Bài viết mới của Vitalik: Tương lai có thể của Ethereum, The Surge

Lộ trình của Ethereum ban đầu bao gồm hai chiến lược mở rộng: phân đoạn và giao thức Layer2. Phân đoạn cho phép mỗi nút chỉ cần xác minh và lưu trữ một phần nhỏ giao dịch, trong khi giao thức Layer2 giữ phần lớn dữ liệu và tính toán bên ngoài chuỗi chính. Hai con đường này cuối cùng đã hòa nhập với nhau, hình thành lộ trình tập trung vào Rollup, điều này vẫn là chiến lược mở rộng hiện tại của Ethereum.

Lộ trình tập trung vào Rollup đã đưa ra một sự phân công đơn giản: Ethereum L1 tập trung vào việc trở thành một nền tảng mạnh mẽ và phi tập trung, trong khi L2 đảm nhận nhiệm vụ giúp mở rộng hệ sinh thái. Năm nay, lộ trình này đã đạt được những thành tựu quan trọng: Việc ra mắt EIP-4844 blobs đã gia tăng đáng kể băng thông dữ liệu của Ethereum L1, nhiều Ethereum Virtual Machine (EVM) Rollup đã bước vào giai đoạn đầu tiên. Tuy nhiên, con đường này cũng đang đối mặt với một số thách thức độc đáo.

Các mục tiêu chính của The Surge bao gồm:

1. Tương lai Ethereum có thể đạt hơn 100.000 TPS thông qua L2;
2. Giữ cho L1 được phi tập trung và có tính linh hoạt;
3. Ít nhất một số L2 hoàn toàn kế thừa các thuộc tính cốt lõi của Ethereum là ( không tin tưởng, mở, chống kiểm duyệt );
4. Ethereum nên cảm thấy như một hệ sinh thái thống nhất, chứ không phải 34 chuỗi khối khác nhau.

Bài viết này sẽ khám phá một số khía cạnh sau:

1. Nghịch lý tam giác khả năng mở rộng
2. Tiến triển hơn nữa của việc lấy mẫu khả năng dữ liệu
3. Nén dữ liệu
4. Plasma tổng quát
5. Hệ thống chứng minh L2 trưởng thành
6. Cải tiến tính tương tác giữa các L2
7. Mở rộng thực thi trên L1

Nghịch lý tam giác khả năng mở rộng

Tam giác mâu thuẫn về khả năng mở rộng cho rằng có sự mâu thuẫn giữa sự phi tập trung, khả năng mở rộng và tính bảo mật của blockchain. Mặc dù đây không phải là một định lý toán học chặt chẽ, nhưng nó chỉ ra sự khó khăn trong việc phá vỡ mâu thuẫn này. Một số chuỗi hiệu suất cao tuyên bố đã giải quyết được mâu thuẫn ba chiều, nhưng thực tế việc vận hành các nút khó khăn hơn so với Ethereum.

Sự kết hợp giữa sampling tính khả dụng dữ liệu và SNARKs thực sự giải quyết được nghịch lý tam giác: nó cho phép khách hàng xác minh rằng một lượng dữ liệu nhất định có sẵn và một số bước tính toán nhất định được thực hiện đúng khi chỉ tải xuống một lượng nhỏ dữ liệu và thực hiện rất ít phép toán. Kiến trúc Plasma cũng là một giải pháp, nó chuyển giao trách nhiệm giám sát tính khả dụng dữ liệu cho người dùng theo cách tương thích với động lực.

Tiến triển hơn nữa trong việc lấy mẫu tính khả dụng dữ liệu

Mục tiêu của chúng tôi là đạt được băng thông khả dụng dữ liệu 16 MB cho mỗi slot, kết hợp với việc cải thiện nén dữ liệu Rollup, sẽ mang lại khoảng 58000 TPS.

PeerDAS là một triển khai tương đối đơn giản của "1D sampling". Trong Ethereum, mỗi blob là một đa thức bậc 4096 trên trường số nguyên tố 253. Chúng tôi phát sóng các shares của đa thức, trong đó mỗi share chứa 16 giá trị đánh giá trên 16 tọa độ liền kề từ tổng cộng 8192 tọa độ. Bất kỳ 4096 giá trị đánh giá nào cũng có thể phục hồi blob.

Cách hoạt động của PeerDAS là cho phép mỗi khách hàng lắng nghe một số subnet nhỏ và yêu cầu blob từ các subnet khác mà nó cần bằng cách hỏi các đối tác trong mạng p2p toàn cầu. Phiên bản bảo thủ hơn là SubnetDAS chỉ sử dụng cơ chế subnet mà không có việc hỏi thêm từ lớp peer.

Về lý thuyết, chúng ta có thể mở rộng quy mô "1D sampling" đến một mức độ khá lớn, nhưng điều này sẽ khiến các khách hàng bị hạn chế băng thông không thể thực hiện sampling. Do đó, cuối cùng chúng tôi muốn tiến xa hơn, thực hiện 2D sampling, phương pháp này không chỉ thực hiện sampling ngẫu nhiên trong blob mà còn thực hiện sampling ngẫu nhiên giữa các blob.

Tiếp theo là hoàn tất việc triển khai và ra mắt PeerDAS. Sau đó, tăng dần số lượng blob trên PeerDAS, đồng thời theo dõi mạng lưới và cải thiện phần mềm để đảm bảo an toàn, đây là một quá trình tiến bộ. Chúng tôi cũng cần thực hiện thêm nhiều công việc để xác định phiên bản lý tưởng của 2D DAS và chứng minh các thuộc tính an toàn của nó.

Nén dữ liệu

Hiện tại, mỗi giao dịch Rollup sẽ chiếm nhiều không gian dữ liệu trên chuỗi. Chúng ta cần làm cho mỗi giao dịch trong Rollup chiếm ít byte hơn trên chuỗi.

Phương pháp nén dữ liệu bao gồm:

1. Nén không byte
2. Tập hợp chữ ký
3. Thay thế địa chỉ bằng con trỏ
4. Tùy chỉnh tuần tự hóa giá trị giao dịch
5. Phát hành sự khác biệt về trạng thái thay vì giao dịch

Việc áp dụng ERC-4337 và cuối cùng đưa một phần nội dung của nó vào L2 EVM có thể đẩy nhanh đáng kể việc triển khai công nghệ tổng hợp.

Plasma Tổng Quát

Plasma là một giải pháp mở rộng, nó liên quan đến một nhà điều hành phát hành các khối ra ngoài chuỗi và đặt gốc Merkle của những khối này lên chuỗi. Các phiên bản Plasma đầu tiên chỉ có thể xử lý các trường hợp thanh toán, không thể mở rộng hiệu quả hơn.

Nếu chúng ta yêu cầu mỗi root được xác minh bằng SNARK, thì Plasma sẽ trở nên mạnh mẽ hơn nhiều. Mỗi trò chơi thách thức có thể được đơn giản hóa đáng kể, vì chúng ta đã loại bỏ hầu hết các khả năng gian lận của nhà điều hành. Đồng thời, cũng mở ra những con đường mới, giúp công nghệ Plasma có thể mở rộng ra nhiều loại tài sản hơn.

Hệ thống Plasma không cần phải hoàn hảo. Ngay cả khi bạn chỉ có thể bảo vệ một tập hợp con của tài sản, bạn cũng đã cải thiện đáng kể tình trạng hiện tại của EVM siêu mở rộng.

Hệ thống chứng minh L2 trưởng thành

Hiện tại, hầu hết các Rollup thực sự vẫn chưa được phi tập trung. Có một ủy ban an ninh, nó có khả năng ghi đè lên hành vi của hệ thống chứng minh. Chúng ta cần Rollup không cần tin cậy, vì vậy cần phải đối mặt và giải quyết vấn đề này.

Thách thức chính để đạt được Rollup không cần tin cậy là có được đủ niềm tin, chứng minh rằng hệ thống thực sự đủ đáng tin cậy. Có hai phương pháp chính để thực hiện điều này:

1. Xác minh hình thức: Sử dụng toán học hiện đại và công nghệ tính toán để chứng minh rằng hệ thống chứng minh chỉ chấp nhận các khối theo quy định của EVM.

2. Nhiều chứng minh: Tạo ra nhiều hệ thống chứng minh và đầu tư tiền vào những hệ thống chứng minh này cùng với Ủy ban An ninh. Nếu hệ thống chứng minh đồng ý, Ủy ban An ninh sẽ không có quyền lực; nếu họ không đồng ý, Ủy ban An ninh chỉ có thể lựa chọn giữa một trong số đó.

Cải tiến khả năng tương tác giữa các L2

Chúng ta cần khiến việc sử dụng hệ sinh thái L2 cảm giác như đang sử dụng một hệ sinh thái Ethereum thống nhất. Cải tiến khả năng tương tác giữa các L2 bao gồm:

1. Địa chỉ của chuỗi cụ thể
2. Yêu cầu thanh toán trên chuỗi cụ thể
3. Trao đổi chuỗi chéo và thanh toán Gas
4. Khách hàng nhẹ
5. Ví Keystore
6. Cầu token chia sẻ
7. Tính đồng bộ kết hợp

Hầu hết các đề xuất này là cấu trúc "cấp cao hơn", do đó sự xem xét ở cấp L1 không ảnh hưởng nhiều. Một ngoại lệ là sắp xếp chia sẻ, nó có ảnh hưởng lớn đến giá trị có thể khai thác tối đa (MEV).

Mở rộng thực thi trên L1

Nếu L2 trở nên rất có khả năng mở rộng và thành công, nhưng L1 vẫn chỉ có thể xử lý một lượng giao dịch rất ít, thì Ethereum có thể gặp một số rủi ro. Do đó, việc tiếp tục mở rộng L1 bản thân nó và đảm bảo rằng nó có thể tiếp tục chứa đựng ngày càng nhiều trường hợp sử dụng là rất có giá trị.

Chiến lược mở rộng L1 bao gồm:

1. Cải tiến công nghệ để làm cho L1 dễ xác minh hơn, sau đó nâng cao giới hạn Gas.
2. Giảm chi phí cho các hoạt động cụ thể, tăng cường khả năng trung bình mà không làm tăng rủi ro trường hợp xấu nhất.
3. Rollups gốc: Tạo ra N bản sao song song của EVM.

Một câu hỏi quan trọng mà bất kỳ lộ trình mở rộng L1 nào cũng cần phải trả lời là: Tầm nhìn cuối cùng của L1 và L2 lần lượt là gì? Chúng ta cần một số nguyên tắc hướng dẫn để đảm bảo không làm tổn hại nghiêm trọng đến sự phi tập trung của Ethereum L1.

Việc thu hút nhiều người dùng hơn vào L1 không chỉ có nghĩa là nâng cao khả năng mở rộng, mà còn có nghĩa là cải thiện các khía cạnh khác của L1. Điều này có nghĩa là nhiều MEV sẽ được giữ lại trên L1, do đó, nhu cầu xử lý MEV một cách rõ ràng sẽ trở nên cấp thiết hơn. Điều này sẽ tăng giá trị của thời gian slot nhanh trên L1 lên rất nhiều. Đồng thời, điều này cũng phụ thuộc rất nhiều vào việc xác thực L1 diễn ra suôn sẻ.