Verkle Trees Vs STARKs: Qual das duas rotas finais para a validação sem estado Ethereum é melhor?

lançou outro blog para explicar o possível futuro da rede. Buterin se concentrou na validação sem estado neste blog , onde os nós podem verificar blocos sem armazenar o estado completo Ethereum . Tocando no The Verge, ele explica que anteriormente o objetivo era tornar o protocolo Ethereum eficiente, diminuindo os requisitos computacionais para verificação . Porém, acrescenta que o objetivo agora é verificar a cadeia com SNARKs.

Árvores Verkle e STARKs , ambas as formas, desejam diminuir os requisitos computacionais para verificação de blocos . Enquanto isso, os SNARKs – argumentos sucintos e não interativos de conhecimento – também fazem parte do futuro do Ethereum .

As árvores Verkle permitiriam que os nós verificassem os blocos Ethereum gerando provas compactas, o que reduziria a necessidade de os nós armazenarem todo o estado. No entanto, as árvores Verkle podem enfrentar limitações potenciais com a computação quântica no futuro. Ele acredita que a tecnologia complexa agora é mais viável e poderia ignorar completamente as árvores Verkle.

Enquanto isso, The Verge tem 2 objetivos principais. A primeira é reduzir a quantidade de dados que um nó precisa armazenar para verificar as transações Ethereum . A segunda é tornar os requisitos computacionais para verificação tão baixos que até mesmo dispositivos móveis e smartwatches possam participar da rede.

Portanto, não importa qual caminho Ethereum tome para a verificação sem estado – Verkle ou STARKs – o objetivo é lidar com o tamanho crescente dos dados . Buterin afirmou: “Os dados de estado bruto aumentam em aproximadamente 30 GB por ano, e os clientes individuais precisam armazenar alguns dados extras para poder atualizar o teste com eficiência”.

Por esse motivo, Buterin defende a validação sem estado para resolver esse problema, permitindo que os nós verifiquem os blocos sem armazenar todos os dados. O processo permite que os nós verifiquem os blocos usando uma testemunha que inclui valores de estado e provas criptográficas. No entanto, para que a validação sem estado funcione de forma eficiente, a atual estrutura em árvore Merkle Patricia do Ethereum precisaria ser substituída, pois não é ideal para criar provas compactas e fáceis de verificar.

Mas como a verificação sem estado incorpora Verkle Trees ou STARKs, qual rota seria melhor para Ethereum ? Ambos os métodos têm pontos fortes e fracos. As árvores Verkle usam compromissos vetoriais baseados em curvas elípticas, que criam provas compactas, mas ainda podem ser vulneráveis ​​a futuros ataques quânticos. Eles também são mais fáceis de implementar com a arquitetura atual do Ethereum . Os STARKs, por outro lado, oferecem tamanhos de prova menores – cerca de 100-300 kB em comparação com os 2,6 MB da Verkle – e tempos de prova potencialmente mais rápidos. No entanto, eles exigem mais poder computacional e ainda não foram totalmente integrados ao sistema Ethereum .

Ethereum precisa se tornar mais rápido e eficiente não apenas para verificação de blocos, mas também para outras aplicações. Inclui Mempools, Listas de Inclusão e Clientes Light. Todos esses casos de uso exigem um grande número de provas para verificar itens como saldos de contas e validade de transações. Portanto, ramificações Merkle mais simples podem ser usadas em provas STARK. Buterin especifica que as ramificações do Merkle são atualizáveis ​​e podem oferecer uma vantagem.

Enquanto isso, a comunidade Ethereum também Ethereum navegar pelo trabalho restante. Segundo Buterin, inclui análise de custos de gás com EIP-4762. Ele observará como a alteração das taxas de gás para clientes apátridas impactaria Ethereum . E uma vez que a mudança para a apatridia é complexa, o processo de transição também precisa de ser testado. Também há necessidade de analisar a segurança de novas funções de hash compatíveis com STARK, como Poseidon, que são menos testadas . A realização de análises de segurança de novas funções hash e sistemas de prova como SHA256 também é uma etapa crucial.

Ethereum terá que olhar para criptografia segura quântica

De acordo com Buterin, os 3 algoritmos Verkle, STARK com funções hash conservadoras e com novas funções hash têm compensações. Ele explica que as árvores Verkle são as mais prontas para implantação, mas não são resistentes ao quantum e são mais difíceis de provar em sistemas avançados como os SNARKs.

As abordagens baseadas em hash (STARKs) podem oferecer tempos de sincronização mais rápidos para nós, mas a tecnologia ainda precisa de mais desenvolvimento e análise de segurança. As árvores Verkle também permitem atualizações fáceis (úteis para mempools e listas de inclusão), mas são mais difíceis de trabalhar para certas provas criptográficas avançadas (SNARKs).

Para lidar com essas compensações, Buterin propõe árvores Merkle baseadas em treliças para se tornarem uma alternativa segura em termos quânticos. No entanto, integrá- lo à estrutura atual Ethereum seria complexo. Outra opção é introduzir gás multidimensional para separar a lacuna de eficiência entre os cenários médio e pior. Isso significa que o gás multidimensional poderia permitir que Ethereum reduzisse o número de hashes necessários em casos extremos. Com isso, Ethereum poderia atrasar o cálculo da raiz do estado para o próximo bloco e aumentar o tempo disponível para gerar provas.

A escalabilidade do Route to Ethereum resolverá a carga de armazenamento

O blog de Buterin também sublinha que as provas de validade do EVM enfrentam atualmente desafios de segurança e tempo de prova . O desafio de escalabilidade e descentralização do Ethereum também vem com a abordagem dos desafios de geração de provas. EIP-4444 sugere a implementação de validação sem estado e expiração de histórico para reduzir a carga de armazenamento de dados dos clientes. Além disso , as atuais provas de validade precisam de otimização para melhorar a velocidade e a eficiência. Buterin sugere estratégias como paralelização e uso de hardware avançado para ajudar a acelerar esse processo.

The Verge será uma transformação para Ethereum , com foco na apatridia e na verificação eficiente. A facilidade de uso do STARK será importante para várias outras atualizações da rede PoS para que ela seja escalonada. Independentemente dos desafios que subsistam, também existem compromissos associados à implementação destas tecnologias.