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现代区块链状态管理面临严重的可扩展性瓶颈:对数十亿条加密承诺进行维护在计算上代价高昂。以太坊正在转向Verkle树——一种基于多项式承诺的累加器,通过恒定大小的IPA向量承诺将证明大小从O(宽度*深度)降低到O(深度),这是迈向无状态操作的关键一步。然而,当前实现在参考实现go-verkle中存在四个性能缺陷:(1) 删除不存在账户时产生幽灵节点;(2) 64字节数据库键导致LSM树过度压缩;(3) 证明反序列化中冗余内存拷贝;(4) 不存在证明的线格式不兼容导致非确定性序列化。本文提出分数Verkle树(FVT),一种超树分解架构,将全局状态划分为N个独立子累加器,由Merkle承诺树协调,实现了更好的缓存局部性、无锁竞争的goroutine并行承诺计算以及更快的根重新计算(91微秒对比约500毫秒)。针对每个缺陷,作者分别通过存在检查、32字节SHA256节点引用、零拷贝引用计数缓冲区和基于哈希映射的字典序去重加以解决。在Apple M1 Pro上的基准测试显示:每1万个证明堆分配减少57%(从566,760字节降至242,004字节)、并行插入速度为2,433纳秒/操作、在6,000个全节点网络中每年可节省4.85 PB带宽,推进了以太坊无状态路线图。
💡 推荐理由: Verkle树是以太坊无状态化的核心技术,本文提出的分数Verkle树架构能大幅降低验证器的资源消耗,对以太坊网络去中心化和可扩展性有重要实践价值。
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