Con đường mở rộng của Ethereum: Phân tích The Surge

Các đồng sáng lập Ethereum gần đây đã phát hành một loạt bài viết về sự phát triển trong tương lai của Ethereum, trong đó phần The Surge tập trung vào khả năng mở rộng và phát triển lâu dài của Ethereum. Lộ trình công nghệ của giai đoạn này cho thấy Ethereum sẽ chuyển đổi thành một giao thức có thể xử lý nhu cầu lớn ( TPS đạt 100,000+ ) và đồng thời duy trì tính phi tập trung và an toàn.

Tầm nhìn cốt lõi của Ethereum

Ethereum nhằm trở thành lớp nền tảng cho internet phi tập trung. Thông qua hợp đồng thông minh hỗ trợ các ứng dụng phi tập trung phức tạp, nó trở thành blockchain được các nhà phát triển ưa chuộng để xây dựng các ứng dụng DeFi, NFT và nhiều hơn nữa.

Tuy nhiên, Ethereum có những hạn chế về khả năng mở rộng. L1 chỉ có thể xử lý 15-30 giao dịch mỗi giây, thấp hơn nhiều so với các mạng thanh toán truyền thống. Điều này dẫn đến phí gas cao khi mạng bị tắc nghẽn, hạn chế khả năng của Ethereum trở thành cơ sở hạ tầng toàn cầu. The Surge được thiết kế để giải quyết vấn đề này.

Mục tiêu chính của The Surge bao gồm:

• Ethereum L1+L2 đạt 100,000+ TPS
• Giữ cho L1 được phi tập trung và vững chắc
• Ít nhất một phần L2 hoàn toàn kế thừa các thuộc tính cốt lõi của Ethereum
• Tối đa hóa khả năng tương tác giữa các L2

Tương lai tập trung vào rollup

Kế hoạch Surge chủ yếu nâng cao khả năng mở rộng thông qua giải pháp L2, rollup là một phần quan trọng trong đó. Lộ trình này đề xuất một phân công đơn giản: Ethereum L1 tập trung vào việc trở thành một lớp cơ sở mạnh mẽ và phi tập trung, trong khi L2 đảm nhận nhiệm vụ giúp hệ sinh thái mở rộng.

Rollup sẽ gói giao dịch ngoài chuỗi và gửi lại về mạng chính, đồng thời duy trì tính an toàn và phi tập trung trong khi tăng đáng kể thông lượng. Điều này có thể nâng cao khả năng mở rộng của Ethereum lên trên 100.000 TPS, cho phép nó xử lý các ứng dụng quy mô toàn cầu.

Rollup không chỉ là giải pháp tạm thời, mà còn là giải pháp mở rộng lâu dài. Ethereum 2.0 đã giảm tiêu thụ năng lượng bằng cách chuyển từ PoW sang PoS thông qua The Merge, và rollup được coi là cột mốc quan trọng tiếp theo.

Năm nay, lộ trình tập trung vào rollup đã đạt được những thành tựu quan trọng: Sự ra mắt của EIP-4844 blobs đã tăng đáng kể băng thông dữ liệu của L1, nhiều EVM rollup đã bước vào giai đoạn đầu tiên. Mỗi L2 tồn tại như một phân đoạn với quy tắc và logic riêng, sự đa dạng trong việc triển khai phân đoạn đã trở thành hiện thực.

Sự phát triển tiếp theo của việc lấy mẫu khả dụng của dữ liệu ( DAS )

Sampling khả năng dữ liệu ( DAS ) là một khía cạnh quan trọng khác của The Surge, nhằm giải quyết vấn đề khả năng dữ liệu. Trong mạng phi tập trung, việc tất cả các nút có thể xác minh dữ liệu mà không cần lưu trữ hoặc tải xuống tất cả nội dung là điều hết sức quan trọng.

DAS cho phép các nút xác minh dữ liệu mà không cần truy cập vào bộ dữ liệu đầy đủ, từ đó nâng cao khả năng mở rộng và hiệu quả.

DAS có hai hình thức chính: PeerDAS và 2D DAS. PeerDAS được kỳ vọng sẽ tăng cường tính bảo mật của rollup. 2D DAS không chỉ thực hiện việc lấy mẫu ngẫu nhiên trong blob mà còn giữa các blob. Bằng cách tận dụng thuộc tính tuyến tính của cam kết KZG, mở rộng tập hợp blob trong khối thông qua các blob ảo mới, những blob ảo này sẽ mã hóa cùng một thông tin dư thừa.

Với DAS, Ethereum có thể xử lý một lượng dữ liệu lớn hơn, thực hiện rollup nhanh hơn và rẻ hơn mà không làm tổn hại đến tính phi tập trung. Trong tương lai, cần nhiều công việc hơn để xác định phiên bản lý tưởng của DAS 2D và chứng minh các thuộc tính an toàn của nó.

Đường đi thực tế lâu dài có thể bao gồm:

1. Thực hiện DAS 2D lý tưởng
2. Kiên trì sử dụng 1D DAS, hy sinh hiệu suất băng thông mẫu, chấp nhận giới hạn dữ liệu thấp hơn vì sự đơn giản và tính toàn vẹn.
3. Bỏ DA, hoàn toàn chấp nhận Plasma làm kiến trúc Layer2 chính

Cần lưu ý rằng, ngay cả khi quyết định mở rộng thực thi trực tiếp trên lớp L1, những lựa chọn này vẫn tồn tại. Bởi vì nếu L1 phải xử lý một lượng TPS lớn, các khối sẽ trở nên rất lớn, và khách hàng sẽ cần xác minh hiệu quả tính chính xác của nó, do đó sẽ phải sử dụng công nghệ giống như rollup trên lớp L1.

Plasma và các giải pháp khác

Ngoài Rollup, Plasma cũng là một giải pháp L2 khác. Plasma tạo ra các chuỗi con độc lập để xử lý giao dịch ngoài chuỗi chính, định kỳ gửi tóm tắt về mạng chính. Các nhà điều hành gửi chứng minh nhánh Merkle cho người dùng về sự thay đổi trạng thái tài sản. Người dùng có thể rút tài sản bằng cách cung cấp nhánh Merkle.

Ngay cả khi có vấn đề về khả năng sẵn có của dữ liệu, người dùng vẫn có thể phục hồi tài sản bằng cách trích xuất trạng thái mới nhất có sẵn. Nếu gửi nhánh không hợp lệ, có thể xác định quyền sở hữu tài sản thông qua cơ chế thách thức trên chuỗi.

Mặc dù việc phát triển Plasma chậm hơn so với rollup, nhưng nó vẫn được coi là một phần của bộ công cụ mở rộng Ethereum.

Ngoài ra, việc cải thiện công nghệ nén dữ liệu và chứng minh mã hóa cũng đang được thảo luận nhằm nâng cao hiệu quả của rollup và các giải pháp L2 khác. Ý tưởng là nén dữ liệu một cách tối đa trong khi đảm bảo thông tin cần thiết có thể được xác minh. Những cải tiến công nghệ này rất có thể đóng vai trò then chốt trong quá trình Ethereum đạt được thông lượng cao hơn.

Cải tiến khả năng tương tác giữa các L2

Các thách thức chính mà hệ sinh thái L2 hiện đang đối mặt là khả năng tương tác giữa các L2 còn yếu. Các lĩnh vực then chốt để cải thiện khả năng tương tác bao gồm:

• Địa chỉ của chuỗi cụ thể: Địa chỉ nên bao gồm thông tin chuỗi, đơn giản hóa quy trình gửi qua L2.
• Yêu cầu thanh toán trên chuỗi cụ thể: Cách thức tiêu chuẩn hóa để tạo yêu cầu thanh toán giữa các chuỗi.
• Trao đổi đa chuỗi và thanh toán Gas: Thiết lập giao thức mở tiêu chuẩn hóa để diễn đạt các thao tác đa chuỗi
• Khách hàng nhẹ: Người dùng nên có khả năng xác minh chuỗi đang tương tác, chứ không chỉ tin tưởng nhà cung cấp RPC.
• Cầu token chia sẻ: Tạo quản lý Rollup tối giản chia sẻ giữa các L2 để quản lý số dư token, giảm chi phí chuyển khoản.
• Tính đồng bộ kết hợp: cho phép L2 gọi đồng bộ với L1 hoặc nhiều L2 khác, nâng cao hiệu quả DeFi

Những cải tiến này đối mặt với thách thức về thời điểm và cấp độ tiêu chuẩn hóa. Tiêu chuẩn hóa quá sớm có thể làm cho các giải pháp kém hiệu quả trở nên ăn sâu, trong khi quá muộn có thể dẫn đến sự phân mảnh không cần thiết. Trong một số trường hợp, có hai giải pháp: một là dễ thực hiện trong ngắn hạn và một là lý tưởng trong dài hạn nhưng tốn thời gian. Đây không chỉ là vấn đề kỹ thuật, mà còn cần sự hợp tác xã hội của L2, ví và L1.

Tiếp tục mở rộng Ethereum L1

Mở rộng L1 bản thân và đảm bảo nó có thể chứa nhiều trường hợp sử dụng hơn vẫn rất có giá trị. Có ba chiến lược mở rộng L1:

1. Cải tiến công nghệ giúp L1 dễ xác minh hơn, sau đó tăng giới hạn Gas.
2. Giảm chi phí hoạt động cụ thể, tăng cường khả năng trung bình mà không làm tăng rủi ro tình huống tồi tệ nhất.
3. Rollups gốc ( tạo ra nhiều bản sao song song của EVM )

Các chiến lược này đều có sự đánh đổi. Rollups gốc có những điểm yếu giống như rollups thông thường về khả năng kết hợp. Việc tăng giới hạn Gas có thể làm giảm những lợi ích khác, chẳng hạn như tỷ lệ người dùng nút xác thực tăng lên. Tùy thuộc vào cách triển khai, việc giảm chi phí cho các thao tác EVM cụ thể có thể làm tăng độ phức tạp tổng thể.

Phi tập trung và an ninh

Cân bằng giữa khả năng mở rộng và phi tập trung là một chủ đề quan trọng. Nhiều dự án hy sinh tính phi tập trung để đổi lấy thông lượng cao hơn, nhưng Ethereum kiên quyết giữ cam kết phi tập trung trong khi mở rộng. Rollup và DAS được coi là những phương pháp để đạt được mục tiêu này, đảm bảo bất kỳ ai cũng có thể vận hành nút và bảo vệ mạng lưới theo cách thực sự phi tập trung.

Khả năng mở rộng càng cao, trách nhiệm về an ninh càng lớn. Đảm bảo tính không tin cậy của hệ thống rollup trở nên quan trọng. Sự trưởng thành của các công nghệ này cần phải được thử nghiệm và lặp lại nghiêm ngặt, đặc biệt là khi được áp dụng rộng rãi.

Triển vọng của The Surge

Tầm nhìn tương lai của Ethereum không chỉ là khả năng mở rộng mà còn duy trì hoàn toàn tính phi tập trung, an toàn và bền vững. Điều này bao gồm việc mở rộng L1 thông qua rollup và DAS, xây dựng các thuật toán đồng thuận hiệu quả hơn, cải thiện các công cụ phát triển, và nuôi dưỡng một hệ sinh thái dApp phát triển mạnh mẽ.

Mặc dù lộ trình lạc quan, nhưng vẫn gặp phải thách thức. Việc triển khai rollup quy mô lớn, đảm bảo an toàn cho L2, chuẩn bị cho tương lai lượng tử đều là những nhiệm vụ phức tạp. Nếu vượt qua được những trở ngại này, Ethereum sẽ củng cố vị thế của mình như là hạt nhân của Web3.

Ethereum tập trung vào khả năng mở rộng mà không hy sinh sự phi tập trung, khiến nó nổi bật trong lĩnh vực blockchain đang phát triển nhanh chóng. Nếu The Surge thành công, nó có thể thay đổi lại cấu trúc công nghệ blockchain trong vài năm tới.