以太坊的未来 - Verkle 树简介
- Arsen
- 更新于 5天前
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介绍了以太坊未来的数据存储技术，Verkle Tree，并与现有的 Merkle Tree 进行了对比。
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- 译者：AI翻译官，校对：翻译小组
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让我们从基础开始。每个人都知道区块链几乎可以永久存储数据。因此，问题出现了：验证者需要多少存储空间才能验证整个区块链？答案是：很多！
数据是如何存储在区块链上的？
由于以太坊区块链上每天发生数百万笔交易，以及基于以太坊的 L2 区块链，我们必须面对现实：区块链所承载的数据量很快会大到任何人都无法简单地运行节点。我们需要一个解决方案，那就是 Verkle Trees。在理解它之前，我想简要解释一下当前的技术，称为默克尔树。
第 1 部分 - 默克尔树
默克尔树并不是一项革命性技术；它早已存在。然而，在区块链中，它首次出现在比特币时代。其主要思想是，当验证者需要证明某个在 block.number N 中的内容时，验证者必须首先找到这个块，因此，他会取上面的哈希（在圆圈中），这个哈希基本上存储着我们要查找的块的根以及许多其他块的根。验证者取这个哈希，实际上是开始“打开”所有其他哈希（称为节点），直到找到底部存储的必要信息（称为叶子 🍁）。你可以把它想象成一个俄罗斯套娃。
默克尔树的主要挑战在于在“证明某种内容”的过程中，几乎所有哈希都需要被打开，即使它们不包含所需的信息。因此，随着以太坊区块链的扩展，运行节点和验证数据完整性变得愈发困难，因为存储的信息越来越多。没有合适的技术进步，我们可能会面临无法运行节点和验证数据的问题，这可能导致“区块链停机”或更糟糕的“中心化”。因此，有必要创建一些更有效的东西，以实现更顺畅、更有效的数据验证，而无需在整个过程中打开所有内容。这就是开发者目前在研发的新技术，称为 Verkle Tree。
“默克尔树的问题在于，如果你想找到特定交易的哈希并证明它，你不得不‘打开’整个过程，这需要巨大的数据量。”
第 2 部分 - Verkle Tree
Verkle tree 更有效，因为它减少了验证过程中的距离，并且消除了“打开”整个过程的需要。
Verkle Tree 结构
现在让我们理解一下这里发生了什么。我尽量简化解释，以便完全初学者能够理解这一技术的基本原理。
第一部分称为“茎(stem)树”。当你提供某个关键值以进行验证时，它将沿着茎树一直向下走，并在某个时刻，会遇到“扩展节点”，它基本上检查你应该向哪个方向进一步前进。
第二部分称为“扩展”。在这里，你需要理解数据哈希的方式与当前标准不同；这样做是为了允许 ZK 集成。主要点是数据以 32 字节的形式进行哈希，其中 31 字节是实际的键（你的请求），称为“Stem”，最后 1 字节是“Suffix”。后缀起着至关重要的作用，因为它基本上指明了我们应该往哪个方向继续。
如你所见，过程从第一部分 - 茎树开始。它一直向下到达 扩展部分。
在这个 扩展部分，Verkle Tree 机制查看后缀，并试图理解这个后缀指向哪个组。根据这一点，必要的组在 后缀树 中被选择，过程继续。基本上，这一步消除了下载和证明所有其他叶节点的需要，这显著减少了证明的大小和距离。
综合
我们可以看到，这项前景广阔的技术如何能够革新以太坊，使其更易于访问和更先进。然而，目前面临诸多挑战，因此我认为它需要更多时间才能融入我们日常生活。我还想指出，尽管这是一个非常广泛的主题，我没有机会覆盖每一个细节，但我仍然希望我能给你提供对这项技术应如何工作的概述。我强烈鼓励你查看我在此报告中使用的以下资源。
Verkle tree structure | Ethereum Foundation Blog
A high level description of Verkle trees and how they will be used to upgrade Ethereum
