Ethereum ja EIP-7864
Ethereum (ETH) -yhteisön perustaja Vitalik Buterin on ehdottanut kahta teknistä muutosta, joiden tavoitteena on ratkaista todisteiden tehokkuushaasteita lohkoketjuverkostossa. Ehdotuksessa, joka tunnetaan nimellä EIP-7864, ehdotetaan Ethereumin nykyisen heksaarisen Keccak Merkle Patricia -puun korvaamista binaarirakenteella, joka hyödyntää tehokkaampaa hash-funktiota.
Binaarinen puu ja sen hyödyt
Nykyinen heksaarinen rakenne on suunniteltu prioriteetteja varten, jotka poikkeavat todisteita painottavasta arkkitehtuurista, jota Ethereum-kehittäjät tällä hetkellä tavoittelevat. Binaarinen puurakenne tuottaisi Merkle-haaroja, jotka ovat neljä kertaa lyhyempiä kuin nykyinen järjestelmä, sillä binaarioperaatiot vaativat 32 kertaa log(n) verrattuna heksaarisen 512 kertaa log(n) jaettuna 4:llä. Tämä vähennys vähentäisi asiakaspään haarojen vahvistuskustannuksia ja vähentäisi datan kaistanleveyden vaatimuksia työkaluille, kuten Helios ja yksityiset tietojen hakujärjestelmät.
Tehokkuuden parannukset
Ehdotuksessa todetaan, että todistamisen tehokkuuden parannukset ulottuisivat pidemmälle haarojen pituuden parannuksista. Lyhyemmät haarat tuottaisivat kolme-neljä kertaa paremman tuloksen erillään hash-funktion optimoinnista. Blake3:n käyttöönotto Keccak:n sijasta voisi tarjota lisäkolme kertaa parannuksen, kun taas Poseidon-muunnos voisi mahdollisesti tuottaa jopa 100 kertaa parannuksen, vaikka Poseidonin käyttöönottoa edeltää lisäturva-analyysi.
Sivupohjainen tallennusjärjestelmä
Binaarinen puusuunnittelu sisältää sivupohjaisen tallennusjärjestelmän, joka ryhmittelee vierekkäiset tallennuspaikat sivuiksi, joissa on 64–256 paikkaa, noin 2–8 kilotavua. Lohkopääte ja ensimmäiset 1–4 kilotavua koodia ja tallennusta jakavat saman sivun, jolloin sopimukset, jotka lukevat alkuperäisistä tallennuspaikoista, voivat hyötyä eräkohtaisesta tehokkuudesta yksittäisten pääsykustannusten sijaan. Ehdotus arvioi, että tämä voisi säästää yli 10 000 kaasua per transaktio hajautetuissa sovelluksissa, mikä edustaa merkittävää osaa aktiivisista käyttöönotetuista sopimuksista.
Virtuaalikoneen korvaaminen
Pitkän aikavälin ehdotus sisältää Ethereumin virtuaalikoneen (EVM) korvaamisen tehokkaammalla virtuaalikoneella, kuten RISC-V:llä. Ehdotus väittää, että EVM:n arkkitehtuuri ei ole optimoitu todisteita painottavalle lohkoketjulle ja että sen korvaaminen käsittelee perustavanlaatuisia tehottomuuksia.
Buterinin ehdotus mainitsee neljä RISC-V:n etua EVM:ään verrattuna: ensinnäkin raaka suorituskyky, joka ylittää EVM:n ja poistaa tarpeen monille esikompilaatteille; toiseksi todistajan tehokkuus; kolmanneksi asiakaspään todistaminen; ja neljänneksi yksinkertaisuus.
Käyttöönotto-ohjelma
Ehdotuksessa esitetty käyttöönotto-ohjelma sisältää kolme vaihetta: ensimmäisessä vaiheessa uusi virtuaalikone, mahdollisesti RISC-V, käsittelisi vain esikompilaatteja; toisessa vaiheessa käyttäjät voisivat ottaa käyttöön sopimuksia suoraan uudessa VM:ssä; ja kolmannessa vaiheessa EVM poistettaisiin käytöstä ja toteutettaisiin älysopimuksena uudessa VM:ssä, säilyttäen taaksepäin yhteensopivuuden olemassa oleville sopimuksille.
Yhteenveto
Buterin luonnehtii molempia muutoksia saman perustavanlaatuisen haasteen käsittelyksi eri näkökulmista. Tilapuu ja VM yhdessä muodostavat yli 80 prosenttia tehokkaan todistamisen pullonkaulasta. Ehdotus tunnustaa, että VM:n korvaaminen ei tällä hetkellä edusta konsensusta Ethereum-kehittäjäyhteisössä, ja kuvaa sitä muutoksena, joka tulee olemaan selvempi, kun tilapuun muutokset on saatu päätökseen.
