Nâng cấp lớn của lớp nhận thức chung Ethereum: Beam Chain và năm cải cách cốt lõi của nó

Ethereum đã trải qua một chặng đường dài từ cơ chế PoW (bằng chứng công việc) khi ra đời cho đến việc chuyển sang cơ chế PoS (bằng chứng cổ phần) thành công vào năm 2021. Tuy nhiên, một nhà nghiên cứu cốt lõi của Ethereum đã chỉ ra rằng, mặc dù chuỗi tín hiệu hoạt động tốt khi PoS được giới thiệu ban đầu, nhưng trong năm năm qua cũng đã tích lũy một số "nợ kỹ thuật". Thiết kế hiện tại không tận dụng đầy đủ các công nghệ tiên tiến của hệ thống phi tập trung, chẳng hạn như bằng chứng không kiến thức. Do đó, lớp nhận thức chung của Ethereum cần một bản cập nhật lớn ngay lập tức.

Tại một hội nghị dành cho các nhà phát triển gần đây, nhà nghiên cứu này đã đưa ra một đề xuất mang tên "Beam Chain", nhằm cải cách hoàn toàn lớp nhận thức chung của Ethereum. Đây là một phần quan trọng trong kế hoạch phát triển lâu dài của Ethereum, với mục tiêu nâng cao đáng kể khả năng mở rộng và hiệu suất của mạng mà không cần khởi động một mạng mới, sử dụng những đột phá mới nhất trong mật mã không biết. Không còn nghi ngờ gì nữa, đây sẽ là một trong những nâng cấp quan trọng nhất của Ethereum trong 3-5 năm tới.

Cần làm rõ rằng Beam Chain không phải là một blockchain mới theo nghĩa đen, mà là cơ sở hạ tầng mới được xây dựng bên trong mạng chính của Ethereum. Nó sẽ tăng đáng kể tốc độ giao dịch, tính an toàn và hiệu quả của mạng chính L1. Có quan điểm cho rằng Beam Chain bị hiểu nhầm là Ethereum 3.0, nhưng điều này không chính xác. Beam Chain tập trung vào việc giải quyết vấn đề của lớp nhận thức chung, sẽ không liên quan đến việc thay đổi lớp dữ liệu (như kênh blob) hoặc lớp thực thi (như máy ảo Ethereum EVM).

Beam Chain sẽ mang lại năm sự thay đổi cốt lõi:

1. Xác nhận khối nhanh hơn: đạt được thời gian khe 4 giây và tính cuối cùng trong một khe
2. Giữ nguyên sự phi tập trung: Duy trì hoặc cải thiện mức độ phi tập trung hiện tại
3. Giảm bớt rào cản Staking: Giảm yêu cầu Staking ETH từ 32 ETH xuống chỉ còn 1 ETH
4. Bảo vệ người dùng thông thường: Loại bỏ vấn đề MEV dựa trên tái cấu trúc khối
5. Hướng tới tương lai: Tăng cường khả năng chống lại lượng tử cho mạng Ethereum

Ý tưởng và nguyên lý nâng cấp của Beam Chain

1. Tăng sản lượng khối

• Tăng cường thông lượng: Beam Chain nâng cao lượng sản xuất khối lên gấp 3 lần hiện tại, đáng kể nâng cao khả năng xử lý giao dịch của Ethereum.
• Tăng cường khả năng chống kiểm duyệt: Giới thiệu cơ chế FOCIL (Danh sách bắt buộc chứa lựa chọn phân nhánh), đảm bảo giao dịch không dễ bị loại trừ do ác ý.
• Thực hiện đấu giá và tách biệt các xác thực viên: thông qua việc thực hiện đấu giá để tách biệt các xác thực viên, nâng cao hiệu suất và mức độ phi tập trung, đồng thời giảm thiểu rủi ro mà người dùng phải chịu ảnh hưởng từ MEV.
• Tăng tốc độ xác nhận cuối cùng: Đạt được sự xác nhận cuối cùng trong một khoảng thời gian ngắn và thời gian khối 4 giây, tăng tốc độ xác nhận giao dịch, nâng cao hiệu quả mạng.

Điều này có nghĩa là sàn giao dịch sẽ không còn cần phải chờ xác nhận từ nhiều khối, trong tương lai chỉ cần một khối là có thể hoàn thành xác nhận.

2. Cải thiện cơ chế staking

• Tối ưu hóa mô hình phát hành: Điều chỉnh mô hình phát hành thưởng cho người xác thực, tăng cường lợi nhuận từ việc staking.
• Giảm ngưỡng staking: Các validator độc lập chỉ cần stake 1 Ether, thấp hơn nhiều so với yêu cầu hiện tại là 32 Ether, giúp staking độc lập trở nên phổ biến hơn.

Cải tiến đột phá này nhờ vào việc ứng dụng công nghệ zero-knowledge, cho phép Ethereum tăng tốc độ đồng thời có thể chứa nhiều nút tham gia nhận thức chung mà không làm tăng yêu cầu phần cứng đáng kể, vượt qua tam giác không thể của staking.

3. Tăng cường tính an toàn

• Giới thiệu mật mã hậu lượng tử: Thực hiện công nghệ mật mã kháng lượng tử, đảm bảo an ninh mạng không bị đe dọa bởi tính toán lượng tử trong tương lai.
• Tích hợp zkSNARK và zkVM: Cải thiện bảo vệ quyền riêng tư, khả năng mở rộng và an ninh thông qua công nghệ chứng minh không biết.
• Blockchain SNARK: Sử dụng công nghệ RISC-V để SNARK hóa blockchain, nâng cao hiệu suất tạo chứng và khả năng mở rộng.
• Tăng cường tính ngẫu nhiên: Giới thiệu cơ chế ngẫu nhiên mạnh mẽ hơn, đảm bảo tính công bằng trong việc chọn lựa người xác thực và các quy trình mạng quan trọng khác.
• Giảm thiểu rủi ro MEV: Tối đa hóa khả năng chống lại sự kiểm tra để giảm thiểu tác động của các hành vi robot như tấn công sandwich.

4. Nguyên tắc hoạt động

Kể từ khi thiết kế lớp nhận thức chung hiện tại của Ethereum (chuỗi tín hiệu) được xác định, các nhà mật mã đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực SNARK. Bằng cách SNARK hóa hàm chuyển đổi trạng thái của Ethereum, có thể đạt được thời gian khe 4 giây và độ chắc chắn trong một khe. Điều này không chỉ cải thiện trải nghiệm giao dịch L1 mà còn giảm thiểu khả năng khai thác giá trị tiềm ẩn bằng cách loại bỏ các chiến lược tái tổ chức khối từ xa, đồng thời giảm bớt nợ kỹ thuật của lớp nhận thức chung.

SNARK hóa sẽ mang lại khả năng chống lại lượng tử cho mạng Ethereum, đây là đặc điểm cần có trong tương lai của blockchain.

Beam Chain sẽ thúc đẩy việc nâng cấp Ethereum từ các khía cạnh sau:

• Công nghệ phân đoạn: Bằng cách chia nhỏ dữ liệu thành các phân đoạn nhỏ hơn, thực hiện xử lý song song nhiều giao dịch, giảm thiểu nút thắt cổ chai, tăng tốc độ giao dịch.
• An toàn với máy tính lượng tử: Sử dụng công nghệ mã hóa tiên tiến để đảm bảo an toàn mạng không bị đe dọa bởi máy tính lượng tử trong tương lai.
• Tích hợp vào lộ trình: Beam Chain là một phần quan trọng trong lộ trình mở rộng và nâng cao tính bảo mật của Ethereum trong 5 năm tới.

5. Ý nghĩa quan trọng

Beam Chain rất quan trọng để tăng cường khả năng xử lý các ứng dụng phi tập trung ngày càng tăng của Ether. Nó sẽ nâng cao khả năng mở rộng, giảm chi phí giao dịch và tăng cường bảo mật tổng thể, cho phép mạng hỗ trợ nhiều người dùng và ứng dụng phức tạp hơn.

Hệ thống chứng minh dựa trên SNARK cho phép những người đặt cược thông thường sử dụng phần cứng tiêu chuẩn để đạt được những lợi thế hiệu suất nêu trên. Khi ngưỡng đặt cược giảm từ 32 ETH xuống 1 ETH, mức độ phi tập trung của cộng đồng người đặt cược Ethereum sẽ tiếp tục được nâng cao.

Đặc biệt là việc giảm bớt rào cản, kết hợp với một số thiết bị phần cứng liên quan (như thiết bị nút xác thực gia đình do một số công ty phát hành), sẽ giúp Ethereum có khả năng duy trì vị trí là chuỗi công khai có số lượng nút lớn nhất và mức độ phi tập trung cao nhất trên toàn cầu.

Mặc dù tầm nhìn của Beam Chain sẽ không ngay lập tức thay đổi Ethereum, nhưng nó sẽ ảnh hưởng đến thứ tự ưu tiên trong phát triển lộ trình, tăng tốc sự phát triển của một số thành phần. Ví dụ, một số nâng cấp quan trọng được thiết lập trong lộ trình hiện tại đến năm 2029 có thể được thực hiện sớm hơn.

Nếu Beam Chain nhận được đủ sự hỗ trợ từ cộng đồng, các nhà phát triển có thể bắt đầu xây dựng các tiêu chuẩn vào năm tới, sau đó vào năm 2026, đội ngũ khách hàng sẽ viết mã sản xuất, vào năm 2027 sẽ tiến hành thử nghiệm, và cuối cùng mới có thể triển khai an toàn lên mạng chính. Mặc dù thời gian thực hiện có vẻ xa vời, nhưng đối với phần mềm mã nguồn mở phát triển phi tập trung, những biện pháp an toàn này là cần thiết.

Tóm lại, Beam Chain đã giải quyết một lần mọi "nợ kỹ thuật" trong quá khứ thông qua lộ trình ZK, hứa hẹn cải thiện đáng kể chức năng L1 của nó trong khi vẫn giữ được mức độ phi tập trung cao của Ethereum. Các giải pháp lâu dài như khả năng chống lại lượng tử được đưa vào tư duy mới sẽ đặt lớp nhận thức chung của Ether vào "chế độ bảo trì", đảm bảo rằng nó sẽ giữ được an toàn, hiệu quả và thích ứng trong nhiều thập kỷ tới, tạo nền tảng cho sự đổi mới trong tương lai mà không cần thiết kế lại một cách đột phá.

Ethereum tiếp tục thực hiện các kế hoạch dài hạn, điều này là một bước tiến đáng khích lệ cho blockchain và toàn ngành, đồng thời cung cấp nền tảng vững chắc để chúng tôi giữ lạc quan về Ether trong bối cảnh thị trường đang phát triển mạnh mẽ hiện nay.