面对以太坊网络状态量激增，V神提出了这些解决方案

原文标题：《A state expiry and statelessness roadmap》

原文作者：Vitalik Buterin

原文编译：Kyle，巴比特

以太坊的状态规模正在迅速增长。目前仅状态大小大约有 35 GB，如果包括所有 Merkle 证明在内，则超过 100 GB，并且每年大约增加一半。状态存储也是以太坊经济学的一个弱点：它也是唯一一种机制，使得参与者支付一次就可变成节点永远的负担。为了保持以太坊的可扩展性和可持续性，我们需要一些解决方案。

有两种途径的解决方案，并且已经存在很长时间：弱无状态和状态到期：

? 状态到期：从状态中移除最近没有被访问过的状态（例如：上一次访问还是去年），并需要见证人（witnesses）才能恢复过期状态。这会将每个人需要存储的状态减少到大约 20-50 GB。

?弱无状态：只需要区块提议者存储状态，并允许所有其他节点无状态地验证区块。在实践中实现这一点需要切换到 Verkle 树以减少见证人的规模。

本文档描述了同时实施这两个想法的多阶段提案。事实证明，这比先后连续执行这两个解决方案要容易得多。没有 Verkle 树的状态到期需要非常大的见证大小来证明旧状态，而切换到没有状态到期的 Verkle 树需要就地转换程序（例如 EIP 2584?），这几乎与仅实现状态到期一样复杂。然而，如果同时进行，这两项改革解决了彼此面对的挑战：状态到期涉及每年创建一个新的状态树，允许 Verkle 树随着时间的推移逐步引入而无需就地转换，而 Verkle 树解决了 见证人规模的问题。

相关链接：状态到期和无状态思想的发展历史

?无状态客户端概念，最初的 ethresear.ch 帖子（2017 年）：https://ethresear.ch/t/the-stateless-client-concept/172?（另见 EthHub）

?状态租金（状态到期的前身），2015 年原始提案：https://github.com/ethereum/EIPs/issues/35?

?ReGenesis（Alexey Akhunov 的提议，可以说是状态到期 +历史到期的一种形式）：https://medium.com/@mandrigin/regenesis-explained-97540f457807?

?Verkle 树：https://notes.ethereum.org/_N1mutVERDKtqGIEYc-Flw?

?关于边界见证大小的演示（**）：https://www.**.com/watch?v=qQpvkxKso2E?

?状态大小管理理论（2021 年 2 月）：https://hackmd.io/@vbuterin/state_size_management?

?复活冲突最小化状态边界：https://ethresear.ch/t/resurrection-conflict-minimized-state-bounding-take-2/8739?

?无状态和状态到期的一些路径：https://hackmd.io/@vbuterin/state_expiry_paths

回顾：状态到期是讲解工作的？

这是对此处提议的机制以及本文档中提议的内容的描述。核心思想是每个时期都会有一个状态树（如：1 个时期 ~=1 年），当新时期开始时，会为该时期初始化一个空状态树，任何状态更新都会进入该树。在一段时间内发生的所有写入都进入**的树（因此新树和旧树可能存储相同的信息甚至相互冲突；新树总是优先）。

请注意，这些大约一年的状态到期时间在历史上有时被称为「时期（epochs）」，但我正在切换到「周期（period）」一词以避免与信标链时期混淆。

保持两个关键原则：

?只能修改最近的树（即当前周期对应的树）。所有旧树都不再可修改； 旧树中的对象只能通过在新树中创建它们的副本来修改，并且这些副本取代了旧副本。

?全节点（包括区块提议者）预计只持有**的两个树，因此只有**的两个树中的对象才能在没有见证人的情况下被读取。阅读较旧的树则需要提供见证人。

「见证（witness）」是一个简短的证明，它证明一个值或一组值位于树中的某个位置，可以由只有树根的人进行验证。例如，可以做一个见证，证明账户 0x124f…89ab 的存储槽 123 在某个状态下包含值 50，任何拥有该状态树根的人都可以验证该证明。

状态到期建立了一种混合状态机制：共识节点需要存储最近访问或修改的状态，但可以使用基于见证的无状态客户端方法来验证较旧的状态。也就是说，可以维护一个「归档节点」，它甚至可以存储历史状态树，或者是一个完全无状态的节点，它使用见证人来验证甚至最近的状态。然而，gas 成本结构和默认网络格式是围绕节点存储**的两个状态树的假设构建的。

路线图

这种转换路线图分阶段实施。这些阶段包括：

?周期 1 硬分叉：我们从周期 1 开始实施一个硬分叉（之前的所有内容都是周期 0）。在此分叉之后，将有两个状态树：十六进制 Patricia 树（已冻结且不再可编辑）和一个新的 Verkle 树（包含对状态的所有新编辑/添加，以及已访问的旧状态的副本）

原始 EIP：https://notes.ethereum.org/@vbuterin/verkle_tree_eip

?地址周期扩展：地址从 20 字节扩展到 32 字节，新的地址格式包括「地址周期」（以前称为「地址空间」）的概念。这允许新合约在不需要提供见证人的情况下填充新的存储槽。这可以在最终状态到期转换之前、周期 1 硬分叉之前或之后的任何时候完成。

VB的提议：https://ethereum-magicians.org/t/increasing-address-size-from-20-to-32-bytes/5485

Ipsilon 团队提案：https://notes.ethereum.org/@ipsilon/address-space-extension-exploration

?周期 2 硬分叉：我们实施了开始周期 2 的硬分叉，并安排了未来阶段的开始。周期 0 十六进制 Patricia 树被替换为 Verkle 树，并且客户端只存储根，因此周期 0 树中的状态现在需要见证人来证明。在此之后，状态到期计划已全面实施。

原始 EIP：https://notes.ethereum.org/@vbuterin/state_expiry_eip

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