論文の概要: Fractional Verkle Trees: A Hypertree Decomposition and Verified Proof Serialization Architecture for High-Performance Blockchain State Accumulators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.17111v1
- Date: Mon, 15 Jun 2026 07:16:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-17 17:15:32.064916
- Title: Fractional Verkle Trees: A Hypertree Decomposition and Verified Proof Serialization Architecture for High-Performance Blockchain State Accumulators
- Title（参考訳）: 分画バークル木:高性能ブロックチェーン状態蓄積器のためのハイパーツリー分解と証明されたシリアライズアーキテクチャ
- Authors: Ekleen Kaur, Everton Fraga,
- Abstract要約: We present Fractional Verkle Trees (FVT), a hypertree serialization decomposition global state into N independent sub-accumulator coordinateed by a Merkle commitment tree。
Apple M1 Proのベンチマークでは、ヒープ割り当ての57%(566,760から242,004バイト/10K$)、並列挿入は2,433 ns/op、ネットワーク全体では6000のフルノードで1年4.85PBである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Modern blockchain state management faces a critical scalability bottleneck: maintaining cryptographic commitments over hundreds of millions of entries becomes computationally prohibitive. Ethereum's transition to Verkle Trees: polynomial commitment accumulators reducing proof sizes from O(width * depth) to O(depth) via constant-size IPA vector commitments, is a critical step toward stateless operation. Yet, current implementations exhibit pathological characteristics that burden home validators. We identify four inefficiencies in the reference go-verkle implementation \cite{kaur2025goverkle, kaur2025goethereum}: (1) phantom node creation during non-existent account deletion; (2) 64-byte database keys triggering excessive LSM-tree compaction; (3) redundant memory copying in proof deserialization; (4) a Proof of Absence wire format incompatibility causing non-deterministic serialization. We present Fractional Verkle Trees (FVT), a hypertree decomposition partitioning global state into N independent sub-accumulators coordinated by a Merkle commitment tree, achieving improved cache locality, zero-lock-contention goroutine-parallel commitment computation, and faster root recomputation (91 $μ$s vs $\sim$500 ms). We address each inefficiency via existence checks, 32-byte SHA256 node references, zero-copy reference-counted buffers, and HashMap-based lexicographic deduplication. Benchmarks on Apple M1 Pro show 57\% heap allocation reduction (566,760 to 242,004 bytes per 10K proofs), parallel insertion at 2,433 ns/op, and network-wide elimination of 4.85 PB/year across 6,000 full nodes, advancing the Ethereum stateless roadmap.
- Abstract（参考訳）: 現代のブロックチェーンの状態管理は、重要なスケーラビリティのボトルネックに直面している。
EthereumのVerkle Treesへの遷移: 多項式コミットメントアキュミュレータは、定数サイズのIPAベクトルコミットメントを通じて、O(width * depth)からO(depth)への証明サイズを減らし、ステートレス操作への重要なステップである。
しかし、現在の実装は、住宅バリデーションを負担する病理特性を示している。
1) 既存のアカウント削除時のファントムノード生成, (2) 過剰なLSM木圧縮を引き起こす64バイトデータベースキー, (3) 証明デシリアライズにおける冗長メモリコピー, (4) 非決定的シリアライズの原因となるAbsenceワイヤフォーマットの不適合性。
We present Fractional Verkle Trees (FVT), a hypertree partitioning global state into N independent sub-accumulator coordinateed by a Merkle commitment tree, a improve cache locality, zero-lock-contention goroutine-parallel commitment compute, and faster root recomputation (91 $μ$s vs $\sim$500 ms)。
我々は、存在チェック、32バイトのSHA256ノード参照、ゼロコピーの参照カウントバッファ、HashMapベースのレキソグラフィーデ複製を通じて、各非効率に対処する。
Apple M1 Proのベンチマークでは、57\%のヒープ割り当ての削減(10K証明あたり566,760から242,004バイト)、2,433 ns/opでの並列挿入、6000のフルノードにわたるネットワーク全体のPB/年4.85の除去、Ethereumステートレスロードマップの前進などが示されている。
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