本地节点优先的区块链扩容路线图优化方案

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本文探讨了提高以太坊L1燃气限制对全节点运行的影响,并提出调整扩展路线图以支持个人节点运行。短期重点包括实施EIP-4444减少历史数据存储、构建分布式历史存储方案及调整燃气定价。中期目标为无状态验证技术,并创新性提出”部分无状态节点”概念,允许用户选择性存储关键状态数据,在保证隐私和抗审查的同时降低节点运行门槛。文章强调尽管ZK-EVM等加密方案可增强验证能力,但保持个人节点运行对网络去中心化仍具重要价值。

在此要特别感谢Micah Zoltu、Toni Wahrstätter、Justin Traglia和pcaversaccio的深入讨论与宝贵意见。

关于提高L1燃气限制的讨论中,除了网络安全性考量外,对全节点运行难度增加的担忧是最常见的批评点。特别是在当前拆分完整节点的路线图背景下,理解完整节点的实际作用显得尤为重要。

传统观点认为完整节点主要用于验证区块链,正如我在这篇文章中阐述的,普通用户若无法验证链上活动将带来诸多问题。如果这是唯一考量,那么ZK-EVMs确实能解锁L1扩展:只需确保区块构建和证明成本足够低,就能维持1-of-n无需审查的竞争性市场。

然而实际情况更为复杂。另一个关键价值在于:运行完整节点意味着拥有本地RPC服务器,可以不受信任、抗审查且隐私安全地读取链上数据。本文将探讨如何调整当前L1扩展路线图来实现这一目标。

为何不依赖ZK-EVM+PIR解决信任与隐私问题?

上月提出的隐私路线图中,我建议短期采用TEE+ORAM技术,长期则转向PIR解决方案。结合Helios和ZK-EVM验证,理论上用户连接外部RPC时既能确保数据正确性,又能保护隐私。那么,这是否意味着自托管节点将退出历史舞台?

现实情况存在几个关键挑战:完全去信任的加密解决方案(如单服务器PIR)目前成本过高,即使经过优化仍可能代价不菲;元数据隐私问题依然存在,请求的IP地址和时间模式都可能泄露用户信息;此外,由少数RPC提供商主导的市场结构容易受到审查压力影响,事实上许多提供商已经屏蔽了特定国家。这些因素都表明,保持个人节点运行的便利性仍然至关重要。

近期优化方向

首要任务是全面实施EIP-4444,将节点存储数据的时间缩短至约36天。这将显著降低磁盘空间需求——当前阻碍更多人运行节点的关键瓶颈。优化后,节点存储需求将主要来自三方面:状态大小、状态Merkle分支和36天的历史记录。

同时需要构建分布式历史存储解决方案,通过纠删码技术让每个节点仅存储部分早期历史数据,在确保区块链永久性的同时避免中心化风险。此外,调整燃气定价策略也很关键,应当提高存储成本而降低执行成本,特别是针对创建新状态的操作:包括新存储槽的SSTORE、合约代码创建,以及向无余额/随机数的账户转账等。

中期规划:无状态验证

实现无状态验证后,运行支持RPC的节点将不再需要存储状态Merkle分支,这能使存储需求再降低约50%。

创新节点类型:部分无状态节点

这一新构想将成为支持个人节点在L1燃气限制增长10-100倍环境下持续运行的关键。该类型节点通过无状态方式验证区块和整个链(借助无状态验证或ZK-EVM),同时仅维护部分最新状态。当RPC请求涉及已存储的状态子集时可直接响应,否则可选择失败或转接外部加密解决方案(由用户自主决定)。

本地节点优先的区块链扩容路线图优化方案
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节点存储的具体状态范围可由用户配置,例如:排除已知垃圾合约外的全部状态;所有EOA和SCW账户及其关联的主流ERC20/ERC721代币;或过去两年活跃账户加精选DeFi应用等。这些配置可通过链上合约管理,用户只需指定地址列表或存储槽等过滤条件,节点就会自动维护相关原始值(无需存储Merkle分支)。这种设计既保证了用户对关键数据的直接本地访问,又提供了最高级别的隐私保护。

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