Резюме
Состояние выполнения без состояния: валидаторы не хранят полное состояние, а только проверяют переходы через криптографические доказательства.
Состояние выполнения: Каждый валидатор хранит и обновляет полное состояние системы (традиционная модель основной сети Ethereum).
Без состояния основан на компактных доказательствах (деревья Веркла, STARK) и мощном слое доступных данных (DA).
Основное преимущество: значительно более низкие затраты на оборудование + увеличение децентрализованности по сравнению с размером доказательства и более высокой пропускной способностью.
Реальность 2025 года: Чистая модель Stateless все еще редка; большинство архитектур модулей используют выполнение Stateless в сочетании с DA/состоянием (гибридная модель).
Типичный пример: Ethereum Verge (Verkle), Polygon AggLayer, роллапсы на Celestia и ленивые мосты
Почему модель выполнения важна?
Как узлы блокчейна получают доступ и обновляют состояние больше не является просто деталью реализации; это становится одним из основных инструментов для масштабирования и достижения суверенитета в модульном дизайне. По мере роста роллапсов, аппчейнов и L2 суверенных, архитекторы должны решить, нужны ли валидаторам терабайты исторических данных или они могут проверять переход состояния без необходимости хранить состояние.
Выбор между Stateless и Stateful напрямую влияет на децентрализацию, барьеры оборудования, стоимость доступности данных и возможность межцепочной интеграции.
Определение 2 Моделей
Выполнение Stateful – Традиционная Модель
В модели Stateful каждый полный узел поддерживает полную обновленную копию всей системы состояния (балансы счетов, хранилище смарт-контрактов, хэш-коды и т. д.). Когда блок предлагается:
Производитель блока включает транзакцию и новый корень состояния.
Каждый валидатор повторно выполняет каждую транзакцию на локальной копии состояния.
Если результат корня состояния совпадает с корнем в блоке, блок принимается.
Ethereum, Solana, BNB Chain и большинство монолитных L1 работают таким образом. Преимущества заключаются в простоте и немедленной проверке состояния: любой узел может ответить на вопрос "Какой баланс адреса X?" без необходимости обмениваться информацией с кем-либо другим.
Очевидный недостаток на 2025 год: Полный узел Ethereum сейчас превышает 14 ТБ и продолжает расти. Даже усеченные узлы требуют SSD ~1 ТБ и RAM 32+ ГБ, что исключает возможность работы большинства индивидуальных пользователей.
Выполнение Stateless
В модели Stateless валидаторы не хранят состояние системы локально. Вместо этого каждая транзакция (или пакет) сопровождается криптографическим доказательством, подтверждающим, что транзакция имеет доступ к необходимым частям состояния (например: ветка Merkle в дереве Patricia или доказательство Verkle).
Процесс верификации становится:
Производитель блока прикрепляет доказательство + транзакцию + новый корень состояния.
Валидаторы проверяют действительность доказательства по сравнению с ближайшим принятым корнем состояния.
Валидаторы повторно выполняют транзакции только с данными, предоставленными для доказательства.
Если корень состояния вычисления совпадает с заявлением в блоке, принимается.
Ни один узел не хранит больше нескольких недавних блоков состояния. Бремя переходит от хранения к пропускной способности и криптографической верификации.
Технические Соображения При Масштабировании
Требования к оборудованию и децентрализация
Stateless явно преобладает в этом аспекте. Клиент Ethereum Stateless в настоящее время тестируется в сети тестнета Verge и может работать плавно на мини-ПК за 300 долларов или даже на высококачественном кластере Raspberry Pi 5. В то время как запуск узла Stateful на большинстве L1/L2 требует корпоративного оборудования.
Фактическое доказательство: Легкие узлы DA Celestia работали Stateless с <8 ГБ RAM, в то время как узлы выполнения Ethereum боролись с проблемой раздувания состояния.
Пропускная способность и Размер
Основной недостаток чистого выполнения Stateless всегда был проблемой раздувания доказательства. С классическим деревом Merkle-Patricia Ethereum одна транзакция ERC-20 обычно требует ~1–3 КБ данных для доказательства. Даже при 1000 транзакций в секунду это превращается в десятки мегабит в секунду только для доказательства, превышая практический порог для клиента Stateless.
Вот почему вся экосистема стремится к деревьям Verkle и рекурсии STARK: оба уменьшают размер доказательства на 20–30× и делают клиент Stateless жизнеспособным на практике.
Обеспечение Доступности Данных
Клиент Stateless безопасен только с помощью доступного уровня данных. Если производитель блока скрывает часть доказательства или дельту состояния, валидатор Stateless не может обнаружить мошенничество без всех данных.
Вот почему выполнение Stateless почти всегда сочетается с специализированным уровнем DA (Celestia, Ethereum DAS после Праги, Avail). Уровень DA остается Stateful, что означает, что он должен хранить и обслуживать данные, но валидаторы выполнения остаются легкими и Stateless.
Совместимость Синхронная & Асинхронная
Роллапсы Stateful (например: Arbitrum One до Atlas, цепочка OP Stack) обеспечивают совместимость: токен на этом роллапе может использоваться в другом роллапе в одном блоке, если делится общим уровнем платежей.
Дизайн Stateless, как правило, стремится к асинхронной совместимости, потому что создание и распространение доказательства состояния занимает время. Проекты, такие как Polygon AggLayer и мост SP1 от Succinct, решают эту проблему с помощью механизма предварительной верификации и общего моста Stateless.
Практическое Развертывание
Ethereum – Деревья Verkle
Предстоящее обновление "Verge" Ethereum заменяет дерево Merkle Patricia на деревья Verkle, уменьшая размер доказательства с килобайтов до ~30–50 байт на ячейку хранения. EIP-6800 и EIP-7691 закладывают основу для полностью Stateless клиента к 2026–2027 годам. При развертывании любой желающий сможет запустить полноценный узел на ноутбуке, в то время как все еще проверяет всю цепь.
Celestia + Роллапсы – DA Stateless, Гибридное Выполнение
Celestia полностью Stateless для выборки доступности данных. Роллапсы, зарегистрированные в Celestia (например: Doma, Movement), сейчас запускают узел выполнения Stateful, но проекты, такие как Eclipse и Citrus (роллап SVM на Celestia), переходят на клиент SVM Stateless с помощью доказательства STARK и DA Celestia.
Polygon AggLayer – Многофункциональный Мост Stateless
AggLayer развертывает общий агрегатор доказательства Stateless. Отдельные цепи могут хранить внутреннее состояние, но межцепочные сообщения подтверждаются через ZK Stateless на основе общего корня состояния. Это обеспечивает безопасность общего уровня платежей без необходимости для каждого валидатора хранить состояние каждой цепи.
Гибридные Методы – Практическое Решение
Чистое выполнение Stateless все еще редко в производстве. Большинство команд применяют одну из трех гибридных моделей:
Выполнение Stateful + верификация Stateless (например: система prover boojum zkSync Era создает доказательства, которые любой узел Stateless может верифицировать)
Клиент Stateless + DA/основное состояние (модель Ethereum + Celestia)
Уровень моста Stateless на цепи Stateful (AggLayer, подпись цепи Near)
Эти гибридные модели захватывают большинство преимуществ децентрализации, контролируя при этом стоимость доказательства.
Развертывание в Будущем
К 2027 году предполагаемая установка в архитектуре модуля может быть "выполнение Stateless, доступность данных и минимальные платежи Stateful". Прогресс в деревьях Verkle, рекурсии STARK и распределенном распределении доказательств (например: Сеть Portal, легкий клиент Helios) устраняет последние крупные преграды.
Для строителей, выбирающих модель выполнения сегодня:
Если максимальный приоритет – это децентрализация и долгосрочный суверенитет → выберите Stateless с самого начала (в сочетании с Celestia/Avail/Ethereum DAS)
Если требуется совместимость и приемлемое оборудование → выполнение Stateful с сильным усечением данных и планом перехода к Stateless
Модель Stateless не является универсальным решением, но она становится необходимым условием для любой цепи, которая хочет сохранить нейтралитет и глобальную доступность по мере бесконечного роста состояния.
Будущее блокчейна расширяется, и суверенитет – это место, где ни одно юридическое лицо, даже с сильной поддержкой, не должно хранить всю историю цепи, чтобы участвовать в консенсусе. Это будущее строится.