Roadmap nâng cấp Ethereum đã được điều chỉnh. Việc sáp nhập và nâng cấp này chỉ là một sự thay đổi trong cơ chế đồng thuận. Nó không làm tăng TPS hoặc giảm phí gas ETH. Đồng thời, nâng cấp này cũng đặt nền tảng cho việc mở rộng sharding chain trong tương lai.
"Mọi động thái" của người dẫn đầu public chain Ethereum trong quá trình nâng cấp lên ETH2.0 đang thu hút sự chú ý của toàn bộ nghành tiền điện tử. Ethereum có kế hoạch lên ETH2.0 vào quý II năm 2022, nghĩa là chuyển đổi từ PoW (Proof of Work) sang PoS (Proof of Stake).
Sau khi nghiên cứu trang web chính thức của Ethereum, mình phát hiện ra rằng roadmap nâng cấp Ethereum đã được thay đổi và một số điều khoản liên quan cũng đã được điều chỉnh. Hiện tại có nhiều bài viết vẫn lấy những thông tin cũ trước đó, điều này sẽ gây hiểu lầm cho người dùng.
Bài viết này mình dựa trên roadmap mới sẽ giới thiệu chi tiết các giải pháp kỹ thuật cho việc nâng cấp Ethereum để giải quyết tình trạng khó khăn hiện tại, tầm quan trọng của việc sáp nhập và nâng cấp này và các nâng cấp trong tương lai.
Giải pháp kỹ thuật
Trước khi hiểu nội dung cụ thể của bản nâng cấp Ethereum, chúng ta hãy xem xét ngắn gọn lý do tại sao Ethereum cần được nâng cấp. Tầm nhìn của Ethereum là có khả năng mở rộng và bảo mật tốt hơn để phục vụ người dùng trong khi vẫn duy trì phân cấp, đồng thời hỗ trợ phát triển bền vững. Tuy nhiên, Ethereum hiện đang phải đối mặt với nhiều khó khăn như tắc nghẽn mạng lưới, điều hành node ngày càng yêu cầu cao và vấn đề điện, năng lượng do cơ chế PoW gây ra. Một loạt các nâng cấp nhằm giải quyết những vấn đề này. Việc nâng cấp Ethereum đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu và phát triển từ 2014.
Như chúng ta đều biết, để giải quyết bộ 3 "bảo mật, phân cấp và khả năng mở rộng" của blockchain, thì phải hy sinh 1 trong 3. Ví dụ, một số blockchain ưu tiên hiệu suất cao thì phải hy sinh phân cấp. Và một khi có vấn đề với các node đặc quyền, nó sẽ gây ra thời gian chết của mạng. Nhóm phát triển Ethereum có kế hoạch vượt qua bộ 3 này với các giải pháp kỹ thuật sau:
- Sử dụng các shard chain để giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng.
- Sử dụng beacon chain để chỉ định ngẫu nhiên validator để đảm bảo an ninh mạng.
- Sử dụng cơ chế PoS để hạ thấp điều kiện trở thành node và đạt được phân cấp.
Các shard chain sẽ cải thiện khả năng mở rộng của Ethereum bằng cách giảm khối lượng công việc của các node validator và cho phép Ethereum tạo ra nhiều block cùng một lúc. Beacon chain sẽ chỉ định ngẫu nhiên validator cho các shard chain khác nhau, điều này làm xác suất các hành vi xấu đến mạng và đảm bào được tính bảo mật của mạng Ethereum. Cơ chế PoS hạ thấp điều kiện để trở thành node giúp nhiều người dùng bình thường trở thành node validator để tối đa hóa phân cấp.
Roadmap mới nhất
Việc kết hợp các giải pháp khác nhau khiến việc nâng cấp Ethereum về mặt lý thuyết có thể đảm bảo phân cấp, khả năng mở rộng và bảo mật tại cùng một thời điểm. Sau khi tìm hiểu các giải pháp kỹ thuật, chúng ta hãy xem roadmap mới nhất của việc nâng cấp Ethereum và tiến trình hiện tại.
Có thể thấy từ roadmap mới nhất rằng các công việc chính của việc nâng cấp Ethereum là sự ra mắt của beacon chain, sáp nhập và ra mắt shard chain. Hiện tại, beacon chain đã được ra mắt vào cuối năm 2020. Việc "sáp nhập" đang được thảo luận gần đây.
Không giống như roadmap cũ trong đó kế hoạch ban đầu là xử lý các shard chain trước khi sáp nhập để giải quyết các vấn đề về mở rộng quy mô, thì roadmap mới lại ưu tiên mang sáp nhập trước khi mở rộng quy mô.
Lý do chính cho sự thay đổi này là sự phát triển nhanh chóng của công nghệ Layer 2 đặc biệt là Rollups, đã giúp cho nhóm Ethereum giải quyết vấn đề khả năng mở rộng một cách khác so với ý định ban đầu.
Các minh chứng đã nói lên Rollups là cách an toàn và khả thi để mở rộng quy mô Ethereum và sẽ mất vài năm để shard chain đi vào hoạt động, vì vậy việc chuyển PoW sang PoS đã được ưu tiên.
Ngoài những thay đổi về roadmap, một số thuật ngữ cũng đã được điều chỉnh, tên trước đây của ETH1 (cơ chế đồng thuận proof-of-work) và ETH2 (cơ chế đồng thuận proof-of-stake ban đầu được lên kế hoạch để di chuyển người dùng và ứng dụng sang) đã bị loại bỏ từ năm 2021. Các nhà phát triển cốt lõi đã ngừng sử dụng các thuật ngữ này và thay thế chúng bằng các thuật ngữ mới " execution layer" và " consensus layer".
Do đó sau khi sáp nhập, mainnet Ethereum sẽ được coi là một shard chain "Shard 0" với các chức năng thực hiện các giao dịch và hợp đồng thông minh và các ứng dụng và người dùng sẽ không được chuyển sang proof-of-stake chain.
Ý nghĩa của việc sáp nhập
Việc sáp nhập và nâng cấp PoW lên PoS lần này chỉ liên quan đến những thay đổi trong cơ chế đồng thuận. Vấn đề khả năng mở rộng của mạng Ethereum thì cần sử dụng công nghệ Layer 2 và shard chain. Do đó, việc sáp nhập và nâng cấp này sẽ không làm giảm phí gas cao của mạng chính Ethereum mà vấn đề phí gas cần có sự kết hợp của shard chain và Layer2 nghĩa là quá trình giao dịch được thực hiện trên giao thức Layer2 giá rẻ và cơ sở dữ liệu giao dịch được lưu trữ trong shard chain.
Về việc so sánh PoW và PoS đã có rất nhiều bài viết trong nghành chia sẻ. Bài viết này chỉ nói đến tầm nhìn của Ethereum và các giải pháp kỹ thuật liên quan đến việc nâng cấp để nói về lý do tại sao Beacon chain áp dụng cơ chế PoS.
- Hỗ trợ sharding chain trực tuyến: Tính bảo mật của shard chain sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ mạng Ethereum, vì vậy chỉ khi vấn đề bảo mật trên shard chain được đảm bảo thì nó mới có thể dần dần được ra mắt. Việc sáp nhập và nâng cấp này cũng là bước để chuẩn bị cho shard chain ra mắt trong tương lai. Các validator của shard chain sẽ được chỉ định ngẫu nhiên bởi Beacon chain. Bởi vì là ngẫu nhiên sẽ rất khó cho các vaidator trên shard chain có hành vi xấu ảnh hưởng đến mạng lưới. Theo nhóm Ethereum, khả năng hành vi xấu xảy ra là ít hơn 1/1.000.000.000.000, sự an toàn trên shard chain là đảm bảo.
Cơ chế bảo vệ này của shard chain được thực hiện bởi Beacon chain chỉ có thể sử dụng dưới cơ chế đồng thuận PoS còn cơ chế đồng thuận PoW thì không làm được. Theo như cơ chế đồng thuận PoW, miễn là máy đào có sức mạnh tính toán mạnh mẽ thì bất cứ ai cũng có thể trở thành miner, vì vậy giao thức không thể kiểm soát các miner. Nếu không có sự kiểm soát, phân phối ngẫu nhiên là không thể. Còn cơ chế đồng thuận của PoS, điều kiện để trở thành validator là stake 32 ETH vào mạng lưới, điều này sẽ giúp giao thức có thể kiểm soát validator và từ đó giao thức có thể lựa chọn ngẫu nhiên validator cho shard chain để đảm bảo an ninh mạng thông qua tính ngẫu nhiên.
- Hạ thấp điều kiện trở thành validator node để tối ưu được sự phân cấp: Để trở thành một node xác minh trong PoW yêu cầu điều kiện cao và cần các thiết bị phần cứng như máy đào chuyên nghiệp. Với sự phát triển bùng nổ của hệ sinh thái Ethereum và việc các máy đào nâng cấp liên tục khiến người dùng khó tiếp cận hơn như tình trạng hiện tại của các BTC miner. Ethereum khi áp dụng cơ chế đồng thuận PoS, có thể hạ thấp điều kiện trở thành các node validator, người dùng chỉ cần staking 32 ETH.
Công việc của validator là tạo các block mới và xác minh các block mới được Beacon chain chỉ định ngẫu nhiên mà không cần phải cạnh tranh về sức mạnh tính toán, không cần sử dụng đến máy đào giúp nhiều người dùng tham gia dễ dàng hơn. Càng có nhiều node tham gia xác minh, mạng Ethereum sẽ càng phi tập trung và phân quyền hơn và nó sẽ càng an toàn hơn khi đối mặt với các cuộc tấn công.
- Hỗ trợ phát triển bền vững: PoW tiêu thụ tài nguyên năng lượng và hiện tại nguồn cung điện không đủ. Ví dụ, trong những năm gần đây đã có sự cắt giảm năng lượng công nghiệp ở các quốc gia. Viếc sản xuất điện chủ yếu dựa vào sản xuất nhiệt điện, không thân thiện lắm với môi trường. Thủy điện thân thiện với môi trường, năng lượng mặt trời, năng lượng gió,..chưa bao giờ được sử dụng chính. Trong bối cảnh giảm carbon toàn cầu và bảo vệ môi trường, việc lựa chọn cơ chế PoS không tiêu thụ bất kỳ năng lượng nào phù hợp hơn với tầm nhìn về sự phát triển bền vững của mạng Ethereum.
Nâng cấp trong tương lai – Shard chain
Block sharding là quá trình chia nhỏ cơ sở dữ liệu theo chiều ngang để giảm lượng tải lên mạng lưới tránh gây tắc nghẽn. Mạng Ethereum cam kết giảm tắc nghẽn mạng và tăng khối lượng xử lý giao dịch mỗi giây thông qua công nghệ shard chain.
Hiểu đơn giản sharding chain giống với việc chia một nhiệm vụ lớn thành nhiều phần nhỏ và phần nhỏ có thể được thực hiện cùng một lúc, có thể cải thiện hiệu quả tốc độ hoàn thành nhiệm vụ.
Ngoài ra, khi một nhiệm vụ được chia cho nhiều người, mà số lượng validator trên ETH nhiều nên một số validator không có việc làm, thì nó sẽ gửi các nhiệm vụ khác cho những validator còn lại để đạt được sự đồng bộ hóa của đa tác vụ, do đó shard chain hỗ trợ Ethereum tạo ra nhiều block cùng một lúc.
Thông qua việc chia nhỏ nhiệm vụ và đồng bộ hóa đa tác vụ, shard chain đã trở thành một liên kết quan trọng trong việc mở rộng Ethereum. Bằng cách kết hợp với công nghệ Rollups, TPS của mạng Ethereum có thể đạt khoảng 100.000.
Ngoài việc cải thiện Ethereum TPS, shard chain cũng góp phần vào tối ưu sự phân cấp của mạng lưới. Các validator của Ethereum mainet hiện tại cần lưu trữ và chạy dữ liệu của toàn bộ mạng. Sau khi sharding, các validator chỉ cần quản lý dữ liệu trên shard chain mà họ chịu trách nhiệm xác minh, điều này không chỉ tăng tốc độ xác minh mà còn làm giảm nhu cầu về các thiết bị phần cứng. Theo trang web chính thức, sharding cuối cùng sẽ cho phép người dùng có thể xác minh trên laptop hoặc điện thoại di động.
Hiện tại vẫn chưa có sự đồng thuận trong cộng đồng về phiên bản cuối cùng của sharding chain trong tương lai. Một là shard chain chỉ hoạt động như một data layer, chỉ cung cấp dữ liệu bổ sung cho mạng và không có chức năng xử lý các giao dịch hoặc hợp đồng thông minh, vì vậy sau khi nâng cấp chỉ có Ethereum mainet được sử dụng làm execution layer.
Thứ hai là một số sharding chain trở nên thông minh và có thể thực hiện các hợp đồng thông minh và giao dịch như mainnet Ethereum hiện tại. Cộng đồng vẫn đang tranh luận về điều này. Tất nhiên, các quyết định có liên quan của sharding chain có thể được xem xét lại trong tương lai khi cần thiết.
Tổng kết
Từ cuộc chiến public chain vào năm 2021, đến multi-chain trong năm nay và triển vọng của công nghệ Layer2, các cuộc thảo luận về các public chain cơ sở hạ tầng luôn là một chủ đề nóng trong nghành.
Là public chain trưởng thành nhất trong ngành công nghiệp tiền mã hóa, tình trạng hiện tại của Ethereum cần phải có sự nâng cấp nhanh chóng. Việc nâng cấp thành công hay không sẽ có tác động nhất định đến toàn bộ ngành công nghiệp. Và các public chain mới như Solana, Avalanche,… chủ yếu tập trung vào hiệu suất cao và đang nổi lên, sẽ đối phó với việc nâng cấp Ethereum trong tương lai như thế nào? Và những thay đổi nào sẽ xảy ra với toàn bộ mô hình public chain? Trong tương lai, mình sẽ tiếp tục chú ý đến tình hình liên quan của việc nâng cấp Ethereum và gửi thông tin đến các bạn.
