一文纵览无状态以太坊路线图新变化

关键路径：通过区块见证实现无状态验证者，通过状态保质期来抑制状态增长。

原文标题：《通告 | 一份新的无状态以太坊路线图》

自上一版无状态以太坊的全面 「路线图」 发布以来已经过去了一段时间，现在很多东西都发生了改变。似乎又到了需要「全都写下来」的时候了。

我们没有在做什么

我们没有在解决无状态挖矿的问题。

我们没有在解决 DSA （动态状态访问）问题，也不准备出于执行的目的为事务附加见证数据（witness）。

很难确定我们的目标到底是什么。但是我认为，只要我们着眼于需求，自然会出现一个目标梯度。

通过区块见证实现无状态验证者

我们 希望 / 需要 验证者无需保存完整的状态就能验证区块。一种提议是在协议中要求为区块附加区块见证，以便客户端使用区块见证数据来验证执行区块得到的状态根。

为此，我们需要：

A：大大缩小见证（就当前的十六进制帕特里夏树而言，见证数据大小最高可达 100 MB）

B：让验证者可以连同区块一起获得可靠的见证

我们使用 Verkle Trie 来解决需求 A ，将证明开支降至恒定大小（从理论上来说，根据当前 1250 万的 gas 上限来估算，证明大小的上限约为 800k，平均约为 200k）。另请参见 「 为以太坊状态应用 verkle trie 的提议 」。还值得一提的是，统一 verkle trie 需要修改 SELFDESTRUCT 操作码的行为，或完全删除该操作码。

我们通过见证消息成为协议运行的一部分（很可能是将其作为区块头中的访问列表）来解决需求 B，以便收到该证明的人确认它是对应区块的正确证明。关于生成并通过 gossip 广播见证的责任归属尚未确定。

延伸阅读：《为什么无状态性对于 ETH 2.0 来说如此重要？》

通过状态保质期（State Expiry）来抑制状态增长

区块提议者（或矿工）依然需要生成区块。我们不建议解决无状态区块挖矿的问题，因为这会将我们的目标变成减轻日益增长的状态维护负担。

我们的目标是对总体状态规模施以经济限制。我们计划通过「状态保质期」来实现该目标。

详情请参阅：《Resurrection-conflict-minimized state bounding, take 2 - #17 by vbuterin。》

大致上讲，所谓的状态保质期，就是让状态在一段时间（大约 12 个月）后「失去活性」。失活状态不再由协议管理。任何与失活状态的交互都需要附带一个证明，让失活状态重新恢复活性。该方案不会将任何复杂的「租赁」 机制引入 EVM，但它实际上还是强制实现了「状态租赁」。其结果就是为总体状态规模设置了严格的上限。

次关键路径

通过「门户客户端」实现无状态客户端架构

延伸阅读：《Complete revamp of the 「Stateless Ethereum」roadmap - #2 by dankrad》

当前的 DevP2P 以太坊协议不能很好地支持无状态客户端。即使为支持无状态客户端而修改协议，这也并非易事。也就是说，仅依靠「关键路径」，我们就可以构建出适用于 Eth1+Eth2 合并基础设施的客户端，但是这些客户端对于大多数为了使用 JSON-RPC API 而使用客户端人来说没什么用。

另一项正在开展的计划是构建支持广泛部署超轻量级 「门户客户端」所必需的网络基础设施。所谓的 「门户」 ，就是指客户端可以查看网络和相关数据，但是不必通过任何有意义的方式参与协议。

「门户客户端」将参与专为满足以下需求而设计的专用型点对点网络：

1. 按需检索任意状态。

• State Network DHT - Development Update #2 - #5 by pipermerriam

2. 按需检索任意区块链历史。

• Alexandria - HackMD （已经过时，但是从概念上讲具有代表性）

3. 参与交易 gossip 广播，但是无需访问状态。

• Scalable Transaction Gossip - #3 by pipermerriam

4. 参与区块 gossip 广播，但是无需满足 DevP2P 以太坊协议的隐形要求。

任何想要吸引 JSON-RPC API 用户的 「无状态客户端」都会参与这类网络。我们希望现有客户端会利用这类网络来让自己变得更加轻量级。

这不是实现 Eth1 + Eth2 合并这一主要目标的关键路径，但它有助于将无状态客户端扩展至除验证者以外的用例。

Regenesis （或许不会清理状态）

过去，「Regenesis」有两个不同的涵义：

1. 使用一个新的创世块来重新启动区块链，并就创世状态达成共识。

2. 让状态「失去活性」，必须提供证明来让状态「恢复活性」。

活性 / 失活机制现已归类为 「状态有效期」方案。

使用新的创世块来重启区块链有很多好处。其中，最主要的一点是，将所有客户端从历史分叉规则所带来的隐形需求中解放出来，让客户端变得更加简单。这也可以帮助节点缩短获得完整状态副本所需的同步时间。

被移出关键路径的内容

Binary Trie

原本是用来减少见证大小的主要机制，现已被 Verkle Trie 替代。

参考阅读：《EIP-3102: Binary trie structure》

代码默克尔化

原本是用来减少见证大小的次要机制，现已被 Verkle Trie 替代。

参考阅读：《EIP-2926: Chunk-Based Code Merkleization》

作者 :pipermerriam