Kas yra verkle medžiai Ethereum?

Atlikite kelią „Ethereum“ klientams be pilietybės

„Ethereum“, viena iš pirmaujančių „blockchain“ platformų, priklauso nuo kriptografinių duomenų struktūrų, kad užtikrintų duomenų vientisumą ir saugumą. Šiuo metu „Ethereum“ naudoja „Merkle“ medžius savo valstybei ir operacijų valdymui. Tačiau augant tinklui, Merkle medžiai susiduria su mastelio ir efektyvumo iššūkiais.

Čia pradedami verpe medžiai. Šiame tinklaraščio įraše mes gilinsimės į dabartinį „Merkle“ medžių naudojimą Ethereum mieste, su jais susijusiomis problemomis ir Kaip verpe medžiai siekia išspręsti šias problemas.

Mes taip pat išnagrinėsime techninius „Verkle“ medžių aspektus ir aptarsime susijusius „Ethereum“ tobulinimo pasiūlymus (EIP) ir jų padarinius „Ethereum“ ateičiai.

Dabartinė būsena: Merkle medžiai Ethereum

Kas yra „Merkle“ medžiai?

Merkle medžiai yra kriptografinės duomenų struktūros, leidžiančios efektyviai ir saugiai patikrinti didelius duomenų rinkinius. Merkle medį sudaro lapai (operacijos) ir mazgai (šių operacijų maišos).

Medis kelis kartus sukonstruotas maišos mazgų poromis, kol gaunamas vienas šaknies maišos, žinomos kaip „Merkle“ šaknis. Ši šaknies maiša suteikia unikalų viso duomenų rinkinio pirštų atspaudą.

Merkle medžių naudojimas ethereum

Ethereum mieste medžiai naudojami keliose pagrindinėse srityse:

• Valstybės trie: Modifikuota „Merkle Patricia Trie“, kuri saugo visą „Ethereum“ tinklo būklę, įskaitant sąskaitos likučius, sutarčių saugyklą ir dar daugiau.
• Sandorių trie: Naudojamas organizuoti ir patikrinti operacijas bloke.
• Kvitai Trie: Saugo sandorių įplaukas, į kurias įeina detalės, tokios kaip operacijų rezultatas ir žurnalai, kuriuos sukuria išmaniosios sutartys.

Medžių problemos

Nors „Merkle“ medžiai suteikia keletą pranašumų, jie taip pat turi reikšmingų trūkumų:

• Saugojimo neveiksmingumas: Modifikuotai „Merkle Patricia Trie“, naudojamam „Ethereum“, reikalauja nemažos vietos laikymo vietai, todėl susidaro didelis būsenos dydis.
• Lėtai įrodanti karta: Generuoti valstybės ir operacijų patikrinimo įrodymus gali būti lėtas ir skaičiavimo požiūriu brangus.
• Susijaudinimas dėl mastelio: Augant „Ethereum“ tinklui, merkle medžių neveiksmingumas tampa ryškesnis ir trukdo tinklo masteliui.

Įveskite apsirengusius medžius

Kodėl mums reikia „Ethereum“ be pilietybės?

Šiuo metu „Ethereum“ susiduria su savo nuolat besiplečiančio „blockchain“ dydžio iššūkiu.

Šiandien, norėdami patvirtinti grandinę, turite turėti visiškai sinchronizuotą mazgą, kuriame būtų visa būsena. Tai būtina, nes šiuo metu blokuose nėra visos reikiamos būsenos liudytojas Su dabartine „Merkle Patricia Trie“.

Klientai turi laikyti maždaug 50 GB vien valstybei ir daugiau nei 150 GB, įskaitant visus „Merkle“ įrodymus, kurie per metus padidėja maždaug perpus. Didėjant valstybinės duomenų bazės dydžiui, atsisiunčiant, saugant ir sinchronizuojant duomenis reikia ilgiau. Be to, duomenų saugojimo ir prieigos prie „blockchain“ saugojimo ir prieigos išlaidos gali būti nepaprastai brangios, ypač mažesniems mazgams ir vartotojams, norintiems dalyvauti tinkle.

„Ethereum“ be pilietybės suteikia šiuos pranašumus –

Sumažintas duomenų kiekis, reikalingas dalyvauti tinkle

• Nebėra nesibaigiančių tinklo sinchronizacijų
• Tvarios saugojimo reikalavimai

Sumažintas duomenų kiekis, reikalingas apdoroti

• Mažesniems įrenginiams lengviau

Greitesnė prieiga prie informacijos

• Blokuose yra visa informacija, reikalinga ją apdoroti
• Žinoti savo sąskaitos būklę yra greitesnė

Kas yra Verkle medžiai?

Verkle medžiai yra tam tikro tipo vektorių įsipareigojimų medis, kriptografinės duomenų struktūra, leidžianti kompaktiškus ir efektyvius narystės (arba ne narių) įrodymus elementams rinkinyje. Jie yra skirti pašalinti medžių trūkumus, ypač atsižvelgiant į „blockchain“ programas, kai būklės dydis ir tikrinimo efektyvumas yra kritinis.

Pagrindinės verpės medžių charakteristikos:

1. Kompaktiški įrodymai: Verkle medžiai sukuria mažesnius įrodymus, palyginti su „Merkle“ medžiais, o tai sumažina duomenų, kuriuos reikia perduoti ir patikrinti, kiekį.
2. Efektyvus patikrinimas: Verkle medžių patikrinimo procesas yra greitesnis, todėl jie yra tinkamesni programoms, kurioms reikia dažnai atnaujinti būseną ir čekius.
3. Mastelio keitimas: Sumažindami įrodymų dydį ir pagerindami patikrinimo efektyvumą, verkle medžiai prisideda prie bendrojo „blockchain“ mastelio.

Sprendimas be pilietybės

Verkle medžiai yra kritinis žingsnis į „Ethereum“ klientų be pilietybės. Klientai be pilietybės nereikia saugoti visos valstijos duomenų bazės, kad būtų galima patvirtinti gaunamus blokus. Užuot naudoję savo vietinę „Ethereum“ valstybės kopiją, kad patikrintumėte blokus, klientai be pilietybės naudoja „liudytoją“ valstybės duomenims, kurie gaunami kartu su bloku. Liudytojas yra atskirų valstybės duomenų rinkinys, kurio reikia norint atlikti tam tikrą operacijų rinkinį ir kriptografinius įrodymus, kad liudytojas iš tikrųjų yra visų duomenų dalis. Liudytojas naudojamas vietoj valstybinės duomenų bazės.

Kad tai veiktų, liudytojai turi būti labai maži, kad juos būtų galima saugiai transliuoti tinkle laiku, kad patvirtintojai galėtų juos apdoroti 12 sekundžių lizde. Dabartinė būsenos duomenų struktūra netinkama, nes liudytojai yra per dideli. Verkle medžiai išsprendžia šią problemą įgalindami mažus liudytojus, pašalindami vieną iš pagrindinių klientų klientams be pilietybės.

Naudodami „Verkle Trees EIP“, blokai gali būti savarankiški vykdymo vienetai, leidžiantys juos patikrinti nereikalaujant jokios papildomos informacijos, ypač visos grandinės būsenos.

Medžio struktūra: „Merkle Patricia“ ir „Verkle“ medžiai

Verkle medžių architektūra primena Ethereum dabartinius „Patricia“ medžius. Kiekvienas medžio mazgas gali būti:

1. Tuščias
2. Lapų mazgas, turintis unikalią raktą ir atitinkamą vertę
3. Tarpinis mazgas su iš anksto nustatytu vaikų mazgų skaičiumi (žymimu kaip medžio „plotis“).

Tarpinio mazgo vertė yra gaunama iš jo vaiko mazgų maišos verčių. Vertės padėtį medyje diktuoja jo raktas.

Pirmasis skirtumas tarp verklų medžių ir merkle Patricia medžių yra jų plotis. Nors „Patricia“ medžiai pasiekia optimalų efektyvumą, kurio plotis yra 2, verkle medžiai suteikia trumpesnius įrodymus didėjant pločiai. Tačiau nepaprastai didelis plotis gali kliudyti įrodyti įrodymų kūrimo greitį. Siūlomi „Ethereum“ verklų medžiai turi 256 plotį, tačiau auga polinkis į tai sustiprinti iki 1024.

Įsipareigojimai ir įrodymai

Merkle medžiuose vertės įrodymas reikalauja įtraukti visus seserų mazgus. Priežastis ta, kad norint apskaičiuoti mazgo vertę, reikalingas visas jo brolių ir seserų mazgų rinkinys. Tai tęsiasi rekursyviai iki šaknies mazgo. Tačiau verpe medžiai apeina seserų mazgų poreikį, tik tiekdami kelią, papildydami minimaliais įrodymais.

Pagrindinis verpo medžių skirtumas yra Polinominių įsipareigojimų naudojimas vietoj standartinių maišų mazgų skaičiavimamsleidžiantis maišyti polinomo ir vėlesnę įrodymų generavimą bet kokiam maišos polinomo įvertinimui.

Polinominis įsipareigojimas yra kriptografinis primityvas, leidžiantis patarlei įsipareigoti polinomui, tuo pačiu suteikiant galimybę tikrintojui vėliau patikrinti, ar teiginė vertė iš tikrųjų yra tas polinomas, neatskleidžiant paties polinomo.

Kaip tai veikia

1. Įsipareigojimo etapas: Patarlė apskaičiuoja įsipareigojimą dėl polinomo P (x). Šis įsipareigojimas yra kompaktiškas polinomo vaizdas.
2. Vertinimo etapas: Patarlė vėliau gali pateikti įrodymą, kad polinomas įvertina tam tikrą vertę tam tikrame taške x0. Šis įrodymas turi įtikinti tikrintoją neatskleidžiant P (x).

Pavyzdys –

Mazgo struktūra: Kiekvienas „Verkle“ medžio mazgas yra įsipareigojęs naudojant polinominius įsipareigojimus, leidžiančius efektyviai sukurti įrodymus.

Medžio plotis: Apsvarstykite „Verkle“ medį, kurio plotis yra 256 (kiekvienas mazgas gali turėti iki 256 vaikų).

Tarkime, kad reikia įrodyti, kad vertė V, esanti tam tikroje medyje P vietoje.

Tradiciniame „Merkle“ medyje jums reikės:

• V
• Visi brolių ir seserų mazgai keliu nuo V iki šaknies (daug duomenų).

Į viršelio medį įrodymas apima:

• Konkreti V vertė: Tai yra tikri duomenys, kuriuos įrodote.
• Kiekvieno lygio įsipareigojimai: Tai yra polinominiai įsipareigojimai kiekviename lygyje nuo lapų mazgo (kur V yra) iki šaknies.

Išsami iliustracija

1. Lapų mazgas: yra V reikšmė ir jo raktas K.
2. Tarpiniai mazgai: vietoj brolio ir seserų mazgų kiekvienas tarpinis mazgas turi polinominį įsipareigojimą, kuris atspindi jo vaikus.
3. Įrodymų sudėtis: norėdami įrodyti V, jūs pateikiate tik kelią: V ir polinominius įsipareigojimus iš kiekvieno tarpinio mazgo iki šaknies.

Tai žymiai sumažina reikalingus duomenis, nes polinominiai įsipareigojimai yra mažesni nei bendras visų brolių ir seserų mazgų dydis.

Skaitykite daugiau apie „Verkle“ medžio struktūrą.

Šis vizualinis palyginimas pabrėžia įrodinėjimo dydžių ir duomenų reikalavimų skirtumus tarp „Merkle“ ir „Verkle“ medžių, parodančių verpo įrodymų dydžio pranašumus.

„Ethereum“ tobulinimo pasiūlymai (EIP), susiję su „Verkle“ medžiais

Buvo pasiūlyta keletas EIP, siekiant integruoti Verkle medžius į „Ethereum“, įskaitant:

EIS:

Spec PRS:

Perėjimas:

Archyvas ir kiti susiję dokumentai:

Dabartinė pažanga

„Verkle Tree TestNets“ jau veikia ir veikia, tačiau vis dar yra nemažų puikių atnaujinimų klientams, kurie privalo palaikyti „Verkle“ medžius. Galite padėti pagreitinti pažangą, dislokuodami sutartis su „TestNets“ arba vykdydami „TestNet“ klientus.

Naršykite suknelę švelniai „Devnet 2 TestNet“

• Atnaujinti EIP-4762 įgyvendinimai
• Atnaujinta EIP-2935 su 8192 dydžio žiedo buferiu

Pamatyti šiuos dalykus pamoka Norėdami žinoti, kaip prisijungti prie testo.

Verkle medžių ateitis Ethereum

Verkle įtraukimas į „Ethereum“ reiškia daugybę protokolo pokyčių:

• Nauja duomenų struktūra, skirta išsaugoti tinklo būklę
• Naujas dujų apskaitos modelis
• Strategija perkelti esamą būseną iš MPT į VKT
• Naujas kriptografijos primityvų rinkinys
• Nauji laukai bloko lygyje

Verkle medžiai yra reikšminga kriptografinių duomenų struktūrų, kurias naudoja „Ethereum“, pažanga. Kreipdamasis perspektyvus mastelio ir efektyvumo iššūkių sprendimas susiduria su tinklu.

Kadangi „Ethereum“ bendruomenė ir toliau tyrinėja ir įgyvendina „Verkle Tree“, „Ethereum“ ateitis atrodo ryškesnė, turint galimybę masteliau, efektyvesnei ir patogesnei „blockchain“ platformai.

Šių pakeitimų supratimas ir įgyvendinimas yra labai svarbus kūrėjams, tyrėjams ir vartotojams, kurie investuojami į „Ethereum“ ateitį. Perėjimas prie „Verkle“ medžių žymi svarbų „blockchain“ technologijos evoliucijos žingsnįužtikrinant, kad „Ethereum“ išliks naujovių ir plėtros priešakyje decentralizuotoje erdvėje.

Nuorodos

1. Paversti medžiais | Ethereum.org
2. Verkle medžiai už pilietybę
3. Verkle medžiai: viskas, ką reikia žinoti
4. Vitalik buterin ant sumažintų medžių
5. „Guillaume“ baletas ir Dankrado feistas ant „Verkle“ medžių
6. https://www.nethermind.io/verkle-Trees