Paradigm: Một giải thích chi tiết về các vấn đề về tăng trưởng lịch sử của Ethereum và các giải pháp cho chúng

Trễ nộp. Phân tích các chỉ số này vượt ra ngoài phạm vi của bài viết này nhưng có thể được tìm thấy trong các cuộc khảo sát trước đó về sức khỏe của lớp đồng thuận. Ngoài ra, dự án Xatu của Ethereum Foundation đã xây dựng các bộ dữ liệu công cộng để tăng tốc quá trình phân tích này.

Làm thế nào để giải quyết vấn đề tăng trưởng lịch sử?

Tăng trưởng lịch sử là một vấn đề dễ giải quyết hơn so với tăng trưởng trạng thái. Nó có thể được giải quyết gần như hoàn toàn bằng EIP-4444 đề xuất. EIP này thay đổi mỗi nút từ việc lưu trữ toàn bộ dữ liệu lịch sử Ethereum sang việc chỉ lưu trữ một năm dữ liệu lịch sử. Sau khi triển khai EIP-4444, việc lưu trữ dữ liệu sẽ không còn là rào cản cho khả năng mở rộng của Ethereum, và việc tăng giới hạn Gas sẽ không còn bị hạn chế trong dài hạn. EIP-4444 là cần thiết cho sự bền vững lâu dài của mạng lưới; nếu không, tốc độ tăng trưởng lịch sử sẽ nhanh chóng đòi hỏi cập nhật định kỳ cho phần cứng nút mạng. Hình 6 cho thấy tác động của EIP-4444 đối với gánh nặng lưu trữ của mỗi nút trong 3 năm tới. Điều này tương tự như Hình 4 nhưng với các đường nhẹ thêm biểu thị gánh nặng lưu trữ sau khi triển khai EIP-4444. Hình 6: Tác động của EIP-4444 đối với gánh nặng lưu trữ của nút Ethereum Từ hình này, có thể rút ra một số kết luận quan trọng: - EIP-4444 sẽ giảm một nửa gánh nặng lưu trữ hiện tại. Gánh nặng lưu trữ sẽ giảm từ 1,2 TiB xuống còn 633 GiB. - EIP-4444 sẽ ổn định gánh nặng lưu trữ lịch sử. Giả sử tỷ lệ tăng trưởng lịch sử không đổi, dữ liệu lịch sử sẽ bị loại bỏ theo tỷ lệ nó được tạo ra. - Sau EIP-4444, sẽ mất nhiều năm để gánh nặng lưu trữ của nút đạt đến mức hiện tại. Điều này bởi vì tăng trưởng trạng thái sẽ là yếu tố duy nhất làm tăng gánh nặng lưu trữ, và tỷ lệ tăng trưởng của trạng thái chậm hơn so với tăng trưởng lịch sử. Sau khi triển khai EIP-4444, tăng trưởng lịch sử vẫn sẽ mang đến một mức độ gánh nặng lưu trữ nhất định vì các nút sẽ lưu trữ một năm dữ liệu lịch sử. Tuy nhiên, ngay cả khi Ethereum mở rộng toàn cầu, gánh nặng này sẽ không khó khăn để giải quyết. Khi phương pháp lưu trữ dữ liệu lịch sử được chứng minh là đáng tin cậy, thời gian hết hạn một năm của EIP-4444 có thể được rút ngắn xuống vài tháng, tuần hoặc thậm chí ngắn hơn.

Làm thế nào để lưu trữ các bản ghi lịch sử của Ethereum?

EIP-4444 đặt ra một câu hỏi: nếu các bản ghi lịch sử không được lưu trữ bởi các nút Ethereum chính mình, chúng nên được lưu trữ như thế nào? Các bản ghi lịch sử đóng vai trò quan trọng trong việc xác minh, kế toán và phân tích của Ethereum, vì vậy việc lưu trữ các bản ghi lịch sử là cần thiết. May mắn thay, việc lưu trữ các bản ghi lịch sử là một vấn đề đơn giản chỉ cần 1/n nhà cung cấp dữ liệu trung thực. Điều này hoàn toàn trái ngược với vấn đề đồng thuận trạng thái yêu cầu 1/3 đến 2/3 số người tham gia phải trung thực. Các nhà điều hành nút có thể xác minh tính xác thực của các bộ dữ liệu lịch sử bằng cách 1) phát lại tất cả các giao dịch từ khối khởi tạo và 2) kiểm tra xem các giao dịch này có tạo ra cùng một gốc trạng thái như điểm cuối chuỗi khối hiện tại hay không. Có nhiều phương pháp để lưu trữ các bản ghi lịch sử. - Torrents/P2P: Torrents là phương pháp đơn giản và đáng tin cậy nhất. Các nút Ethereum có thể định kỳ đóng gói các phần của các bản ghi lịch sử và chia sẻ chúng dưới dạng các tệp Torrent công cộng. Ví dụ, một nút có thể tạo một tệp Torrent lịch sử mới sau mỗi 100,000 khối. Các khách hàng nút như erigon đã triển khai quy trình này một cách không chuẩn mực một phần. Để chuẩn hóa quy trình này, tất cả các khách hàng nút phải sử dụng cùng định dạng dữ liệu, tham số và mạng P2P. Các nút sẽ có thể chọn xem có tham gia vào mạng này dựa trên khả năng lưu trữ và băng thông của họ. Ưu điểm của Torrents là tiêu chuẩn mở lớn được hỗ trợ bởi một lượng lớn các công cụ dữ liệu. - Mạng Cổng thông tin: Mạng Cổng thông tin là một mạng mới được thiết kế để lưu trữ dữ liệu Ethereum. Đây là một phương pháp tương tự như Torrents nhưng cũng cung cấp một số tính năng bổ sung để làm cho việc xác minh dữ liệu dễ dàng hơn. Ưu điểm của Mạng Cổng thông tin là tiêu chuẩn mở lớn được hỗ trợ bởi một lượng lớn các công cụ dữ liệu.

Công nghệ mạng là các lớp xác minh bổ sung này cung cấp tiện ích cho các máy khách nhẹ để xác minh và truy vấn tập dữ liệu chia sẻ.

Lưu trữ Đám mây: Dịch vụ lưu trữ đám mây như S3 của AWS hoặc R2 của Cloudflare cung cấp một lựa chọn giá rẻ và hiệu suất cao để lưu trữ hồ sơ lịch sử. Tuy nhiên, phương pháp này mang lại nhiều rủi ro pháp lý và vận hành hơn vì không thể đảm bảo rằng các dịch vụ đám mây này luôn sẵn lòng và có khả năng lưu trữ dữ liệu tiền điện tử.

Những thách thức triển khai còn lại là những thách thức xã hội hơn là thách thức kỹ thuật. Cộng đồng Ethereum cần phối hợp các chi tiết triển khai cụ thể để tích hợp chúng trực tiếp vào mỗi máy khách nút. Đặc biệt, việc thực hiện đồng bộ đầy đủ từ các nhà cung cấp hồ sơ lịch sử thay vì các nút Ethereum bắt đầu từ khối khởi đầu sẽ đòi hỏi các thay đổi không cần thiết một hard fork kỹ thuật, vì vậy chúng có thể được triển khai sớm hơn so với hard fork tiếp theo của Ethereum, Pectra.

Tất cả các phương pháp lưu trữ lịch sử này cũng có thể được sử dụng bởi L2 để lưu trữ dữ liệu blob mà họ phát hành lên mainnet. So với lưu trữ lịch sử, lưu trữ blob khó khăn hơn vì tổng dung lượng dữ liệu lớn hơn nhiều; ít quan trọng hơn vì các blob không cần thiết để phát lại lịch sử mainnet. Tuy nhiên, lưu trữ blob vẫn cần thiết cho mỗi L2 để phát lại lịch sử của riêng họ. Do đó, một dạng lưu trữ blob nào đó quan trọng cho toàn bộ hệ sinh thái Ethereum. Ngoài ra, nếu L2 phát triển cơ sở hạ tầng lưu trữ blob mạnh mẽ, họ cũng có thể dễ dàng lưu trữ dữ liệu lịch sử L1.

Việc so sánh trực tiếp các tập dữ liệu được lưu trữ bởi các loại nút Ethereum khác nhau trước và sau khi triển khai EIP-4444 sẽ hữu ích. Hình 7 cho thấy gánh nặng lưu trữ của các loại nút Ethereum khác nhau. Dữ liệu trạng thái bao gồm tài khoản và hợp đồng, dữ liệu lịch sử bao gồm các khối và giao dịch, và dữ liệu lưu trữ là một tập hợp các chỉ mục dữ liệu tùy chọn. Số byte trong bảng này dựa trên bản snapshot reth mới nhất, nhưng số liệu cho các máy khách nút khác nên tương đương đến mức độ nào.

图 7: Gánh nặng lưu trữ của các loại nút Ethereum khác nhau

Nói cách khác,

• Các nút lưu trữ lưu trữ dữ liệu trạng thái, dữ liệu lịch sử và dữ liệu lưu trữ. Các nút lưu trữ có thể được sử dụng khi ai đó muốn dễ dàng truy vấn trạng thái chuỗi lịch sử.
• Các nút đầy đủ chỉ lưu trữ dữ liệu lịch sử và dữ liệu trạng thái. Hầu hết các nút hiện nay đều là các nút đầy đủ. Gánh nặng lưu trữ của các nút đầy đủ là khoảng một nửa so với các nút lưu trữ.
• Sau EIP-4444, các nút đầy đủ sẽ chỉ lưu trữ dữ liệu trạng thái và năm gần đây nhất của dữ liệu lịch sử. Điều này sẽ giảm gánh nặng lưu trữ của các nút từ 1,2 TiB xuống còn 633 GiB và ổn định không gian lưu trữ cho dữ liệu lịch sử.
• Các nút không trạng thái, còn được biết đến với tên gọi "nút nhẹ," không lưu trữ bất kỳ tập dữ liệu nào và có thể xác minh ngay lập tức ở cuối chuỗi. Khi Verkle attempts hoặc các hệ thống cam kết trạng thái khác được thêm vào Ethereum, loại nút này trở nên khả thi.

Hơn nữa, còn một số EIPs bổ sung có thể giới hạn tốc độ tăng trưởng lịch sử, không chỉ thích nghi với tốc độ tăng trưởng hiện tại. Điều này hữu ích trong ngắn hạn để giữ trong ràng buộc IO mạng và trong dài hạn để giữ trong ràng buộc lưu trữ. Trong khi EIP-4444 vẫn cần thiết cho sự bền vững lâu dài của mạng, những EIP khác này sẽ giúp Ethereum mở rộng hiệu quả hơn trong tương lai:

• EIP-7623: Điều chỉnh giá dữ liệu cuộc gọi để làm cho các giao dịch có dữ liệu cuộc gọi quá mức trở nên đắt hơn. Làm cho các mẫu sử dụng này đắt hơn sẽ buộc một số trong số chúng chuyển từ dữ liệu cuộc gọi sang blob, giảm tốc độ tăng trưởng lịch sử.
• EIP-4488: Áp đặt giới hạn về tổng lượng dữ liệu cuộc gọi có thể được bao gồm trong mỗi khối. Điều này sẽ áp đặt giới hạn nghiêm ngặt về tốc độ tăng trưởng hồ sơ lịch sử.

Những EIP này dễ triển khai hơn EIP-4444, vì vậy chúng có thể phục vụ như các biện pháp ngắn hạn trước khi EIP-4444 được đưa vào sản phẩm.

Đóng góp ý kiến cuối cùng

Mục đích của bài viết này là để hiểu 1) cách tăng trưởng lịch sử hoạt động và 2) phương pháp để giải quyết vấn đề này thông qua dữ liệu. Nhiều dữ liệu trong bài viết này khó có thể thu thập thông qua các phương tiện truyền thống, vì vậy chúng tôi hy vọng cung cấp một số cái nhìn mới vào vấn đề tăng trưởng lịch sử bằng cách công khai dữ liệu này.

Tăng trưởng lịch sử như một rào cản cho khả năng mở rộng của Ethereum chưa nhận được đủ sự chú ý. Ngay cả khi không tăng giới hạn Gas, thực hành hiện tại của Ethereum lưu trữ các bản ghi lịch sử sẽ buộc nhiều nút phải nâng cấp phần cứng trong vài năm tới. May mắn thay, đây không phải là một vấn đề không thể vượt qua. Đã có một giải pháp rõ ràng trong EIP-4444. Chúng tôi tin rằng việc triển khai EIP này nên được đẩy nhanh để tạo điều kiện cho việc tăng giới hạn Gas trong tương lai.