Masa Depan Potensial Ethereum: The Purge

Salah satu tantangan yang dihadapi Ethereum adalah bahwa, secara default, pembengkakan dan kompleksitas dari setiap protokol blockchain akan meningkat seiring berjalannya waktu. Ini terjadi dalam dua aspek:

Data historis: Setiap transaksi yang dilakukan dan setiap akun yang dibuat pada waktu tertentu dalam sejarah perlu disimpan secara permanen oleh semua klien, dan diunduh oleh klien baru mana pun untuk sepenuhnya disinkronkan dengan jaringan. Ini akan menyebabkan beban klien dan waktu sinkronisasi meningkat seiring berjalannya waktu, bahkan jika kapasitas rantai tetap tidak berubah.

Fungsi protokol: Menambahkan fitur baru jauh lebih mudah daripada menghapus fitur lama, yang mengakibatkan kompleksitas kode meningkat seiring waktu.

Untuk memastikan Ethereum dapat bertahan dalam jangka panjang, kita perlu memberikan tekanan balik yang kuat terhadap kedua tren ini, mengurangi kompleksitas dan ekspansi seiring berjalannya waktu. Namun, pada saat yang sama, kita perlu mempertahankan salah satu atribut kunci yang membuat blockchain menjadi hebat: ketahanan. Anda dapat meletakkan NFT, sebuah surat cinta dalam data panggilan transaksi, atau kontrak pintar senilai 1 juta dolar di atas rantai, masuk ke dalam gua selama sepuluh tahun, dan ketika keluar, menemukan bahwa itu masih ada menunggu Anda untuk dibaca dan berinteraksi. Agar DApp dapat sepenuhnya terdesentralisasi dengan tenang dan menghapus kunci upgrade, mereka perlu yakin bahwa ketergantungan mereka tidak akan diupgrade dengan cara yang merusak mereka - terutama L1 itu sendiri.

Jika kita bertekad untuk mencapai keseimbangan antara kedua kebutuhan ini, dan meminimalkan atau membalikkan pembengkakan, kompleksitas, dan penurunan sambil mempertahankan kontinuitas, itu adalah hal yang sangat mungkin. Organisme dapat melakukan ini: meskipun sebagian besar organisme menua seiring waktu, beberapa yang beruntung tidak. Bahkan sistem sosial juga dapat memiliki umur yang sangat panjang. Dalam beberapa kasus, Ethereum telah berhasil: bukti kerja telah menghilang, opcode SELFDESTRUCT sebagian besar telah hilang, dan node rantai beacon telah menyimpan data lama selama maksimal enam bulan. Menemukan jalan ini untuk Ethereum dengan cara yang lebih umum dan menuju hasil akhir yang stabil dalam jangka panjang adalah tantangan utama untuk skalabilitas jangka panjang Ethereum, keberlanjutan teknis, bahkan keamanan.

The Purge: Tujuan utama.

Mengurangi persyaratan penyimpanan klien dengan mengurangi atau menghilangkan kebutuhan setiap node untuk menyimpan semua riwayat atau bahkan status akhir secara permanen.

Mengurangi kompleksitas protokol dengan menghilangkan fungsi yang tidak diperlukan.

Daftar isi:

Kedaluwarsa sejarah（历史记录到期）

Kedaluwarsa status（状态到期）

Pembersihan fitur

Riwayat kedaluwarsa

Masalah apa yang diselesaikan?

Hingga saat penulisan ini, node Ethereum yang sepenuhnya disinkronkan membutuhkan sekitar 1,1 TB ruang disk untuk menjalankan klien, ditambah lagi ratusan GB ruang disk untuk klien konsensus. Sebagian besar dari ini adalah sejarah: data tentang blok, transaksi, dan bukti sejarah, sebagian besar sudah berusia bertahun-tahun. Ini berarti bahwa bahkan jika batas Gas sama sekali tidak meningkat, ukuran node akan terus meningkat ratusan GB setiap tahun.

Apa itu, dan bagaimana cara kerjanya?

Salah satu fitur penyederhanaan kunci dari masalah penyimpanan sejarah adalah bahwa karena setiap blok terhubung ke blok sebelumnya melalui hash (dan struktur lainnya), maka konsensus saat ini sudah cukup untuk mencapai konsensus sejarah. Selama jaringan mencapai konsensus pada blok terbaru, setiap blok, transaksi, atau status sejarah (saldo akun, angka acak, kode, penyimpanan) dapat disediakan oleh peserta individu mana pun serta bukti Merkle, dan bukti itu memungkinkan orang lain untuk memverifikasi kebenarannya. Konsensus adalah model kepercayaan N/2-of-N, sedangkan sejarah adalah model kepercayaan N-of-N.

Ini memberi kita banyak pilihan tentang bagaimana menyimpan catatan sejarah. Pilihan alami adalah jaringan di mana setiap node hanya menyimpan sebagian kecil data. Inilah cara kerja jaringan benih selama beberapa dekade: meskipun jaringan menyimpan dan mendistribusikan jutaan file, setiap peserta hanya menyimpan dan mendistribusikan beberapa file di antaranya. Mungkin bertentangan dengan intuisi, metode ini bahkan tidak selalu mengurangi ketahanan data. Jika dengan membuat node lebih ekonomis, kita dapat membangun jaringan dengan 100.000 node, di mana setiap node menyimpan 10% catatan sejarah secara acak, maka setiap data akan disalin 10.000 kali - sama dengan faktor salinan dari jaringan 10.000 node - di mana setiap node menyimpan semua konten.

Saat ini, Ethereum telah mulai melepaskan model di mana semua node menyimpan semua sejarah secara permanen. Blok konsensus (yaitu bagian yang terkait dengan konsensus bukti kepemilikan) hanya menyimpan sekitar 6 bulan. Blob hanya menyimpan sekitar 18 hari. EIP-4444 bertujuan untuk memperkenalkan periode penyimpanan satu tahun untuk blok dan bukti sejarah. Tujuan jangka panjang adalah untuk membangun periode terpadu (mungkin sekitar 18 hari), di mana setiap node bertanggung jawab untuk menyimpan semua konten, dan kemudian membangun jaringan peer-to-peer yang terdiri dari node Ethereum, untuk menyimpan data lama dengan cara terdistribusi.

Kode penghapusan dapat digunakan untuk meningkatkan ketahanan, sambil mempertahankan faktor duplikasi yang sama. Faktanya, Blob sudah menggunakan kode penghapusan untuk mendukung pengambilan data yang tersedia. Solusi yang paling sederhana kemungkinan adalah menggunakan kembali kode penghapusan ini dan juga memasukkan data eksekusi dan konsensus blok ke dalam blob.

Apa hubungan dengan penelitian yang ada?

EIP-4444；

Torrents dan EIP-4444；

Portal Jaringan;

Jaringan portal dan EIP-4444;

Penyimpanan dan pengambilan terdistribusi objek SSZ di Portal;

Bagaimana cara meningkatkan batas gas (Paradigm).

Apa yang perlu dilakukan lagi, apa yang perlu dipertimbangkan?

Pekerjaan utama yang tersisa termasuk membangun dan mengintegrasikan solusi terdistribusi konkret untuk menyimpan catatan sejarah------setidaknya catatan eksekusi, tetapi pada akhirnya juga termasuk konsensus dan blob. Solusi termudah adalah (i) dengan sederhana memperkenalkan perpustakaan torrent yang ada, serta (ii) yang disebut solusi asli Ethereum yang dikenal sebagai Portal Network. Setelah salah satu dari ini diperkenalkan, kita dapat membuka EIP-4444. EIP-4444 itu sendiri tidak memerlukan hard fork, tetapi memang memerlukan versi protokol jaringan baru. Oleh karena itu, mengaktifkannya secara bersamaan untuk semua klien adalah berharga, jika tidak, ada risiko klien gagal karena terhubung ke node lain yang diharapkan mengunduh catatan lengkap tetapi sebenarnya tidak didapatkan.

Pertimbangan utama berkaitan dengan bagaimana kita berusaha untuk menyediakan data sejarah "kuno". Solusi termudah adalah menghentikan penyimpanan sejarah kuno besok dan bergantung pada node arsip yang ada serta berbagai penyedia terpusat untuk replikasi. Ini mudah, tetapi melemahkan posisi Ethereum sebagai tempat catatan permanen. Jalan yang lebih sulit tetapi lebih aman adalah terlebih dahulu membangun dan mengintegrasikan jaringan torrent untuk menyimpan catatan secara terdistribusi. Di sini, "seberapa keras kita berusaha" memiliki dua dimensi:

Bagaimana kami berusaha memastikan bahwa kumpulan node terbesar benar-benar menyimpan semua data?

Seberapa dalam integrasi penyimpanan sejarah ke dalam protokol?

Metode ekstrem yang sangat paranoid untuk (1) akan melibatkan bukti kustodian: pada kenyataannya, meminta setiap validator bukti kepemilikan untuk menyimpan proporsi tertentu dari catatan sejarah, dan secara berkala memeriksa dengan cara yang dienkripsi apakah mereka melakukannya. Metode yang lebih ringan adalah menetapkan standar sukarela untuk persentase sejarah yang disimpan oleh setiap klien.

Untuk (2), implementasi dasar hanya melibatkan pekerjaan yang telah diselesaikan hari ini: Portal telah menyimpan file ERA yang mencakup seluruh sejarah Ethereum. Implementasi yang lebih menyeluruh akan melibatkan menghubungkannya ke proses sinkronisasi, sehingga jika seseorang ingin menyinkronkan simpul penyimpanan sejarah lengkap atau simpul arsip, bahkan jika tidak ada simpul arsip lain yang online, mereka dapat mencapainya melalui sinkronisasi langsung dari jaringan portal.

Bagaimana cara ia berinteraksi dengan bagian lain dari peta jalan?

Jika kita ingin membuat menjalankan atau memulai node menjadi sangat mudah, maka mengurangi kebutuhan penyimpanan sejarah bisa dibilang lebih penting daripada tanpa status: dari 1,1 TB yang diperlukan oleh node, sekitar 300 GB adalah status, dan sekitar 800 GB telah menjadi sejarah. Hanya dengan mencapai tanpa status dan EIP-4444, visi untuk menjalankan node Ethereum di jam tangan pintar dan hanya membutuhkan beberapa menit untuk disiapkan dapat terwujud.

Pembatasan penyimpanan sejarah juga membuat node Ethereum yang lebih baru lebih layak, hanya mendukung versi terbaru dari protokol, yang membuatnya menjadi lebih sederhana. Misalnya, sekarang banyak baris kode dapat dihapus dengan aman karena slot penyimpanan kosong yang dibuat selama serangan DoS pada tahun 2016 telah dihapus semua. Sekarang bahwa peralihan ke bukti kepemilikan telah menjadi sejarah, klien dapat dengan aman menghapus semua kode yang terkait dengan bukti kerja.

Status kedaluwarsa

Apa masalah yang diselesaikan?

Meskipun kita menghilangkan kebutuhan untuk menyimpan riwayat di klien, kebutuhan penyimpanan klien akan terus meningkat, sekitar 50 GB setiap tahun, karena status yang terus tumbuh: saldo akun dan nomor acak, kode kontrak dan penyimpanan kontrak. Pengguna dapat membayar biaya satu kali, sehingga memberikan beban kepada klien Ethereum sekarang dan di masa depan.

"Status lebih sulit untuk "kedaluwarsa" dibandingkan sejarah, karena EVM pada dasarnya dirancang di sekitar asumsi ini: setelah objek status dibuat, ia akan selalu ada dan dapat dibaca oleh transaksi kapan saja. Jika kita memperkenalkan tanpa status, beberapa orang berpendapat bahwa masalah ini mungkin tidak begitu buruk: hanya kelas pembangun blok khusus yang perlu menyimpan status secara nyata, sementara semua node lain (bahkan yang mencakup daftar generasi!) dapat berjalan tanpa status. Namun, ada pandangan bahwa kita tidak ingin terlalu bergantung pada tanpa status, dan pada akhirnya kita mungkin ingin membuat status kedaluwarsa untuk menjaga desentralisasi Ethereum.

Apa itu, dan bagaimana cara kerjanya

Hari ini, ketika Anda membuat objek status baru (ini dapat terjadi melalui salah satu dari tiga cara berikut: (i) mengirim ETH ke akun baru, (ii) membuat akun baru dengan kode, (iii) mengatur slot penyimpanan yang sebelumnya tidak tersentuh), objek status tersebut akan selamanya berada dalam status itu. Sebaliknya, yang kita inginkan adalah objek tersebut otomatis kedaluwarsa seiring berjalannya waktu. Tantangan kunci adalah untuk melakukan ini dengan cara yang mencapai tiga tujuan:

Efisiensi: Tidak memerlukan banyak perhitungan tambahan untuk menjalankan proses kedaluwarsa.

Keterjangkauan pengguna: Jika seseorang masuk ke dalam gua selama lima tahun dan kembali, mereka seharusnya tidak kehilangan akses ke posisi ETH, ERC20, NFT, dan CDP...

Keterpahaman untuk Pengembang: Pengembang tidak perlu beralih ke model pemikiran yang sama sekali tidak dikenal. Selain itu, aplikasi yang sudah kaku dan tidak diperbarui saat ini seharusnya dapat terus berfungsi dengan baik.

Tidak memenuhi target-target ini akan membuatnya mudah untuk menyelesaikan masalah. Sebagai contoh, Anda dapat membuat setiap objek status juga menyimpan penghitung tanggal kedaluwarsa (yang dapat diperpanjang dengan membakar ETH, yang mungkin terjadi secara otomatis saat dibaca atau ditulis kapan saja), dan memiliki proses yang mengiterasi status untuk menghapus objek status dengan tanggal kedaluwarsa. Namun, ini memperkenalkan perhitungan tambahan (bahkan kebutuhan penyimpanan), dan pasti tidak akan memenuhi persyaratan kemudahan penggunaan. Pengembang juga akan kesulitan untuk menyimpulkan situasi tepi yang melibatkan nilai penyimpanan yang kadang-kadang direset menjadi nol. Jika Anda mengatur penghitung kedaluwarsa dalam ruang kontrak, ini secara teknis akan memudahkan hidup pengembang, tetapi akan membuat ekonomi menjadi lebih sulit: pengembang harus mempertimbangkan bagaimana "mengalihkan" biaya penyimpanan yang berkelanjutan kepada pengguna.

Ini semua adalah masalah yang telah diupayakan oleh komunitas pengembang inti Ethereum selama bertahun-tahun, termasuk proposal seperti "sewa blockchain" dan "regenerasi". Pada akhirnya, kami menggabungkan bagian terbaik dari proposal dan fokus pada dua jenis "solusi yang diketahui paling tidak buruk":

• Solusi untuk status yang sebagian kadaluwarsa
• Saran masa berlaku status berdasarkan siklus alamat.

Kedaluwarsa status sebagian

Beberapa proposal yang kedaluwarsa mengikuti prinsip yang sama. Kami membagi status menjadi blok. Setiap orang menyimpan "peta teratas" secara permanen, di mana blok tersebut kosong.