Gánh nặng lưu trữ Nút Ethereum tăng: Phân tích toàn diện về sự phình to của trạng thái, rủi ro tắc nghẽn và các biện pháp tối ưu hóa thực tiễn

Tại sao sự tăng trưởng của trạng thái Ethereum không thể bị bỏ qua

Trong kiến trúc Ethereum, "trạng thái" không chỉ là một tập hợp các số dư tài khoản, mà còn bao gồm tất cả các biến lưu trữ, mã và dữ liệu liên quan của các hợp đồng thông minh. Dữ liệu trạng thái này tạo thành nền tảng cho hoạt động của mạng, và sau mỗi giao dịch được thực hiện, trạng thái sẽ được cập nhật.

Vấn đề là trạng thái hầu như chỉ tăng lên và không bao giờ giảm xuống. Với DeFi, NFT, Layer 2, và các ứng dụng hợp đồng thông minh khác liên tục được đưa vào hoạt động, dữ liệu trạng thái cho thấy một xu hướng tích lũy dài hạn. Ngay cả khi một số hợp đồng hoặc tài khoản không được sử dụng trong nhiều năm, dữ liệu liên quan của chúng vẫn cần được lưu trữ bởi các nút và có thể truy cập bất cứ lúc nào. Thiết kế cấu trúc này đã đặt nền tảng cho khả năng "bloat trạng thái" trong tương lai.

Logic cơ bản của chi phí lưu trữ nút và mở rộng trạng thái.

Việc chạy một nút Ethereum hoàn chỉnh có nghĩa là bạn cần đồng bộ hóa và liên tục duy trì dữ liệu trạng thái đầy đủ. Khi kích thước trạng thái tiếp tục tăng, yêu cầu về dung lượng ổ cứng, hiệu suất IO và chi phí bảo trì dài hạn cho nút cũng tăng tương ứng.

Đối với người dùng cá nhân bình thường, chi phí ngày càng tăng này đang dần làm suy yếu tính khả thi của việc vận hành một Nút. Kết quả là, ngày càng nhiều người dùng chọn dựa vào các dịch vụ RPC của bên thứ ba thay vì duy trì các Nút riêng của họ. Mặc dù xu hướng này tăng cường sự thuận tiện trong việc sử dụng, nhưng nó cũng làm trầm trọng thêm rủi ro tập trung ở tầng hạ tầng.

Cách mà sự phình to của trạng thái phát triển thành nút tắc nghẽn

Các nhà nghiên cứu từ Quỹ Ethereum chỉ ra rằng rủi ro cốt lõi của việc bloat trạng thái không chỉ đơn thuần là "lưu trữ nhiều", mà thực sự là cần phải "luôn sẵn có". Một lượng lớn dữ liệu không hoạt động trong thời gian dài vẫn chiếm dụng tài nguyên lưu trữ tốc độ cao, gây áp lực lớn hơn lên các nút trong quá trình đồng bộ hóa, xác thực và phản hồi các yêu cầu.

Khi thời gian đồng bộ hóa của các nút bị kéo dài đáng kể và ngưỡng để các nút mới tham gia tiếp tục tăng, cấu trúc tham gia của toàn bộ mạng có thể thay đổi. Nếu chỉ có một vài tổ chức chuyên nghiệp có thể chi trả chi phí vận hành của các nút đầy đủ, thì khả năng kháng kiểm duyệt và đặc tính phi tập trung của mạng sẽ bị thách thức, đó chính là rủi ro tiềm tàng mà các nhà nghiên cứu đã nhấn mạnh.

Các nguyên tắc, lợi ích và thách thức của ba đề xuất kỹ thuật chính

1. State Expiry (trạng thái hết hạn cơ chế)

Ý tưởng cốt lõi của cơ chế hết hạn trạng thái là không phải tất cả các trạng thái đều cần được giữ lại vĩnh viễn trong "tập hợp trạng thái hoạt động". Đối với dữ liệu không được truy cập trong một thời gian dài, nó có thể được đánh dấu là hết hạn và được loại bỏ khỏi trạng thái chính.

Khi các trạng thái này cần thiết một lần nữa, chúng có thể được phục hồi thông qua các chứng minh bổ sung hoặc cơ chế tái cấu trúc. Kế hoạch này dự kiến sẽ nén đáng kể quy mô của các trạng thái hoạt động, nhưng thách thức nằm ở chỗ làm thế nào để giới thiệu độ phức tạp bổ sung mà không ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng và bảo mật.

1. Lưu trữ Nhà nước (Trạng thái phân lớp và lưu trữ)

Chương trình lưu trữ trạng thái đề xuất chia dữ liệu thành trạng thái nóng và trạng thái lạnh. Trạng thái nóng được sử dụng cho truy cập tần suất cao, trong khi trạng thái lạnh được sử dụng để lưu trữ thông tin lịch sử với yêu cầu hiệu suất thấp hơn.

Cách tiếp cận này có thể giảm sự phụ thuộc của các nút vào lưu trữ tốc độ cao mà không làm ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của dữ liệu. Tuy nhiên, nó đặt ra yêu cầu cao hơn về kiến trúc nút và triển khai khách hàng, đòi hỏi một sự cân bằng giữa hiệu suất và tính nhất quán.

1. Tình trạng không trạng thái một phần (Nút không trạng thái một phần)

Một số kiến trúc không trạng thái cố gắng cho phép các Nút không còn duy trì một trạng thái hoàn chỉnh, mà thay vào đó lưu trữ một tập con của trạng thái dựa trên nhu cầu của chính họ, trong khi dữ liệu còn lại được thu thập thông qua các chứng minh bên ngoài hoặc các yêu cầu mạng.

Kế hoạch này về lý thuyết có thể giảm đáng kể ngưỡng để vận hành Nút và mở rộng quy mô người tham gia. Tuy nhiên, nó cũng giới thiệu các mô hình tin tưởng và giao tiếp mới, cần được thiết kế cẩn thận để tránh những phụ thuộc tập trung mới.

Tác động đến phân quyền, dịch vụ RPC và cấu trúc sinh thái

Nếu vấn đề bloat của trạng thái không được giảm thiểu, tầm quan trọng của các nhà cung cấp dịch vụ RPC và các nhà cung cấp hạ tầng sẽ tiếp tục tăng. Xu hướng tập trung này có thể ảnh hưởng đến tính trung lập của mạng trong những trường hợp cực đoan.

Ngược lại, nếu các giải pháp kỹ thuật trên được triển khai dần dần, ngưỡng để vận hành Nút dự kiến sẽ giảm, từ đó khuyến khích nhiều cá nhân và các nhóm nhỏ đến vừa tham gia vào việc vận hành Nút. Điều này không chỉ mang lại lợi ích cho an ninh mạng mà còn cải thiện khả năng phục hồi hạ tầng tổng thể của Ethereum.

Triển vọng và các yếu tố giá của mạng ETH từ góc độ quản trị kỹ thuật

Từ góc độ thị trường, tình trạng bloat của trạng thái không ngay lập tức có ảnh hưởng trực tiếp đến giá ETH, nhưng nó liên quan đến khả năng mở rộng và chất lượng phân quyền lâu dài của mạng lưới. Các nhà đầu tư thường coi những cuộc thảo luận kỹ thuật như vậy là "các yếu tố cấu trúc trung hạn đến dài hạn."

Trước bối cảnh giá ETH hiện tại dao động quanh các mức quan trọng, việc tối ưu hóa liên tục lớp hạ tầng giúp nâng cao sự tự tin của thị trường. Mặc dù các đề xuất này vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu, nhưng chúng thể hiện cách tiếp cận chủ động của Ethereum trong việc giải quyết các vấn đề tắc nghẽn ở cấp độ quản trị kỹ thuật, điều này có nghĩa tích cực cho giá trị dài hạn của mạng lưới.