Cách nâng cấp Ethereum Cancun tái định hình khả năng mở rộng: từ đột phá công nghệ đến ứng dụng thực tế

Những điểm quan trọng

• Vào ngày 13 tháng 3 năm 2024, Ethereum đã triển khai nâng cấp Cancun-Deneb trên mạng chính, đây là cột mốc quan trọng trong lộ trình Ethereum 2.0 để giới thiệu Proto-Danksharding.
• Thông qua bốn đề xuất cải tiến Ethereum như EIP-4844, EIP-1153, EIP-4788 và EIP-6780, bản nâng cấp này đã giảm đáng kể chi phí giao dịch Layer 2 và nâng cao thông lượng mạng.
• Proto-Danksharding đã giới thiệu cấu trúc dữ liệu Blob, cho phép Layer 2 Rollup lưu trữ dữ liệu tạm thời với chi phí thấp hơn, thúc đẩy TPS (số giao dịch mỗi giây) tiến tới mức 100.000.
• Những rủi ro chính khi nâng cấp bao gồm vấn đề tương thích của các hợp đồng thông minh hiện tại và thách thức trong việc tích hợp công nghệ lưu trữ dữ liệu mới.

Từ Proof of Work đến Proof of Stake: Củng cố nền tảng mở rộng của Ethereum

Việc chuyển đổi của Ethereum sang cơ chế Proof of Stake (PoS) không chỉ là một bản cập nhật thuật toán đồng thuận, mà còn là nền tảng cần thiết để mở đường cho công nghệ Sharding trong tương lai. Trong thời kỳ PoW, các thợ mỏ cạnh tranh bằng sức mạnh tính toán để giành quyền ghi chép; trong khi đó, trong hệ thống PoS, các xác thực viên được phân bổ ngẫu nhiên vào các phân đoạn Shard khác nhau dựa trên số lượng ETH đã được đặt cọc.

Điểm hay của thiết kế này là: cơ chế phân phối ngẫu nhiên đã giảm đáng kể khả năng bị tấn công của các phân đoạn, đồng thời bằng cách phân tán công việc xác thực sang nhiều phân đoạn song song, toàn bộ mạng có thể xử lý số lượng giao dịch gấp nhiều lần cùng một lúc. So với sự kém hiệu quả của Proof of Work cần toàn mạng tham gia tính toán, Sharding trong môi trường PoS có thể đạt được xử lý song song theo đúng nghĩa.

Thời đại Cancun sau nâng cấp Ethereum Shanghai

Nếu nói rằng việc nâng cấp Shanghai đã thiết lập nền tảng cho việc staking, thì việc nâng cấp Cancun tiếp theo là một cải cách hệ thống về hiệu suất mạng. Nâng cấp Cancun-Deneb (còn được gọi là Dencun) không phải tự nhiên mà có, mà được thiết kế cẩn thận dựa trên bốn Đề xuất Cải tiến Ethereum (EIPs) cụ thể:

Giải thích đề xuất cải tiến cốt lõi

EIP-4844: Triển khai Proto-Danksharding Đây là một trong bốn đề xuất mang tính cách mạng nhất. Nó giới thiệu khái niệm “Blob” (đối tượng nhị phân lớn) - một cấu trúc lưu trữ dữ liệu tạm thời, có thể được tự động xóa sau khoảng 18 ngày tồn tại trong khối. Đối với Layer 2 Rollup, điều này có nghĩa là họ không cần phải lưu trữ tất cả dữ liệu giao dịch vĩnh viễn trên chuỗi chính Ethereum, mà có thể tận dụng không gian lưu trữ tạm thời rẻ hơn. Kết quả là gì? Phí Gas trên Layer 2 có thể giảm từ 50% đến 90%.

EIP-1153: Tối ưu hóa lưu trữ ngắn hạn Đề xuất này giảm thiểu tiêu thụ Gas của hợp đồng trong các thao tác lưu trữ, bằng cách giới thiệu cơ chế lưu trữ tạm thời (transient storage), cho phép hợp đồng thông minh tạm thời lưu trữ dữ liệu trong cùng một giao dịch mà không cần các thao tác lưu trữ vĩnh viễn tốn kém.

EIP-4788: Cầu nối giao tiếp đa chuỗi Đề xuất này sẽ trực tiếp phơi bày trạng thái của chuỗi tín hiệu cho lớp thực thi, đặt nền tảng cho các tương tác liên chuỗi phức tạp hơn trong tương lai, tăng cường khả năng tương tác giữa Ethereum và các mạng blockchain khác.

EIP-6780: Tăng cường an toàn hợp đồng thông minh Bằng cách hạn chế các tình huống sử dụng mã lệnh SELFDESTRUCT, giảm thiểu rủi ro phá hoại hợp đồng độc hại, đã tăng cường tính an toàn cho quỹ của người dùng.

Triển khai dần dần của Danksharding

Danksharding, như một khái niệm được nhà nghiên cứu Ethereum Dankrad Feist đề xuất, đại diện cho giải pháp phân mảnh của giai đoạn cuối cùng của Ethereum 2.0 (Serenity). Khác với phân mảnh truyền thống, nơi mỗi phân mảnh được giao cho một người tạo khối độc lập, Danksharding chỉ cần một người đề xuất khối, tối ưu hóa khả năng sử dụng dữ liệu thông qua kiến trúc đơn giản hóa.

Proto-Danksharding là phiên bản nguyên mẫu của tầm nhìn này - nó giữ lại những đặc điểm chính của Danksharding, nhưng áp dụng cách chuyển tiếp mượt mà hơn. Bằng cách giới thiệu cấu trúc dữ liệu Blob, các ứng dụng Layer 2 có thể ngay lập tức hưởng lợi, trong khi khung Danksharding hoàn chỉnh vẫn đang được phát triển.

Giao dịch Blob sẽ thay đổi hệ sinh thái như thế nào

Giao dịch Blob là sản phẩm trực tiếp của Proto-Danksharding. Giao dịch Ethereum truyền thống yêu cầu ghi lại tất cả dữ liệu vĩnh viễn trên blockchain, dẫn đến chi phí lưu trữ tăng theo cấp số nhân khi mạng phát triển. Giao dịch Blob cho phép đính kèm một lượng lớn dữ liệu dưới dạng gói dữ liệu tạm thời vào giao dịch, những dữ liệu này sẽ được dọn dẹp sau khi xác minh, giảm đáng kể áp lực chi phí cho các nhà phát triển.

Đối với Layer 2 Rollup (như Arbitrum, Optimism, v.v.), điều này có nghĩa là họ có thể gửi chứng minh giao dịch hàng loạt trên Ethereum với chi phí rẻ hơn, người dùng cuối sẽ hưởng lợi từ phí Gas giảm đáng kể.

Năm tác động thực tế của việc nâng cấp Cancun đến hệ sinh thái

1. Tăng cường khả năng mở rộng Proto-Danksharding thông qua việc giới thiệu lưu trữ dữ liệu tạm thời, đã mang lại bước nhảy vọt chất lượng cho khả năng xử lý của Layer 2 Rollup. Mục tiêu 100.000 TPS được đề xuất trong lộ trình “Surge” chính thức của Ethereum trở nên khả thi hơn.

2. Sự giảm đáng kể chi phí của người dùng Chi phí dữ liệu Blob hoàn toàn độc lập với phí Gas thông thường, nói chung là rẻ hơn. Điều này trực tiếp dẫn đến việc phí Gas của người dùng Layer 2 giảm từ 50% đến 90%, thậm chí còn thấp hơn trong một số khoảng thời gian.

3. Quản lý thông minh dữ liệu lưu trữ Cơ chế lưu trữ tạm thời của EIP-1153 mang lại cho các nhà phát triển hợp đồng thông minh sự lựa chọn lưu trữ linh hoạt hơn - đối với dữ liệu chỉ cần lưu trữ trong thời gian ngắn, không còn cần phải trả cái giá cao cho lưu trữ vĩnh viễn.

4. Tăng cường tính tương tác của hệ sinh thái đa chuỗi EIP-4788 đã mở trạng thái chuỗi tín hiệu cho lớp thực thi, cung cấp nền tảng kỹ thuật tốt hơn cho việc cầu nối liên chuỗi và ứng dụng đa chuỗi trong tương lai.

5. Nâng cấp an toàn cho hệ sinh thái hợp đồng thông minh EIP-6780 đã hạn chế không gian lạm dụng của SELFDESTRUCT, giảm thiểu một số vector tấn công lỗ hổng hợp đồng đã biết, bảo vệ tài sản của người dùng đồng thời cũng giảm chi phí kiểm toán.

Những thách thức thực tế khi nâng cấp

Mặc dù triển vọng nâng cấp Cancun là sáng sủa, nhưng việc triển khai không phải không có rủi ro. Đầu tiên, một số hợp đồng thông minh cũ có thể gặp vấn đề tương thích với cách tính Gas hoặc cơ chế lưu trữ mới, cần phải có sự thích ứng từ phía các dự án. Thứ hai, mặc dù cấu trúc dữ liệu Blob mới hiệu quả hơn, nhưng cũng yêu cầu phần mềm nút phải được cập nhật và tối ưu hóa tương ứng, điều này đặt ra yêu cầu kỹ thuật cho các nhà điều hành nút trên toàn mạng.

Ngoài ra, Danksharding hoàn chỉnh vẫn đang trong quá trình phát triển, trong khi Proto-Danksharding mặc dù đã mang lại lợi ích ngay lập tức, nhưng việc triển khai giải pháp cuối cùng vẫn cần được thử nghiệm cẩn thận.

Thời gian nâng cấp và tiến độ triển khai

Cập nhật Cancun dự kiến sẽ ra mắt vào tháng 10 năm 2023, nhưng đã bị hoãn đến nửa đầu năm 2024 để đảm bảo đủ thời gian kiểm tra và kiểm toán. Cuối cùng, bản cập nhật chính thức được triển khai trên mạng chính Ethereum vào ngày 13 tháng 3 năm 2024 (thế hệ xác thực số 269,568).

Các nhà điều hành nút và người đặt cọc cần cập nhật kịp thời phiên bản phần mềm khách hàng của họ để đảm bảo tương thích với mạng đã được nâng cấp.

Triển vọng: Kỷ nguyên mới về khả năng mở rộng của Ethereum

Việc nâng cấp Cancun-Deneb đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong việc Ethereum chuyển từ thiết kế lý thuyết sang tính khả dụng thực tế. Với sự ra mắt của Proto-Danksharding, hệ sinh thái Layer 2 đã có được không gian để phát triển, chi phí cho người dùng giảm đáng kể, và trải nghiệm người dùng trong các ứng dụng DeFi và NFT được cải thiện rõ rệt.

Ý nghĩa sâu sắc hơn là việc nâng cấp Cancun đã xác thực tính khả thi của tầm nhìn phân mảnh Ethereum, đặt nền tảng vững chắc cho việc hiện thực hóa Danksharding cuối cùng. Trong tương lai, khi kế hoạch phân mảnh hoàn chỉnh được triển khai, Ethereum có khả năng vượt qua giới hạn hiệu suất 100.000 TPS, thực sự trở thành trụ cột đáng tin cậy cho cơ sở hạ tầng tài chính toàn cầu.

Đối với các nhà phát triển, người đặt cọc và người dùng bình thường, ý nghĩa của bản nâng cấp này là rõ ràng - phí thấp hơn, tốc độ nhanh hơn, trải nghiệm tốt hơn. Và chính điều này là chìa khóa giúp Ethereum duy trì vị thế dẫn đầu trong cuộc cạnh tranh với các chuỗi công khai hiệu suất cao khác.