TLDR:以太坊借鉴比特币UTXO模型实现千倍扩展
原生UTXO可将以太坊支付状态削减99.8%
Vitalik称赞比特币的UTXO设计,以太坊正探索混合状态模型,目标实现千倍扩展。
原生UTXO可将永久支付状态使用量减少99.8%,使十亿条条目压缩至约300MB。
以太坊状态每年增长约100GB,状态效率成为千倍扩展的关键制约因素。
递归STARK可在八节点连接、500毫秒聚合条件下,随活动规模增加约2MB/s的带宽需求。
随着研究人员着手解决区块链最棘手的扩展难题之一——如何在网络活动增长时保持状态可控——以太坊越来越多地借鉴比特币的思路。在8月16日的一篇帖子中,Vitalik Buterin称赞比特币开发者率先提出了许多影响以太坊研究的概念,尤其提到了Utreexo项目。
“比特币开发者值得称赞,他们开创了许多这样的想法(参见Utreexo)。没错,这就是当前提议的以太坊扩展策略的实际运作方式。我们希望以太坊能兼具UTXO风格的状态、动态状态以及介于两者之间的所有优点……”
这一新兴策略并非取代以太坊的账户系统,而是将UTXO风格的结构与动态状态及其他方法相结合。目标是在保持去中心化、抗审查性和节点实际可操作性的前提下,大幅提升活动规模。
以太坊转向比特币UTXO模型实现千倍扩展
这一转变是更广泛研究路线图的一部分,旨在实现执行、数据可用性和状态管理方面约1000倍的长期扩展。Buterin在2月写道,通过ZK-EVM,执行能力最终可扩展约1000倍。同时,PeerDAS和blob可提供约500倍的数据扩展。然而,状态方面则面临不同挑战——以太坊的活跃状态每年已增长约100GB。
随着持久账户和存储条目不断累积,节点必须处理越来越庞大的信息量,这可能推高网络运行成本。为解决这一问题,以太坊研究员Toni Wahrstätter在7月提出了一项提案,将原生UTXO作为可能的解决方案之一。
在以太坊当前的账户模型下,接收ETH或代币会创建持久状态。相比之下,UTXO风格的支付则作为一次性对象,在后续被花费时即可消耗。根据该提案,对于不需要持久存储的支付工作负载,原生UTXO可将永久状态需求减少约99.8%。以太坊无需将每个完整的支付对象保留在活跃状态中,而是可以在历史日志中保存其创建信息,仅保留一个指示该对象是否已被花费的紧凑标记。
这种缩减在规模扩大时更为明显。该提案估计,对于十亿条条目,永久UTXO状态大约只需要300MB,而等效的账户或存储条目则需要100GB到150GB。这一差距有助于解释为何受比特币启发的架构在以太坊扩展研究中日益重要。不过,该提议的模型将是混合式的,而非完全取代以太坊现有的账户结构。需要动态存储的智能合约和应用可以继续使用传统账户,而简单的转账则可转入更轻量的状态类别,从而减少节点必须保留的永久信息量。
比特币的Utreexo项目为此方法提供了另一个参考点。Utreexo并非要求每个节点存储完整的UTXO数据集,而是使用紧凑的Merkle树累加器配合密码学包含证明。因此,据Bitcoin Optech估计,该设计可将本地状态需求降至仅几KB,同时仍允许节点执行完整的交易验证。
原生UTXO可将以太坊支付状态削减99.8%
以太坊研究人员还在研究原生UTXO如何与Buterin提出的递归STARK内存池协同工作。在该系统中,内存池节点会定期将交易有效性证明组合成递归STARK。单个证明可达约128KB,但聚合机制可防止带宽需求随交易活动成比例增长。一个示例估计,对于维护八个节点连接、聚合间隔为500毫秒的节点,额外带宽约为每秒2MB。
后续的研究讨论将这一设计与原生UTXO联系起来。大量独立的支付在聚合为更小的聚合证明之前,可通过递归方式证明。然而,该架构仍处于实验阶段,而非即将到来的网络变更。原生UTXO提案部分依赖于EIP-8141(框架交易),该提案目前仍处于草案阶段。
尽管如此,这项研究表明以太坊的扩展策略正在拓宽。受比特币启发的状态结构正与零知识证明一同被研究,以减轻节点负担,同时支持大幅提升的活动规模。
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