TPS:引介：EVM字節碼的默克爾化_HTT

編者按：本文來自Unitimes，作者：SinaMahmoodi，編譯：Unitimes_David，星球日報經授權發布。摘要：無狀態客戶端需要將區塊中調用的智能合約代碼作為區塊見證的一部分進行發送。合約代碼是導致無狀態區塊帶寬開銷的第二大因素。代碼默克爾化被認為有助于降低該開銷。本文詳細解釋了我們如何將合約代碼分割成塊，默克爾化這些塊并僅傳輸交易執行所必須的塊。根據對最近主網區塊所做的實驗，我們可以發現該方法總計節約了40-60%的代碼傳輸量。無狀態區塊很大

雖然未被深入研究過，代碼默克爾化這個想法由來已久，其主要被用于代碼解耦。然而，它最近因不同用途而重獲新生，即減小無狀態客戶端的帶寬需求。如果你想知道無狀態客戶端背后的動機是什么，我建議你看看最近這篇概要或者AlexeyAkhunov的文章。我不會在本文深入模型細節，但為了完整起見，我提供了相關細節的摘要。在無狀態模型下，節點不需要存儲狀態，并依賴其它節點在區塊中打包所有必要狀態及證明這些狀態有效性的默克爾證明。這意味著和原來相比大得多的網絡帶寬。AlexeyAkhunov與turbo-geth團隊一直在做測量歷史主網區塊的區塊見證大小的實驗。下面是最近50,000個區塊的測量結果。紅線跟蹤在一個無狀態區塊中需要發送的合約代碼量，其為區塊見證大小的第二大來源。如果以太坊從當前的十六進制trie樹遷移到二進制trie樹的話，這些見證中的哈希部分將會縮減約3倍，從而使得合約代碼成為見證大小的主要來源。

Galaxy Digital：特拉華州法院發現有終止BitGo交易的有效依據:金色財經報道，Galaxy Digital周一表示，在該公司未能提交合并協議要求的經審計的財務報表后，特拉華州法院認定其有“有效依據”終止對加密貨幣托管商 BitGo 的計劃收購。

BitGo去年表示，它將為終止交易尋求超過 1 億美元的賠償。[2023/6/12 21:32:21]

來自github的數據。圖表顯示了50000個近期主網區塊的無狀態區塊見證組成。這些值是以128個塊為窗口的移動平均值。無需發送完整代碼

直觀地，我們可以假設一個給定的交易將僅僅觸及其調用合約的部分代碼。因此，我們的目標是把代碼分割成塊并在區塊見證中發送給定交易所必須的塊。如果我們的假設是正確的而且交易確實僅使用了小部分合約字節碼，那么區塊見證中的合約代碼部分會顯著減少。為了確切地了解其原理，讓我們想象一個正在部署的新合約。我們掃描合約代碼并識別出基本塊。注意，客戶端僅需為JUMPDEST分析作一次代碼掃描，因此不會引入很高的開銷。這些基本塊有兩個特征：

區塊鏈數據分析公司Blockfenders完成150萬美元pre-seed輪融資:2月8日消息，區塊鏈數據分析初創公司 Blockfenders 宣布完成 150 萬美元 pre-seed 輪融資，Blume Ventures、Together Fund、Veda VC、Behind Genius Ventures、Better Capital、Arka Venture Labs、Global Devc、FortyTwo、Eximius、GSF Fund、Pointone、Upsparks、以及 Anand Deshpande、Rashid Mayes、Dinesh Agarwal、Dinesh Gulati、 Gaurav Kapur、Henry Zitou 和 Nitish Mittersain 等天使投資人參投。[2023/2/8 11:54:54]

SBF稱其銀行賬戶中僅有10萬美元，個人財務狀況可能是負數:11月30日消息，FTX前首席執行官Sam Bankman-Fried（SBF）在接受采訪時表示，其個人財務狀況可能是負數，但不確定，因為其上次查看時他的銀行賬戶時發現里面還剩下10萬美元。他補充道：““這很復雜。基本上我所有的一切都與公司有關。”據悉，SBF的個人財富一度達到265億美元。

SBF表示，監管和適當的監督本可以幫助保護FTX免于崩潰。他表示:“在某種程度上，我當然希望當時有一個除我以外的人負責管理利益沖突。”這是對破產法庭指控他把FTX當作個人領地來經營的回應。（Axios）[2022/11/30 21:11:59]

一個虛構字節碼的基本塊每個基本塊要么從索引0開始，要么從JUMPDEST開始。這是為了讓無狀態客戶端能夠安全地進行JUMPDEST分析。每個基本塊不會改變控制流。因此，我們可以確定，一旦我們開始執行一個基本塊，要么它將運行到最后，要么它將耗盡Gas。我們假定這方案會更為高效，但仍未測試其替代方案來作對比。為了提高效率，相鄰的基本塊將會合并直到每個基本塊的最小長度為128字節。然后將它們插入trie樹中，使用其第一個字節的索引作為鍵。客戶端最終將此trie樹的根存儲在記錄該合約的新創建的賬戶中。如下所示，代碼trie樹實際上成為了狀態trie樹的子樹。

Bernstein：FTX的崩盤更像是安然而不是雷曼:金色財經報道，Bernstein周一在一份研究報告中表示， FTX 和 Alameda Research的崩潰對加密行業的中心化金融 (CeFi) 部分影響最大。部分加密生態系統受到了此次事件的影響，但并非整個行業。

Bernstein表示，需要區分加密貨幣中的中心化托管參與者，即交易所、托管人和加密銀行，因為這是監管即將到來的地方。這將涉及有關維持儲備金和統一會計核算的規定。政府和監管機構也可能會加強對監管較寬松的離岸交易所的審查。

此外，該報告稱，與雷曼兄弟相比，FTX感覺更接近安然。[2022/11/15 13:09:04]

默克爾化的合約代碼成為了狀態trie樹的子樹。為了簡化圖表，我使用了二進制trie樹。路徑和鍵值也不太準確。讓我們通過提交調用合約的交易來進行測試。礦工執行交易并標記在執行過程中觸及的塊。當發布區塊時，礦工會納入合約賬戶狀態證明和觸及代碼塊的turbo證明。

數據：過去一周Circle USDC流通量減少1億美元:10月29日消息，據官方消息，10月20日至10月27日期間，Circle共發行34億美元USDC，贖回35億美元USDC，流通量減少約1億美元。截至10月20日，USDC總流通量為439億美元，儲備量為441億美元，其中現金84億美元，短期美國國債357億美元。[2022/10/29 11:55:16]

觸及塊與驗證代碼根所需的哈希作為turbo證明進行傳輸收到該區塊后，無狀態客戶端可以驗證合約是否為狀態的一部分以及是否有著正確的屬性：余額，nonce值，狀態根和代碼根。然后，它可以根據代碼根去驗證代碼塊及其鍵值。上述信息足以讓客戶端從這些塊中重構出部分字節碼并讓其它塊留空。值得注意的是，根據我們采用的塊分割算法，客戶端知道每個塊都以JUMPDEST開始，因而可以安全地執行跳轉。

從trubo證明，我們可以重構字節碼。給定交易所不需要的塊則留空。實驗

為了測試，我們編寫了一個原型，其通過Geth的RPC端口抓取主網區塊及初始狀態。然后，原型在這些區塊中運行交易，每當遇到新合約時，把合約分割成塊并對觸及塊進行標記。當區塊中的所有交易被處理后，原型會為這些塊生成turbo證明。我們在更新后的初始狀態下重新運行這些交易。為了檢查正確定，我們比較了使用的Gas量以及區塊的布隆過濾器。對最近的50個區塊進行處理，我們可以看到代碼量的減少在40%到60%之間。警告：這些數據雖然看上去不錯，但請記住，我們需要數萬個區塊的數據來得出有說服力的結論，而且原型正處于初始階段，因此很可能有Bug。何去何從

你可能仍記得，每個塊的最小長度是一個可配置的參數。修改該參數會對塊見證的大小有著兩種相反影響。例如減少至32字節，讓塊的粒度更細，從而減少了需要發送的代碼總量。但同時也增加了trie樹的深度，最終導致證明所需的哈希數增大。下一步將會對最小塊大小的設定進行更徹底的分析，看看是否有一個最為節約空間的值。不管最小塊大小的值，從十六進制trie樹切換為二進制trie樹會將證明所需的哈希值減少為原來的1/4，從而進一步減小塊見證的大小。對于該原型，我們選擇將代碼分割為一個個基本塊，但也存在著其它各種各樣的分割算法，有些更為簡單，有些更為復雜。最簡單的方法是把代碼分割為固定大小的塊。目前，該方案的唯一問題圍繞在PUSH數據和JUMPDEST分析之上。以此為基礎進行展開：如果我們在任意邊界分割字節碼，PUSH操作碼及未來引入的其它多字節操作碼的操作數可能會被接收到塊的客戶端誤以為是JUMPDEST(0x5b)。如下所示，一個擁有完整代碼的客戶端可以得知JUMP是無效的并停止執行。然而，一個接收到塊6和塊8但沒有接收塊7的客戶端將跳轉到位置41，從而以不同的方式對合約進行解析。我們將在后文簡要地提及能夠避免該問題并支持任意邊界的方案。為了解決這個問題，MartinHolstSwende建議在每個塊上添加一個元數據，指定頭部的多少個字節為PUSH的操作數。然后，驗證程序可以在進行JUMPDEST分析期間跳過這些字節。Alexey正探索的另一條路徑為禁止EVM中的動態跳轉，讓我們能在部署時一次過靜態地對跳轉進行分析而不是在每次代碼執行期間。AlexBeregszaszi提出使用合約控制流圖能夠更好地指引默克爾化。同時，ChristianReitweissner提出一個執行證明方案，其中默克爾化DAG是由合約的控制流圖所創建。我不能客觀地評價他在這篇文章中的思路，同時希望他能夠在未來進行更多的說明。結果或許會表明不同的分割算法在效率上僅有微不足道的提升。在這種情況下，最簡單的算法將成為最明智的選擇。好消息是，我們至少有一個在早期數據上似乎可以顯著地減少無狀態區塊中傳輸代碼量的算法。本文特地對EVM字節碼的默克爾化進行了討論，但其總體思路并不局限于EVM。事實上，其它EWASM團隊正同時對默克爾化WASM代碼進行實驗，其面臨著自身的一系列挑戰。這主要是因為WASM代碼由多個部分組成并在執行前有著嚴格的校驗，這意味著重構的字節碼必須通過校驗。請持續關注這方面的進展。致謝：非常感謝EWASM團隊的GuillaumeBallet，AlexBeregszaszi和CaseyDetrio對本文的審閱和反饋。原地址：https://medium.com/ewasm/參考鏈接：https://ethereum-magicians.org/https://ethresear.ch/https://blog.ethereum.org/https://medium.com/https://github.com/https://github.com/https://en.wikipedia.org/https://github.com/https://github.com/https://github.com/https://medium.com/

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