Ethereum 80% de dados redundantes sobrecarregam os nós, a Fundação revela três principais soluções de mitigação

A equipa de investigação da Fundação Ethereum alerta que a “expansão de estado” ameaça a descentralização da rede, com custos de armazenamento dos nós a disparar, propondo três grandes soluções — expiração de estado, arquivamento de estado e estado parcial sem estado — para enfrentar a crise.

Ethereum enfrenta crise de expansão de estado, custos de operação dos nós a disparar

(Fonte: Fundação Ethereum)

A equipa de consenso sem estado da Fundação Ethereum publicou recentemente um aviso importante, indicando que os registos de contas, armazenamento de contratos e bytecode em constante expansão dificultam cada vez mais a armazenamento, o serviço e a sincronização por parte dos operadores de nós, sendo que este problema, conhecido como “expansão de estado”, ameaça a sustentabilidade a longo prazo do Ethereum.

O “estado” do Ethereum abrange tudo o que a rede conhece atualmente, incluindo saldos de contas, armazenamento de contratos e o código que impulsiona aplicações. A fundação afirma que este sistema se tornou uma componente crítica da infraestrutura global, capaz de “liquidar valores na ordem de dezenas de bilhões de dólares” e coordenar milhares de aplicações.

No entanto, os investigadores apontam que a importância do Ethereum traz agora um problema sério: este estado só tende a crescer, sem diminuir. Com o aumento do volume de dados, operar um nó completo torna-se cada vez mais caro e frágil. A fundação afirma num artigo de blog: “Se o estado ficar demasiado grande, demasiado centralizado ou difícil de manter, todas estas camadas tornar-se-ão mais frágeis, com custos mais elevados e uma maior dificuldade na descentralização.”

Este aviso não é alarmismo. Segundo dados fornecidos pela fundação, nos últimos doze meses, a rede Ethereum tem vindo a acrescentar continuamente novos dados de estado, sem que a taxa de crescimento diminua. Melhorias de escalabilidade como Layer 2, EIP-4844 (proto-danksharding) e aumentos nos limites de gas, embora possibilitem mais atividades, também aceleram o crescimento do estado.

Descentralização ameaçada, custos elevados podem excluir nós de menor dimensão

Os investigadores alertam que, se apenas alguns operadores altamente qualificados puderem suportar os custos de armazenamento e manutenção do estado completo, a resistência à censura, neutralidade e resiliência do Ethereum poderão enfraquecer.

Esta preocupação toca no núcleo dos valores do blockchain. A confiança no Ethereum baseia-se na possibilidade de qualquer pessoa operar um nó para verificar o estado da rede. Mas, quando os custos de operação se tornam demasiado altos, apenas grandes instituições e operadores profissionais podem suportar, levando a uma maior centralização da rede.

A equipa da fundação afirma que estão a realizar testes de stress para determinar três pontos críticos: quando o crescimento do estado se torna um gargalo de escalabilidade? Quando o tamanho do estado dificulta que os clientes acompanhem a cadeia? Quando é que as implementações dos clientes começarão a colapsar sob condições extremas de tamanho de estado?

Dados mais específicos indicam que cerca de 80% dos dados de estado já não são atualizados há mais de um ano, mas todos os nós ainda precisam de armazenar esses dados. Isto significa que os operadores de nós estão a pagar pelo armazenamento de uma grande quantidade de “dados frios”, que na prática são raramente acessados, o que é claramente um desperdício de recursos.

Validação sem estado traz novos desafios, especialização pode levar à centralização

A visão de longo prazo do Ethereum inclui a “sem estado”, focando-se na possibilidade de validadores verificarem blocos sem manterem o estado completo. Embora isso alivie a carga dos validadores e aumente a capacidade de throughput, também transfere a responsabilidade de armazenar o estado histórico para um grupo menor e mais especializado.

Os investigadores escrevem que, no design sem estado, “a maior parte do estado pode ser armazenada apenas por: construtores de blocos, provedores RPC e outros operadores especializados, como procuradores de MEV e exploradores de blocos.”

Isto levanta uma questão fundamental: quando a validação se torna mais leve, mas o armazenamento mais especializado, o Ethereum torna-se mais descentralizado ou apenas transfere o risco de centralização de um nível para outro?

A equipa reconhece que esta centralização traz desafios na sincronização, resistência à censura e na capacidade de recuperação face a interrupções ou pressões externas. Se apenas alguns operadores especializados detiverem o estado completo, essas entidades podem tornar-se alvos de pressões regulatórias ou ataques técnicos.

Três grandes soluções: expiração, arquivamento, estado parcial sem estado

A equipa de consenso sem estado propôs três métodos potenciais para tornar o armazenamento e o serviço de estado mais geríveis, cada um com suas vantagens e compromissos.

A primeira é a expiração de estado, que remove dados inativos de áreas de atividade, permitindo aos utilizadores recuperar esses dados através de provas. Considerando que cerca de 80% do estado já não é atualizado há mais de um ano, esta abordagem tem utilidade imediata. Atualmente, estão a ser consideradas duas variantes: “marcar, expirar e recuperar”, que marca e remove entradas pouco usadas; e “expiração por múltiplas eras”, que rola os dados para diferentes eras e congela eras mais antigas.

Esta abordagem reduz significativamente a quantidade de dados que os nós precisam de manter, mas o desafio reside em projetar mecanismos de recuperação que garantam aos utilizadores acesso fiável aos dados expirados quando necessário.

A segunda via é o arquivamento de estado, que separa o estado quente do frio. Os dados quentes permanecem limitados e acessíveis facilmente, enquanto os dados frios são guardados para registos históricos e verificabilidade. Mesmo com o crescimento contínuo do estado, isto pode manter o desempenho do nó “relativamente estável ao longo do tempo, em vez de diminuir com o envelhecimento da cadeia”.

Este método é semelhante à separação de dados quentes e frios em bases de dados tradicionais, sendo tecnicamente mais maduro, mas requer uma definição clara de critérios de classificação de dados e mecanismos de acesso.

Por último, o modo de estado parcial sem estado permite que os nós armazenem apenas um subconjunto do estado, enquanto carteiras e clientes leves podem fazer cache dos dados de que dependem. Isto pode reduzir custos de armazenamento e dependência de provedores RPC principais, ampliando a participação.

O objetivo comum destas três abordagens é “reduzir o estado como gargalo de desempenho, diminuir os custos de manutenção do estado e facilitar o seu serviço”. Contudo, cada uma envolve diferentes complexidades técnicas e compromissos de centralização.

Fundação convida comunidade a participar, reforçando que não é decisão final

A Fundação Ethereum afirma que está a priorizar ações que possam trazer benefícios imediatos, preparando-se também para futuras mudanças mais ambiciosas. Essas ações incluem o arquivamento de desenvolvimento, melhorias na infraestrutura RPC e simplificação da operação de nós sem estado. A equipa destaca que a escolha dessas medidas se deve à sua “utilidade imediata e compatibilidade futura”.

É importante notar que, no topo do post, a fundação enfatiza que este trabalho é apenas uma proposta, não uma posição unificada de toda a organização. “O conteúdo pode não refletir consenso, a fundação é uma organização ampla, incluindo membros internos do protocolo e de outras áreas com opiniões diversas”, escreveu a equipa.

Esta formulação cautelosa reflete a natureza de tomada de decisão do ecossistema Ethereum: grandes mudanças tecnológicas requerem discussão ampla e consenso, não uma imposição de uma única entidade de cima para baixo.

A fundação convidou desenvolvedores, operadores de nós e equipas de infraestrutura a participarem nas discussões. Os investigadores escrevem: “À medida que iteramos, continuaremos a partilhar progressos e problemas ainda por resolver. Mas não podemos resolver isto isoladamente. Se você é um desenvolvedor de clientes, operador de nó, profissional de infraestrutura, desenvolvedor de redes de segunda camada ou simplesmente interessado no futuro do Ethereum, convidamo-lo a participar: partilhe o seu feedback às nossas propostas, participe em fóruns e chamadas de discussão, e ajude-nos a testar novas abordagens na prática.”

Esta atualização ocorre num momento em que a Fundação Ethereum reforça a comunicação sobre o desenvolvimento de protocolos a longo prazo. No mês passado, a organização detalhou um novo trabalho na “camada de interoperabilidade”, que visa fazer o ecossistema Layer 2 parecer uma única cadeia. Também passou por mudanças na liderança, reestruturação de P&D e ajustes financeiros, lançando o Fusaka e iniciando um novo plano de forks duplos anuais.

O problema da expansão de estado evidencia o desafio fundamental de escalabilidade do blockchain: como melhorar o desempenho enquanto se mantém a descentralização? As três principais soluções propostas pela Fundação Ethereum têm vantagens e desvantagens, e a decisão final, ou a combinação de várias, dependerá de discussões comunitárias e validação técnica. Para investidores e desenvolvedores interessados no futuro do Ethereum, esta discussão é de grande relevância.