以太坊协议所面临的一个最为长久且尚未解决的挑战，就是由于状态数据规模不断增长而带来的问题。以太坊区块链上的许多操作都会给以太坊添加状态内容，而所有全节点都必须存储全量的状态数据，这样才能验证新区块以及制造新区块。这些操作只需事务的发送者一次性缴交按gas用量来计量的手续费，但会给整个网络造成永久的持续性成本，因为节点需要存储这些新数据。
这是系统设计中的一个显著的失衡，可能会让以太坊系统变得越来越难用，因为状态中充斥着不再有用处的“垃圾数据”。本文的目的是详细解释问题产生的根源，以及一些解决该问题的方法。如果我们能实现某个解决方案，这将为安全地大幅提高区块Gas上限铺平道路。
本文所论述的研究领域仍在推进中，随时有可能出现更新、更好的想法和更优雅的权衡。
引言：问题出在哪？
“状态”指的是节点若想处理新产生的区块和事务就必须存有的信息。状态与“历史”完全不同，后者是关于过去时间的信息，节点可以保存这些信息以便日后重新广播或归档，但并不是处理区块链所必需的。
观点：散户投资者已基本退出比特币投资:10月22日消息，区块链协会执行董事Kristin Smith在接受CNBC采访时指出，与其他月份相比，当前比特币的波动性似乎趋于稳定。主要原因是散户投资者已基本退出比特币投资，他们目前没有能力将多余的钱投入比特币。但是她认为，现在仍在投资比特币的投资者将会长期坚持下去。
Kristin Smith表示：“随着我们开始看到经济复苏，人们将更多风险投入到他们的投资组合中，我们将看到对比特币的投资增加，随后价格上涨。”(Finbold)[2022/10/23 16:35:43]
在以太坊协议中，状态信息包括：
账户的ETH余额和nonce
智能合约的代码
智能合约的存储项
与共识机制相关的数据
历史信息则由旧的区块和收据组成。EVM中没有操作码可以让你访问旧区块、旧事务和内容和收据输出，所以节点丢弃这些数据也仍然能验证新区块，所以这些是历史信息。
观点：期待已久的稳定币法案可能会在未来几个月内出台:金色财经报道，在DC金融科技周上，美国司法部加密执法小组主任Eun Young Choi表示，加密混合器是一个挑战，但并没有“让我们慢下来”。这引起了我的注意，因为我们已经听说了很多关于加密货币匿名风险可能会增加不法行为者的信息。
众议院金融服务委员会的资深共和党成员Patrick McHenry表示，期待已久的稳定币法案可能会在未来几个月内出台，但围绕监管监督和资产的存储方式仍存在一些分歧。[2022/10/16 14:29:11]
上述状态信息列表中的最后一项——共识机制相关数据——在设计上已经精心限制了其规模，因此我们不太需要为此困扰。但前面三项，就令人头大了。这三类状态信息的规模会随着时间推移而不断增大，因为不断会有新用户加入网络，他们会创建新的账户、新的合约，还会加入合约、收到token什么的。
律师观点：美国税收新规在实践中存在多个问题:7月31日消息，美国两党此前提出一项基础设施法案，计划通过在交易所和其他各方应用新的信息报告要求，通过加密货币税收筹集约280亿美元。根据一份法案草案副本，转让任何数字资产的经纪人都需要根据修改后的信息报告制度提交申报表。在实践中，这意味着加密矿工、权益证明网络的验证者，甚至可能是那些活跃于去中心化金融市场的人（比如清算人或治理代币持有人）必须满足IRS报告要求，并提交1099表格。这些表格包括客户数据，如姓名、地址和税务识别号（对于自营职业者，可以是社会保险号）。
DeFi借贷协议Compound的总法律顾问Jake Chervinsky在推特上对此评论称：“对于矿工等非托管方来说，他们根本不可能获得填写1099表格所需的信息。实际上，这可能意味着美国（事实上）禁止挖矿。”加密货币和公民自由律师Marta Belcher则表示：“该法案可能使人们无法通过开源代码（如智能合约和去中心化交易所）直接与他人进行加密货币交易的同时保持匿名。”Chervinsky补充说：“采纳一项根本无法遵守的法规是不合逻辑的，除非其目标是扼杀整个行业。”了解该法案谈判的消息人士表示，Chervinsky对形势的解读是正确的。然而，这一条款是否会被纳入很可能会通过的最终法案尚不确定。Belcher补充称：“尽管该法案的措辞正在迅速演变，但其定义足够广泛，可能也会纳入加密领域的矿工和其他人。”（Decrypt）[2021/8/1 1:27:04]
难办的是，许多状态用过之后就会静静地躺在那里；一旦某个用户停用某个应用之后，就会产生一些“垃圾状态”——不会再派上用场，但会永远存在那里。
观点：相当一部分虚拟货币面临与瑞波相似的局面，存在监管风险:国盛证券区块链研究院宋嘉吉团队告诉记者，根据研究，SEC会根据“霍威测试（Howey Test）”来判定资产是否是“证券”，而根据霍威测试的标准，SEC将瑞波判定为证券并不令人意外。比如，相较于比特币，瑞波有较为明显的实际控制人。SEC对证券的态度一以贯之，即发行证券需在SEC注册或符合豁免条件。
区块链资产并非法外之地，其发展终究会与“传统”世界相连，尤其是资本市场，因此也经常可能与监管规定有所摩擦。相当一部分虚拟货币面临与瑞波相似的局面，存在监管风险。此外，部分虚拟货币与虚拟货币交易所还可能被认定存在市场操纵与欺诈等行为。（北京商报）[2020/12/30 16:06:49]
理论上，用户可以做到“垃圾不落地”。用户可以仅发布带有SELFDESTRUCT条件的合约，等他们再也用不上这个合约的时候，就调用这个操作码移除这个合约、清空其token余额；他们还可以使用智能合约钱包，通过一个已有的外部持有账户来发送交易，而无需生成一个新的EOA。
现场 | 观点：区块链有希望解决工业互联网的信任问题:金色财经现场报道，10月28日，第六届区块链全球峰会的分布式认知工业互联网主题论坛于上海开幕，在论坛的圆桌讨论环节，
思爱普中国陈泽平分享表示，工业互联网需要解决企业与企业间的信任问题，解决后会得到降本增效的效果。区块链有希望解决信任问题。例如企业对数据在供应链上下游的协同中有很大的需求。
钡比科技董事长许皆春分享表示，区块链最大的作用是解决数据的可信和可溯源。现在很多企业面临更多的是使用区块链提高效率，这需要对于业务流程需要非常熟悉。
联通上海分公司巴枫分享表示，运营商基于公共属性，在节点建设上，需要区块链的技术支撑，因区块链技术的成熟，才实现了企业数据共享的进步。[2020/10/28]
但是在实践中，这样的激励非常少，而适当的状态清理的技术复杂性又太大了。在许多合约中，给任何人赋予这样调用SELFDESTRUCT的权限都是不合适的，而且，也会给用户体验和代码上也会增加很多复杂性。实际上，由于SELFDESTRUCT用处极其有限而副作用极大，我更倾向于永远移除这个操作码。如果我们真想控制状态数据的规模，我需要的是一个网络中的节点可以默认丢弃不再被使用的“垃圾状态”的方法。
无状态客户端
这个问题的一类解决方案基于“无状态客户端”的观念。基本原理是，让区块验证不再以持有全局状态为前提。相反，区块会自带证据”），证明其所访问状态的值。就跟现在的设计一样，区块内会包含一个“状态根”，所访问的值可以对应着状态根得到证明。以太坊现在的状态树方案支持这样的证明技术，像二进制树或者VerkleTrie这样更高效的方案也可以。见证数据也会证明处理完该块后新状态根的正确性。
无状态性有两种形式：
弱无状态性：出块者仍然需要完整的状态，以为区块生成见证数据；但验证区块的阶段可以是无状态的；
强无状态性：没有任何节点需要完整的转台。反过来，是交易发送者需要提供见证数据，而出块者可以聚合这些数据。交易发送者自己负责存储为所关切的账户生成见证数据所需的部分状态树。
强无状态性是一个非常“优雅”的解决方案，因为它把责任完全转移给了用户，虽然为了保证实践中的良好用户体验，我们需要创造某些类型的协议来帮助不运行个人节点的用户维护状态、并处理用户需要与意料之外的账户交互的情形。打造这样的协议非常难。
此外，所有类型的无状态性都提高了网络所需的数据带宽；而强无状态性还需要交易声明其所交互的账户及存储项的键。
一个更温和的解决方案：状态过期
更温和的解决方案可以归结为不同形式的“状态过期”方案。必须持续得到访问的状态才能保持“激活状态”；而长期无人问津的状态会变成“失活”。具体用什么机制来更新状态，有很多选择，但一般原则是，除非某个状态对象被显式地更新，否则就以某种形式处于失活状态。因此，任何创建新状态对象的活动，都只能成为节点在一段时间内的负担，而不像现在这样变成永久负担。
失活状态，故名思义，就不是“状态”的一部分；想要处理区块或创建区块的节点无需存储失活状态。不过，失活状态不是被完全删除了！在所有类型的状态过期提案中，都预设了某种方法可以“复活”已经失活的状态。
一般原则是，激活状态的使用与当前相同，而失活状态则需通过上述无状态客户端的机制来使用。复活一个过期状态对象的事务需要提供一个证据，来证明该对象是失活状态的一部分。为了能够生成这样的证据，用户自己需要存储和维护至少一部分失活状态。
何时过期
决定过期条件的设计也有很多种。最常见的几种是：
直接租金：逐块逐块收取“租金”，直接以每个账户的余额来支付；状态对象的余额降到了零，该账户就过期了。
剩余存活时间值：每个状态对象都存储一个”剩余存活时间“值，这个值可以通过支付费用来增加
触达即刷新：每个状态对象都存储一个”剩余存活时间“值，并且每逢读取或写入该账户都会增加该值
所有状态对象定期过期：也就是ReGenesis提案
我自己越来越喜欢”触达即刷新“方案，因为它避免了应用需要创造复杂的经济模型来让用户承担状态租金；以及它保证了激活状态的规模有一个清晰的上限。让大量状态按照规律的时间间隔过期的方案也有同样的好处，但也有一些有趣的权衡：关键好处是，过期方案更简单，但关键不足是，跨过一个过期时点后，你再激活自己的状态对象时，需要多少见证数据会跟你触达状态对象的时间点有关。
账户层面的过期vs.存储槽层面的过期
状态过期的逻辑既可以运营到账户层面，也可以运用到单个存储槽层面。当前，我强烈偏向于在存储槽层面实现状态过期方案。因为很多合约账户的存储槽数量是不受限制的，任意用户都能加入合约并增加合约名下的存储槽的数量。不管使用什么样的账户层过期方案，想要实际限制状态的规模，租金的数量都必须与合约内存储槽的数量成比例。结果是，用户还是能够仅支付一次性的费用就给合约及其用户施加永久的持续性成本。
要解决这个问题，合约要么加入复杂的内部逻辑，将存储操的租金“转嫁”给用户，要么重新设计自己合约的模式，转向使用CREATE2操作码创建新的合约并使用这些合约来充当存储槽。不管是哪种办法，最后都会变成等价于存储槽层面的过期方案。因此，我个人认为，我们应该仅在合约存储槽层面实现状态过期方案。
但是，存储槽层面的过期方案也有自己的缺点：每个存储槽都要增加一个元数据，指明它何时过期，这也意味着“复活冲突问题”不仅会影响账户，也会影响存储槽。
郑重声明： 本文版权归原作者所有， 转载文章仅为传播更多信息之目的， 如作者信息标记有误， 请第一时间联系我们修改或删除， 多谢。