این مقاله طرح Vitalik را برای کاهش هزینه‌های اثبات از طریق درخت حالت باینری ETH و RISC-V VM توضیح می‌دهد.

از آنجایی که Vitalik درخت حالت باینری و جایگزینی طولانی مدت RISC-V VM را پیشنهاد می کند، ETH بر 80٪ گلوگاه اثبات شده غلبه می کند.

ویتالیک بوترین، یکی از بنیانگذاران اتریوم (ETH) طبق پیشنهادی که در EIP-7864 و مستندات مربوطه ارائه شده است، دو تغییر فنی را با هدف رسیدگی به چالش های کارایی اثبات در شبکه بلاک چین پیشنهاد کرده است.

این پیشنهاد کوتاه مدت با نام EIP-7864 جایگزین درخت مرکل پاتریشیا keccak شش ضلعی موجود اتریوم با ساختار درختی باینری خواهد شد که از یک تابع هش کارآمدتر استفاده می کند. طبق این پیشنهاد، ساختار شش ضلعی فعلی برای اولویت های متفاوتی نسبت به معماری سنگینی که توسعه دهندگان اتریوم در حال حاضر دنبال می کنند طراحی شده است.

با توجه به مشخصات فنی در پیشنهاد، ساختار درخت دودویی شاخه‌های مرکل را تولید می‌کند که چهار برابر کوتاه‌تر از سیستم فعلی هستند، زیرا عملیات باینری به 32 برابر log(n) در مقایسه با 512 برابر log(n) هگزاری تقسیم بر 4 نیاز دارد.

در این پیشنهاد آمده است که این کاهش هزینه های تأیید شعبه سمت مشتری را کاهش می دهد و الزامات پهنای باند داده برای ابزارها از جمله Helios و سیستم های بازیابی اطلاعات اختصاصی را با همان عامل کاهش می دهد.

اثبات افزایش بهره وری فراتر از بهبود طول شاخه خواهد بود. این پیشنهاد نشان می‌دهد که شاخه‌های کوتاه‌تر سه تا چهار برابر نسبت به بهینه‌سازی عملکرد هش بهبود می‌یابند. بر اساس این سند، اجرای blake3 به جای keccak می‌تواند یک بهبود سه برابری ایجاد کند، در حالی که نوع Poseidon به طور بالقوه می‌تواند 100 برابر بهبود داشته باشد، اما طبق این سند، قبل از استقرار Poseidon به تجزیه و تحلیل امنیتی بیشتری نیاز است.

طراحی درخت دودویی شامل یک سیستم ذخیره سازی مبتنی بر صفحه است که اسلات های ذخیره سازی مجاور را در صفحات 64 تا 256 اسلات تقریباً 2 تا 8 کیلوبایتی گروه بندی می کند. هدر بلوک و 1 تا 4 کیلوبایت اول کد و فضای ذخیره سازی یک صفحه را به اشتراک می گذارند و به قراردادهای خوانده شده از شکاف های ذخیره سازی اولیه اجازه می دهد تا از کارایی جمعی به جای هزینه های دسترسی فردی بهره مند شوند. این پیشنهاد تخمین می‌زند که این امر می‌تواند بیش از 10000 گاز در هر تراکنش را برای برنامه‌های غیرمتمرکز که داده‌ها را از اسلات‌های ذخیره اولیه بارگیری می‌کنند، صرفه‌جویی کند، که نشان دهنده بخش قابل توجهی از قراردادهای فعال است.

طبق این پیشنهاد، درختان باینری فرآیندهای پیاده سازی و کنترل ساده تری را ارائه می دهند. این ساختار عمق دسترسی قابل پیش‌بینی بیشتری را در قراردادهای با اندازه‌های مختلف فراهم می‌کند، تفاوت‌ها در هزینه‌های اجرا را کاهش می‌دهد و فضایی را برای جاسازی ابرداده‌های لازم برای توسعه انقضای حالت آینده ایجاد می‌کند.

پیشنهاد بلند مدت شامل جایگزینی ماشین مجازی اتریوم با یک ماشین مجازی کارآمدتر مانند RISC-V است. این پیشنهاد استدلال می‌کند که معماری EVM برای یک بلاک‌چین سنگین بهینه نشده است و تغییر آن به جای مدیریت آن‌ها از طریق پیش‌تلفیقی‌ها و راه‌حل‌های راه‌حل، ناکارآمدی‌های کلیدی را برطرف می‌کند.

پیشنهاد بوترین به چهار مزیت RISC-V نسبت به EVM اشاره می کند. اول، راندمان اجرای خام: RISC-V تا حدی از EVM بهتر عمل می‌کند که نیاز به پیش‌کامپایل زیاد را از بین می‌برد، زیرا محاسبات زیربنایی می‌توانند به طور موثر در خود ماشین مجازی اجرا شوند. دوم، کارآیی اثبات: اثبات‌کننده‌های دانش صفر در حال حاضر در RISC-V نوشته شده‌اند، و یک تناسب طبیعی با زیرساخت اثبات موجود ارائه می‌دهند. سوم، تأیید سمت مشتری: RISC-V VM به کاربران اجازه می‌دهد تا به طور بومی تأییدیه‌هایی با دانش صفر درباره تعاملات حساب با داده‌های خاص ایجاد کنند، و برنامه‌های کاربردی را برای حفظ حریم خصوصی و احراز هویت که در حال حاضر توسط EVM پشتیبانی نمی‌شوند، بدون ابزارهای خارجی فعال می‌کنند. چهارم، سادگی: طبق پیشنهاد، یک مفسر RISC-V را می توان با چند صد خط کد پیاده سازی کرد.

نقشه راه توزیع مشخص شده در پیشنهاد شامل سه مرحله است. در مرحله اول، یک ماشین مجازی جدید، بالقوه RISC-V، فقط پیش کامپایل‌ها را پردازش می‌کند و پیش‌کامپایل‌های موجود و جدید تبدیل به کد حباب‌ها در ماشین مجازی جدید می‌شوند. در مرحله دوم، کاربران می توانند قراردادها را مستقیماً در VM جدید مستقر کنند. در مرحله سوم، EVM منسوخ شده و به عنوان یک قرارداد هوشمند که در VM جدید نوشته شده است، مجدداً اجرا می‌شود، و سازگاری با قراردادهای موجود حفظ می‌شود و تغییر اولیه، تعدیل هزینه گاز است، که انتظار می‌رود با بهبود مقیاس‌گذاری همزمان تحت الشعاع قرار گیرد.

بوترین هر دو تغییر را به عنوان پرداختن به یک چالش اساسی از زوایای مختلف توصیف می کند. بر اساس این پیشنهاد، درخت حالت و VM روی هم بیش از 80 درصد از گلوگاه در تصحیح کارآمد را تشکیل می دهند. پرداختن به هر یک از مؤلفه‌ها بدون دیگری، مشکل بزرگ‌تر را تا حدی حل‌نشده رها می‌کند، در حالی که پرداختن به هر دو، پروتکلی تولید می‌کند که از نظر ساختاری با معماری سنگین ضد دانشی که اتریوم در حال توسعه است، سازگار است، به جای تطبیق آن معماری با زیرساخت طراحی‌شده برای نیازهای مختلف.

این پیشنهاد تأیید می‌کند که تغییر VM در حال حاضر نشان‌دهنده اجماع در جامعه توسعه اتریوم نیست و آن را به عنوان تغییری توصیف می‌کند که پس از تکمیل تغییرات درخت حالت آشکارتر می‌شود. این پیشنهاد تغییرات را به صورت متوالی معرفی می‌کند: ابتدا درخت‌های باینری، پس از آن که زیرساخت در ساختار حالت جدید بالغ شده است، جایگزین VM می‌شود. EVM پیچیدگی‌هایی را در طول سال‌ها اضافه شدن تدریجی انباشته کرده است، و این پیشنهاد اشاره می‌کند که برآوردن الزامات عملکرد اتریوم به جای اجرای مداوم راه‌حل‌ها، نیازمند پرداختن به VM است.