Mit zunehmender Ethereum-Nutzung wird der Betrieb eines vollständigen Knotens ressourcen- und bandbreitenintensiver. Dies führt dazu, dass weniger Personen vollständige Knoten betreiben können, was die Dezentralisierung des Netzwerks verringert. Darüber hinaus hat Ethereum Schwierigkeiten, sich zu skalieren, da die Transaktionsnachfrage steigt, was zu Netzwerküberlastungen und hohen Gasgebühren führt.
Von Vitalik im Jahr 2017 vorgeschlagene staatenlose Clients bieten eine mögliche Lösung für beide Dezentralisierungsherausforderungen, mit denen Ethereum konfrontiert ist. Der Grundgedanke hinter zustandslosen Clients besteht darin, die Speicher- und Bandbreitenanforderungen für den Betrieb eines vollständigen Knotens zu reduzieren, sodass mehr Personen teilnehmen und das Netzwerk dezentralisieren können. Dieser Aufsatz bietet einen detaillierten Einblick in die Arbeitsweise staatenloser Klienten und ihre potenziellen Vor- und Nachteile.
Um staatenlose Clients zu verstehen, müssen wir zunächst das Konzept des „Staates“ in Ethereum verstehen. Der Ethereum-Status bezieht sich auf den aktuellen Status aller Konten, Verträge, Salden, Nonces und Speicher in der Ethereum-Welt. Man kann es sich als eine Datenbank vorstellen, die alle relevanten Informationen über das Ethereum-Netzwerk zu einem bestimmten Zeitpunkt speichert.
Der Zustand wird in einem Merkle-Patricia-Trie beibehalten, bei dem es sich im Wesentlichen um einen modifizierten Merkle-Baum handelt, der Schlüssel-Wert-Paare speichert. Der Root-Hash dieses Versuchs fasst den gesamten Zustand zusammen. Nach jedem neuen Block wird der Status basierend auf den Transaktionen in diesem Block aktualisiert. Der neue Status-Root-Hash ist im Blockheader enthalten.
Je mehr Konten, Verträge und Transaktionen im Laufe der Zeit hinzugefügt werden, desto größer wird der Ethereum-Staat. Heute beträgt die Staatsgröße über 1 TB und wächst jedes Jahr um mehrere zehn Gigabyte. Dieser wachsende Staat liegt den Problemen der Dezentralisierung zugrunde.
Die zunehmende Größe des Ethereum-Staates verursacht mehrere Hauptprobleme:
Zustandslose Clients bieten eine Möglichkeit, neue Blöcke zu überprüfen, ohne Zugriff auf den vollständigen Ethereum-Status zu benötigen. Sie nutzen kryptografische Beweise, sogenannte „Zeugen“, die die Gültigkeit von Zustandsänderungen in einem Block beweisen, ohne dass die zugrunde liegenden Zustandsdaten vorliegen.
So funktionieren zustandslose Clients auf hohem Niveau:
Durch die Verwendung von Zeugen zur Überprüfung des Status, anstatt den vollständigen Status lokal zu speichern, erhalten zustandslose Clients mehrere Vorteile:
Während zustandslose Clients einige große Vorteile bieten, müssen auch erhebliche technische Herausforderungen bewältigt werden:
Forscher haben verschiedene Lösungen vorgeschlagen, um diese Herausforderungen anzugehen:
Es gibt Kompromisse zwischen diesen Ansätzen und weitere Forschung ist erforderlich, um optimale Implementierungen zu finden. Glücklicherweise könnten die rasanten Innovationen in der Zero-Knowledge-Kryptografie neue Möglichkeiten für effiziente zustandslose Clients eröffnen.
Wenn die technischen Hürden überwunden werden können, könnten staatenlose Clients Ethereum deutlich voranbringen:
Es bestehen auch einige potenzielle Risiken, wie z. B. eine erhöhte Anfälligkeit für DDoS-Angriffe und die Tatsache, dass der Blockchain-Verlauf nur von wenigen Knotenbetreibern zuverlässig gespeichert wird. Allerdings könnten kryptografische Beweise diese Risiken verringern. Insgesamt sind staatenlose Clients einer der vielversprechendsten Ansätze zur Überwindung der aktuellen Einschränkungen von Ethereum.
Die wachsende Staatsgröße von Ethereum stellt die Dezentralisierung mit zunehmender Akzeptanz vor Herausforderungen. Einen Ausweg bieten zustandslose Clients, die es Knoten ermöglichen, Transaktionen ohne den vollständigen Blockchain-Status zu überprüfen. Dies könnte es schließlich ermöglichen, dass Mobiltelefone Ethereum-Knoten betreiben, was die Dezentralisierung erheblich steigert.
Mit zunehmender Ethereum-Nutzung wird der Betrieb eines vollständigen Knotens ressourcen- und bandbreitenintensiver. Dies führt dazu, dass weniger Personen vollständige Knoten betreiben können, was die Dezentralisierung des Netzwerks verringert. Darüber hinaus hat Ethereum Schwierigkeiten, sich zu skalieren, da die Transaktionsnachfrage steigt, was zu Netzwerküberlastungen und hohen Gasgebühren führt.
Von Vitalik im Jahr 2017 vorgeschlagene staatenlose Clients bieten eine mögliche Lösung für beide Dezentralisierungsherausforderungen, mit denen Ethereum konfrontiert ist. Der Grundgedanke hinter zustandslosen Clients besteht darin, die Speicher- und Bandbreitenanforderungen für den Betrieb eines vollständigen Knotens zu reduzieren, sodass mehr Personen teilnehmen und das Netzwerk dezentralisieren können. Dieser Aufsatz bietet einen detaillierten Einblick in die Arbeitsweise staatenloser Klienten und ihre potenziellen Vor- und Nachteile.
Um staatenlose Clients zu verstehen, müssen wir zunächst das Konzept des „Staates“ in Ethereum verstehen. Der Ethereum-Status bezieht sich auf den aktuellen Status aller Konten, Verträge, Salden, Nonces und Speicher in der Ethereum-Welt. Man kann es sich als eine Datenbank vorstellen, die alle relevanten Informationen über das Ethereum-Netzwerk zu einem bestimmten Zeitpunkt speichert.
Der Zustand wird in einem Merkle-Patricia-Trie beibehalten, bei dem es sich im Wesentlichen um einen modifizierten Merkle-Baum handelt, der Schlüssel-Wert-Paare speichert. Der Root-Hash dieses Versuchs fasst den gesamten Zustand zusammen. Nach jedem neuen Block wird der Status basierend auf den Transaktionen in diesem Block aktualisiert. Der neue Status-Root-Hash ist im Blockheader enthalten.
Je mehr Konten, Verträge und Transaktionen im Laufe der Zeit hinzugefügt werden, desto größer wird der Ethereum-Staat. Heute beträgt die Staatsgröße über 1 TB und wächst jedes Jahr um mehrere zehn Gigabyte. Dieser wachsende Staat liegt den Problemen der Dezentralisierung zugrunde.
Die zunehmende Größe des Ethereum-Staates verursacht mehrere Hauptprobleme:
Zustandslose Clients bieten eine Möglichkeit, neue Blöcke zu überprüfen, ohne Zugriff auf den vollständigen Ethereum-Status zu benötigen. Sie nutzen kryptografische Beweise, sogenannte „Zeugen“, die die Gültigkeit von Zustandsänderungen in einem Block beweisen, ohne dass die zugrunde liegenden Zustandsdaten vorliegen.
So funktionieren zustandslose Clients auf hohem Niveau:
Durch die Verwendung von Zeugen zur Überprüfung des Status, anstatt den vollständigen Status lokal zu speichern, erhalten zustandslose Clients mehrere Vorteile:
Während zustandslose Clients einige große Vorteile bieten, müssen auch erhebliche technische Herausforderungen bewältigt werden:
Forscher haben verschiedene Lösungen vorgeschlagen, um diese Herausforderungen anzugehen:
Es gibt Kompromisse zwischen diesen Ansätzen und weitere Forschung ist erforderlich, um optimale Implementierungen zu finden. Glücklicherweise könnten die rasanten Innovationen in der Zero-Knowledge-Kryptografie neue Möglichkeiten für effiziente zustandslose Clients eröffnen.
Wenn die technischen Hürden überwunden werden können, könnten staatenlose Clients Ethereum deutlich voranbringen:
Es bestehen auch einige potenzielle Risiken, wie z. B. eine erhöhte Anfälligkeit für DDoS-Angriffe und die Tatsache, dass der Blockchain-Verlauf nur von wenigen Knotenbetreibern zuverlässig gespeichert wird. Allerdings könnten kryptografische Beweise diese Risiken verringern. Insgesamt sind staatenlose Clients einer der vielversprechendsten Ansätze zur Überwindung der aktuellen Einschränkungen von Ethereum.
Die wachsende Staatsgröße von Ethereum stellt die Dezentralisierung mit zunehmender Akzeptanz vor Herausforderungen. Einen Ausweg bieten zustandslose Clients, die es Knoten ermöglichen, Transaktionen ohne den vollständigen Blockchain-Status zu überprüfen. Dies könnte es schließlich ermöglichen, dass Mobiltelefone Ethereum-Knoten betreiben, was die Dezentralisierung erheblich steigert.