Một bài viết hiểu rõ con đường nâng cấp của Ethereum
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
Một bài viết hiểu rõ con đường nâng cấp của Ethereum
Bản đồ lộ trình nâng cấp Ethereum 2.0. Việc hợp nhất Ethereum đã gần kề. Mặc dù kế hoạch nâng cấp đã trải qua nhiều thay đổi, nhưng cho đến nay tiến độ cơ bản vẫn thuận lợi.
Chuyên sâu báo cáo Web3Tác giả: Nấm
Ethereum được định vị là máy tính toàn cầu. Để đạt được mục tiêu này, ngay từ khi ra đời, các nhà phát triển đã vạch ra lộ trình nâng cấp gồm bốn giai đoạn: Frontier (Tiền tuyến), Homestead (Gia viên), Metropolis (Đại đô thị) và Serenity (Tĩnh lặng).
Hiện tại, mạng lưới đã đi đến giai đoạn thứ ba. Ba giai đoạn đầu tiên thuộc về Ethereum 1.0, còn giai đoạn cuối cùng – Serenity – chính là điều mà chúng ta thường gọi là Ethereum 2.0 (để tránh gây hiểu lầm, cộng đồng Ethereum chính thức đã ngừng sử dụng thuật ngữ "Ethereum 2.0", nhưng trong bài viết này, chúng tôi sẽ tiếp tục dùng cách gọi quen thuộc này).
Việc nâng cấp lên Ethereum 2.0 chủ yếu nhằm giải quyết một số vấn đề hạn chế sự phát triển của mạng lưới trong quá trình phát triển Ethereum, cụ thể có ba vấn đề chính sau:
-
Thứ nhất là mức tiêu thụ năng lượng cao do khai thác mỏ. Do sử dụng cơ chế PoW (Proof of Work - Bằng chứng công việc) làm cơ chế đồng thuận, Ethereum yêu cầu các nút cung cấp sức mạnh tính toán để khai thác, quá trình tính toán của các thiết bị đào mỏ tiêu tốn rất nhiều điện năng, vì vậy mạng lưới thường xuyên bị chỉ trích là không thân thiện với môi trường.
-
Thứ hai là vấn đề hiệu suất. Hiện tại tốc độ tạo khối trên chuỗi Ethereum khoảng 12-15 giây mỗi khối, TPS (giao dịch mỗi giây) chỉ vào khoảng 15, tốc độ xử lý này thậm chí còn không đủ để hỗ trợ một ứng dụng thương mại thông thường. Những lần tắc nghẽn xảy ra thỉnh thoảng trên mạng Ethereum cũng đang kìm hãm sự phát triển của nó.
-
Thứ ba là vấn đề phí sử dụng. Người dùng cần trả phí gas cho các thợ đào duy trì mạng lưới, thường dao động từ vài đô la đến vài chục đô la, tùy theo mức độ tắc nghẽn của mạng, có lúc lên tới hàng trăm đô la. Phí gas cao khiến một số giao thức chuyển sang các đối thủ cạnh tranh của Ethereum như Solana, Near và các blockchain công cộng khác.
Để giải quyết những vấn đề này, cộng đồng phát triển đã lên kế hoạch nâng cấp Ethereum 2.0 theo từng bước. Phần dưới đây sẽ giới thiệu lộ trình nâng cấp Ethereum 2.0.
Lộ trình Ethereum 2.0
Lộ trình Ethereum 2.0 chủ yếu gồm ba bước: chuỗi song song – Chuỗi tín hiệu (Beacon Chain), hợp nhất (Merge) và phân mảnh (sharding). Hai bước đầu nhằm chuyển đổi cơ chế đồng thuận của toàn bộ mạng lưới từ PoW sang PoS (Proof of Stake – Bằng chứng cổ phần), bước cuối cùng nhằm cải thiện hiệu suất và khả năng mở rộng của toàn bộ mạng Ethereum.
1. Chuỗi song song – Chuỗi Tín hiệu (Beacon Chain)
Để đảm bảo quá trình chuyển đổi cơ chế đồng thuận diễn ra suôn sẻ, ngày 1 tháng 12 năm 2020, Ethereum đã khởi chạy một chuỗi song song tên là Chuỗi Tín hiệu (Beacon Chain), hoạt động song song với mạng chính PoW hiện tại. Chuỗi Tín hiệu sử dụng cơ chế đồng thuận PoS, vận hành độc lập so với mạng chính. Người tham gia cần đặt cược 32 ETH vào một hợp đồng thông minh trên chuỗi như bằng chứng cổ phần, sau khi được kiểm duyệt sẽ được đưa vào danh sách trình xác thực (validator), trở thành trình xác thực của Chuỗi Tín hiệu. Trên chuỗi này, các trình xác thực thay thế vai trò thợ đào, trở thành người xây dựng khối.
Trong cơ chế PoW, các nút tạo khối tiếp theo bằng cách tính toán đào mỏ; trong khi ở chuỗi Beacon sử dụng cơ chế PoS, việc tạo khối tiếp theo do các trình xác thực lựa chọn. Quá trình lựa chọn này mang tính ngẫu nhiên, không do một trình xác thực nào quyết định, thể hiện đặc điểm phi tập trung. Nếu các trình xác thực hoạt động tốt, họ sẽ nhận được phần thưởng; ngược lại nếu vi phạm, hệ thống sẽ khấu trừ một phần số ETH đã đặt cược. Khi số ETH đặt cược giảm xuống dưới 16, họ sẽ bị loại khỏi danh sách trình xác thực.
Trước khi hợp nhất – tức là ở thời điểm hiện tại – Ethereum đang ở giai đoạn vận hành song song PoW + PoS. Việc khởi chạy trước chuỗi PoS nhằm hai mục đích: một là giảm thiểu ảnh hưởng đến mạng PoW đang hoạt động, giảm tác động của việc chuyển đổi cơ chế đồng thuận lên mạng lưới; hai là dành thời gian để mạng PoS mới thu thập đủ ETH đặt cược, đảm bảo an ninh vận hành.
2. Hợp nhất (Merge)
"Hợp nhất" (Merge) – thuật ngữ thường được nhắc đến khi nói về Ethereum 2.0 – là việc kết hợp mạng chính PoW (Ethereum gọi là tầng thực thi xử lý giao dịch) với Chuỗi Tín hiệu PoS (cộng đồng Ethereum gọi là tầng đồng thuận). Việc hợp nhất cần được thử nghiệm trước trên mạng thử nghiệm (testnet); nếu phát hiện bất kỳ vấn đề nào trong quá trình thử nghiệm, các nút sẽ tiến hành sửa chữa tùy tình hình.
Hiện tại, các testnet Ropsten và Sepolia của Ethereum đã hoàn thành hợp nhất vào ngày 9 tháng 6 và ngày 7 tháng 7. Testnet Goerli còn lại cũng sẽ tiến hành hợp nhất trong những ngày tới. Nếu mọi việc diễn ra suôn sẻ, mạng chính Ethereum sẽ hoàn tất quá trình hợp nhất vào giữa hoặc cuối tháng Chín. Sau đó, cơ chế PoW sẽ bị loại bỏ, toàn bộ mạng lưới sẽ tạo khối mới thông qua cơ chế PoS.
Để đảm bảo chuyển đổi cơ chế đồng thuận thành công, các nhà phát triển Ethereum đề xuất áp dụng "bom khó khăn" (difficulty bomb), tăng độ khó khai thác PoW. Bom khó khăn được đưa vào mã nguồn Ethereum từ năm 2015, mô tả là: tại một số khối nhất định, tăng độ khó của câu đố trong thuật toán PoW, làm kéo dài thời gian tạo khối, khiến việc đào mỏ trở nên khó khăn hơn, từ đó giảm phần thưởng cho thợ đào, làm giảm động lực của họ. Sau khi bom khó khăn được kích hoạt, thợ đào sẽ không còn lợi nhuận, mạng PoW cũ sẽ không thể tiếp tục vận hành.
3. Phân mảnh (Sharding)
Việc thay đổi cơ chế đồng thuận không thể cải thiện hiệu suất của Ethereum; hiệu suất cần được nâng cao thông qua phân mảnh.
Phân mảnh là một khái niệm phân vùng cơ sở dữ liệu, dùng để tối ưu hóa lưu trữ và xử lý nhanh chóng, bằng cách chia mạng lưới thành các phân vùng nhỏ hơn, chia ngang cơ sở dữ liệu, phân tán tải trọng. Mỗi phân mảnh có dữ liệu riêng biệt, nhiều phân mảnh có thể xử lý song song, giảm tắc nghẽn mạng, tăng TPS, đạt được khả năng mở rộng cho mạng.
Kế hoạch phân mảnh ban đầu của Ethereum là chia mạng chính thành 64 phân mảnh, mỗi phân mảnh có trình đề xuất khối và hội đồng giám sát riêng, được chọn ngẫu nhiên. Trình đề xuất khối chọn giao dịch từ pool để đưa vào khối; khi đạt được ít nhất hai phần ba phiếu đồng ý từ hội đồng, khối sẽ được đưa vào chuỗi.
Kế hoạch phân mảnh ban đầu nhằm mở rộng hiệu suất chuỗi chính Ethereum. Tuy nhiên, việc triển khai rất phức tạp; thêm vào đó, sau vài năm, lớp 2 (layer 2) phát triển nhanh chóng, Rollup đa dạng phong phú. Vì vậy, các nhà phát triển Ethereum đứng đầu là Vitalik dần từ bỏ phương án cũ, chuyển sang lựa chọn công nghệ mới: không còn phân mảnh trực tiếp trên mạng chính Ethereum để xử lý thêm giao dịch, mà thay vào đó hướng tới mô hình lấy Rollup làm trung tâm, trong đó Rollup mở rộng quy mô ở tầng giao dịch, còn chuỗi chính chỉ đóng vai trò cung cấp khả năng sẵn sàng dữ liệu (data availability) – tức là nền tảng底层.
Theo phương án mới, mục tiêu của Ethereum là trở thành một tầng sẵn sàng dữ liệu có thể mở rộng, có thể đơn giản hiểu là nơi thanh toán và ghi sổ cuối cùng. Việc mở rộng quy mô chuỗi chính sẽ tập trung vào việc tăng dung lượng dữ liệu của khối, chứ không phải nâng cao hiệu quả tính toán trên chuỗi. Cụ thể, phân mảnh Ethereum nhằm cung cấp thêm không gian cho dữ liệu blob (đối tượng nhị phân lớn) để hỗ trợ Rollup. Ethereum không cần diễn giải dữ liệu này, mà chỉ thu thập kết quả tính toán và bằng chứng từ Rollup, đảm bảo dữ liệu sẵn sàng. Còn việc tính toán và xác minh tính hợp lệ giao dịch sẽ do Rollup ở layer 2 thực hiện. Cụ thể hơn, Rollup thực hiện tính toán và xác minh giao dịch, sau đó gói nhiều giao dịch đã xác minh cùng bằng chứng vào một gói dữ liệu; còn khối trên chuỗi chính chỉ ghi lại các gói này.
Vì một khối có thể chứa nhiều gói dữ liệu từ nhiều Rollup khác nhau, trong tương lai Ethereum sẽ có nhiều loại Rollup cùng mở rộng quy mô cho toàn bộ mạng. Hiện nay phổ biến nhất là zkRollup và Optimistic Rollup, tương ứng với hai phương pháp bằng chứng: bằng chứng tính hợp lệ (validity proof) và bằng chứng gian lận (fraud proof).
Tác động của việc nâng cấp Ethereum 2.0
Giảm tiêu thụ năng lượng
Sau khi chuyển sang cơ chế PoS, toàn bộ mạng lưới không còn phụ thuộc vào các nút thợ đào tiêu thụ lượng điện năng lớn, do đó trở nên thân thiện với môi trường hơn. Hiệu suất năng lượng của các nút trong cơ chế PoS cao hơn cơ chế PoW hơn 99%, vì vậy hiệu quả năng lượng của mạng PoS sẽ được cải thiện đáng kể. Khi sử dụng cơ chế PoW, các nút thợ đào cần thiết bị phần cứng mạnh mẽ và tiêu thụ nhiều năng lượng để thực hiện các phép tính toán học phức tạp – ai hoàn thành trước sẽ giành quyền tạo khối và nhận phần thưởng. Trong trường hợp này, các thợ đào buộc phải vận hành thiết bị đào liên tục 24 giờ để tối đa hóa lợi nhuận, nhu cầu điện năng của những thiết bị tiêu thụ cao này là rất lớn.
Trong mạng PoS, người đề xuất khối được chọn ngẫu nhiên, không còn cần hàng loạt thiết bị đào mỏ để cạnh tranh quyền tạo khối, do đó cũng không còn tiêu tốn lượng điện năng khổng lồ.
Sản lượng ETH
Sau khi chuyển từ cơ chế đồng thuận PoW sang PoS, Ethereum sẽ không còn phát hành phần thưởng cho thợ đào, thay vào đó là phần thưởng cho người đặt cược. Do đó, tỷ lệ phát hành ETH sẽ giảm khoảng 90%. Người ta gọi hiện tượng này là “Triple Halvening” (Ba lần giảm một nửa), vì tương đương với việc ba lần giảm một nửa như Bitcoin, Ethereum sẽ trải qua sự sụt giảm tức thì về lượng phát hành. Đồng thời, do lượng ETH đặt cược không thể lưu thông ra thị trường, ETH sẽ bước vào giai đoạn lạm phát âm (thắt chặt tiền tệ).
Đặt cược ETH
Sau khi hoàn tất hợp nhất, sẽ có nhiều người dùng hơn chọn đặt cược ETH của mình, vì họ có thể nhận được lợi nhuận gần như không rủi ro. Theo dự tính, lợi suất hàng năm khi đặt cược ETH khoảng 4%. Kraken trong báo cáo “Tình trạng đặt cược Quý I năm 2022” dự đoán rằng sau khi hoàn tất hợp nhất, lợi suất hàng năm cho người đặt cược có thể đạt từ 8,5% đến 11,5%.
Ngoài ra, do nhu cầu đặt cược tăng lên, lĩnh vực dịch vụ đặt cược dự kiến sẽ bùng nổ. Hiện tại có hơn 13 triệu ETH đã được đặt cược trên Chuỗi Tín hiệu, chiếm hơn 10% tổng lượng ETH, với 410.000 trình xác thực tham gia đặt cược.
Do yêu cầu tối thiểu 32 ETH để đặt cược, đồng thời việc vận hành nút đòi hỏi trình độ kỹ thuật và vốn đầu tư nhất định, nên việc sử dụng dịch vụ đặt cược sẽ hấp dẫn hơn so với tự vận hành. Hiện nay, Lido – nhà dẫn đầu thị trường đặt cược (xem bài trước Từ stETH chiết khấu nói về định giá, tính thanh khoản và rủi ro của stETH) – đã chiếm hơn 90% thị phần trong lĩnh vực đặt cược có tính thanh khoản.
Thợ đào
Sau khi hợp nhất Ethereum, mạng PoW cũ sẽ dần bị loại bỏ, và hướng đi của các thợ đào cũ trở thành điểm chú ý quan trọng. Là hệ sinh thái khai thác lớn thứ hai trong thế giới tiền mã hóa, các thợ đào sẽ lựa chọn như thế nào? Họ sẽ chọn fork chuỗi gốc hay chuyển sang ETC để tiếp tục đào? Là chuỗi fork từ Ethereum, Ethereum Classic có thể sử dụng thiết bị đào Ethereum, nhưng khả năng chịu tải算力 của ETC có hạn. Một là do giá ETC khá thấp, chi phí và lợi nhuận đào mỏ vốn đã khó cân bằng; thêm nữa, nếu sau hợp nhất lượng算力 đổ dồn vào, cạnh tranh gia tăng, thu nhập của thợ đào sẽ càng bị cắt giảm. Phương án fork chuỗi gốc cũng bị hạn chế bởi thiết kế của "bom khó khăn", có thể rất khó thực hiện.
Kết luận
Việc hợp nhất Ethereum đã gần kề. Dù kế hoạch nâng cấp đã trải qua nhiều lần điều chỉnh, nhưng đến nay tiến độ cơ bản vẫn thuận lợi. Là blockchain công cộng có ảnh hưởng lớn nhất và đông nhà phát triển nhất thế giới, việc nâng cấp Ethereum chắc chắn sẽ tạo ra tác động to lớn. Cùng với sự đến của Ethereum 2.0, sự phát triển của các blockchain công cộng cũng bước sang chương mới. Những vấn đề dai dẳng lâu nay của người dùng Ethereum – hiệu suất thấp, phí cao, tiêu thụ năng lượng lớn – hy vọng sẽ được giải quyết thông qua loạt nâng cấp này. Đối với tất cả những gì sắp xảy ra, chúng ta đều tràn đầy kỳ vọng.
Chào mừng tham gia cộng đồng chính thức TechFlow
Nhóm Telegram:https://t.me/TechFlowDaily
Tài khoản Twitter chính thức:https://x.com/TechFlowPost
Tài khoản Twitter tiếng Anh:https://x.com/BlockFlow_News
