a16z：「Chất lượng chuỗi mạnh mẽ」 giúp mỗi người đặt cược có không gian riêng trong khối

Tác giả: @ittaia、@PGarimidi và @jneu_net

Biên dịch: AididiaoJP, Foresight News

Chất lượng chuỗi (Chain Quality, CQ) là một thuộc tính cốt lõi của blockchain. Nói một cách đơn giản, ý nghĩa của nó là:

Nếu bạn nắm giữ 3% quyền lợi đặt cược (staking), thì trong khoảng thời gian trung bình, bạn có thể kiểm soát 3% dung lượng khối (block space).

Với các blockchain giai đoạn đầu có thông lượng thấp, chất lượng chuỗi đã đủ để áp dụng. Nhưng băng thông của các blockchain hiện đại lại lớn hơn rất nhiều, và chỉ trong một khối có thể chứa một lượng lớn giao dịch.

Điều này dẫn đến một khái niệm mạnh hơn và tinh vi hơn. Nó không chỉ quan tâm đến tỷ lệ dung lượng khối trung bình theo thời gian, mà tập trung vào cách chia dung lượng khối bên trong từng khối. Chúng ta gọi đó là “Chất lượng chuỗi mạnh” (Strong Chain Quality, SCQ):

Nếu bạn nắm giữ 3% quyền lợi đặt cược, thì trong mỗi khối, bạn đều có thể kiểm soát 3% dung lượng khối.

Về bản chất, thuộc tính này cho phép các bên liên quan có được “làn đường ảo” bên trong một blockchain có thông lượng cao, từ đó đảm bảo giao dịch của họ được đưa vào khối.

“Chất lượng chuỗi” trong blockchain

Một trong những đổi mới quan trọng của Bitcoin—mà ngày nay hầu như mọi blockchain đều có—là việc đưa vào trong giao thức một cơ chế phần thưởng dành cho người đề xuất khối: bên đề xuất thành công việc gắn khối vào máy trạng thái có thể nhận token được đúc mới và phí giao dịch. Những phần thưởng này được quy định bởi hàm chuyển đổi trạng thái, và cuối cùng được phản ánh trong trạng thái của hệ thống.

Trong mô hình phân tán tính toán truyền thống, các bên tham gia được chia thành bên trung thực và bên ác ý. Ở đây không cần phần thưởng cho bên trung thực, vì hành vi trung thực vốn dĩ là giả định mặc định trong mô hình.

Còn trong mô hình kinh tế mật mã, các bên tham gia được xem là các tác nhân hành động hợp lý, và hàm lợi ích (utility) của họ có thể không được biết. Mục tiêu là thiết kế cơ chế khuyến khích để, trong quá trình các bên theo đuổi tối đa hóa lợi nhuận của mình, họ tự nhiên đồng nhất với việc vận hành thành công của giao thức. Kết hợp với cơ chế phần thưởng trong giao thức, ta có thể đưa ra định nghĩa lý tưởng hóa cho chất lượng chuỗi như sau:

Chất lượng chuỗi (CQ): liên minh nắm giữ X% tổng quyền lợi đặt cược, sau thời gian ổn định toàn cục (GST), có X% xác suất trở thành người đề xuất của mỗi khối được đưa vào chuỗi.

Nếu một chuỗi lệch khỏi yêu cầu về chất lượng chuỗi, thì có thể khiến một số liên minh nhận phần phần thưởng vượt quá tỷ lệ bình thường, làm suy yếu động cơ hành vi trung thực và đe dọa an toàn của giao thức.

Nhiều blockchain đạt được hoặc cố gắng đạt thuộc tính này thông qua “cơ chế luân phiên người lãnh đạo ngẫu nhiên dựa trên trọng số đặt cược” (stake-weighted random leader rotation). Các thách thức điển hình hiện nay gồm: vấn đề “đào gian lận” (selfish mining) của Bitcoin; vấn đề kháng phân nhánh ở phần đuôi (tail-partition fork resistance) của Monad; và vấn đề trong giao thức LMD GHOST của Ethereum.

Nguồn gốc của “Chất lượng chuỗi mạnh”

Khi không gian khối đủ dồi dào, ta không cần giao toàn bộ nội dung của một khối cho một người đề xuất độc quyền. Thay vào đó, cùng một khối có thể được chia sẻ phân bổ dung lượng khối bởi nhiều bên tham gia. Định nghĩa kinh tế mật mã về chất lượng chuỗi mạnh đúng là thể hiện ý tưởng này:

Chất lượng chuỗi mạnh (SCQ): liên minh nắm giữ X% tổng quyền lợi đặt cược, sau thời gian ổn định toàn cục (GST), có thể kiểm soát X% dung lượng khối trong mỗi khối.

Thuộc tính lý tưởng hóa này ngầm gợi ra khái niệm trừu tượng “làn đường ảo”. Nói cách khác, liên minh thực sự có thể kiểm soát một tỷ lệ nhất định dung lượng khối dành riêng trong mỗi khối.

Xét từ góc độ kinh tế, việc sở hữu một làn đường ảo tương đương với việc nắm giữ một tài sản sản xuất mang lại lợi nhuận; các lợi nhuận này có thể đến từ phí giao dịch hoặc đến từ MEV (giá trị có thể trích xuất tối đa). Các thực thể bên ngoài sẽ cạnh tranh để có được và duy trì các làn đường này dựa trên quyền lợi đặt cược, tạo ra nhu cầu liên tục đối với token L1 ở lớp nền. Giá trị kinh tế mà một làn đường có thể tạo ra càng lớn, động lực cạnh tranh để đặt cược quyền lợi càng mạnh, và giá trị tích lũy được từ quyền lợi đặt cược L1 kiểm soát quyền truy cập dung lượng khối đó cũng càng cao. Thông qua sự trừu tượng này, ta có thể chuyển sức kháng kiểm duyệt mạnh hơn thành thuộc tính hiệu lực của SCQ trong giao thức.

Chất lượng chuỗi mạnh và tính kháng kiểm duyệt

Nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng khả năng kháng kiểm duyệt của giao thức là rất quan trọng. Loại giao thức này không chỉ cần đảm bảo rằng đầu vào của bên trung thực cuối cùng được đưa vào khối, mà còn phải đảm bảo chúng có thể được đưa vào ngay lập tức. Chất lượng chuỗi mạnh (SCQ) có thể được xem như sự mở rộng của thuộc tính này trong điều kiện dung lượng khối có giới hạn.

Trong bối cảnh thực tế, nếu lượng giao dịch cần được đưa vào vượt quá dung lượng khối khả dụng, thì không giao thức nào có thể đáp ứng theo nghĩa lý tưởng của tính kháng kiểm duyệt. SCQ xử lý giới hạn này theo một cách tiếp cận thực dụng hơn: nó không bắt buộc rằng tất cả các giao dịch trung thực luôn luôn được đưa vào, mà thay vào đó phân bổ cho mỗi nút đặt cược một “ngân sách”, đảm bảo rằng trong phạm vi ngân sách đó, các giao dịch của nó có thể được đưa vào khối.

Giao thức MCP được đề xuất như một thành phần bổ sung trên nền một giao thức đồng thuận kiểu PBFT (thực dụng chịu lỗi Byzantine) hiện có, với mục đích làm cho các giao thức này có khả năng kháng kiểm duyệt. Giao thức này đồng thời thỏa mãn yêu cầu của SCQ—nó phân bổ dung lượng khối tương ứng cho người đề xuất dựa trên tỷ lệ quyền lợi đặt cược. Các giao thức BFT dựa trên DAG (đồ thị không chu trình có hướng) hiện có cũng cung cấp một cách để hiện thực hóa một mempool cho nhiều người viết (multi-writer), và cũng có một mức độ nhất định về khả năng kháng kiểm duyệt.

Cách hiện thực tiêu chuẩn của các giao thức này thường thất bại trong việc thỏa mãn SCQ một cách chặt chẽ, vì chúng cho phép người lãnh đạo trì hoãn chọn lọc một số tập con giao dịch. Tuy nhiên, chỉ cần sửa đổi nhẹ các giao thức này, ta có thể hiện thực lại SCQ. Một hướng liên quan đến điều này là “bắt buộc đưa giao dịch vào” (forced transaction inclusion) nhằm giảm hành vi kiểm duyệt.

MCP cũng cho thấy cách hiện thực một thuộc tính ẩn mạnh hơn. Nhờ thuộc tính này, các bên liên quan có thể tạo ra các làn đường riêng ảo; nội dung trong các làn đường này chỉ được tiết lộ khi toàn bộ một khối được công bố ra bên ngoài. Chúng tôi sẽ khai triển thêm điều này trong các bài viết tiếp theo.

Cách hiện thực chất lượng chuỗi mạnh

Để có được chất lượng chuỗi mạnh sau thời gian ổn định toàn cục (GST), điều then chốt là đảm bảo rằng người đề xuất không thể tùy tiện kiểm duyệt đầu vào của các bên liên quan. Điều này có thể thực hiện thông qua một giao thức hai vòng. Trên nền tảng gần như mọi giao thức BFT dựa trên view, chỉ cần thực hiện hai thay đổi nhỏ:

Vòng 1: Mỗi bên tham gia gửi các đầu vào đã được xác thực của mình đến tất cả các bên tham gia khác.

Vòng 2: Mỗi bên tham gia, nếu nhận được các đầu vào đã được xác thực đến từ bên tham gia i, thì thêm i vào danh sách bao gồm (inclusion list) của chính mình. Sau đó, bên tham gia đó gửi danh sách bao gồm của mình cho người lãnh đạo. Thao tác này tương đương với việc cam kết: mình chỉ chấp nhận những khối có bao gồm tất cả các đầu vào trong danh sách đó.

Đề xuất BFT: Sau khi người lãnh đạo nhận các thông điệp này, người đó thu thập và đưa vào khối tất cả các danh sách bao gồm mà mình đã nhận được, theo phép hợp (union).

Bầu chọn BFT: Chỉ khi một khối bao gồm tất cả các đầu vào trong danh sách bao gồm của chính bên tham gia đó, thì bên tham gia mới bỏ phiếu tán thành.

Không khó để thấy rằng, theo phác thảo giao thức này, ta có thể xây dựng một giao thức hoàn chỉnh. Giao thức này có thể đáp ứng chất lượng chuỗi mạnh sau thời gian ổn định toàn cục (GST), cung cấp tính kháng kiểm duyệt, và vẫn hoạt động khi người lãnh đạo là trung thực. Nếu muốn hiện thực SCQ trước cả GST, thì cần chờ đủ số lượng (quorum) giá trị hoặc danh sách trong mỗi vòng. Chúng tôi sẽ trình bày chi tiết giao thức này và các dạng mở rộng của nó trong các bài viết tiếp theo.

Các nghiên cứu gần đây cho thấy để hiện thực chất lượng chuỗi mạnh và tính kháng kiểm duyệt, cần thêm hai vòng nữa (như phác thảo giao thức ở trên) trên nền các vòng bầu chọn của giao thức BFT thông thường. Chúng tôi cũng sẽ giải thích chi tiết kết quả này trong các bài viết tiếp theo.

Mặc dù chất lượng chuỗi mạnh (SCQ) quy định tỷ lệ dung lượng khối mà một liên minh có thể kiểm soát, nhưng nó không giới hạn hoàn toàn cách sắp xếp giao dịch trong khối. Có thể hiểu SCQ như sau: dành chỗ cho mỗi nút đặt cược, nhưng không đảm bảo bất kỳ thứ tự nào của các giao dịch nằm trong các chỗ đó.

Điều này mở ra một không gian nghiên cứu phong phú cho thiết kế cơ chế sắp xếp giao dịch. Một cơ chế sắp xếp tốt có thể giúp cải thiện hơn nữa tính công bằng và hiệu quả trong hệ sinh thái blockchain. Một hướng đáng chú ý là sắp xếp giao dịch dựa trên phí ưu tiên.