StarkNet Alpha ra mắt mạng chính Ethereum, bài viết giúp bạn hiểu rõ ZK-Rollups và hành trình mở rộng quy mô của Ethereum
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
StarkNet Alpha ra mắt mạng chính Ethereum, bài viết giúp bạn hiểu rõ ZK-Rollups và hành trình mở rộng quy mô của Ethereum
Do nhu cầu rất lớn về không gian khối Ethereum từ các dự án ứng dụng hiện tại trên chuỗi, trong khi không gian khối lại có hạn, nên mạng lưới dễ trở nên tắc nghẽn, làm chậm tốc độ xác nhận giao dịch và tăng phí gas.
Chuyên sâu báo cáo Web3Tác giả: Timothy Craig
Dịch: zombit
Giải pháp mở rộng ZK Rollup được cộng đồng Ethereum hết lời khen ngợi - StarkNet Alpha - đã chính thức ra mắt trên mạng chính Ethereum hôm qua, góp phần giảm bớt tình trạng phí giao dịch cao hiện nay. Hiện tại đã có nhiều giải pháp mở rộng được triển khai thực tế, tuy nhiên công nghệ ZK-Rollup (Zero-Knowledge Rollup) luôn được coi là câu trả lời tối ưu cho bài toán mở rộng. Nhưng vì sao lại như vậy?
Vấn đề mở rộng của Ethereum
Phí gas cao đã trở thành vấn đề lớn nhất của Ethereum. Vì chi phí giao dịch được thanh toán bằng ETH, khi giá tài sản tăng thì chi phí sử dụng mạng cũng tăng theo. ETH đã tăng 460% trong năm nay, đồng nghĩa với việc chi phí giao dịch tính theo đô la Mỹ cũng tăng 460%. Ngoài ra, phí giao dịch còn phụ thuộc vào mức độ tắc nghẽn mạng. Hiện tại các ứng dụng trên chuỗi đang tạo nhu cầu rất lớn đối với không gian khối của Ethereum, nhưng không gian khối là hữu hạn, dẫn đến mạng lưới dễ bị quá tải, làm chậm tốc độ xác nhận giao dịch và đẩy phí gas lên cao.
Chi phí cao khi sử dụng mạng đã trở thành rào cản khiến người dùng khó tham gia DeFi (tài chính phi tập trung) và NFT, thậm chí mất cơ hội tham gia DAO. Nhiều người yêu thích tiền mã hóa đã chuyển sang các blockchain lớp 1 khác như Solana (SOL) và Avalanche (AVAX).
Giá gas trung vị của giao dịch Ethereum
Trong vài năm qua, nhiều giải pháp mở rộng đã được phát triển nhằm giảm tải tắc nghẽn mạng và chi phí giao dịch trên Ethereum. Polygon ra mắt vào năm 2019, có thể nói là giải pháp mở rộng Ethereum đầu tiên thu hút được sự chú ý lớn. Mạng lưới này sử dụng một phương án mở rộng tên là Plasma, chuyển các giao dịch từ chuỗi khối Ethereum chính sang một sidechain chuyên dụng. Nhiều ứng dụng DeFi gốc Ethereum đã triển khai trên Polygon, ví dụ như Curve (CRV) và Aave (AAVE).
Mặc dù mạng Polygon đã thu hút người dùng thành công nhờ chi phí giao dịch thấp, nó thường bị đặt câu hỏi về tính bảo mật và mức độ tập trung, nên không được xem là một giải pháp mở rộng thực sự. Mạng lưới này sử dụng hệ thống xác thực nút riêng để quản lý cơ chế đồng thuận PoS, có nghĩa là nó không sử dụng mạng chính Ethereum để xác minh giao dịch. Theo dữ liệu trước thời điểm viết bài,
Tỷ lệ nắm giữ của 25 bộ xác thực khối lớn nhất mạng Polygon
Rollup
Gần đây, các giải pháp mở rộng dạng Rollup đã gây xôn xao trong cộng đồng Ethereum. Như tên gọi, Rollup là cách "gói gọn" dữ liệu tính toán và gửi bằng chứng hợp lệ (Validity Proof) về mạng chính Ethereum. Cách làm này tiết kiệm không gian khối, giảm lượng dữ liệu phải gửi lên mạng chính. Vì các giao dịch được gom nhóm lại, phí gas có thể được chia sẻ giữa nhiều người dùng. Rollup mang lại tốc độ giao dịch gần như tức thời, giảm phí xuống 50–200 lần, đồng thời vẫn giữ được tính bảo mật và phi tập trung của mạng chính Ethereum.
Hiện tại có hai loại giải pháp Rollup: Optimistic Rollup và Zero-Knowledge Rollup (ZK-Rollup).
Optimistic Rollup là gì?
Giải pháp Optimistic Rollup giả định rằng các giao dịch gửi về chuỗi chính đều hợp lệ, chỉ bị từ chối nếu có xác thực viên nộp bằng chứng gian lận (Fraud Proof) chứng minh giao dịch đó là giả mạo. Nói cách khác, Optimistic Rollup áp dụng nguyên tắc "vô tội cho đến khi bị chứng minh có tội" trong việc xác minh giao dịch.
Hiện nay Optimistic Rollup đã được áp dụng thực tế, một phần vì việc phát triển ứng dụng trên nền tảng này tương đối dễ dàng. Optimistic Rollup hỗ trợ đầy đủ chức năng hợp đồng thông minh, cho phép lập trình viên sử dụng ngôn ngữ Solidity của Ethereum để viết ứng dụng. Theo số liệu từ L2beat, mạng lưới Optimistic Rollup lớn nhất hiện nay là Arbitrum đã thu hút hơn 2,5 tỷ USD giá trị khóa tổng (TVL) trong các ứng dụng DeFi, và đang vận hành nhiều ứng dụng DeFi nổi tiếng trên Ethereum.
Tuy nhiên, do phương pháp xác minh giao dịch, Optimistic Rollup đang đối mặt với một số thách thức. Việc rút tiền về mạng chính Ethereum phải trải qua thời gian tranh chấp kéo dài tới một tuần, gây bất tiện cho người dùng và làm giảm khả năng tổ hợp. Dù Optimistic Rollup đã cải tiến so với các giải pháp dựa trên Plasma như Polygon, chúng thường được coi là kém vượt trội hơn ZK-Rollup. Optimistic Rollup mang lại khả năng mở rộng gấp 77 lần, trong khi ZK-Rollup có thể đạt tới 500 lần, đồng thời không có thời gian tranh chấp.
ZK-Rollup là gì?
Giải pháp ZK-Rollup tạo ra bằng chứng mã hóa để chứng minh tính hợp lệ của giao dịch khi gói giao dịch gửi lên mạng chính. Chỉ khi bằng chứng mã hóa được xác minh thành công, giao dịch mới được chấp nhận trên Ethereum. Khác với Optimistic Rollup, ZK-Rollup áp dụng nguyên tắc "có tội cho đến khi được chứng minh vô tội".
Tuy nhiên, ZK-Rollup hiện chưa đạt được mức độ tương thích như Optimistic Rollup. Vì mỗi giao dịch phải đi kèm bằng chứng hợp lệ, nên ZK-Rollup phức tạp hơn về mặt kỹ thuật. Hiện tại, ZK-Rollup có thể thực hiện một số tác vụ đơn giản như chuyển tiền trực tiếp và giao dịch. Mặc dù việc tích hợp hợp đồng thông minh là khả thi, nhưng khó khăn hơn so với Optimistic Rollup.
Đầu năm nay, đồng sáng lập Ethereum Vitalik Buterin dự đoán rằng việc phát triển ZK-Rollup hoàn toàn có khả năng tổ hợp sẽ cần vài năm. Tuy nhiên, các lập trình viên đã hoàn thành sớm hơn kế hoạch. Một số dự án ZK-Rollup đang chuẩn bị triển khai các giải pháp có khả năng tổ hợp và tương tác cao, thậm chí cho phép nhiều Rollup kết nối với nhau.
Sự phát triển của ZK-Rollup sẽ cho phép mạng chính Ethereum và nhiều mạng lớp 2 chia sẻ khung truyền thông, giúp các mạng chia sẻ thanh khoản và khắc phục thách thức lớn nhất về khả năng áp dụng mà các blockchain lớp 1 đang gặp phải. Các mạng dựa trên ZK-Rollup sẽ không còn phải cạnh tranh thanh khoản để đảm bảo hiệu suất giao dịch cao trên các sàn giao dịch phi tập trung, mà có thể hợp tác để mở rộng quy mô Ethereum.
ZK-Rollup còn có một tính năng độc đáo khác: càng nhiều người giao dịch thì phí càng rẻ. Chi phí gửi một lô giao dịch không thay đổi nhiều, nhưng khi ngày càng nhiều giao dịch được đóng gói vào cùng một lô, chi phí sẽ được san sẻ giữa nhiều người dùng hơn. ZK-Rollup có thể đóng gói gần như vô hạn giao dịch, do đó khi có đủ người dùng, phí gas cho mỗi giao dịch có thể giảm xuống chỉ còn vài xu. Tính năng này được gọi là "khấu hao bằng chứng hợp lệ (Validity Proof Amortization)".
Mặc dù Ethereum vẫn đang đối mặt với vấn đề mở rộng, một số nhà phát triển đã bắt đầu triển khai các mạng ZK-Rollup lớp 2, hứa hẹn đạt được khả năng tổ hợp và tương thích hoàn chỉnh giữa hợp đồng thông minh, các giải pháp lớp 2 khác và máy ảo Ethereum (EVM).
Các loại ZK-Rollup
Hiện nay có hai loại ZK-Rollup khác nhau đang được sử dụng trong các giải pháp mở rộng Ethereum.
- SNARKs
Loại đầu tiên và phổ biến nhất là ZK-SNARKs, viết tắt của Succinct non-interactive arguments of knowledge (lập luận kiến thức ngắn gọn, không tương tác), cũng là loại bằng chứng kiến thức không gian đầu tiên được phát hiện. Dự án blockchain tập trung vào bảo vệ quyền riêng tư là Zcash (ZEC) đã áp dụng ZK-SNARKs từ năm 2016. Công nghệ này tạo thành kho dữ liệu và mã nguồn cho phần lớn các nhà phát triển ZK-Rollup, và được coi là lựa chọn mạnh mẽ cho các dự án mở rộng Ethereum.
Tuy nhiên, SNARKs có một điểm yếu: chúng cần một khóa khởi tạo ban đầu, dùng để tạo bằng chứng cho các giao dịch. Nếu các khóa này trong sự kiện thiết lập đáng tin cậy (trusted setup) không bị hủy bỏ, chúng có thể bị lợi dụng để tạo ra token mới hoặc giả mạo giao dịch từ hư không.
Hiện nay, giải pháp mở rộng SNARK nổi bật nhất là zkSync của Matter Labs, ra mắt vào tháng 6 năm 2020. Ở phiên bản hiện tại, zkSync tuyên bố có thể xử lý 2.000 giao dịch mỗi giây và hướng tới thông lượng cao hơn trong tương lai. Vào tháng 5 năm nay, nền tảng này bắt đầu phát triển triển khai hợp đồng thông minh trong môi trường tương thích EVM, ra mắt mạng thử nghiệm zkEVM.
zkSync hiện đang tập trung vào việc giúp việc chuyển đổi từ mạng chính Ethereum trở nên dễ dàng nhất có thể. Những ai muốn phát triển trên zkEVM có thể sử dụng ngôn ngữ Solidity của Ethereum để viết hợp đồng thông minh. Gần đây, Matter Labs đã huy động được 50 triệu USD trong vòng tài trợ Series B do a16z dẫn dắt để hỗ trợ phát triển zkSync. Ngoài ra, công ty đã hợp tác với nhiều ứng dụng DeFi Ethereum như Curve, Aave và 1inch.
- STARKs
Một loại giải pháp ZK-Rollup khác là STARKs, viết tắt của Scalable transparent arguments of knowledge (lập luận kiến thức minh bạch, có thể mở rộng). STARKs có lợi thế hơn SNARKs vì chúng hoàn toàn dựa vào hàm băm và không cần thiết lập đáng tin cậy, điều này khiến STARKs về mặt lý thuyết an toàn hơn SNARKs.
StarkWare là công ty đầu tiên sử dụng STARKs để mở rộng Ethereum, và hiện là nhà phát triển hàng đầu công nghệ dựa trên STARK. Hai đồng sáng lập của công ty, Eli Ben-Sasson và Michael Riabzev, là những người cùng phát minh ra công nghệ này. StarkWare đã tạo ra một ngôn ngữ lập trình Turing-complete dành riêng cho các ZK-Rollup dựa trên STARK, gọi là Cairo. "Giao thức StarkEx" là sản phẩm đầu tiên được xây dựng bằng ngôn ngữ Cairo.
StarkEx là một giải pháp mở rộng dành riêng cho ứng dụng cụ thể, hiện đang được sử dụng bởi một số dự án Ethereum như dYdX, Immutable X, Sorare và DeversiFi. StarkNet, sản phẩm sắp ra mắt của StarkWare, là một mạng ZK-Rollup không cần cấp phép, cho phép các nhà phát triển xây dựng và triển khai ứng dụng trực tiếp ở lớp 2. Mục tiêu của StarkNet là trở thành một giải pháp mở rộng đa ứng dụng thực sự phi tập trung.
Lộ trình phát triển của StarkNet
ZK-Rollup sắp sửa thay đổi cách cộng đồng tiền mã hóa sử dụng Ethereum. Với sự xuất hiện của các mạng tốc độ cao, chi phí thấp như zkSync và StarkNet, ngày càng nhiều giao dịch trên mạng chính Ethereum sẽ được chuyển sang lớp 2. Điều này sẽ giúp Ethereum tiến gần hơn đến tầm nhìn trở thành một mạng blockchain có thể mở rộng, an toàn và phi tập trung.
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
