Ethereums Zustandsproblem spitzt sich zu

Ethereum hat leise ein Problem angesammelt, das sich nicht in Gasgebühren oder Transaktionsgeschwindigkeitsdiagrammen zeigt, aber die langfristige Gesundheit des Netzwerks bedroht. Es wird als State Bloat bezeichnet. Die Stateless Consensus-Forscher der Ethereum Foundation geben jetzt eine klare Warnung heraus: Der ständig wachsende Zustand von Ethereum wird immer schwieriger zu speichern, schwieriger zu bedienen und schwieriger zu dezentralisieren.

In einem kürzlich veröffentlichten Vorschlag legte das Team dar, warum das Problem wichtig ist, wie Skalierungsverbesserungen es unabsichtlich verschlimmert haben und drei konkrete Wege, die verhindern könnten, dass der Betrieb von Nodes zu einer elitären Tätigkeit wird, die nur den größten Infrastrukturanbietern vorbehalten ist.

Was der "State" von Ethereum wirklich bedeutet

Der Zustand von Ethereum ist die Summe von allem, was das Netzwerk derzeit weiß. Dazu gehören Kontostände, Speicher von Smart Contracts und der Bytecode, der dezentrale Anwendungen ausführt. Es ist der lebendige Speicher der Kette.

Dieser Zustand bildet die Grundlage für ein Ökosystem, das Milliarden von Dollar an Wert abwickelt und Tausende von Anwendungen in DeFi, NFTs, Gaming und Unternehmensanwendungen koordiniert. Das Problem ist einfach, aber schwerwiegend: Der Zustand wächst nur. Nichts wird jemals entfernt.

Wenn mehr Anwendungen Verträge bereitstellen und mehr Benutzer mit ihnen interagieren, wächst der Zustand dauerhaft. Jeder vollständige Node muss diese Daten speichern und bereitstellen, auch wenn große Teile davon nie wieder berührt werden.

Warum Ethereum State Bloat die Dezentralisierung bedroht

Das Betreiben eines vollständigen Ethereum-Nodes ist bereits teuer. Die Speicheranforderungen steigen stetig, die Synchronisierungszeiten nehmen zu und die Datenbereitstellung wird fragiler, je älter die Blockchain wird. Laut der Ethereum Foundation wird der gesamte Stack zentralisierter und anfälliger, wenn der Zustand zu groß oder zu komplex wird, um bedient zu werden.

Jüngste Skalierungs-Upgrades haben diesen Trend unbeabsichtigt beschleunigt. Die Erweiterung von Layer 2, EIP-4844 Proto-Danksharding und höhere Gaslimits ermöglichen mehr Aktivität auf Ethereum. Mehr Aktivität bedeutet mehr Verträge, mehr Speicherzugriffe und schnelleres Wachstum des Zustands.

Das Problem ist nicht theoretisch. Forscher testen aktiv Szenarien, um zu verstehen, wann die Größe des Zustands zu einem Engpass wird, wann Nodes Schwierigkeiten haben, mit dem Kopf der Kette synchron zu bleiben, und wann Client-Implementierungen unter extremem Speicherdruck versagen.

Wenn nur eine kleine Gruppe gut finanzierter Betreiber sich leisten kann, vollständige Nodes zu betreiben, beginnt Ethereum's Widerstandsfähigkeit gegen Zensur und Neutralität zu schwächen.

Stateless Validation löst ein Problem und schafft ein anderes

Ethereum's langfristige Roadmap beinhaltet Zustandslosigkeit, bei der Validatoren Blöcke verifizieren können, ohne den vollständigen Zustand zu speichern. Dies reduziert die Belastung der Validatoren erheblich und öffnet die Tür zu höherem Durchsatz.

Aber es wirft eine neue Frage auf: Wenn Validatoren den Zustand nicht speichern, wer tut es dann?

In einem zustandslosen Design würde der größte Teil des historischen und aktiven Zustands wahrscheinlich von spezialisierten Betreibern wie Blockbauern, RPC-Anbietern, MEV-Suchern und Blockexplorern gehalten werden. Diese Konzentration birgt neue Risiken in Bezug auf Zensur, Verfügbarkeit bei Ausfällen und Widerstandsfähigkeit unter regulatorischem oder externem Druck.

Das Stateless Consensus-Team ist sich der Kompromisse bewusst. Stateless Validation verbessert die Skalierbarkeit, könnte jedoch ohne sorgfältiges Design Ethereum in Richtung Infrastrukturzentralisierung drängen.

Drei vorgeschlagene Wege zur Bekämpfung von State Bloat

Um das Problem anzugehen, haben die Forscher der Ethereum Foundation drei komplementäre Ansätze skizziert, die das Wachstum des Zustands aus verschiedenen Blickwinkeln angreifen.

State Expiry

State Expiry konzentriert sich darauf, inaktive Daten aus dem aktiven Zustand zu entfernen. Das Team schätzt, dass etwa 80 Prozent des Ethereum-Zustands seit über einem Jahr nicht mehr berührt wurden, dennoch muss jeder Node sie speichern.

In diesem Modell werden inaktive Daten aus dem aktiven Satz entfernt, können jedoch später mit kryptografischen Beweisen wiederbelebt werden. Zwei Varianten werden untersucht. Eine markiert und entfernt selten genutzte Einträge mit der Option, sie später wiederzubeleben. Die andere gruppiert den Zustand in Epochen, friert ältere Epochen ein und hält aktuelle Daten aktiv.

Das Ziel ist einfach: Verhindern, dass jeder Node Daten tragen muss, die niemand nutzt.

State Archive

State Archive trennt heißen Zustand von kaltem Zustand. Häufig genutzte Daten bleiben schnell und begrenzt, während ältere Daten in Archivspeichern für historische Verifizierung aufbewahrt werden.

Dieser Ansatz ermöglicht es, dass die Leistung der Nodes im Laufe der Zeit relativ stabil bleibt, anstatt sich zu verschlechtern, wenn die Kette altert. Selbst wenn der gesamte Zustand weiter wächst, bleibt die betriebliche Belastung der meisten Nodes überschaubar.

Es schafft auch klarere Rollen zwischen Nodes, die auf Leistung optimiert sind, und Nodes, die auf Geschichte und Forschung optimiert sind.

Partial Statelessness

Partial Statelessness ermöglicht es Nodes, nur Teilmengen des Zustands anstelle von allem zu speichern. Wallets und Light Clients würden die Daten zwischenspeichern, auf die sie angewiesen sind, und so die Abhängigkeit von zentralisierten RPC-Anbietern verringern.

Dieses Modell senkt die Speicherkosten, erweitert die Teilnahme und erleichtert es Einzelpersonen und kleineren Betreibern, Nodes ohne massive Hardwareinvestitionen zu betreiben.

Über alle drei Ansätze hinweg ist das einheitliche Ziel, den Zustand als Leistungsengpass zu reduzieren, die Kosten für das Halten zu senken und die Bereitstellung zu erleichtern.

Was die Ethereum Foundation als Nächstes tut

Die Foundation priorisiert Lösungen, die heute reale Vorteile bieten können, während sie mit ehrgeizigeren Protokolländerungen in der Zukunft kompatibel bleiben. Derzeitige Schwerpunkte sind die Verbesserung der Archive Node-Tools, die Stärkung der RPC-Infrastruktur und die Erleichterung des Betriebs von teilweisen zustandslosen Nodes.

Diese Bemühungen sind bewusst praktisch. Das Team betonte, dass sie ausgewählt wurden, weil sie sofort nützlich und zukunftskompatibel mit Ethereum's langfristiger Roadmap sind.

Entwickler, Node-Betreiber und Infrastrukturteams werden eingeladen, an Tests und Diskussionen teilzunehmen. Die Forscher machten deutlich, dass dies nicht etwas ist, das die Foundation allein lösen kann.

Ein Vorschlag, keine endgültige Entscheidung

Die Foundation betonte, dass diese Arbeit einen Vorschlag darstellt, keine einheitliche organisatorische Haltung. Die Entwicklung des Ethereum-Protokolls umfasst eine Vielzahl von Meinungen, und kein einzelner Weg ist festgelegt.

Diese Offenheit steht im Einklang mit dem jüngsten Bestreben der Foundation, klarer über die langfristige Protokollrichtung zu kommunizieren. Neben der Forschung zum Zustandsmanagement arbeitet Ethereum auch an einer Interop-Schicht, um Layer 2 Netzwerke wie eine einzige Kette erscheinen zu lassen, führt Führungs- und F&E-Änderungen durch, passt seine Treasury-Strategie an und wechselt zu einem halbjährlichen Hard-Fork-Zeitplan mit Fusaka.

Warum das langfristig wichtig ist

Ethereum State Bloat ist kein Thema, das Schlagzeilen macht, aber es steht im Zentrum von Ethereum's Dezentralisierungsversprechen. Wenn das Betreiben eines Nodes zu kostspielig oder komplex wird, riskiert das Netzwerk, sich in Richtung Infrastrukturkonzentration zu bewegen, selbst wenn Durchsatz und Benutzerfreundlichkeit verbessert werden.

Die Botschaft der Ethereum Foundation ist klar. Die Skalierung der Kette ohne die Skalierung ihrer Fähigkeit, Daten sicher zu speichern und bereitzustellen, ist nicht genug. Wie Ethereum seinen Zustand in den nächsten Jahren verwaltet, wird bestimmen, wer teilnehmen kann, wer die Infrastruktur kontrolliert und wie widerstandsfähig das Netzwerk unter Druck bleibt.

Die Debatte hat gerade erst begonnen, und die hier getroffenen Entscheidungen werden weit über den nächsten Upgrade-Zyklus hinaus nachhallen.