Một bài viết phân tích lộ trình mới của Ethereum

Tác giả: Alec Chen

Nguồn: Volt Capital

Nguồn: @milesdeutscher

lời tựa

“The Merge” của Ethereum với mạng bằng chứng cổ phần dự kiến sẽ ra mắt trên mạng chính vào cuối tháng 9. Mục tiêu của nó là mở khóa khả năng truy cập blockchain trên quy mô lớn. Về cốt lõi, việc sáp nhập đã biến 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 triển khai 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. Tính sẵn có của dữ liệu và sharding trong một kiến trúc mô-đun cho phép các chuỗi khối mở rộng quy mô thông lượng mà không phải hy sinh tính phi tập trung. Bài viết này sẽ đi sâu vào 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 không còn được dùng nữa) 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 thực riêng lẻ. Sau đó, dựa trên tắc nghẽn, sử dụng và thông lượng, người dùng sẽ gửi các giao dịch được định tuyến đến các phân đoạn cụ thể. Do sự gia tăng và áp dụng các bản tổng hợp cũng như sự phức tạp của việc triển khai sharding, lộ trình khả năng mở rộng ban đầu tập trung vào sharding đã bị loại bỏ để chuyển sang sharding dữ liệu. Nhóm Ethereum hiện tin rằng Ethereum sẽ mở rộng quy mô để đáp ứng nhu cầu của thế giới thông qua các đợt triển khai và kế hoạch Ethereum kết hợp là trở thành một lớp dữ liệu sẵn có và giải quyết mạnh mẽ mà từ đó các đợt triển khai lấy được tính bảo mật của chúng.

Nguồn: Sách ETH2

‍Chuỗi Beacon (Hợp nhất)

Trái ngược với niềm tin phổ biến, mục đích của việc sáp nhập không phải là để giảm chi phí giao dịch, mà là biến Ethereum thành một lớp cơ sở hạ tầng cơ bản mạnh mẽ cho các đợt tổng hợp. Bước cốt lõi đầu tiên hướng tới mục tiêu này là Beacon Chain. Điều này đã chuyển đổi Ethereum từ hệ thống bằng chứng công việc trước đây sang hệ thống bằng chứng cổ phần, trong đó các bên liên quan phải gửi tài sản thế chấp để tạo ra các khối và những người tham gia không trung thực sẽ bị cắt tài sản thế chấp. Việc chuyển hệ thống đồng thuận sang bằng chứng cổ phần giới thiệu các ủy ban xác thực làm nền tảng, từ đó củng cố sự đồng thuận của mạng và mở đường cho lớp dữ liệu sẵn có hiệu quả trong giao thức. Chuỗi đèn hiệu hướng dẫn và điều phối một mạng lưới các bên liên quan mà không cần xử lý hoặc thực hiện các giao dịch như Ethereum hiện nay. Cụ thể hơn, những gì việc sáp nhập làm là hợp nhất lớp thực thi Ethereum cũ với công cụ đồng thuận mới do beacon chain cung cấp, công cụ này sẽ sử dụng thuật toán hiện tại của các công cụ khai thác bằng chứng công việc để đổi lấy một mạng lưới bằng chứng cổ phần phối hợp. trình xác nhận. Chuyển đổi thuật toán đồng thuận cũng đặt nền tảng cho sharding: trước đây, trong khai thác bằng chứng công việc, không có sổ đăng ký người khai thác và người khai thác có thể tự ý ngừng nhiệm vụ của mình và rời khỏi mạng. Theo bằng chứng cổ phần, chuỗi đèn hiệu hiện có sổ đăng ký của tất cả các nhà sản xuất khối được phê duyệt và có thể phối hợp và song song hóa các phiếu bầu của người xác thực.

Nguồn: Sách ETH2

Các nhóm người xác nhận, ủy ban, là một cải tiến quan trọng được cung cấp bởi beacon chain. Chuỗi đèn hiệu chỉ định ngẫu nhiên các ủy ban bỏ phiếu trên các khối để tạo thành sự đồng thuận. Phiếu bầu kết hợp của ủy ban được gọi là "chứng thực" và bằng cách kiểm tra phiếu bầu của ủy ban, trạng thái của chuỗi đèn hiệu có thể được xác minh dễ dàng, giảm thiểu kích thước khối và tăng trưởng dữ liệu so với xác minh của một người xác nhận đơn lẻ. Ủy ban chứng nhận cũng tăng cường sự đồng thuận, vì trong mô hình này, cần có một số lượng tương đối lớn các trình xác nhận để cùng tạo ra đợt phân tách. Ngoài ra, bộ trình xác thực thay đổi định kỳ, khiến các trình xác thực độc hại khó thông đồng kịp thời để thực hiện các cuộc tấn công.

Nguồn: Flashbot

‍Đồng thuận và MEV (The Splurge)

Sau khi sáp nhập, Ethereum sẽ thực hiện phân tách người đề xuất-người xây dựng cho lớp đồng thuận. Vitalik tin rằng trò chơi cuối cùng của tất cả các blockchain là 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 tập trung sản xuất khối là cần thiết do yêu cầu cao về tính sẵn có của dữ liệu. Đồng thời, phải có một cách để duy trì 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 trình xây dựng mới xây dựng các khối trọng tải thực thi Ethereum bằng cách sử dụng các giao dịch của người dùng và gửi chúng cùng với giá thầu từ những người đề xuất (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 các giao dịch chạy trước bởi trình xác thực do tải trọng được gửi tới 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 sẽ khuyến khích các nhà xây dựng đặt giá thầu cho toàn bộ giá trị của MEV được trích xuất, cho phép một nhóm trình xác nhận phi tập trung nhận được phần lớn phần thưởng MEV. Thiết lập này ngăn chặn sự đồng thuận có thể không ổn định giữa những người khai thác và giảm thiểu MEV có hại so với mô phỏng Ethereum.

Danksharding (Sự trỗi dậy)

Mặc dù sự tách biệt giữa người xây dựng đề xuất 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 mục đích bảo vệ dữ liệu.

Danksharding được đặt theo tên của người đóng góp cốt lõi Dankrad Feist và cải tiến chính của nó là thị trường phí được hợp nhất - thay vì một số lượng phân đoạn cố định với các khối và người đề xuất khác nhau, một người đề xuất chọn tất cả các giao dịch và dữ liệu. Người đề xuất là một ủy ban gồm những người xác thực được chọn ngẫu nhiên, những người sau đó sẽ thực hiện lấy mẫu tính khả dụng của dữ liệu trên dữ liệu chuỗi khối. Điều này đảm bảo một cách phi tập trung để duy trì tính khả dụng của dữ liệu cho các máy khách nhẹ, vì các khối được hợp nhất quá lớn để được xác minh bởi một điểm xác minh duy nhất. Do các nút đồng thuận cũng đang thực hiện lấy mẫu tính khả dụng của dữ liệu nên mô hình này hợp nhất lớp giải quyết, lớp đồng thuận và lớp tính khả dụng của dữ liệu.

‍Lớp thanh toán thống nhất và tính khả dụng của dữ liệu Việc sử dụng các bằng chứng hợp lệ sẽ mở ra một tính năng thú vị cho các bản tổng hợp: Các bản tổng hợp ZK giờ đây sẽ có thể thực hiện các lệnh gọi đồng bộ với lớp thực thi trên Ethereum. Điều này tăng cường các tính năng nguyên thủy L2 mới như thanh khoản phân tán và mở rộng quy mô fractal, đặt nền tảng cho việc xây dựng các dapp thế hệ tiếp theo sáng tạo trên các bản tổng hợp ZK.

proto-danksharding

Mặc dù danksharding báo hiệu tốt cho tương lai của Ethereum, nhưng nó sẽ không có sẵn đầy đủ ngay sau khi sáp nhập. Proto-dank sharding (EIP-4844) là phiên bản ban đầu của danksharding được lên kế hoạch phát hành trước khi nó được triển khai đầy đủ. Đề xuất tạo ra một nguyên thủy được gọi là giao dịch carry blob. Như tên ngụ ý, một giao dịch với một đốm màu là một giao dịch mang tải trọng dữ liệu được gọi là một đốm màu. Các đốm màu là tiêu chuẩn dữ liệu cho Ethereum sau phân mảnh: chúng đi kèm với các cam kết đa thức KZG và hiệu quả hơn định dạng calldata do tách rời khỏi thực thi EVM. Hiện tại, rollup sử dụng calldata để gửi dữ liệu giao dịch trở lại Ethereum, dẫn đến chi phí gas cao. Trong tương lai của sharding, rollup sẽ sử dụng blobs, giúp người dùng tiết kiệm chi phí gas liên quan đến thực thi EVM. Mục tiêu của Proto-danksharding là cung cấp cho các nhà phát triển định dạng dữ liệu hướng tới tương lai này, đồng thời cung cấp cứu trợ tạm thời khỏi việc tổng hợp dữ liệu cuộc gọi tốn kém bằng cách giới thiệu một thị trường định dạng và phí riêng cho dữ liệu được phân tách. Mặc dù bản thân proto-danksharding không thực sự triển khai sharding, nhưng việc giới thiệu các thông số kỹ thuật được tiêu chuẩn hóa cho các định dạng dữ liệu sau sharding 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)

Trạng thái Ethereum và kho lưu trữ của nó cũng là một vấn đề cần cân nhắc. Trạng thái ngày càng tăng có khả năng ảnh hưởng đến việc phân cấp, vì các trình xác thực phải có khả năng thực hiện các nhiệm vụ của họ trên phần cứng của người tiêu dùng. Các đốm màu proto-danksharding được tách rời khỏi lớp thực thi EVM và sẽ bị xóa sau khoảng một tháng. Ngoài ra, EIP-4444 cho phép khách hàng xóa và ngừng cung cấp dữ liệu lịch sử trên lớp ngang hàng sau khoảng một năm. Dù sao thì việc thực thi một số loại hết hạn lịch sử bắt buộc ở cấp giao thức là cần thiết, vì quá trình phân mảnh sẽ thêm khoảng 40 TB dữ liệu blob lịch sử mỗi năm. Trạng thái chuỗi khối cần được lưu trữ trên RAM hoặc SSD. Tuy nhiên, lưu trữ lịch sử, dữ liệu mà Ethereum đã đạt được sự đồng thuận, có thể được lưu trữ trên các ổ cứng giá rẻ. Do lưu trữ lịch sử hoạt động trên mô hình tin cậy thiểu số trung thực (1/N), nên không cần lưu trữ dữ liệu lịch sử trên các nút thực hiện đồng thuận 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 đạt được sự đồng thuận trong khoảng thời gian vài tháng. Những lịch sử được cắt bớt này sau đó được lưu trữ bởi các bên thứ ba, chẳng hạn như giao thức dành riêng cho ứng dụng, BitTorrent, mạng cổng thông tin, trình khám phá khối, cá nhân nghiệp dư 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 xây dựng một khối sẽ sử dụng nhân chứng, đó là bằng chứng bao gồm dữ liệu liên quan cần thiết để thực hiện các giao dịch có trong khối. Do đó, khách hàng sử dụng nhân chứng này để xác minh gốc trạng thái được tạo ra bằng cách thực thi một khối và chỉ cần thực thi một phần của trạng thái bị ảnh hưởng chứ không phải toàn bộ trạng thái. Hai rào cản lớn đối với thiết kế này là quy mô nhân chứng và sự sẵn có của nhân chứng. Vấn đề đầu tiên có thể được giải quyết bằng cách thay đổi cấu trúc dữ liệu trạng thái trong Ethereum từ Merkle Patricia Tries thành Verkle Tries, đây là cấu trúc dữ liệu hiệu quả hơn cho các cam kết đa thức được sử dụng sau khi sáp nhập Ethereum. Vấn đề thứ hai có thể được giải quyết bằng cách biến nhân chứng khối thành một đặc tả cấp độ giao thức. Theo kết luận của Vitalik trong Endgame, việc dựa vào các nhà sản xuất khối tập trung với phần cứng chuyên dụng trong khi duy trì xác thực phi tập trung là khung thiết kế chính để mở rộng quy mô Ethereum.

Bản tóm tắt

Danksharding tăng cường triển khai với bảo mật kế thừa từ Ethereum. Việc nâng cấp cơ sở hạ tầng cơ bản bằng cách kết hợp chặt chẽ tính khả dụng của dữ liệu với các lớp đồng thuận và dàn xếp cho phép các bản tổng hợp tận dụng các giải pháp về tính khả dụng của dữ liệu gốc, loại bỏ các giả định bảo mật về xác thực và ý chí. Điều này mở đường cho các kiến trúc như bản tổng hợp được lưu giữ, giúp loại bỏ rủi ro về quản trị và hợp đồng thông minh bằng cách cho phép triển khai toàn bộ bản tổng hợp trong giao thức. Tổng hợp bằng cách sử dụng SNARK cho các lệnh gọi đồng bộ nội giao thức đã trở thành một thiết kế đầy hứa hẹn cho việc mở rộng chuỗi khối trong tương lai. Việc triển khai trong giao thức có nhiều lợi ích: giờ đây, chi phí gas cố định cho mỗi khối phải đối mặt với việc triển khai hợp đồng thông minh đã được loại bỏ, khi tính toán và sự đồng thuận được tách rời, người xác minh cần thực hiện lại các giao dịch để xác minh một khối và không còn khách hàng Nhà nước nữa cần tải xuống các nhân chứng, vì sự khác biệt về trạng thái hiện được đảm bảo thông qua các thuộc tính của bằng chứng hợp lệ. Những ưu điểm này bao gồm độ trễ thanh toán thấp hơn, đồng bộ hóa tốt hơn, băng thông trình xác thực cao hơn (và do đó giới hạn gas EVM cao hơn) và bắc cầu chuỗi chéo an toàn hơn. Ethereum Foundation hiện đang làm việc để triển khai thiết kế này trực tiếp vào lộ trình của Ethereum và có kế hoạch nâng cấp EVM thành bản tổng hợp được lưu giữ tương thích với SNARK.

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 bằng cách triển khai 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. Nâng cấp Ethereum lên lớp cơ sở cũng nâng cấp lớp ứng dụng này, mang lại lợi ích cho người dùng và nhà phát triển bằng cách cung cấp cơ sở hạ tầng mạnh mẽ, an toàn cao để mở rộng các trường hợp sử dụng này trên toàn cầu. Tầm nhìn của Ethereum là một tương lai kỹ thuật số trên quy mô toàn cầu. Việc tuân thủ các nguyên tắc về tính trung lập đáng tin cậy, cùng với các hiệu ứng mạng, phân cấp và bảo mật của Ethereum, củng cố vững chắc vai trò của nó trong web phi tập trung của tương lai. Việc sáp nhập là bước đầu tiên để hiện thực hóa tầm nhìn này cho Ethereum.