terme, nous devons exercer une forte pression inverse sur ces deux tendances, réduisant la complexité et l'expansion au fil du temps. Mais en même temps, nous devons conserver l'une des propriétés clés qui rendent la blockchain formidable : la durabilité. Vous pouvez mettre un NFT, une lettre d'amour dans les données d'un appel de transaction, ou un contrat intelligent contenant 1 million de dollars sur la chaîne, entrer dans une grotte pendant dix ans, et en sortant, découvrir qu'il est toujours là, attendant que vous le lisiez et interagissiez. Pour que les DApps puissent se décentraliser complètement en toute confiance et supprimer les clés de mise à jour, elles doivent être sûres que leurs dépendances ne seront pas mises à jour de manière à les détruire - en particulier L1 lui-même.

Si nous nous engageons à trouver un équilibre entre ces deux exigences et à minimiser ou inverser l'enflure, la complexité et le déclin tout en maintenant la continuité, c'est absolument possible. Les organismes vivants peuvent le faire : bien que la plupart des organismes vieillissent avec le temps, quelques chanceux ne le font pas. Même les systèmes sociaux peuvent avoir une durée de vie très longue. Dans certains cas, Ethereum a déjà réussi : la preuve de travail a disparu, l'opcode SELFDESTRUCT a en grande partie disparu, et les nœuds de la chaîne de balise ont stocké des données anciennes pendant jusqu'à six mois. Trouver ce chemin pour Ethereum d'une manière plus générale et tendre vers un résultat final stable à long terme est le défi ultime pour la scalabilité à long terme d'Ethereum, la durabilité technique et même la sécurité.

The Purge : Objectif principal.

Réduire les exigences de stockage des clients en diminuant ou en éliminant la nécessité pour chaque nœud de conserver de façon permanente tous les historiques, voire les états finaux.

Réduire la complexité du protocole en éliminant les fonctionnalités inutiles.

Table des matières :

Expiration de l'historique (历史记录到期)

État d'expiration（状态到期）

Nettoyage des fonctionnalités

Expiration de l'historique

résout quel problème ?

À la date de rédaction de cet article, un nœud Ethereum complètement synchronisé nécessite environ 1,1 To d'espace disque pour exécuter le client, et plusieurs centaines de Go d'espace disque supplémentaires pour le client de consensus. La grande majorité de cela est historique : des données concernant les blocs historiques, les transactions et les reçus, dont la plupart ont plusieurs années. Cela signifie que même si la limite de Gas n'augmente pas du tout, la taille des nœuds continuera d'augmenter de plusieurs centaines de Go chaque année.

Qu'est-ce que c'est et comment ça fonctionne ?

Une caractéristique clé de la simplification des problèmes de stockage historique est que, puisque chaque bloc est lié au bloc précédent par un lien de hachage (et d'autres structures), il suffit d'atteindre un consensus sur le présent pour atteindre un consensus sur l'histoire. Tant que le réseau parvient à un consensus sur le dernier bloc, n'importe quel bloc historique, transaction ou état (solde de compte, nombre aléatoire, code, stockage) peut être fourni par n'importe quel participant individuel ainsi que par une preuve de Merkle, et cette preuve permet à quiconque d'en vérifier la validité. Le consensus est un modèle de confiance N/2-of-N, tandis que l'histoire est un modèle de confiance N-of-N.

Cela nous offre de nombreuses options sur la manière de stocker les historiques. Un choix naturel est un réseau où chaque nœud ne stocke qu'une petite partie des données. C'est ainsi que fonctionne le réseau de semences depuis des décennies : bien que le réseau stocke et distribue des millions de fichiers au total, chaque participant ne stocke et ne distribue que quelques fichiers parmi eux. Peut-être contre-intuitivement, cette méthode ne réduit même pas nécessairement la robustesse des données. Si en rendant l'exécution des nœuds plus économique, nous pouvons établir un réseau de 100 000 nœuds, où chaque nœud stocke 10 % de l'historique de manière aléatoire, alors chaque donnée sera copiée 10 000 fois - tout comme dans un réseau de 10 000 nœuds où chaque nœud stocke tout.

Aujourd'hui, Ethereum a commencé à se défaire du modèle où tous les nœuds stockent en permanence toute l'historique. Les blocs de consensus (c'est-à-dire la partie liée au consensus par preuve de participation) ne conservent qu'environ 6 mois. Les Blob ne sont stockés que pendant environ 18 jours. L'EIP-4444 vise à introduire une période de stockage d'un an pour les blocs historiques et les reçus. L'objectif à long terme est d'établir une période unifiée (probablement d'environ 18 jours) pendant laquelle chaque nœud est responsable du stockage de tout, puis de créer un réseau pair à pair composé de nœuds Ethereum qui stockera les anciennes données de manière distribuée.

Les codes d'effacement peuvent être utilisés pour améliorer la robustesse tout en maintenant le même facteur de réplication. En fait, le Blob a déjà été codé avec des codes d'effacement pour soutenir l'échantillonnage de disponibilité des données. La solution la plus simple consiste probablement à réutiliser ces codes d'effacement et à inclure également les données de bloc d'exécution et de consensus dans le blob.

est en relation avec les recherches existantes ?

EIP-4444；

Torrents et EIP-4444；

Réseau de portail；

Portail réseau et EIP-4444 ;

Stockage et récupération distribués des objets SSZ dans le Portail;

Comment augmenter la limite de gas (Paradigm).

que faut-il encore faire, quels compromis faut-il envisager ?

Le travail principal restant consiste à construire et à intégrer une solution distribuée concrète pour stocker les historiques ------ au moins l'historique des exécutions, mais finalement aussi le consensus et le blob. La solution la plus simple consiste à (i) simplement introduire une bibliothèque torrent existante, ainsi que (ii) appelée solution native d'Ethereum connue sous le nom de réseau Portal. Une fois l'un ou l'autre introduit, nous pouvons ouvrir l'EIP-4444. L'EIP-4444 lui-même n'exige pas de hard fork, mais il nécessite une nouvelle version du protocole réseau. Par conséquent, il est utile de l'activer simultanément pour tous les clients, sinon il existe un risque que les clients échouent en se connectant à d'autres nœuds en s'attendant à télécharger l'historique complet mais n'obtenant en réalité rien.

Les principaux compromis concernent nos efforts pour fournir des données historiques "anciennes". La solution la plus simple consiste à arrêter demain de stocker les anciennes données et à s'appuyer sur les nœuds d'archive existants et divers fournisseurs centralisés pour la réplication. C'est facile, mais cela affaiblit la position de l'Éthereum en tant que lieu d'enregistrement permanent. Une voie plus difficile mais plus sécurisée consiste d'abord à construire et à intégrer un réseau torrent pour stocker l'historique de manière distribuée. Ici, "à quel point nous nous efforçons" a deux dimensions :

Comment nous efforçons-nous de garantir que le plus grand ensemble de nœuds stocke effectivement toutes les données ?

Quelle est la profondeur de l'intégration de l'historique de stockage dans le protocole ?

Une approche extrême et paranoïaque pour (1) impliquerait une preuve de dépositaire : en réalité, cela exigerait que chaque validateur de preuve de participation stocke un certain pourcentage d'historique et vérifie régulièrement de manière cryptographique s'il le fait. Une approche plus douce consisterait à établir une norme volontaire pour le pourcentage d'historique stocké par chaque client.

Pour (2), l'implémentation de base ne concerne que le travail déjà effectué aujourd'hui : le Portail a déjà stocké un fichier ERA contenant l'ensemble de l'historique d'Ethereum. Une implémentation plus complète impliquerait de le connecter réellement au processus de synchronisation, de sorte que si quelqu'un souhaite synchroniser un nœud de stockage d'historique complet ou un nœud d'archivage, même si aucun autre nœud d'archivage n'est en ligne, il peut le faire en se synchronisant directement à partir du réseau de portail.

Comment interagit-il avec les autres parties de la feuille de route ?

Si nous voulons rendre l'exécution ou le démarrage des nœuds extrêmement facile, alors réduire les besoins de stockage historique peut être considéré comme plus important que la sans état : sur les 1,1 To nécessaires pour le nœud, environ 300 Go sont l'état, les 800 Go restants étant devenus historiques. Ce n'est qu'en réalisant la sans état et l'EIP-4444 que nous pourrons atteindre la vision de faire fonctionner un nœud Ethereum sur une montre intelligente et de le configurer en seulement quelques minutes.

La limitation du stockage historique rend également plus réalisables les nouveaux nœuds Ethereum, qui ne prennent en charge que la dernière version du protocole, ce qui les rend plus simples. Par exemple, il est désormais possible de supprimer en toute sécurité de nombreuses lignes de code, car tous les emplacements de stockage vides créés lors de l'attaque DoS de 2016 ont été supprimés. Maintenant que la transition vers la preuve d'enjeu est devenue historique, les clients peuvent supprimer en toute sécurité tout le code lié à la preuve de travail.

Expiration de l'état

résout quel problème ?

Même si nous éliminons le besoin de stocker l'historique côté client, les besoins de stockage du client continueront à croître, d'environ 50 Go par an, car l'état continue de croître : les soldes de compte et les nombres aléatoires, le code des contrats et le stockage des contrats. Les utilisateurs peuvent payer des frais uniques, ce qui impose un fardeau permanent aux clients Ethereum actuels et futurs.

L'état est plus difficile à "expirer" que l'historique, car l'EVM est fondamentalement conçu autour de l'hypothèse suivante : une fois qu'un objet d'état est créé, il existera toujours et pourra être lu à tout moment par n'importe quelle transaction. Si nous introduisons la non-état, certains pensent que le problème n'est peut-être pas si grave : seuls les constructeurs de blocs spécialisés ont réellement besoin de stocker l'état, tandis que tous les autres nœuds (y compris ceux générant des listes !) peuvent fonctionner sans état. Cependant, il existe un point de vue selon lequel nous ne voulons pas trop dépendre de la non-état, et qu'à terme, nous pourrions vouloir faire expirer l'état pour maintenir la décentralisation d'Ethereum.

Qu'est-ce que c'est et comment ça fonctionne

Aujourd'hui, lorsque vous créez un nouvel objet d'état (ce qui peut se produire de l'une des trois manières suivantes : (i) envoyer de l'ETH à un nouveau compte, (ii) créer un nouveau compte avec du code, (iii) définir un emplacement de stockage qui n'a pas été touché auparavant), cet objet d'état reste dans cet état indéfiniment. En revanche, ce que nous souhaitons, c'est que l'objet expire automatiquement au fil du temps. Le défi clé est de le faire d'une manière qui réalise trois objectifs :

Efficacité : pas besoin d'un grand nombre de calculs supplémentaires pour exécuter le processus d'échéance.

Facilité d'utilisation : Si quelqu'un entre dans une grotte pendant cinq ans et revient, il ne devrait pas perdre l'accès à ses positions en Éther, ERC20, NFT, CDP...

Amabilité pour les développeurs : les développeurs n'ont pas besoin de passer à un modèle de pensée complètement inconnu. De plus, les applications qui sont actuellement rigides et non mises à jour devraient continuer à fonctionner normalement.

Il est très facile de résoudre des problèmes si ces objectifs ne sont pas atteints. Par exemple, vous pouvez faire en sorte que chaque objet d'état stocke également un compteur de date d'expiration (qui peut être prolongé en brûlant de l'ETH, ce qui peut se produire automatiquement à tout moment lors de la lecture ou de l'écriture), et avoir un processus qui parcourt l'état pour supprimer les objets d'état avec des dates d'expiration. Cependant, cela introduit des calculs supplémentaires (voire des besoins de stockage), et cela ne peut certainement pas répondre aux exigences de convivialité. Les développeurs ont également du mal à raisonner sur des cas limites où les valeurs de stockage sont parfois réinitialisées à zéro. Si vous définissez un minuteur d'expiration dans le cadre du contrat, cela rend techniquement la vie des développeurs plus facile, mais cela rend l'économie plus difficile : les développeurs doivent réfléchir à la manière de "transférer" le coût de stockage continu aux utilisateurs.

Ces problèmes sont ceux que la communauté des développeurs de cœur d'Ethereum s'efforce de résoudre depuis des années, y compris des propositions telles que "loyer blockchain" et "régénération". Finalement, nous avons combiné les meilleures parties des propositions et nous nous sommes concentrés sur deux catégories de "solutions connues comme étant les moins mauvaises" :

Solutions pour les états expirés Conseils sur l'expiration de l'état basé sur le cycle d'adresse.

Expiration partielle de l'état

Certaines propositions d'état expirées suivent les mêmes principes. Nous divisons l'état en blocs. Chacun stocke de manière permanente la "carte de niveau supérieur", où les blocs peuvent être vides ou non vides. Les données dans chaque bloc ne sont stockées que si elles ont été récemment consultées. Il existe un mécanisme de "réanimation" qui, si elles ne sont plus stockées,

La principale différence entre ces propositions est : (i) comment nous définissons "récemment",