Giải thích năm giai đoạn chính của Ethereum trong tương lai, hình thức cuối cùng của Ethereum là gì

giới thiệu

"The Merge", tức là việc chuyển đổi Ethereum sang mạng bằng chứng cổ phần, dự kiến sẽ hoàn thành trên mạng chính vào cuối tháng 9 năm nay. Bản nâng cấp này nhằm mục đích cải thiện một cách có hệ thống khả năng truy cập của chuỗi khối và chuyển đổi Ethereum từ cơ chế đồng thuận bằng chứng công việc kiểu Bitcoin sang hệ thống bằng chứng cổ phần. Lộ trình của Ethereum từ việc thực hiện sharding đến tập trung vào Rollup là một bước quan trọng trong việc mở rộng quy mô chuỗi khối cho hàng tỷ người dùng tiếp theo. Như đã lưu ý trong bài viết trước của chúng tôi, Khám phá các chuỗi khối theo mô-đun, tính khả dụng của dữ liệu và bảo vệ dữ liệu trong các kiến trúc mô-đun cho phép các chuỗi khối mở rộng quy mô thông lượng mà không phải hy sinh tính phi tập trung. Đồng thời, bài báo tiến hành các cuộc thảo luận chuyên sâu về tính khả dụng của dữ liệu, Tổng số và bằng chứng thất bại/hiệu lực, đặt nền tảng để hiểu thêm về nền tảng và mục tiêu của việc hợp nhất. Bài viết này sẽ cung cấp phân tích chuyên sâu về các chi tiết kỹ thuật của việc sáp nhập, lộ trình mới của Ethereum và ý nghĩa của sự thay đổi đối với người dùng và nhà phát triển.

Nguồn: @ptrwtts

Lộ trình tập trung vào tổng số

Ban đầu, kế hoạch cho Ethereum 2.0 (thuật ngữ hiện đã bị loại bỏ) là đạt được khả năng mở rộng bằng cách chia mạng chính thành 64 phân đoạn, mỗi phân đoạn có các công cụ khai thác/trình xác nhận độc lập. Sau đó, người dùng sẽ gửi giao dịch đến các phân đoạn cụ thể dựa trên tắc nghẽn, sử dụng và thông lượng. Do sự phát triển liên tục của Rollup và sự phức tạp của việc thực hiện sharding, lộ trình khả năng mở rộng ban đầu tập trung vào việc thực hiện sharding không còn áp dụng được nữa, vì vậy mọi người bắt đầu áp dụng sharding dữ liệu. Theo quan điểm của nhóm Ethereum, Rollup sẽ trở thành một yếu tố chính trong việc mở rộng Ethereum. Họ có kế hoạch làm cho Ethereum được nâng cấp trở thành một lớp tính khả dụng của dữ liệu và thanh toán mạnh mẽ, đồng thời để Rollup đạt được bảo mật từ nó.

Nguồn: Sách ETH2

chuỗi đèn hiệu

Trái ngược với quan điểm chung, mục đích của việc sáp nhập không phải là giảm chi phí giao dịch mà là biến Ethereum thành một lớp cơ sở hạ tầng cho Rollup và việc xây dựng beacon chain là bước quan trọng đầu tiên để đạt được mục tiêu này. Ethereum sẽ thay đổi từ hệ thống "bằng chứng công việc" trước đây sang hệ thống "bằng chứng cổ phần" và trong hệ thống này, những người cầm cố phải cung cấp tài sản thế chấp để tạo ra các khối, nhằm ngăn chặn mọi hành vi không trung thực. Sau khi hệ thống đồng thuận được chuyển sang bằng chứng cổ phần, ủy ban xác minh sẽ được giới thiệu dưới dạng nguyên thủy, do đó củng cố sự đồng thuận của mạng và mở đường cho việc hình thành lớp sẵn có dữ liệu nội bộ giao thức hiệu quả. Beacon chain chịu trách nhiệm điều phối các nhà sản xuất và không xử lý hoặc thực hiện các giao dịch như Ethereum hiện nay. Cụ thể hơn, việc sáp nhập đang thực sự hợp nhất lớp thực thi cũ của Ethereum với công cụ đồng thuận mới do beacon chain cung cấp, chuyển đổi thuật toán hiện có sử dụng các công cụ khai thác theo hệ thống bằng chứng công việc thành một mạng lưới các trình xác nhận phối hợp theo bằng chứng công việc. hệ thống cổ phần. Đồng thời, sự chuyển đổi này cũng đặt nền móng cho sharding: trong quá khứ, dưới hệ thống bằng chứng công việc, công việc của thợ mỏ không được ghi lại, vì vậy họ có thể ngừng hoạt động và rời khỏi mạng theo ý muốn; dưới bằng chứng- hệ thống cổ phần, chuỗi đèn hiệu sẽ Tất cả các nhà sản xuất khối được phê duyệt đều được đăng ký và có thể phối hợp và song song hóa các phiếu bầu của người xác thực.

Nguồn: Sách ETH2

Việc thành lập ủy ban xác nhận là một đổi mới quan trọng của beacon chain. Họ được chỉ định ngẫu nhiên bởi beacon chain và chịu trách nhiệm bỏ phiếu trên các khối và hình thành sự đồng thuận. Phiếu bầu kết hợp của ủy ban được gọi là thông báo nhân chứng, cho phép mọi người dễ dàng xác minh trạng thái của chuỗi đèn hiệu bằng cách kiểm tra phiếu bầu của ủy ban, giúp giảm thiểu kích thước khối và dữ liệu so với việc xác minh bằng cách tăng trình xác nhận đơn lẻ. Đồng thời, thông báo chứng thực cũng củng cố sự đồng thuận, bởi vì trong chế độ này, việc tạo một nhánh rẽ sẽ yêu cầu sự tham gia của một số lượng lớn người xác thực. Ngoài ra, các trình xác thực sẽ được thay thế thường xuyên để ngăn chặn các trình xác nhận độc hại thông đồng để khởi động các cuộc tấn công.

Nguồn: Flashbot

Đồng thuận và MEV (The Splurge)

Sau khi sáp nhập, Ethereum sẽ có sự tách biệt giữa người đề xuất và người xây dựng cho lớp đồng thuận. Vitalik tin rằng tất cả các chuỗi khối cuối cùng sẽ có sản xuất khối tập trung và xác minh khối phi tập trung. Do dữ liệu khối Ethereum bị phân mảnh rất dày đặc nên việc sản xuất khối phải được tập trung do yêu cầu cao về tính sẵn có của dữ liệu. Đồng thời, chúng tôi cũng phải thiết lập một bộ trình xác thực phi tập trung để xác thực các khối và thực hiện lấy mẫu tính khả dụng của dữ liệu.

Vai trò của người xây dựng xây dựng các khối tải trọng thực thi Ethereum với các giao dịch của người dùng và gửi chúng cùng với giá thầu để người đề xuất chấp nhận (một tập hợp con được chọn ngẫu nhiên của bộ trình xác thực). Sau khi người đề xuất chấp nhận tải trọng, họ sẽ ký vào khối và truyền nó qua mạng. Cấu trúc này loại bỏ khả năng trình xác nhận bắt kịp, vì tải trọng được gửi đến người đề xuất bị loại bỏ nội dung giao dịch. Trong một thị trường hiệu quả, việc giới thiệu thị trường không gian khối cũng khuyến khích các nhà xây dựng tham gia đấu thầu MEV, cho phép những người xác nhận phi tập trung nhận được hầu hết các phần thưởng MEV. So với việc mô phỏng Ethereum, cài đặt này có thể ngăn chặn hiệu quả những người khai thác làm mất ổn định sự đồng thuận và giảm việc tạo ra MEV có hại.

nguồn

Danksharding (Sự trỗi dậy)

Mặc dù sự tách biệt giữa người đề xuất và người xây dựng ban đầu được thiết kế để chống lại các lực lượng tập trung và ngoại tác có hại của MEV, nhưng nhóm cốt lõi của Ethereum nhận ra rằng nó cũng có thể phục vụ việc bảo vệ dữ liệu.

Danksharding được đặt theo tên của người đóng góp cốt lõi Dankrad Feist. Cải tiến chính của nó là một thị trường phí hợp nhất thay thế phân đoạn ban đầu bằng một số lượng cố định các khối và người đề xuất khác nhau. Tất cả giao dịch và dữ liệu trong một thời gian cụ thể sẽ được chọn bởi người đề xuất . Đằng sau người đề xuất này là một ủy ban xác thực được tạo ngẫu nhiên để lấy mẫu tính khả dụng của dữ liệu chuỗi khối. Bằng cách này, tính khả dụng của dữ liệu của các ứng dụng khách nhẹ có thể được duy trì theo cách phi tập trung, tùy thuộc vào lượng dữ liệu lớn trong khối được hợp nhất, điều đơn giản là không thể thực hiện được ở một điểm xác minh. Vì các nút đồng thuận cũng đang thực hiện lấy mẫu tính khả dụng của dữ liệu nên mô hình này có thể thống nhất lớp giải quyết, lớp đồng thuận và lớp tính khả dụng của dữ liệu.

Lớp tính khả dụng của dữ liệu và giải quyết thống nhất mở ra cánh cửa mới cho các bản tổng hợp sử dụng bằng chứng hợp lệ: Bản tổng hợp ZK hiện có thể thực hiện các cuộc gọi đồng bộ với lớp thực thi trên Ethereum. Điều này tăng cường các nguyên tắc L2 mới như thanh khoản phân tán và mở rộng quy mô fractal, đặt nền tảng cho việc xây dựng thế hệ Dapps sáng tạo tiếp theo trên ZK Rollup.

proto-danksharding

Mặc dù danksharding tốt cho Ethereum trong tương lai, nhưng nó sẽ không phát huy hết vai trò ngay sau khi sáp nhập. Proto-danksharding (EIP-4844) là phiên bản gốc của darksharding, được lên kế hoạch phát hành trước khi triển khai đầy đủ darksharding. Đề xuất này tạo ra một nguyên thủy được gọi là giao dịch Blob-carry. Như tên ngụ ý, loại giao dịch này là loại giao dịch mang trọng tải dữ liệu được gọi là blob. Blobs sẽ đóng vai trò là tiêu chuẩn dữ liệu cho Ethereum sau khi sharding: chúng đi kèm với các cam kết đa thức KZG ( Cam kết đa thức KZG ) và do tách rời khỏi thực thi EVM, Blobs cũng là một định dạng hiệu quả hơn so với calldata. Hiện tại, Rollup vẫn đang sử dụng dữ liệu cuộc gọi để chuyển dữ liệu giao dịch trở lại Ethereum, dẫn đến chi phí gas cao. Trong tương lai của sharding, Rollup sẽ sử dụng Blobs để tiết kiệm cho người dùng chi phí gas liên quan đến việc thực thi EVM. Đồng thời, mục tiêu của proto-danksharding là cung cấp cho các nhà phát triển định dạng dữ liệu tiên tiến này, đồng thời tạm thời giảm chi phí dữ liệu cho Rollup của họ bằng cách giới thiệu một định dạng riêng biệt và thị trường tính phí cho dữ liệu của họ được phân mảnh . Mặc dù bản thân proto-danksharding không thực sự triển khai sharding, nhưng nó cung cấp một tiêu chuẩn cho định dạng dữ liệu sau khi sharding, đây cũng là bước đầu tiên trong việc xây dựng lớp khả dụng của dữ liệu gốc hiệu quả.

Lịch sử và Tình trạng (The Verge & The Purge)

Đồng thời, chúng ta cũng cần xem xét trạng thái của Ethereum và kho lưu trữ của nó. Vì các trình xác thực phải hoàn thành nhiệm vụ của họ trên các sản phẩm phần cứng tiêu dùng nên trạng thái gia tăng có thể ảnh hưởng đến việc phân cấp. Proto-danksharding blob đã được tách ra khỏi lớp thực thi EVM và bị xóa sau khoảng một tháng. Ngoài ra, EIP-4444 có thể khiến khách hàng ngừng cung cấp dữ liệu lịch sử ở lớp ngang hàng sau khoảng một năm. Bất chấp điều đó, chúng tôi đã phải thực thi một số loại hết hạn lịch sử bắt buộc ở lớp giao thức, vì sharding thêm khoảng 40TB dữ liệu blob lịch sử mỗi năm. Trạng thái chuỗi khối cần được lưu trữ trên RAM hoặc SSD, tuy nhiên, bộ lưu trữ lịch sử, là dữ liệu mà Ethereum đã đạt được sự đồng thuận, có thể được lưu trữ trên ổ cứng giá rẻ. Vì kho lưu trữ lịch sử hoạt động trên mô hình tin cậy thiểu số trung thực (1 trên N), nên chúng tôi hoàn toàn không cần lưu trữ dữ liệu lịch sử trên các nút thực hiện đồng thuận theo thời gian thực. Thông số kỹ thuật của Danksharding đảm bảo rằng những người xác nhận sẽ lưu trữ và đảm bảo tính khả dụng của dữ liệu mà họ đã đạt được sự đồng thuận trong nhiều tháng. Sau đó, những dữ liệu lịch sử bị cắt bớt này sẽ được lưu trữ bởi các bên thứ ba, chẳng hạn như các giao thức dành riêng cho ứng dụng, BitTorrent, mạng Cổng thông tin, trình khám phá khối, những người đam mê cá nhân hoặc giao thức lập chỉ mục.

Nguồn: Consensys

Ethereum phi trạng thái là một mục tiêu khác trên lộ trình. Các nhà sản xuất khối sẽ sử dụng thông tin nhân chứng, là bằng chứng bao gồm dữ liệu liên quan cần thiết để thực hiện các giao dịch trong khối. Sau đó, khách hàng có thể sử dụng bằng chứng này để xác minh rằng việc thực thi gốc trạng thái kết quả của khối yêu cầu họ chỉ thực thi một phần của trạng thái bị ảnh hưởng, thay vì toàn bộ trạng thái. Trong thiết kế này, quy mô và khả năng sử dụng của bằng chứng là hai vấn đề cốt lõi: vấn đề đầu tiên có thể được giải quyết bằng cách chuyển đổi cấu trúc dữ liệu trạng thái của Ethereum từ đặc tả cấp giao thức ). Theo Vitalik, để mở rộng quy mô Ethereum, chúng ta cần dựa vào các nhà sản xuất khối tập trung với phần cứng chuyên dụng trong khi vẫn duy trì xác thực phi tập trung.

tóm tắt

Danksharding kế thừa tính bảo mật của Ethereum và cũng đưa ra các yêu cầu cao hơn cho Rollup. Sau khi kết hợp chặt chẽ tính khả dụng của dữ liệu với các lớp đồng thuận và giải quyết, chúng tôi có thể nâng cấp cơ sở hạ tầng cơ bản để Rollup có thể tận dụng các giải pháp về tính khả dụng của dữ liệu gốc và loại bỏ các giả định bảo mật về tính hợp lệ và tự nguyện. Điều này đặt nền tảng cho việc xây dựng các Bản tổng hợp được lưu giữ để loại bỏ rủi ro trong quản trị và hợp đồng thông minh trong tương lai. Đồng thời, Enshrined Rollup, sử dụng SNARK để thực hiện các cuộc gọi đồng bộ trong giao thức, cũng đã trở thành một thiết kế quan trọng để mở rộng chuỗi khối trong tương lai. Ưu điểm của Rollup trong giao thức là nó sẽ loại bỏ chi phí gas cố định hàng ngày của Rollup hợp đồng thông minh và được đo bằng số lượng khối; và do việc tính toán được tách rời khỏi sự đồng thuận nên người xác minh không còn cần phải thực hiện lại thực hiện giao dịch để xác minh khối; ngoài ra, sự khác biệt trạng thái có thể được đảm bảo bằng bằng chứng hợp lệ và khách hàng không trạng thái không còn cần phải tải xuống bằng chứng nhân chứng. Với những ưu điểm này, độ trễ thanh toán sẽ được cải thiện, băng thông đồng bộ hóa và trình xác thực sẽ được cải thiện và tính bảo mật của các cầu nối chuỗi chéo sẽ được đảm bảo hơn. Ethereum Foundation hiện đang làm việc để triển khai thiết kế này vào lộ trình của Ethereum và có kế hoạch nâng cấp EVM thành Bản tổng hợp được lưu trữ tương thích với SNARK.

Trong các bài đăng trước, chúng ta đã thảo luận về lợi ích của kiến trúc mô-đun ngoài chuỗi và các giải pháp về tính khả dụng, giải quyết và thực thi dữ liệu mà các giao thức của bên thứ ba đang phát triển. Mục tiêu chính của lộ trình Ethereum là giảm thiểu các giả định về niềm tin và cung cấp khả năng mở rộng trong giao thức thông qua các giải pháp gốc. Lớp cơ sở của Ethereum lưu trữ toàn bộ hệ sinh thái các ứng dụng phi tập trung hứa hẹn sẽ thay đổi căn bản cách chúng ta nghĩ về danh tính, lưu trữ, tìm kiếm, danh tiếng và quyền riêng tư trong thời đại kỹ thuật số. Khi chúng tôi nâng cấp Ethereum lên lớp cơ sở, chúng tôi cũng tối ưu hóa lớp ứng dụng này, cho phép người dùng và nhà phát triển mở rộng quy mô nhiều trường hợp sử dụng hơn trên cơ sở hạ tầng toàn cầu mạnh mẽ, an toàn. Đối với Ethereum, tầm nhìn của nó là xây dựng một tương lai kỹ thuật số cho toàn thế giới. Đồng thời, nó sẽ tiếp tục tuân thủ nguyên tắc trung lập đáng tin cậy và tiếp tục phát triển các hiệu ứng mạng, phân cấp và bảo mật của Ethereum, từ đó củng cố vị trí của nó trong mạng phi tập trung trong tương lai. Theo cách này, việc sáp nhập là bước đầu tiên mà Ethereum đã thực hiện để hiện thực hóa tầm nhìn này.