状态网络：一种面向区块链网络中低存储验证节点的可扩展状态共享协议

《Distributed Ledger Technologies: Research and Practice》：The State Network: A Scalable State Sharing Protocol for Low-Storage Validator Nodes in Blockchain Networks

　　# 摘要以太坊等流行区块链上存储的数据持续增长，导致了严重的可扩展性挑战，并使全节点运营商面临高昂的存储成本。不断上升的成本可能导致独立运营节点数量减少，这对去中心化（进而影响安全性）构成风险，同时也将去中心化应用开发者推向集中托管的 API 服务。这促使我们研究一种轻量级参与模型，使无法存储完整区块链状态的验证者也能参与。我们提出了**状态网络（State Network）**，它允许低存储需求的验证者在不存储完整状态的情况下参与网络。该协议将区块链同时视为一个复制状态机和一个分布式存储系统。状态数据分布在各个节点之间，并通过一种类似于 Kademlia 的路由协议进行检索，从而降低了验证者的存储需求。密码学证明（例如默克尔证明）使节点能够在拜占庭节点存在的情况下确保数据正确性。虽然该协议以额外的网络带宽换取了存储空间的节省，但通过缓存和 Verkle 证明可以进一步降低带宽需求。我们通过原型实现和数据驱动的网络仿真对状态网络进行了评估。基于 Go-Ethereum 的原型证明了其可行性，在大多数状态需远程获取的情况下，实现了每笔提交磁盘写入量减少约 80%，并保持了约 3.6 秒的稳定区块处理时间。仿真结果确认了其可扩展性：在现实的可用性假设下（30% 节点不可用、损失率为 10??），在 1000 节点的网络中，采用前缀长度为 p=5 的同构配置可实现约 97% 的总体存储缩减。额外带宽需求适中（每区块 1.5–5 MB），并可通过缓存和更节省空间的 Verkle 证明进一步降低。区块传播仍在以太坊 12 秒的时隙窗口内完成。局限性与未来工作包括：通过缓解不均匀前缀长度选择和对抗性选择性扣留带来的问题，突破概率模型的限制以改进数据可用性保证；引入激励机制；以及将该协议适配到替代的覆盖网络设计和即将到来的基于 Verkle 的状态结构。---### AI 摘要（实验性）*本摘要由自动化工具生成，未经文章作者撰写或审核。其目的是支持文献发现，帮助读者评估相关性，并帮助相邻研究领域的读者理解该工作。它旨在作为作者提供的摘要的补充，后者仍是论文的主要摘要。完整文章仍为权威记录版本。[点击此处了解关于 ACM AI 摘要的更多信息](/generative-ai/summarizations)。**点击[此处](#)对本摘要的准确性、清晰度和实用性进行评论。您的反馈将有助于改进和生成未来的版本。*> 查看此 AI 生成的简明摘要，您需要拥有高级会员访问权限。