Aumento de la Carga de Almacenamiento de Nodos de Ethereum: Análisis Exhaustivo de la Inflación del Estado, Riesgos de Cuello de Botella y Medidas Prácticas de Optimización

Por qué no se puede ignorar el crecimiento del estatus de Ethereum

En la arquitectura de Ethereum, "estado" no es solo una colección de saldos de cuentas, sino que también incluye todas las variables de almacenamiento, el código y los datos relacionados de los contratos inteligentes. Estos datos de estado forman la base de la operación de la red, y después de que se ejecute cada transacción, el estado será actualizado.

El problema es que el estado casi solo aumenta y nunca disminuye. Con DeFi, NFTs, Layer 2 y varias aplicaciones de contratos inteligentes que se lanzan continuamente, los datos del estado muestran una tendencia de acumulación a largo plazo. Incluso si ciertos contratos o cuentas no se han utilizado durante muchos años, sus datos asociados aún necesitan ser almacenados por los nodos y ser accesibles en cualquier momento. Este diseño estructural ha sentado las bases para un posible "inflado del estado" en el futuro.

La lógica subyacente de los costos de almacenamiento de nodos y la expansión del estado.

Ejecutar un nodo completo de Ethereum significa que necesitas sincronizar y mantener continuamente los datos del estado completo. A medida que el tamaño del estado sigue creciendo, los requisitos de capacidad del disco duro, rendimiento de IO y costos de mantenimiento a largo plazo para el nodo también están aumentando de manera correspondiente.

Para los usuarios individuales comunes, este aumento de costos está socavando gradualmente la viabilidad de ejecutar un nodo. Como resultado, cada vez más usuarios están optando por confiar en servicios RPC de terceros en lugar de mantener sus propios nodos. Aunque esta tendencia aumenta la conveniencia de uso, también agrava el riesgo de centralización en la capa de infraestructura.

Cómo la expansión del estado evoluciona hacia cuellos de botella en los nodos

Los investigadores de la Fundación Ethereum señalan que el riesgo principal de la expansión del estado no es simplemente "almacenar mucho", sino más bien la necesidad de que esté "siempre disponible". Una gran cantidad de datos inactivos a largo plazo aún ocupa recursos de almacenamiento de alta velocidad, lo que ejerce una mayor presión sobre los nodos durante la sincronización, validación y respuesta a solicitudes.

Cuando el tiempo de sincronización de los nodos se extiende significativamente y el umbral para que nuevos nodos se unan sigue aumentando, la estructura de participación de toda la red puede cambiar. Si solo unas pocas instituciones profesionales pueden costear los costos operativos de los nodos completos, entonces la resistencia a la censura y las características de descentralización de la red se verán desafiadas, que es precisamente el riesgo potencial que los investigadores han enfatizado.

Los principios, ventajas y desafíos de las tres principales propuestas técnicas

1. State Expiry (mecanismo de expiración del estado)

La idea principal del mecanismo de expiración del estado es que no todos los estados necesitan ser retenidos permanentemente en el "conjunto de estados activos". Para los datos que no se han accedido durante un largo período de tiempo, se pueden marcar como expirados y eliminar del estado principal.

Cuando estos estados sean necesarios nuevamente, se pueden restaurar a través de pruebas adicionales o mecanismos de reconstrucción. Se espera que este esquema comprima significativamente la escala de estados activos, pero el desafío radica en cómo introducir complejidad adicional sin afectar la experiencia del usuario y la seguridad.

1. Archivo del Estado (Estado de Capa y Archivo)

El esquema de archivo de estado propone dividir los datos en estado caliente y estado frío. El estado caliente se utiliza para el acceso de alta frecuencia, mientras que el estado frío se utiliza para almacenar información histórica con requisitos de rendimiento más bajos.

Este enfoque puede reducir la dependencia de los nodos en el almacenamiento de alta velocidad sin sacrificar la integridad de los datos. Sin embargo, impone requisitos más altos en la arquitectura de los nodos y la implementación del cliente, lo que requiere un equilibrio entre el rendimiento y la consistencia.

1. Estado Parcial (Nodo de Estado Parcial)

Algunas arquitecturas sin estado intentan permitir que los nodos ya no mantengan un estado completo, sino que guarden un subconjunto del estado basado en sus propias necesidades, mientras que los datos restantes se obtienen mediante pruebas externas o solicitudes de red.

El esquema puede teóricamente reducir significativamente el umbral para ejecutar nodos y expandir la escala de participantes. Sin embargo, también introduce nuevos modelos de confianza y comunicación, que deben ser cuidadosamente diseñados para evitar nuevas dependencias centralizadas.

El impacto en la descentralización, los servicios RPC y la estructura ecológica

Si el problema de la hinchazón del estado no se alivia, la importancia de los proveedores de servicios RPC y de infraestructura seguirá aumentando. Esta tendencia de centralización podría afectar potencialmente la neutralidad de la red en casos extremos.

Por el contrario, si las soluciones técnicas anteriores se implementan gradualmente, se espera que el umbral para operar nodos disminuya, lo que alentará a más individuos y pequeños a medianos equipos a participar en la operación de nodos. Esto no solo beneficia la seguridad de la red, sino que también mejorará la resiliencia de la infraestructura general de Ethereum.

Perspectivas y factores de precio de la red ETH desde la perspectiva de la gobernanza técnica

Desde una perspectiva de mercado, la inflación del estado no tiene un impacto directo inmediato en el precio de ETH, pero se relaciona con la escalabilidad a largo plazo de la red y la calidad de descentralización. Los inversores generalmente consideran tales discusiones técnicas como “factores estructurales a medio y largo plazo.”

En el contexto de la actual fluctuación del precio de ETH alrededor de rangos clave, la continua optimización de la capa de infraestructura ayuda a aumentar la confianza del mercado. Aunque estas propuestas todavía están en la etapa de investigación, demuestran el enfoque proactivo de Ethereum para abordar problemas de cuellos de botella a nivel de gobernanza técnica, lo que tiene implicaciones positivas para el valor a largo plazo de la red.