Bởi Andrew Fenton

Biên soạn bởi: imToken

Ghi chú của Biên tập viên: Ethereum đang hướng tới một kỷ nguyên mới về khả năng mở rộng với 10.000 TPS, và công nghệ zero-knowledge proof (ZK) đang trở thành động lực chính. Bài viết này là bài thứ hai trong "Lộ trình Ethereum 10.000 TPS", tập trung vào những khó khăn kỹ thuật của các bằng chứng thời gian thực, logic tham gia của Prover, các thách thức bảo mật trong quá trình chuyển đổi L1, và cách "native Rollup" trở thành hình thức tối ưu của khả năng mở rộng ZK.

Nếu ZK-ization là điểm khởi đầu cho quá trình tái cấu trúc công nghệ của Ethereum, thì "bằng chứng thời gian thực" và "Rollup gốc" chính là các liên kết triển khai cốt lõi của cuộc cách mạng mở rộng này.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tiếp tục khám phá sâu hơn về cách đạt được bằng chứng ZK thời gian thực 12 giây trên mạng chính Ethereum, ngưỡng phần cứng và cơ chế khuyến khích để trở thành Người chứng minh là gì và Rollup gốc sẽ viết lại bối cảnh của Ethereum L2 như thế nào.

01 Bằng chứng thời gian thực: Yếu tố then chốt trong việc mở rộng quy mô Ethereum

Trên lộ trình đạt 10.000 TPS của Ethereum, có một bước đột phá công nghệ không thể thiếu: chứng minh theo thời gian thực.

Nhà đồng sáng lập Succinct, Uma Roy giải thích: "Bằng chứng thời gian thực đề cập đến khả năng hoàn tất quy trình tạo bằng chứng ZK cho một khối trên mạng chính Ethereum trong vòng chưa đầy 12 giây."

Điều này có nghĩa là gì? Khi đạt được bằng chứng thời gian thực, Ethereum sẽ có thể tích hợp logic xác minh khối vào chính giao thức và tăng giới hạn gas gần như "tùy ý" mà không ảnh hưởng đến khả năng xác minh, qua đó đạt được sự mở rộng đáng kể của L1 (Ghi chú của biên tập viên: Thời gian tạo mỗi khối trên mạng chính Ethereum là 12 giây, vì vậy "thời gian thực" có nghĩa là bằng chứng được hoàn thành trong mỗi chu kỳ khối).

Tuy nhiên, để đạt được bằng chứng thời gian thực, công nghệ zkVM thôi là không đủ, mà còn cần phải thay đổi lớp giao thức Ethereum.

Ladislaus của Ethereum Foundation chỉ ra rằng một cơ chế quan trọng dự kiến sẽ được giới thiệu trong bản nâng cấp Glamsterdam vào năm tới - "tách rời quá trình xác minh khối và thực thi ngay lập tức", điều này sẽ cung cấp cho Prover (người chứng minh) nhiều thời gian hơn để tạo bằng chứng zkEVM trong một khe hoàn chỉnh, do đó đạt được khả năng xử lý thời gian thực thực sự.

Về mặt triển khai kỹ thuật, Succinct đã phát hành SP1 Hypercube zkVM mới nhất, có thể tạo bằng chứng cho 93% trong số 10.000 khối mainnet theo thời gian thực trên cụm 200 GPU.

Roy bày tỏ sự tin tưởng rằng họ có thể tăng tỷ lệ thành công này lên 99% vào cuối năm. Mặc dù một số khối khó vẫn có thể ngăn cản việc tạo ra bằng chứng trong một số lượng rất nhỏ các khối, thiết kế giao thức kết hợp các cơ chế chịu lỗi, chẳng hạn như cho phép bỏ qua các khối đó và tiếp tục với khối tiếp theo.

Hơn nữa, Ethereum đang cân nhắc việc giảm thời gian xử lý khối từ 12 giây xuống còn 6 giây (như một đề xuất tiềm năng khác cho Glamsterdam), điều này sẽ cải thiện đáng kể trải nghiệm người dùng và tốc độ xác nhận giao dịch, nhưng điều này cũng gây thêm áp lực cho ZK Prover - đối với trình chứng minh, độ khó của nhiệm vụ tăng gấp đôi.

Tuy nhiên, Roy không hề lo lắng. Suy cho cùng, hiệu suất của công nghệ ZK có thể được cải thiện 10 lần mỗi năm, nên dù thời gian xử lý khối có giảm đi một nửa thì nó vẫn có thể đáp ứng được.

Vào tháng 6, Linea cũng thông báo rằng 100% hoạt động on-chain trên mạng lưới của mình đều được bảo mật bằng ZK. Mặc dù TPS hiện tại của Linea chỉ là 2, nhưng đây không phải là giới hạn về hiệu suất mà bị giới hạn bởi nhu cầu sử dụng.

Vào tháng 6, Linea cũng thông báo rằng 100% hoạt động on-chain trên mạng lưới của mình đều được bảo mật bằng ZK. Mặc dù TPS hiện tại của Linea chỉ là 2, nhưng đây không phải là giới hạn về hiệu suất mà bị giới hạn bởi nhu cầu sử dụng.

Điều đáng chú ý là khoảng thời gian khối Linea chỉ là 2 giây, và bằng chứng ZK được tải lên Ethereum L1 để xác minh thông qua hợp đồng thông minh. Mô hình này có thể là tiền thân của quá trình "ZK hóa" mạng chính trong tương lai.

02 Ngưỡng phần cứng cho trình chứng minh Ethereum ZK có cao không?

Việc tạo ra bằng chứng ZK theo thời gian thực đòi hỏi phải có nguồn tài nguyên tính toán mạnh mẽ.

Mục tiêu kỹ thuật ban đầu của Quỹ Ethereum dành cho Prover là giữ chi phí phần cứng dưới 100.000 đô la và mức tiêu thụ điện năng dưới 10 kilowatt, tương đương với mức tiêu thụ điện năng của pin gia đình Tesla Powerwall.

Con số này nghe có vẻ không hề “nhẹ nhàng” chút nào. Nhà phê bình Ethereum Justin Bons (người sáng lập Cyber Capital) gọi đây là “những yêu cầu phần cứng điên rồ vượt xa các nút xác thực của Solana”, nhưng thực ra điều này lại gây nhầm lẫn cho hai vai trò hoàn toàn khác nhau.

Ladislaus từ nhóm điều phối giao thức của Quỹ Ethereum chỉ ra rằng Prover và Validator có trách nhiệm khác nhau và không nên nhầm lẫn. Validator vận hành các nút và tham gia vào quá trình đồng thuận, trong khi nhiệm vụ của Prover là tạo ra bằng chứng ZK. Khi bằng chứng ZK của một giao dịch được tạo chính xác, mạng lưới chỉ cần xác minh xem bằng chứng đó có chính xác hay không mà không cần phải thực hiện lại giao dịch.

Vì lý do này, Ladislaus bày tỏ sự lạc quan: "Miễn là tìm được một proofer trung thực, đáp ứng các yêu cầu về phần cứng, Ethereum có thể tiếp tục hoạt động an toàn. Chúng tôi chủ động hạ thấp ngưỡng xuống dưới trung tâm dữ liệu. Ngay cả khi đó không phải là một tổ chức hay trung tâm dữ liệu lớn, bất kỳ nhà phát triển nào có năng lực kỹ thuật đều có thể vận hành Prover tại nhà."

Hiện tại, cấu hình phần cứng trị giá 100.000 đô la này chỉ là mục tiêu ban đầu. Nhà nghiên cứu Sophia Gold của Ethereum Foundation dự đoán rằng Prover chính thống sẽ đạt tiêu chuẩn trước Hội nghị Nhà phát triển Devconnect Argentina vào tháng 11 năm nay.

Nhà đồng sáng lập Succinct, Roy, hy vọng rằng vào đầu năm sau, yêu cầu về GPU có thể giảm xuống còn khoảng 16 card đồ họa và tổng chi phí sẽ nằm trong khoảng từ 10.000 đến 30.000 đô la.

Đồng thời, Succinct đã xây dựng một mạng lưới phi tập trung bao gồm "hàng trăm người chứng minh" trên mạng thử nghiệm, tạo ra tổng cộng hàng triệu bằng chứng.

Logic cốt lõi của hệ thống này là chứng minh cạnh tranh, nghĩa là tất cả các Prover đều tham gia đấu giá, và người chiến thắng sẽ được chọn trong mỗi vòng để thực hiện chứng minh zk. Mục tiêu là cho phép những người tham gia giành chiến thắng với thời gian ngắn hơn và chi phí thấp hơn, hình thành nên một cơ chế đấu giá dựa trên sức mạnh tính toán.

Điều này có nghĩa là trong tương lai do ZK thúc đẩy của Ethereum, tinh thần của thợ đào sẽ xuất hiện trở lại dưới một hình thức khác - ngoại trừ việc vai trò của họ đã thay đổi từ tính toán khối sang tính toán bằng chứng.

03 Mainnet chuyển sang kiến trúc ZK: quá trình di chuyển hệ thống khó khăn

Việc chuyển đổi mạng chính Ethereum L1 sang kiến trúc bằng chứng không kiến thức (ZK) là một thách thức kỹ thuật khác ở mức độ gần như tương tự sau quá trình chuyển đổi từ bằng chứng công việc (PoW) sang bằng chứng cổ phần (PoS) vào năm 2022. Toàn bộ quá trình không chỉ yêu cầu tái cấu trúc lớp giao thức mà còn yêu cầu cân nhắc cẩn thận nhiều kịch bản biên tiềm ẩn và rủi ro bảo mật để ngăn ngừa gián đoạn mạng.

Tại hội nghị EthProofs vào tháng 7, nhà nghiên cứu Justin Drake đã nêu ra một số rủi ro tiềm ẩn. Ví dụ, kẻ tấn công có thể chèn một "prover killer" (kẻ hủy diệt bằng chứng) vào một khối, khiến toàn bộ cơ chế xác minh của mạng trở nên vô hiệu. Mặt khác, sự sụt giảm đột ngột hoạt động mạng có thể dẫn đến phí giao dịch không đủ để trang trải chi phí tạo bằng chứng ZK, ảnh hưởng đến tính bền vững của mạng.

Ladislaus thuộc Nhóm Điều phối Giao thức của Quỹ Ethereum cho biết toàn bộ quá trình chuyển đổi có thể mất vài năm, đặc biệt chú trọng đến các rủi ro bảo mật. Máy ảo ZK (zkVM) là một công nghệ phức tạp vẫn đang trong giai đoạn đầu phát triển, và nhiều lỗ hổng bảo mật có khả năng xuất hiện. Tuy nhiên, khi hệ sinh thái trưởng thành, tính khả thi và độ tin cậy của nó trên L1 của Ethereum có thể được cải thiện dần dần thông qua việc giới thiệu các hệ thống chứng minh đa dạng (proof diversity), các cơ chế khuyến khích được cải thiện và xác minh chính thức.

Đồng thời, Ethereum cũng có kế hoạch tái cấu trúc cơ bản lớp đồng thuận của mình, cụ thể là xây dựng một cấu trúc mới mang tên "Beam Chain". Mục tiêu là tối ưu hóa ZK và thân thiện với người dùng ngay từ đầu thiết kế. Drake thậm chí còn cho biết trong tương lai, toàn bộ công việc xác minh dữ liệu Ethereum sẽ có thể được hoàn thành trên CPU của một máy tính xách tay thông thường.

04 Mainnet “Snarkization”: Native Rollup sắp ra mắt

04 Mainnet “Snarkization”: Native Rollup sắp ra mắt

Trong khi mạng chính Ethereum đang tích hợp zkEVM, một tầm nhìn dài hạn khác cũng đang dần xuất hiện: Native Rollup.

Các Rollup hiện tại (dù là loại Optimistic hay ZK) đều sử dụng hệ thống chứng minh độc lập, có tính bảo mật dựa trên cơ chế xác thực hoặc sắp xếp riêng và có một số giả định về độ tin cậy giữa chúng và mạng chính Ethereum.

Tầm nhìn của "Rollup gốc" hoàn toàn khác - bằng cách tích hợp zkEVM vào mạng chính, trình xác thực L1 của Ethereum có thể trực tiếp xác minh bằng chứng chuyển đổi trạng thái của Rollup, do đó hiện thực hóa L2 thực sự được xác minh và bảo mật bởi mạng chính.

Điều này yêu cầu thêm mã khóa "thực thi tiền biên dịch" vào máy khách Ethereum L1, cho phép các trình xác thực trực tiếp xác minh bằng chứng chuyển trạng thái ZK do L2 tạo ra. Như Ladislaus, điều phối viên giao thức của Quỹ Ethereum, đã nói, "Các trình xác thực L1 sẽ sử dụng bằng chứng thực thi của các Rollup này và xác minh tính chính xác của chúng."

Nói cách khác, nếu Rollup gốc trở thành hiện thực, thì trong tương lai, dù là giao dịch diễn ra trên L1 hay giao dịch diễn ra trên Rollup gốc, thì việc thanh toán cuối cùng và bảo mật sẽ được đảm bảo bởi cùng một nhóm trình xác thực Ethereum và mức độ tin cậy sẽ hoàn toàn giống nhau.

Điều này có nghĩa là việc gửi 10 triệu đô la vào Rollup gốc sẽ an toàn như gửi trực tiếp vào mạng chính Ethereum.

Declan Fox, trưởng nhóm dự án của Linea, cho biết mục tiêu dài hạn của họ là trở thành một Rollup gốc. Ông tin rằng đây là "phiên bản nâng cấp" của giải pháp phân mảnh ETH 2.0 - không còn chạy cứng nhắc 64 chuỗi phân mảnh với cùng một cấu trúc, mà xây dựng một hệ thống Rollup không đồng nhất theo cách có thể lập trình và tùy chỉnh cao để phục vụ các tình huống và nhu cầu khác nhau của người dùng.

Không giống như kiến trúc phân mảnh đồng nhất của ETH 2.0 trước đây, Rollup gốc có thể không đồng nhất, mang đến cho người dùng cuối trải nghiệm ứng dụng đa dạng và khác biệt hơn.

Mặc dù Rollup gốc vẫn chưa được chính thức đưa vào lộ trình phát triển của Ethereum, nhưng với sự ra mắt chính thức của zkEVM và quá trình tái cấu trúc dần dần của kiến trúc L1, việc thiết lập sẵn giao diện và logic được biên dịch sẵn cho nó rõ ràng đã trở thành xu hướng công nghệ có thể dự đoán được.

Ladislaus kết luận, “Ethereum có mức độ tương tác kỹ thuật cao giữa việc Snarkifying EVM (tức là tích hợp khả năng chứng minh ZK) và thúc đẩy Rollup gốc, vì cả hai đều chia sẻ công nghệ ZK cơ bản.” Tất nhiên, quá trình này vẫn cần phải trải qua quá trình quản trị cộng đồng Ethereum, hình thành EIP (Đề xuất cải tiến Ethereum) và cuối cùng được triển khai trong một hard fork.

Nếu mọi việc diễn ra tốt đẹp và chúng tôi lạc quan, EIP có liên quan có thể được đệ trình vào cuối năm và triển khai sau khi nâng cấp Glamsterdam.

Tuy nhiên, thời gian biểu này vẫn còn rất không chắc chắn và cần phải xem xét thận trọng.