状态经营规模日益恶变？以太币状态经营规模管理方法诸建议_数据来源

状态经营规模日益恶变？以太币状态经营规模管理方法诸建议

以太币协议书所遭遇的一个更为长期且并未处理的挑戰，便是因为状态数据信息经营规模持续提高而产生的难题。以太币区块链技术上的很多实际操作（建立账户、载入一个合约储存槽、推送 ETH 到一个新的账户……）都是会给以太币加上状态內容（也就是给状态数据信息提升数据信息目标），而全部全节点都务必储存全量的状态数据信息，那样才可以认证新区块链及其生产制造新区块链。这种实际操作只需事务管理的发布者一次性缴费按 gas 使用量来计量检定的服务费，但会给全部互联网导致永久性的连续性成本费，由于节点必须储存这种新数据（而将来添加的节点也必须在同歩全过程中免费下载这种数据信息）。

它是控制系统设计中的一个明显的失调，很有可能会让以太币系统软件越来越愈来愈难用，由于状态中弥漫着不会再有用途的 “垃圾数据”。文中的目地是详尽表述难题造成的根本原因，及其一些处理该难题的方式 。如果我们能完成某一解决方法，这将为安全性地大幅度提高区块链 Gas 限制 借水行舟。

文中所阐述的研究领域仍在推动中，随时随地有可能发生升级、更强的念头和更雅致的衡量。

“状态” 指的是节点若要解决新造成的区块链和事务管理就务必存在的信息。状态与 “历史时间” 彻底不一样，后面一种是有关以往時间的信息，节点能够储存这种信息便于日后再次广播节目或存档，但并并不是解决区块链技术所必不可少的。

在以太币协议书中，状态信息包含：

账户的 ETH 账户余额 和 nonce（单号）

智能化合约的编码

智能化合约的储存项（storage）

与共识机制有关的数据信息（最近的区块链hash值，叔块；利益证实的的共识数据信息还包含认证者的公匙及其以及纪录在信标链上的主题活动，这些）

历史时间信息则由旧的区块链和收条构成。EVM 中沒有操作码能够使你浏览旧区块链、旧事务管理和內容和收条輸出，因此 节点丢掉这种数据信息也依然能认证新区块链，因此 这种是历史时间信息。

所述状态信息目录中的最终一项 —— 共识机制有关数据信息 —— 在设计方案上早已用心限定了其经营规模，因而大家不太必须因此困惑。但前边三项，就让人头疼了。这三类状态信息的经营规模会伴随着时间流逝而持续扩大，由于持续会出现新用户添加互联网，她们会建立新的账户、新的合约，还会继续添加合约、接到 token 哪些的。

不好办的是，很多状态使用过以后便会静静的躺在那边（不容易再被碰触）；一旦某一客户停止使用某一运用以后，便会造成一些 “废弃物状态” —— 不容易再大展身手，但会始终存有那边。

理论上，客户能够保证 “垃圾不落地”。客户能够仅公布含有 SELFDESTRUCT 标准的合约，等她们从此用不到这一合约的情况下，就启用这一操作码清除这一合约、清除其 token 账户余额；她们还能够应用智能化合约钱夹，根据一个现有的外界拥有账户（EOA）来推送买卖，而不用转化成一个新的 EOA（EOA 状态是无法删掉的）。

可是结合实际，那样的鼓励很少，而适度的状态清除的技术性多元性又太大。在很多合约中，给所有人授予那样启用 SELFDESTRUCT 的管理权限全是不适合的（大家要想的便是 “没法停止” 的运用！），并且，也会给客户体验和编码上也会提升许多多元性。事实上，因为 SELFDESTRUCT 用途极为比较有限而不良反应巨大，我更趋向于始终清除这一操作码。如果我们好想操纵状态数据信息的经营规模，大家必须的是一个互联网中的节点能够 默认设置 丢掉不会再被应用的 “废弃物状态” 的方式 。

这个问题的一类解决方法根据 “无状态手机客户端” 的意识（此篇是阐述这一意识的出處 ，这里是演讲视频）。

基本概念是，让区块链认证不会再以拥有全局性状态为前提条件。反过来，区块链会内置直接证据（或是叫 “印证数据信息（witness）”），证实其所浏览状态的值。就跟如今的设计方案一样，区块链里会包括一个 “状态根（state root）”，所浏览的值能够相匹配着状态根获得证实（译员注：内塔尼亚胡证实就是一种普遍的证实技术性）。以太币如今的状态树计划方案（内塔尼亚胡帕特里夏树）适用那样的证实技术性，像二进制树或是 Verkle Trie 那样更高效率的计划方案还可以。印证数据信息也会证实解决完该块后新状态根的准确性。

无状态性有二种方式：

弱无状态性：出块者依然必须详细的状态，认为（自身生产制造的）区块链转化成印证数据信息；但认证区块链的环节能够是无状态的；

强无状态性：沒有一切节点必须详细的旋转工作台。相反，是买卖发布者必须出示印证数据信息，而出块者能够汇聚这种数据信息。买卖发布者自身承担储存为所关心的账户转化成印证数据信息需要的一部分状态树。

强无状态性是一个十分 “雅致” 的解决方法，因为它把义务彻底迁移给了客户，尽管为了更好地确保实践活动中的优良客户体验，大家必须造就一些种类的协议书来协助不运作本人节点的客户维护保养状态、并解决客户必须与意想不到的账户互动的情况。打造出那样的协议书十分难。

除此之外，全部种类的无状态耐热性提升了互联网需要的数据信息网络带宽；而强无状态性还必须买卖申明其所互动的账户及储存项的键（定义上这一称为 “浏览目录”）。

更柔和的解决方法能够归纳为不一样方式的 “状态到期” 计划方案。务必不断获得浏览的状态才可以维持 “激话状态”；而长期性无人过问的状态会变为 “失活”（或是叫 “到期的”）。实际用哪种体制来升级状态，有很多挑选（比如预付款 “房租”，或是只需浏览那一个状态），但一般标准是，除非是某一状态目标被显式地升级，不然就以某类方式处在失活状态。因而，一切建立新状态目标（及其升级现有状态目标）的主题活动，都只有变成节点在一段时间内的压力，而不象如今那样变为永久性压力。

失活状态，故名思义，就并不是 “状态” 的一部分；要想解决区块链或建立区块链的节点不用储存失活状态。但是，失活状态并不是被彻底删除了！在全部种类的状态到期提议中，都预置了某类方式 能够 “复生” 早已失活的状态。

一般标准是，激话状态的应用与当今同样，而失活状态则需根据所述无状态手机客户端的体制来应用。复生一个到期状态目标的事务管理必须出示一个直接证据（印证数据信息），来证实该目标是失活状态的一部分。为了更好地可以转化成那样的直接证据，客户自身必须储存和维护保养最少一部分失活状态（相匹配于其所关心的失活状态目标的那一部分）。

决策到期标准的设计方案也是有很多种多样。最普遍的几类是：

立即房租：逐块逐块扣除 “房租”，立即以每一个账户（或别的状态目标）的账户余额来付款；状态目标的账户余额降至了零，该账户就到期了。

剩下生存時间值：每一个状态目标都储存一个 ”剩下生存時间“ 值，这一值能够根据付款花费来提升

精准推送即更新：每一个状态目标都储存一个 ”剩下生存時间“ 值，而且每到载入或载入该账户都是会提升该值

全部状态目标按时到期（比如每 6 个月一次）：也就是 ReGenesis 提议（汉语译版）

自己愈来愈喜爱 ”精准推送即更新“ 计划方案，由于（1）它防止了运用必须造就繁杂的投资模型来让客户担负状态房租；及其（2）它确保了激话状态的经营规模有一个清楚的限制（区块链 Gas 限制 / 精准推送状态目标的 Gas 使用量 × 状态生存的时间）。让很多状态依照规律性的间隔时间到期的计划方案（也就是 ReGenesis）也是有一样的益处，但也是有一些有意思的衡量：重要益处是，到期计划方案更简易（不用解析xml整棵状态树而逐一逐一地消灭状态目标），但重要不够是，越过一个到期时段后，你再激话自身的状态目标时，必须是多少印证数据信息会跟你精准推送状态目标的时间点相关。

状态到期的逻辑性既能够经营到账户方面，还可以应用到单独储存槽方面。当今，我明显偏重于在储存槽方面完成状态到期计划方案。由于许多合约账户的储存槽总数不是受到限制的，随意客户都能添加合约并提升合约户下的储存槽的总数（比如，空投物资便是一个早已发生过的实例）。无论应用哪些的账户层到期计划方案，要想具体限定状态的经营规模，房租的总数都务必与合约内储存槽的总数成占比（或是生存時间与之反比）。結果是，客户還是可以仅付款一次性的花费就给合约以及客户释放 永久性的连续性成本费。

要处理这个问题，合约要不添加繁杂的內部逻辑性，将储存操的房租 “转嫁给” 给客户，要不再次设计方案自身合约的方式，转为应用 CREATE2 操作码建立新的合约并应用这种合约来当做储存槽。无论是哪一种方法，最终都是会变为等额的于储存槽方面的到期计划方案。因而，我本人觉得，大家应当仅在合约储存槽方面完成状态到期计划方案。

可是，储存槽方面的到期计划方案也是有自身的缺点：每一个储存槽都需要提升一个数据库，指出它什么时候到期（换句话说是不是早已失活），这也代表着 “复生矛盾难题”（详细下面）不但会危害账户，也会危害储存槽。

从状态树枝清除 vs. 给状态树分配一个 “退居二线” 一部分

另一个区别不一样状态到期建议的技术性视角是 “一树流” 和 “二树流”。换句话说，大家到底是像如今那样，仅有一棵状态树，只不过是把一些状态标识为到期；還是立即把失活的状态从主状态树枝清除，迁移到另一棵专业的（只包括到期状态的）树（或是别的数据信息）上？

激话节点以乳白色标识，失活节点以深灰色标识

留意，即便是树枝的正中间节点，也会被标识为激话或是起火（或是，更实际一点的计划方案，每一个节点都是会含有失活日期的标识，因此 可以非常容易查验其特异性）；标识工作中能够在状态树枝的每一个节点（叶片节点和正中间节点）处进行。

乳白色的树包括激话状态；深灰色的树储存失活状态

一树流的益处是，起码，其工作方式看上去会跟当今的状态树类似，失活和复生的步骤也非常简单：复生步骤只需更新树枝有关节点的 “到期日期” 主要参数，而失活则是自动化技术的。但它的缺陷取决于：它必须一种可以在节点中以此类方法储存衔接信息（intermediate information）的树形结构，并且不可以非常好地拓展到 Verkle 树。除此之外，它还必须附加的内塔尼亚胡证实元器件，不但要可以下移到叶片节点，也要可以（在必须证实某一部分状态早已到期时）停在中间节点处。

二树流的益处是：当今的、方式单纯的状态累加器就能适用这类计划方案，而不用为每一个节点提升数据库。缺陷是，它必须对全部协议书做一些更多方面的变动，并且必须一个显式的步骤来消灭状态（因此 到期不会再是自动化技术的了）。此外，它都没有为复生矛盾左右为难（见下一节）出示内嵌的解决方法，因此 必须在二种方法中做出挑选。

留意，在二树流中，储存失活状态的算法设计并不是非树不能。实际上，彻底有可能发生那样一种设计方案：必须复生一个状态目标时，只需出示一个偏向该目标失活情况下收条的默克尔树，再另附一些密码算法直接证据，证实先前该目标未被复生过（或是近期又再次到期），就可以。

随后大家就到状态到期计划方案的一个重要难点上：“复生矛盾”。复生矛盾的定义以下。假定某一账户由详细地址 A 转化成；这一账户到期了；随后，详细地址 A 又建立了一个新的账户（比如，应用 CREATE2 操作码确保2次转化成的账户的详细地址时同一个）；最终，详细地址 A 再试着复生那一个最初的账户。此刻会发生什么原因？

这儿有几种很有可能的解决方法：

显式的 “账户合拼” 步骤：类似要求 “除开2个账户的 ETH 账户余额相累积之外，以旧账户的状态为标准”或是 “除开累积 ETH 以外，以新账户的状态为标准”；甚至是，能够由旧账户的合约编码来要求独特的合拼步骤

根据清除同一详细地址反复布署的作用来保证复生矛盾不容易产生：也就是调节 CREATE2 的作用，例如在最后hach成详细地址的数据信息原像中包括获取当前时间，因而即便将来应用一样的数据信息来转化成，也没法获得一样的详细地址

向状态目标提升一个 “底单”，以避免在同一部位转化成新账户（所述一树流方式 全自动完成了这一作用）

规定转化成新账户时都务必附加该账户先前未到期的证实：某种程度上等额的于底单计划方案，只不过是这类方法是把底单放到状态的一个独立一部分中，因此 一切要想建立合约账户的客户都务必追踪这些状态

（留意，如果我们应用储存槽到期计划方案，则所述任一解决方法都务必拓宽到单独储存槽方面，而不可以停步于账户层）

关键的忧虑有：（1）会给运用提升许多多元性，她们必须添加合拼的逻辑性；（2）那样干了以后，除非是在链上 “申请注册” 一个详细地址，不然用户就无法再随便得到能够与之互动、能够累积财产（比如 ERC20 token）的详细地址了。没有注册的详细地址是很重要的：一切第一次接到 ETH 的用户全是在应用一个并未申请注册的详细地址。这第 （2） 的忧虑的根本原因是：没有注册的详细地址事实上拥有时间限制，假如用户转化成了一个详细地址、收到了资产，但在下面一年里忘记了推送买卖（也就是忘记了 “申请注册”），那他的资产便会被锁定。

留意，EOA 也不可以避免。尽管看上去可以，由于 EOA 的合拼步骤非常简单（只需把旧的 ETH 账户余额加进新的里，对 nonce 则有 EIP 169）那样的计划方案。但是，这儿也是有2个难题。最先，帐户抽象性的总体目标是用合同来取代 EOA，而帐户抽象概念的合同的合拼步骤很有可能并不容易。次之，会受到期和复生事情危害的不但有 EOA 自身，也有该 EOA 所参加的运用中的有关储存建（比如 ERC20 token 账户余额），因此 還是必须繁杂的合拼逻辑性。

因而，从我的视角看来，毁灭性最少的是某类方式的底单计划方案。但是，底单计划方案里存有一个信息内容基础理论难题，会造成 一些怪异的結果。为了更好地避免新的状态目标在 N 个早已到期的状态目标部位处建立，一个遮盖（cover）了这 N 个详细地址（及其/或是 储存键）的结合务必是状态的一部分。假如这一结合是信息内容降到最低的（即，只包括了这种详细地址），那麼这一结合的尺寸会是 O(N)，因而其状态经营规模也是 O(N)；那麼，激话状态的经营规模就将与降解状态的经营规模成占比，因此 事实上大家并沒有处理这个问题。

处理这个问题的唯一方法便是遮盖超出那 N 个帐户的信息内容；事实上，大家将迫不得已让整棵树都越来越不能浏览（再度提示，这就是一树流解决方案的本质：假如2个帐户到期了，他们中间的全部室内空间都是会隐式到期（ if two accounts get expired, all the space in between them also implicitly gets expired））。

而这儿还有一个难题：这造成了一种方式的 “树长霉（tree rot）”，伴随着时间流逝，针对新账号的建立而言，状态树的全部一部分全是不能浏览的，最少对这些沒有追踪该地区到期状态的用户而言是那样的。

而树长霉造成 的次生难题也务必处理。举个事例：假如一个合同要建立子合同，它务必可以在要不未长霉，要不用户具备印证数据信息的状态地区建立合同（或许必须用户出示的 “提醒”）。数长霉难题的一个解决方案见这里：不断地对外开放状态的新地区以供帐户建立。另一种构思是每一个用户都挑选状态的一些地区（比如状态的 1/256），追踪该地区的转变（包含到期状态）便于能建立印证信息，而且只在该地区建立账号。

树长霉的另一个难题是，它必须一个显式的算法设计来储存和查验范畴。假如一棵树有可以放到连接点中、指出该连接点下列的什么一部分早已到期的数据信息（如同一树流解决方案常用的那般），那时最好是的，但一个键值对储存要保证这一点還是非常有难度系数的。

在状态到期计划方案中应用树形结构所造成的很多难题，都能够被上溯那样一个客观事实：大家必须对什么状态是活跃性的、什么状态是降解的，达成协议。在二树流方式中，这一点更为显著；但即便是在一树流方式中，状态树枝也必须有显式的标识，便于最近应用迅速同歩安装了状态的以太币连接点可以明确一笔试着浏览某一帐户、但又沒有出示印证信息的买卖，应当取得成功還是不成功。那大家是否可以使保证不用确立这一差别呢？

如果我们完成了彻底的无状态性，随后能协助买卖发布者和区块链经营者靠谱地得到印证信息转化成需要的状态，不就处理这个问题了没有？那什么办法能协助买卖发布者和区块链经营者保证这种呢？

一种顺理成章的方法是：互联网中的连接点都仅储存状态树的一部分，比如，过去一年中浏览到的那一部分。只需在手机客户端设置中添加一个同意的设置就可以。如果我们要想更靠谱一些，我们可以根据引进一种 proof of custody 计划方案，强制性最少挖矿（后边便是 PoS 的认证者）储存一些数据信息。

有一点必须留意：假如的共识层不可以认知什么状态是活跃性的、什么状态是降解的，那浏览最近状态和年久状态的 Gas 花销便是一样的。这会造成 2个結果：

浏览最近状态的 Gas 花销也必须进一步提高

包括了印证信息的区块链尺寸限制很有可能十分之大，假如一个区块链里满是浏览年久状态的事务管理得话（大约是 800 bytes * 12.5 m gas / 2400 gas per access ~= 4.1 MB，已假定推行了 EIP-2929，转变成二进制树）

如果我们想防止这种不利条件，就必须在的共识中追踪什么状态目标（包含并未铺满的详细地址室内空间地区）是活跃性状态，这又会使我们返回贴近于状态到期计划方案的属性。这再一次地表明了，“无状态性 vs. 状态到期（状态房租）” 是一条光谱仪，是一个繁杂的衡量室内空间，而不是一个非此即彼的挑选。

Rollup 也必须，还可以，应用一样的解决方案

以太币的一种关键的中后期扩展性解决方案是 rollups（汉语译版）。但是，rollup 自身并不是不会再必须忧虑状态数据信息经营规模难题；事实上，rollup 系统软件的状态经营规模难题，与以太币链自身的，特性完全一致。

幸运的是，如果我们能发布一种解决方案，则最少 EVM rollup（试着较大 水平拷贝以太币软件环境的 rollup 计划方案）可以应用一样的解决方案，来处理其內部状态的经营规模难题。因而，状态经营规模管理制度，与 rollup 和 分块等扩展性计划方案是相辅相成的（state size management is complementary to rollups, sharding and other scaling strategies）。

（译员注：本人觉得这里的 “相辅相成”一词有比较严重虚假性。）

状态经营规模是一个日益恶变的难题，而状态经营规模的解决方案也可以为大幅度提高区块链 Gas 限制借水行舟。大家应当对某类方式的状态到期计划方案达成协议并多方面完成。但是，不一样的解决方案中间存有重特大技术性衡量，特别是在如果我们还想要维持当今设计方案的一些关键属性得话。

一些大家很有可能必须放弃的属性包含：

用户能够线下转化成帐户并且以该详细地址接受资产、而且在使该详细地址在链上明显以前能够默然随意时间的属性

详细地址维持 20 字节数的长短（rolling state expansion 计划方案必须更高的详细地址室内空间，尽管详细地址的长短很有可能原本就必须为抗撞击的原因迅速更改）

状态能够被视作 “单纯的” 键值对储存的属性，及其不用在状态树枝每一个连接点内储存数据库的属性

目前的运用必须水平不一的重写，以确保用户不用储存所有降解状态就能转化成印证数据信息

Gas 使用量；或是建立新合同、载入新储存槽的难度系数

大家假如早已准备好做出放弃，有一些计划方案能够迅速逐渐下手完成。另一方面，或许假以时日，大家能修复或是能够更好地归纳这种意识，降低难题，尤其是使他们从技术上更非常容易完成（比如，容许应用 “单纯的” 键值对储存）。大家应当更深层次地了解大家 更想要/更不愿意 接纳哪几个方面的放弃，并再次积极主动科学研究改善提议。

创作者: Vitalik Buterin 汉语翻译: 阿剑 作于 2021 年 2 月 12 日

创作者: Vitalik Buterin 汉语翻译: 阿剑 作于 2021 年 2 月 12 日

二层扩充新项目CelerNetwork运行状态守卫者互联网测网:二层扩充新项目CelerNetwork运行状态守卫者互联网（StateGuardianNetwork，SGN）的Beta测网。SGN是一个高效率、通用性、可扩充的区块链技术暸望塔（watchtower）主链，能够确保状态安全通道的安全系数和畅顺的用户感受。SGN将出示包含用户安全通道状态的维护、授权委托接受付款及其根据在一个区块链技术主链架构中质押贷款CELR来进行应用软件连通性推测机等区块链技术服务项目。SGN关键由四一部分构成，各自为主导链（一层）智能合约、受托人、主链（二层）认证者和状态安全通道用户。该测网包括Celer将要发布的第一阶段主网的全部作用。该测网将分两个阶段运行，环节一已经运行，从今日逐渐不断大概两个星期，环节二将在大概两个星期内运行。此外，CelerNetwork还将在以后运行系统漏洞悬赏金和奖赏方案。先前报导，2020年2月中下旬，CelerNetwork公布已发布状态守卫者互联网质押贷款测网并发布开放源码。[2020/8/11]

动态性 | 慢雾公布对于 EOS 买卖 hard_fail 状态的新式攻击表明:据 IMEOS 报导，慢雾出文分析了 hard_fail 状态攻击，依据其的资源捕捉与剖析，慢雾意识到对于 EOS hard_faild 状态的新式攻击技巧很有可能会导致更高范畴的危害，此次技巧成由于新项目方未对买卖状态开展严苛且完善的检测造成 攻击产生，归属于“假在线充值”攻击种类的一种。在这里，慢雾安全性精英团队提议交易中心和钱夹要对发给自身的转帐买卖在不可逆的区块链前提条件下检验以下几个方面：1. 分辨 status 是不是为 executed2. 分辨 action 是不是为 transfer3. 分辨合同账户是不是为 eosio.token 或其他 token 的官方网合同4. 分辨代币总名字及精密度5. 分辨额度6. 分辨 to 是不是自身服务平台的充币账户补充说明：此次攻击可绕开连接点 read-only 方式，打开 read-only 方式依然会遭受攻击。由于买卖的状态为：未实行->早已实行但实行不成功，并并不是回退因此 即便打开了 read-only 方式，仍然会遭受攻击。[2019/3/12]

剖析 | 诺顿杀软件：数据加密被劫持与本地数字货币法律法规状态无关联性:据btcmanager报导，依据诺顿杀软件试验室集团旗下网络威胁科学研究组织Securelist的汇报，虚拟货币的法律操纵与数据加密被劫持基本上沒有关联性。比如在越南地区和尼日利亚，数字货币基本上是被彻底严禁的。但让人诧异的是，这两个我国发生在挖币攻击总数排行的前10位，各自占有第三（13.00%）和第六位（9.03%）。另一方面，英国用户遭受数字货币被劫持攻击的危害最少（1.33％），次之是法国（1.56％）和美国（1.66％）用户。[2018/12/

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