Chìa khóa để mở rộng quy mô Ethereum: Tối ưu hóa tính khả dụng của dữ liệu (DA)

Tác giả: TY, Medium; Người biên dịch: Lynn, MarsBit

giới thiệu

Khi Ethereum phát triển từ một công nghệ thử nghiệm thành một hệ thống được phát triển hoàn chỉnh có khả năng cung cấp cho người dùng thông thường trải nghiệm mở, toàn cầu và không cần cấp phép, thì một quá trình chuyển đổi kỹ thuật quan trọng sẽ được yêu cầu liên quan đến việc chuyển người dùng sang L2.

Để đạt được sự chấp nhận rộng rãi, Ethereum phải xử lý hàng triệu giao dịch mỗi giây. Bộ ba bất khả thi về khả năng mở rộng nêu bật những thách thức của việc mở rộng quy mô Ethereum hoàn toàn trong các ràng buộc về phân cấp, bảo mật và khả năng mở rộng. Với chi phí giao dịch dao động từ 4 USD đến 200 USD, Ethereum không hấp dẫn đối với nhiều người dùng.

Nguồn: Etherscan.io

Giải quyết các thách thức mở rộng quy mô của Ethereum bằng cách tiếp cận lấy Rollup làm trung tâm

Để tăng công suất của chuỗi khối bằng cách đưa nhiều dữ liệu và giao dịch hơn vào một khối, cần phải đánh đổi: điều này có thể yêu cầu phần cứng mạnh hơn để chạy các nút và có thể gây tổn hại cho quá trình phân cấp. Một lựa chọn khác là xây dựng các giải pháp cấp cao hơn với Ethereum làm lớp cơ sở, thay vì giới thiệu các tính năng blockchain mới có thể làm gián đoạn mạng.

Các giải pháp mở rộng quy mô ngoài chuỗi cung cấp một phương pháp gián tiếp để mở rộng quy mô lớp blockchain chính. Họ giảm tải việc tính toán giao dịch bên ngoài mạng Ethereum, tận dụng chuỗi khối chính để lấy sự tin cậy và phân xử. Cách tiếp cận này được gọi là mở rộng quy mô Lớp 2 và thêm một lớp bổ sung lên trên Ethereum. Các cách tiếp cận khác nhau như kênh trạng thái, chuỗi bên, plasma, tổng hợp lạc quan và tổng hợp hợp lệ (thường được gọi là tổng hợp zk) đều thuộc loại này.

Rollup cung cấp một giải pháp linh hoạt và linh hoạt, thậm chí cho phép EVM (Máy ảo Ethereum) chạy bên trong nó. Điều này có nghĩa là các hợp đồng thông minh Ethereum hiện tại có thể được chuyển sang Rollup với những thay đổi mã tối thiểu, trong khi vẫn được hưởng lợi từ tính bảo mật và tính sẵn có của dữ liệu của Ethereum. Việc tính toán dữ liệu diễn ra ngoài chuỗi và đủ thông tin được lưu trữ trên chuỗi để bất kỳ ai cũng có thể tính toán cục bộ trạng thái nội bộ theo yêu cầu và thường được sử dụng cho mục đích phát hiện gian lận.

Mỗi lần tổng hợp yêu cầu một hợp đồng cụ thể để được triển khai trên Ethereum. Các giao dịch trong Rollup được thực hiện ngoại tuyến trên một chuỗi chuyên dụng, sau đó dữ liệu giao dịch được xử lý theo đợt và nén trước khi gửi tới Ethereum. Điều này làm giảm tải tài nguyên máy tính của Ethereum, giảm phí và cho phép xử lý giao dịch có thể mở rộng hơn. Mặc dù các bản tổng hợp có thể mở rộng quy mô Ethereum bằng cách xử lý nhiều giao dịch hơn và có thể liên quan đến việc sản xuất khối phần nào tập trung, nhưng vẫn có sự bảo vệ chống kiểm duyệt mạnh mẽ miễn là có xác thực phi tập trung và không tin cậy.

Nguồn: "Endgame" của Vitalik

Mẫu Rollup ngày hôm nay

Hiện tại, môi trường tổng hợp của Ethereum bao gồm các giải pháp lạc quan và không có kiến thức sử dụng các kỹ thuật nén tiên tiến để đóng gói các lô dữ liệu giao dịch vào Ethereum dưới dạng dữ liệu cuộc gọi. Tuy nhiên, cách tiếp cận này có chi phí đáng kể do lượng lớn dữ liệu được lưu trữ vĩnh viễn trong lịch sử giao dịch Ethereum.

Ví dụ: vào ngày 5 tháng 5 năm 2023, do phí Ethereum Gas tăng đột biến, việc gửi hàng loạt giao dịch tới Ethereum của Arbitrum cần một lượng lớn Gas (353,93 ETH), mặc dù chỉ có 1369 giao dịch liên quan đến Ethereum và khối lượng giao dịch chưa đến 1 triệu Pen. Giao dịch trên Arbitrum.

Nguồn: Etherscan.io — Người gửi hàng loạt Arbitrum

Nguồn: Arbiscan.io

Trước khi nâng cấp Bedrock vào ngày 7 tháng 6, công cụ đối chiếu Optimism đã xuất bản trung bình 3.000 lô giao dịch sang Ethereum mỗi ngày. Sau khi nâng cấp Bedrock, Optimism đã nhận thấy khối lượng giao dịch trên mạng tăng đột biến trong khi gửi ít giao dịch hơn tới Ethereum, cho thấy rằng mỗi lô giao dịch hiện có khối lượng cao hơn.

Với việc các bản cuộn Ethereum ngày càng phổ biến, Linea, Polygon zkEVM và zkSync Era đang được triển khai trên mạng chính và các L1 thay thế như Celo và Fantom đang xem xét các bản cuộn, rõ ràng là mỗi giải pháp cuối cùng sẽ phải đối mặt với những thách thức với Ethereum.

Hiện tại, khoảng 7.000 lô giao dịch được gửi tới Ethereum mỗi ngày thông qua các tổng hợp như zkSync Era, Linea, Arbitrum, Base và Optimism. Con số này dự kiến sẽ còn tăng hơn nữa khi sự phát triển của Ethereum L2 nhận được nhiều sự chú ý hơn và trở nên thân thiện với nhà phát triển hơn.

Nhiều dự án đã được xây dựng trên Ethereum bằng chuỗi OP, bao gồm Coinbase, Debank, Mantle, Celo, Worldcoin, Zora Network và Mạng hàng hóa công cộng. Ngoài ra, nhiều dự án tổng hợp đang chuẩn bị phát hành các ngăn xếp của riêng mình để tạo điều kiện phát triển L2 (và L3).

** Sử dụng EIP-4844 để cải thiện hiệu quả tổng hợp **

Trong không gian đang phát triển của hệ sinh thái tập trung vào tổng hợp của Ethereum, nhu cầu ngày càng tăng về việc cải thiện khả năng mở rộng của các tổng hợp trên Ethereum trong khi vẫn duy trì tính sẵn có an toàn của dữ liệu. Mục tiêu này xoay quanh một cách tiếp cận thông minh: loại bỏ nhu cầu lưu trữ vĩnh viễn khối dữ liệu lớn trên Ethereum, trong khi vẫn cho phép người dùng tính toán trạng thái nội bộ khi cần.

EIP-4844 giới thiệu một loại giao dịch mới được gọi là đối tượng lớn nhị phân (blob) và phân bổ thêm 6 đốm màu (mỗi đốm màu 128 kb) không gian dữ liệu cho mỗi khối, dành riêng cho các bản tổng hợp. Xét rằng Ethereum trung bình có 7.100 khối mỗi ngày, với trung bình 3 đốm màu mỗi khối, điều này tương đương với 21.300 đốm màu được xử lý mỗi ngày.

Với bản nâng cấp này, trình sắp xếp sẽ định dạng dữ liệu giao dịch theo lô thành các đốm màu và lưu trữ chúng trong mempool của Ethereum. Sau đó, trình xác thực sẽ kết hợp các giao dịch blob này thành các khối và blob sẽ tạm thời nằm trong lớp đồng thuận Ethereum trong tối đa ba tuần. Điều này giúp giảm đáng kể chi phí tóm tắt xuất bản dữ liệu trên Ethereum vì nó không lưu trữ dữ liệu dưới dạng dữ liệu cuộc gọi. Tuy nhiên, điều này cũng có nghĩa là dữ liệu blob không thể được truy xuất trực tiếp thông qua lớp thực thi của Ethereum.

Nguồn: Câu hỏi thường gặp về Danksharding gốc

Ngoài ra, bản nâng cấp này giới thiệu một thị trường phí duy nhất cho các giao dịch blob, có thiết kế tương tự như thị trường phí của EIP-1559. Hãy tưởng tượng một cửa hàng bánh mì kẹp thịt bận rộn đang thiết lập một dây chuyền riêng cho loại kem mềm phổ biến của mình. Tương tự như vậy, các đốm màu sẽ được giao dịch trong thị trường phí được chỉ định của riêng chúng, tách chúng khỏi các giao dịch thông thường một cách hiệu quả. Do đó, đối với mỗi khối sử dụng hơn một nửa không gian blob (tối thiểu 384kb), chi phí giao dịch blob sẽ tăng 12,5% và ngược lại.

Cam kết KZG đóng vai trò quan trọng trong EIP-4844. Các cam kết này hoạt động như một dạng bằng chứng không có kiến thức, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thao tác và xác minh hiệu quả các đối tượng dữ liệu lớn như các đốm màu. Quá trình này bao gồm việc biểu diễn các đốm màu dưới dạng đa thức, cho phép máy tính đánh giá các thuộc tính của đốm màu mà không cần đọc toàn bộ giao dịch blob.

Ra mắt vào tháng 1 năm 2023, với hơn 130.000 đóng góp tính đến thời điểm viết bài này, buổi lễ KZG bao gồm một thiết lập đáng tin cậy một lần, kết hợp entropy của nhiều đóng góp để tạo ra một giá trị duy nhất và không thể lặp lại. Quá trình này đảm bảo tính bảo mật và tính toàn vẹn tối đa mà KZG hứa hẹn.

Điều quan trọng là cần lưu ý rằng mặc dù bản nâng cấp này không trực tiếp tăng khả năng giao dịch của Ethereum nhưng nó làm giảm đáng kể chi phí hoạt động liên quan đến việc tổng hợp. Cải tiến này giúp L2 tiết kiệm chi phí hơn và cung cấp dữ liệu sẵn có an toàn cho các bản tổng hợp.

Đặt nền tảng cần thiết cho quá trình bảo vệ tối toàn diện

Mặc dù EIP-4844 ban đầu được kỳ vọng sẽ tiết kiệm chi phí cho các giao dịch blob so với các giao dịch thông thường, nhưng điều quan trọng là phải xem xét khả năng tăng chi phí khi số lượng Ethereum tổng hợp tăng lên. Mục tiêu cuối cùng của EIP-4844 là kết hợp tối đa 64 đốm màu vào Ethereum mà không làm quá tải các nút trong quá trình xác thực khối. Động thái này nhằm mục đích làm cho Ethereum trở thành một lớp Dữ liệu sẵn có (DA) được tối ưu hóa, dần dần chuyển đổi người dùng cuối sang giao dịch trên tổng hợp thay vì Ethereum trong thời gian dài.

Đạt được darksharding đầy đủ yêu cầu triển khai Lấy mẫu khả dụng của dữ liệu (DAS) và mã hóa xóa. DAS được thiết kế để đảm bảo rằng dữ liệu được sắp xếp đã được xuất bản lên chuỗi bằng cách chọn ngẫu nhiên các nút đầy đủ để xác minh tính khả dụng của dữ liệu. Dữ liệu được lấy mẫu càng nhiều thì độ tin cậy về tính khả dụng của dữ liệu hoàn chỉnh càng cao. Mã hóa tẩy xóa phát huy tác dụng khi trình sắp xếp thứ tự độc hại giữ lại một phần dữ liệu của blob. Mã hóa xóa giới thiệu dự phòng bằng cách xây dựng lại dữ liệu bị mất dựa trên các đoạn đã biết, do đó cản trở các nỗ lực giữ lại dữ liệu.

Các khía cạnh của hệ sinh thái Rollups đáng để khám phá

Khi lĩnh vực tổng hợp mở rộng, việc xây dựng bằng chứng gian lận phi tập trung và người đặt hàng được chia sẻ trở nên quan trọng. Các bản tổng hợp hiện tại thường hoạt động riêng lẻ, tập trung vào việc thu hút các nhóm người dùng cụ thể và họ có thể bỏ qua tầm quan trọng của khả năng tương tác giữa các L2. Việc thiết lập giao thức liên lạc xuyên chuỗi giữa các L2 sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc cung cấp cho người dùng trải nghiệm giao dịch liền mạch trong hệ sinh thái Ethereum rộng lớn hơn. Cũng sẽ rất thú vị khi xem sự xuất hiện của MEV chuỗi chéo do kết quả của những phát triển Rollup này.

Mặc dù Ethereum đặt mục tiêu trở thành đỉnh cao của lớp Dữ liệu sẵn có (DA) phi tập trung và an toàn, nhưng các dịch vụ DA phi tập trung hiện có như Eigenlayer và Celestia đáp ứng các yêu cầu DA tổng hợp. Sẽ rất thú vị khi xem bối cảnh DA tiếp tục phát triển như thế nào để làm cho hệ sinh thái Ethereum hiệu quả hơn. Mảnh vỡ đầy đủ của Đan Mạch vẫn còn nhiều năm nữa.

Suy nghĩ kết luận

Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mở rộng quy mô Ethereum hơn nữa thông qua các lần cuộn, Ethereum phải chuyển đổi thành lớp sẵn có dữ liệu được tối ưu hóa để đảm bảo an ninh và thu hút việc thiết lập và hoàn thiện các lần cuộn mới. Điều này phải đạt được mà không yêu cầu Ethereum lưu trữ dữ liệu tổng hợp, vì việc mở rộng nhanh chóng bối cảnh tổng hợp có thể gây căng thẳng cho các nút Ethereum và dẫn đến các hiệu ứng tập trung tiềm năng. Để Ethereum có thể mở rộng quy mô một cách hiệu quả cho làn sóng áp dụng sắp tới, các kỹ thuật xác thực và thao tác dữ liệu tiên tiến phải được sử dụng để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng.

Tác động của EIP-4844 đối với việc giảm chi phí L2 vẫn còn được xem xét, do năng lực và khả năng phát triển của các bản tổng hợp Ethereum. Hơn nữa, sẽ rất thú vị khi xem bản nâng cấp này có thể giúp thúc đẩy hoạt động tổng hợp tăng lên và mở khóa tiềm năng của các công nghệ liên quan như thế nào.