以太坊Verkle Trees技术解析:提升高效可验证查询性能 | The Verge

摘要 Verkle树是以太坊2023路线图的关键技术,结合向量承诺与Merkle树特性,能大幅缩小证明规模(较传统Merkle证明缩小20-30倍)。其核心优势在于:1)采用多项式承诺替代哈希函数,使证明仅需路径节点承诺而非全部兄弟节点;2)通过KZG等方案实现固定大小证明(约150字节),支持无状态客户端;3)优化后验证速度达毫秒级,适用于十亿级数据场景。该技术预计2024-2025年通过硬分叉部署,为以太坊扩展性提供重要支撑。

CHAINTT 安全事件资讯

以太坊的Verkle树技术解析

2023年12月31日,以太坊创始人维塔利克在Twitter上发布了以太坊2023年的技术路线图,其中”Verge”部分重点介绍了Verkle树这项关键技术。作为以太坊提升验证效率的核心方案,Verkle树究竟有何特殊之处?本文将用通俗易懂的方式,为对以太坊有一定了解的读者解析这项技术。

可验证查询技术演进

在传统数据库领域,可验证查询技术主要解决第三方数据库服务的信任问题。当用户将数据存储委托给云服务商时,如何确保查询结果的真实性成为关键挑战。当前解决方案主要分为两类:基于认证数据结构(ADS)的方案和基于可验证计算的方案。

ADS方案普遍采用哈希树(Merkle Trees)等累积结构,而随着密码学发展,零知识证明等可验证计算技术也开始应用于此。这些新技术虽然计算开销较大,但能支持更丰富的查询类型并减少验证信息量。

以太坊目前使用的正是哈希树技术,而Verkle树正是在此基础上的创新升级。要理解Verkle树的优势,我们需要先了解哈希树的工作原理。

哈希树技术详解

哈希树是密码学中确保数据完整性的经典结构。其核心特征包括:

首先,哈希树具有极强的抗篡改性。由于采用抗碰撞哈希函数,任何叶节点数据的修改都会导致根哈希值变化。其次,它能高效验证大规模数据的完整性。验证者只需存储根哈希值,通过Merkle路径就能验证特定数据的真实性。

在以太坊网络中,轻节点通过向全节点请求Merkle证明来验证交易数据。一个完整的Merkle证明包含三要素:根哈希值、待验证数据块以及从叶节点到根节点的完整路径。这种机制使得验证复杂度仅为O(log n)。

为适应不同场景需求,哈希树衍生出多种变体。Merkle-B树(MBT)支持可验证范围查询,而以太坊采用的Merkle Patricia树(MPT)则结合了Radix树的高效查询特性。

Verkle树的技术突破

Verkle树=向量承诺+Merkle树,这个创新组合带来了革命性的改进。与传统哈希树相比,Verkle树最显著的优势是证明体积的大幅缩减。对于十亿级数据规模,哈希树证明约1KB,而Verkle树可压缩到150字节以内。

Verkle树采用256的宽度设计,远大于MPT的16。这种设计之所以可行,关键在于向量承诺技术的应用。无论树宽如何增加,都能保持证明的紧凑性。在证明生成方面,Verkle树只需提供路径和少量附加数据,无需包含所有同级节点。

通过多项式承诺技术,特别是KZG承诺方案,Verkle树实现了证明的进一步优化。一个固定大小的证明即可验证路径上所有承诺的父子关系,这使得证明体积比传统MPT缩小了20-30倍。

未来展望

Verkle树代表了Merkle证明的重大升级,为以太坊扩展性带来质的飞跃。虽然实现需要更复杂的密码学技术,但目前已具备全部实现条件。多个以太坊客户端已完成Verkle树的测试网络实现,预计将在2024-2025年通过硬分叉部署到主网。

展望未来,随着SNARKs等零知识证明技术的发展,验证效率还将进一步提升。虽然量子计算的兴起可能迫使转向更安全的STARKed Merkle证明,但现阶段Verkle树已经为以太坊提供了与先进技术相当的扩展能力。

参考文献

[1]. BRASSARD G, CHAUM D, CRÉPEAU C. Minimum disclosure proofs of knowledge[J]. Journal of computer and system sciences, 1988, 37(2): 156-189.

[2]. CATALANO D, FIORE D. 矢量承诺及其应用[C]//Public-KeyCryptography-PKC 2013: 第 16 届国际公钥密码学实践与理论会议,日本奈良,2013 年 2 月 26 日至 3 月 1 日。论文集 16. Springer, 2013: 55-72.

声明:文章不代表CHAINTT观点及立场,不构成本平台任何投资建议。投资决策需建立在独立思考之上,本文内容仅供参考,风险 自担!转载请注明出处:https://www.chaintt.cn/13538.html

上一篇 2025年8月8日 09:16
下一篇 2025年8月8日 10:11

相关推荐

  • 区块链未来趋势:.eths域名的革命性应用与前景

    Ethscriptions革新与.eths域名发展 Ethscriptions作为以太坊革命性铭文协议,通过交易调用数据实现低成本数字工件创建,其生态代币eths涨幅超4000倍。衍生的.eths域名系统已注册20.5万个,具备永久拥有、去中心化管理和防篡改特性,在个人品牌、企业应用和金融领域展现出优势,但面临市场适应性和监管等挑战。这项技术融合区块链与互联网服务,有望重塑数字身份标准,推动数字经济变革。

    2025年11月20日
    1750
  • Million代币(MM)是什么?全面解析MM代币的关键知识点

    Million代币摘要 Million代币(MM)是由前Google工程师Patrick Shyu(TechLead)于2021年推出的社交实验型加密货币,总供应量固定为100万枚。作为ERC-20代币,它结合了稳定币的稳定性(初始锚定1美元)与传统加密货币的增长潜力,采用通缩模型增强价值存储功能。MM支持多链部署(以太坊、BSC等),具备NFT交易、DeFi应用和质押奖励等使用场景。其核心特点包括透明开源代码、去中心化治理DAO和社区驱动生态,但也面临创始人依赖性强、监管不确定性等风险。该项目定位为观察市场行为的实验,投资需谨慎评估波动性风险。

    2025年7月15日
    2380
  • 探索Web3数据生态的全面解析

    本文探讨了数据在Web3生态中的核心价值与商业潜力。从人类文明早期的记录方式到数字化时代的亚洲涂料案例,揭示了数据驱动商业成功的本质。文章重点分析了区块链数据的独特性——公开透明但需专业工具提炼价值,对比了彭博终端等传统数据服务与Nansen、Arkham等链上分析平台的差异。根据用户群体(机构、开发者、研究者、散户)将数据产品分类,指出基础设施、人才和网络效应构成行业护城河。最后展望AI与区块链数据的结合将催生新一代应用,认为Web3数据领域可能孕育出媲美Alphabet的巨头企业。

    2025年9月28日
    1790
  • 以太坊(ETH)反弹之际 Radiant Capital漏洞致黑客获利1.03亿美元

    2024年10月,Radiant Capital遭黑客攻击损失5800万美元,攻击者将赃款兑换为21957枚ETH。随着以太坊价格从2300美元飙升至4700美元,被盗资金价值翻倍至1.03亿美元。分析指出ETH持有是出于安全流动性考量,而非投资策略。以太坊价格上涨受现货ETF资金流入、质押量创新高及监管态度转变推动,同时Dencun升级显著改善网络性能,二层生态日交易量突破1388万笔。

    2025年8月15日
    2000
  • Sharplink 启动 15 亿美元股票回购计划,股价低于资产价值引发市场关注

    Sharplink宣布启动15亿美元股票回购计划,因公司股价低于净资产价值。其持有83.7万枚ETH,价值约35.9亿美元,几乎全部质押以获取收益。该决定获市场响应,股价单日上涨超6%。此前有分析指出,数字资产储备公司应考虑回购以支持估值。

    2025年9月10日
    1760
风险提示:防范以"数字货币""区块链"名义进行非法集资的风险