Cây Verkle (từ ghép của "Vector commitment" (cam kết vector) và "Merkle Trees" (cây Merkle)) là một cấu trúc dữ liệu có thể được sử dụng để nâng cấp các nút Ethereum để chúng có thể ngừng lưu trữ lượng lớn dữ liệu trạng thái mà không làm mất đi khả năng xác thực các khối.
Tính phi trạng thái
Cây Verkle là một bước quan trọng trên con đường hướng tới các máy khách Ethereum phi trạng thái. Máy khách phi trạng thái là những máy khách không cần phải lưu trữ toàn bộ cơ sở dữ liệu trạng thái để xác thực các khối đến. Thay vì sử dụng bản sao trạng thái Ethereum cục bộ của riêng mình để xác minh các khối, các máy khách phi trạng thái sử dụng một "bằng chứng dữ liệu" cho dữ liệu trạng thái đi kèm với khối. Bằng chứng dữ liệu là một tập hợp các phần dữ liệu trạng thái riêng lẻ cần thiết để thực thi một tập hợp các giao dịch cụ thể, cùng với một bằng chứng mật mã học cho thấy bằng chứng dữ liệu thực sự là một phần của toàn bộ dữ liệu. Bằng chứng dữ liệu được sử dụng thay cho cơ sở dữ liệu trạng thái. Để điều này hoạt động, các bằng chứng dữ liệu cần phải rất nhỏ, để chúng có thể được phát sóng an toàn trên mạng lưới kịp thời cho các trình xác thực xử lý chúng trong một khe 12 giây. Cấu trúc dữ liệu trạng thái hiện tại không phù hợp vì các bằng chứng dữ liệu quá lớn. Cây Verkle giải quyết vấn đề này bằng cách cho phép các bằng chứng dữ liệu nhỏ, loại bỏ một trong những rào cản chính đối với các máy khách phi trạng thái.
Bằng chứng dữ liệu là gì và tại sao chúng ta cần chúng?
Xác minh một khối có nghĩa là thực thi lại các giao dịch có trong khối, áp dụng các thay đổi cho trie trạng thái của Ethereum và tính toán mã băm gốc mới. Một khối đã được xác minh là khối có mã băm gốc trạng thái được tính toán giống với mã băm được cung cấp cùng với khối (bởi vì điều này có nghĩa là người đề xuất khối thực sự đã thực hiện phép tính mà họ nói rằng họ đã làm). Trong các máy khách Ethereum ngày nay, việc cập nhật trạng thái yêu cầu quyền truy cập vào toàn bộ trie trạng thái, đây là một cấu trúc dữ liệu lớn phải được lưu trữ cục bộ. Một bằng chứng dữ liệu chỉ chứa các đoạn dữ liệu trạng thái cần thiết để thực thi các giao dịch trong khối. Sau đó, một trình xác thực chỉ có thể sử dụng các đoạn đó để xác minh rằng người đề xuất khối đã thực thi các giao dịch của khối và cập nhật trạng thái một cách chính xác. Tuy nhiên, điều này có nghĩa là bằng chứng dữ liệu cần được truyền giữa các bên ngang hàng trên mạng lưới Ethereum đủ nhanh để được nhận và xử lý bởi mỗi nút một cách an toàn trong một khe 12 giây. Nếu bằng chứng dữ liệu quá lớn, có thể mất quá nhiều thời gian để một số nút tải xuống và theo kịp Chuỗi. Đây là một lực lượng tập trung hóa vì nó có nghĩa là chỉ những nút có kết nối internet nhanh mới có thể tham gia xác thực các 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. Thật không may, các bằng chứng dữ liệu có thể được tạo ra từ các trie Merkle quá lớn để hỗ trợ các máy khách phi trạng thái.
Tại sao cây Verkle cho phép các bằng chứng dữ liệu nhỏ hơn?
Cấu trúc của một Merkle Trie làm cho kích thước bằng chứng dữ liệu rất lớn - quá lớn để phát sóng an toàn giữa các bên ngang hàng trong một khe 12 giây. Điều này là do bằng chứng dữ liệu là một đường dẫn kết nối dữ liệu, được giữ trong các lá, với mã băm gốc. Để xác minh dữ liệu, cần phải có không chỉ tất cả các mã băm trung gian kết nối mỗi lá với gốc, mà còn tất cả các nút "anh em" (sibling). Mỗi nút trong bằng chứng có một nút anh em mà nó được băm cùng để tạo ra mã băm tiếp theo trên trie. Đây là một lượng dữ liệu rất lớn. Cây Verkle giảm kích thước bằng chứng dữ liệu bằng cách rút ngắn khoảng cách giữa các lá của cây và gốc của nó, đồng thời loại bỏ nhu cầu cung cấp các nút anh em để xác minh mã băm gốc. Thậm chí còn đạt được hiệu quả không gian lớn hơn bằng cách sử dụng một lược đồ cam kết đa thức mạnh mẽ thay vì cam kết vector kiểu băm. Cam kết đa thức cho phép bằng chứng dữ liệu có kích thước cố định bất kể số lượng lá mà nó chứng minh.
Theo lược đồ cam kết đa thức, các bằng chứng dữ liệu có kích thước có thể quản lý được, có thể dễ dàng được truyền trên mạng lưới ngang hàng. Điều này cho phép các máy khách xác minh các thay đổi trạng thái trong mỗi khối với một lượng dữ liệu tối thiểu.
Cấu trúc của một cây Verkle là gì?
Cây Verkle là các cặp (key,value) trong đó các khóa là các phần tử 32 byte bao gồm một thân (stem) 31 byte và một hậu tố (suffix) 1 byte. Các khóa này được tổ chức thành các nút mở rộng (extension) và các nút bên trong (inner). Các nút mở rộng đại diện cho một thân duy nhất cho 256 nút con với các hậu tố khác nhau. Các nút bên trong cũng có 256 nút con, nhưng chúng có thể là các nút mở rộng khác. Sự khác biệt chính giữa cấu trúc cây Verkle và cây Merkle là cây Verkle phẳng hơn nhiều, nghĩa là có ít nút trung gian liên kết một lá với gốc hơn, và do đó cần ít dữ liệu hơn để tạo ra một bằng chứng.
Đọc thêm về cấu trúc của cây Verkle (opens in a new tab)
Tiến độ hiện tại
Các mạng thử nghiệm cây Verkle đã được thiết lập và đang hoạt động, nhưng vẫn còn những bản cập nhật đáng kể chưa được giải quyết cho các máy khách cần thiết để hỗ trợ cây Verkle. Bạn có thể giúp đẩy nhanh tiến độ bằng cách triển khai các hợp đồng lên các mạng thử nghiệm hoặc chạy các máy khách 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 là Bằng chứng công việc (PoW) và hiện đã được thay thế bằng mạng thử nghiệm Verkle Gen Devnet 6).
Đọc thêm
- Cây Verkle cho tính phi trạng thái (opens in a new tab)
- Dankrad Feist giải thích về cây Verkle trên PEEPanEIP (opens in a new tab)
- Cây Verkle 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 làm cho Ethereum tinh gọn và mạnh mẽ" bởi Guillaume Ballet tại Devcon 6 (opens in a new tab)
- Piper Merriam nói về các máy khách phi trạng thái từ ETHDenver 2020 (opens in a new tab)
- Dankrad Fiest giải thích về cây Verkle và tính phi trạng thái trên podcast Zero Knowledge (opens in a new tab)
- Vitalik Buterin nói về cây Verkle (opens in a new tab)
- Dankrad Feist nói về cây Verkle (opens in a new tab)
- Tài liệu EIP về cây Verkle (opens in a new tab)
Cập nhật trang lần cuối: 6 tháng 6, 2026
