以太坊存储方案路线图：挑战与机遇共存

来源：极客 Web3

摘要：

· 自EIP-4844之后，以太坊网络的数据吞吐量与存储压力日益增长，不断增长的存储需求为以太坊节点带来了巨大挑战。为了降低存储压力，部分以太坊客户端对本地存放的以太坊历史数据进行删剪，不同的全节点在存储行为上的一致性被逐渐瓦解。

· 为了确保所有以太坊客户端能在行为上达成一致，EIP-4444 和 EIP-4844 将历史数据删减行为进行了标准化，将在未来成为以太坊节点的标配。

· 因此，如果要重放历史数据来还原最新的 Layer1 或 Layer2 状态，要依赖于中心化的、以太坊协议外的服务设施，这促使人们探索更去中心化的、与以太坊相一致的存储解决方案

· 以太坊 Portal 网络是一个轻量级、去中心化的P2P网络，适用于包括历史数据在内的所有类型的以太坊数据。它专为资源受限的设备而设计，并提供以太坊JSON-RPC服务。历史网络和信标链网络几乎已经准备就绪。

· EthStorage 是一个针对 EIP-4844 BLOBs数据的激励模块化存储网络。为了存储BLOB，用户可以调用 L1上的 存储合约，以ETH作为存储手续费，在链上记录下BLOB的哈希值 。随着时间的推移，存储费用将逐渐分配给提供链下 BLOB 存储证明的存储服务商。

·  目前EthStorage 测试网正在以太坊 Sepolia 测试网上运行，多名社区参与者已成功证明了他们的本地存储状况。未来的计划包括开发一个去中心化的以太坊状态网络、实现动态大小数据的存储证明，并可以直接从浏览器以去中心化的方式访问EthStorage网络。

致谢：感谢来自以太坊基金会的 Piper Merriam、Polychain 的 Karthik Raju、EthStorage 的 Qiang Zhu 对本文提供的反馈。

背景：

2023年10月22日，著名的 Go-Ethereum（Geth）开发负责人 Péter Szilágyi 在 Twitter 上表达了他对以太坊数据存储方案的担忧。他指出，虽然 Geth 客户端保留了所有历史数据，但 Nethermind 和 Besu 等其他类型的以太坊客户端，可以配置删除某些以太坊历史数据（例如历史区块）。这会让部分客户端节点的行为与其他客户端不一致，对Geth客户端运行者来说很不公平。上述话题随即引发了关于以太坊路线图中存储方案的激烈讨论。

存储的挑战

为什么 Nethermind 和 Besu 允许客户端运行者删减本地的历史数据？这一决定反映出的问题是什么？

从我们的角度来看，有两个主要原因：

以太坊客户端的存储要求变得越来越高。

存储以太坊历史数据没有任何协议内的激励或惩罚。

第一个原因源于以太坊客户端不断上升的存储需求。下面的饼图展示了截至2023 年 12 月 13 日时，区块高度为18,779,761下，一个新 Geth 节点的存储分布情况。

如图所示：

总存储大小：925.39 GB

历史数据（区块/交易收据）：约 628.69 GB

Merkle Patricia Trie (MPT) 中的状态数据：约 269.74 GB

第二个原因是，以太坊节点缺乏存储历史区块的协议内激励或惩罚。虽然该协议提倡节点存储所有历史数据，但却未能提供任何机制来鼓励存储或惩罚违规的行为。节点愿意存储并对外提供历史数据的提取权限，更多出于利他主义，而不是因为有激励措施。

当然，客户端运行者可以自由地删除或修改所有历史数据，而不会受到任何惩罚。相比之下，Validator节点必须在本地维护并更新完整的状态，以防止因提议/投票支持无效区块而被Slash。

因此，当存储成本成为节点的重大负担时，一些节点运营商选择删除历史数据就不足为奇。在没有历史数据的情况下，节点客户端可以显著降低存储成本，将占用的存储空间从大约 1TB 减少到 300GB 左右。

图示：Nethermined 配置运行没有历史区块的节点 - 目前可节省约 460GB 的存储成本

随着即将到来的以太坊数据可用性（DA）升级，存储挑战将会加剧。全面扩容以太坊 DA 的道路始于 DenCun 升级中的 EIP-4844，它引入了一个固定大小的二进制大对象 (BLOB) ，和一个被称为 blobGasPrice 的独立费用模型。每个 BLOB 设置为 128KB，EIP-4844 实行后，每个区块最多包含6个BLOB。为了对数据吞吐量进行扩容，以太坊计划采用 1D Reed-Solomon 纠删码，最初允许每个区块有 32 个 BLOB，并在完全扩容时达到每个区块 256 个 BLOB 的量级。

如果以太坊 DA 以全容量运行（每个块 256 个 BLOB），以太坊 DA 网络预计一年将接收大约 80 TB 的DA数据，该数字远远超出大多数节点的存储能力。

以太坊存储路线图及其后果

Vitalik 发布的以太坊路线图推文，提到了 Purge 主要涉及存储方面的内容。