Cây Verkle
Cây Verkle (một từ ghép của "Vector commitment" và "cây Merkle") là dạng cấu trúc dữ liệu dùng để nâng cấp nút xác thực Ethereum để chúng có thể dự trữ lượng lớn dữ liệu mà không mất đi khả năng xác thực khối.
Statelessness
Cây Verkle là một bước quan trọng trên con đường Client Ethereum không trạng thái (Stateless). Client không trạng thái là những Client không cần lưu trữ toàn bộ cơ sở dữ liệu trạng thái để có thể xác thực các khối được gửi đến. Thay vì sử dụng bản sao trạng thái Ethereum cục bộ riêng để xác minh các khối, Client không trạng thái sử dụng một dữ liệu chứng minh (Witness) cho dữ liệu trạng thái đi kèm với khối. Dữ liệu chứng minh là tập hợp các phần riêng lẻ của dữ liệu trạng thái cần thiết để thực thi một tập hợp giao dịch cụ thể, cùng với một bằng chứng mật mã học cho thấy dữ liệu chứng minh đó thực sự là một phần của toàn bộ dữ liệu. Dữ liệu chứng minh được sử dụng thay cho cơ sở dữ liệu trạng thái. Để điều này hoạt động, dữ liệu chứng minh cần phải rất nhỏ, để chúng có thể được phát tán an toàn trên mạng kịp thời cho các nút xác thực xử lý trong vòng 12 giây của một Slot. Cấu trúc dữ liệu trạng thái hiện tại là không phù hợp vì dữ liệu chứng minh. Cây Verkle giải quyết vấn đề này bằng cách cho phép dữ liệu chứng minh nhỏ, loại bỏ một trong những rào cản chính đối với Client không trạng thái.
Tập dữ liệu chứng minh là gì và tại sao chúng ta cần chúng?
Xác minh một khối đồng nghĩa với việc thực thi lại giao dịch chứa trong khối, áp dụng để thay đổi trạng thái cây Ethereum, và tính toán hàm băm rễ mới. Một khối được xác minh là khối có giá trị băm của trạng thái rễ được tính toán trùng khớp với giá trị được cung cấp cùng với khối (bởi vì điều này có nghĩa là người đề xuất khối thật sự đã thực hiện phép tính mà họ tuyên bố). Trong Client Ethereum ngày nay, việc cập nhật trạng thái đòi hỏi truy cập cả cây trạng thái, một cấu trúc dữ liệu lớn cần được lưu trữ cục bộ. Một tập dữ liệu chứng minh chỉ chứa các phần của dữ liệu trạng thái cần thiết để thực thi các giao dịch trong khối. Một nút xác thực có thể sử dụng các phần này để xác thực rằng người đề xuất khối đã thực hiện giao dịch khối và cập nhật trạng thái đúng. Tuy nhiên, điều này có nghĩa là tập dữ liệu chứng minh cần được truyền giữa các bên ngang hàng trong mạng Ethereum đủ nhanh để mỗi nút nhận và xử lí kịp trong 12 giây của một Slot. Nếu trạng thái tập dữ liệu chứng minh quá lớn, nó sẽ khiến một số nút xác thực quá chậm trong việc tải và bắt kịp với chuỗi. Điều này làm tập trung hóa, bởi vì có nghĩa là những nút có kết nối internet nhanh mới có thể tham gia xác thực khối. Với cây Verkle, không cần phải lưu trữ trạng thái trên ổ cứng của bạn; mọi thứ bạn cần để xác minh một khối đều được chứa trong chính khối đó. Không may là tập dữ liệu chứng minh được tạo từ cây Merkle trả lại kết quả quá lớn để hỗ trợ cho Client không trạng thái.
Tại sao cây Verkle lại cần tập dữ liệu chứng minh nhỏ hơn nữa?
Cấu trúc của cây Merkle khiến kích thước tệp dữ liệu chứng minh trở nên rất lớn – quá lớn để có thể phát tán an toàn giữa các nút ngang hàng trong vòng 12 giây của một Slot. Điều này là bởi vì tệp dữ liệu chứng minh chính là một đường dẫn kết nối dữ liệu (nằm ở các lá) đến gốc băm. Để xác minh dữ liệu, cần phải có không chỉ tất cả các băm trung gian kết nối mỗi lá với gốc, mà còn phải có tất cả các nút “anh em”. Mỗi nút trong bằng chứng đều có một nút anh em mà nó được băm chung để tạo ra băm tiếp theo trong cây. Đây là một lượng dữ liệu rất lớn. Cây Verkle giúp giảm kích thước tệp dữ liệu chứng minh bằng cách rút ngắn khoảng cách giữa các lá của cây và gốc, đồng thời loại bỏ nhu cầu phải cung cấp các nút anh em để xác minh băm rễ. Dung lượng được tối ưu hơn nữa nhờ sử dụng cơ chế cam kết bằng đa thức (Polynomial Commitment Scheme) thay cho cam kết véc-tơ kiểu băm. Cơ chế cam kết bằng đa thức cho phép tệp dữ liệu chứng minh có thể có dung lượng cố định cho dù số lượng lá mà nó chứng minh.
Dưới cơ chế cam kết bằng đa thức, tệp dữ liệu chứng minh có dung lượng đủ để dễ dàng vận chuyển cho các mạng lưới ngang hàng. Điều này cho phép trạng thái Client thay đổi trong mỗi khối với lượng dữ liệu tối thiểu.
Cấu trúc của cây Verkle là gì?
Cây Verkle là các cặp (khóa,giá trị), trong đó khóa là các phần tử 32 byte được tạo thành từ một thân 31 byte và một hậu tố một byte. Các khóa này được tổ chức thành các nút mở rộng và các nút trung gian. Nút mở rộng đại diện cho một cuốn duy nhất, có 256 nút con với hậu tố khác nhau. Nút trung gian có 256 con, nhưng các nút con có thể là những nút mở rộng khác. Sự khác biệt chính giữa cấu trúc cây Verkle và cây Merkle là cây Verkle phẳng hơn nhiều, tức là có ít nút trung gian hơn nối một lá với rễ, và vì thế cần ít dữ liệu hơn để tạo bằng chứng.
Đọc thêm về cấu trúc của cây Verkle (opens in a new tab)
Tiến độ hiện tại
Mạng thử nghiệm cây Verkle đã đang triển khai và đang hoạt động, nhưng vẫn có những cập nhật lớn cho Client để đạt yêu cầu hỗ trợ cây Verkle. Bạn có thể giúp đẩy nhanh quá trình bằng cách triển khai các hợp đồng hoặc chạy các máy khách trên mạng thử nghiệm.
Xem Guillaume Ballet giải thích về mạng thử nghiệm Condrieu Verkle (opens in a new tab) (lưu ý rằng mạng thử nghiệm Condrieu chạy theo cơ chế bằng chứng công việc và hiện đã được thay thế bởi mạng thử nghiệm Verkle Gen Devnet 6).
Đọc thêm
- Cây Verkle cho tính không trạng thái (opens in a new tab)
- Dankrad Feist giải thích về cây Verkle trên PEEPanEIP (opens in a new tab)
- Cây Verkle dành cho tất cả chúng ta (opens in a new tab)
- Giải phẫu một bằng chứng Verkle (opens in a new tab)
- Guillaume Ballet giải thích về cây Verkle tại ETHGlobal (opens in a new tab)
- "Cách cây Verkle giúp Ethereum tinh gọn và mạnh mẽ" của Guillaume Ballet tại Devcon 6 (opens in a new tab)
- Piper Merriam nói về các trình khách không trạng thái tại ETHDenver 2020 (opens in a new tab)
- Dankrad Fiest giải thích về cây Verkle và tính không trạng thái trên podcast Zero Knowledge (opens in a new tab)
- Vitalik Buterin viết về cây Verkle (opens in a new tab)
- Dankrad Feist viết về cây Verkle (opens in a new tab)
- Tài liệu tham khảo EIP về cây Verkle (opens in a new tab)
Lần cập nhật trang lần cuối: 26 tháng 2, 2026
