Tối ưu hóa thời gian xác nhận giao dịch Ethereum: Khám phá trải nghiệm người dùng nhanh hơn

Một trong những yếu tố then chốt của trải nghiệm người dùng blockchain là tốc độ xác nhận giao dịch. Trong những năm gần đây, Ethereum đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực này. Hiện tại, giao dịch trên L1 thường được xác nhận trong khoảng 5-20 giây, cơ bản tương đương với thanh toán bằng thẻ tín dụng. Tuy nhiên, việc nâng cao trải nghiệm người dùng vẫn có giá trị, một số ứng dụng thậm chí cần thời gian phản hồi dưới một giây. Bài viết này sẽ thảo luận về một số giải pháp khả thi để Ethereum nâng cao tốc độ xác nhận giao dịch.

Tóm tắt công nghệ hiện có

tính cuối cùng một khe

Cơ chế đồng thuận Gasper mà Ethereum hiện đang sử dụng dựa trên cấu trúc slot và epoch. Mỗi 12 giây là một slot, một số validator sẽ bỏ phiếu cho đầu chuỗi. Sau 32 slot (6.4 phút), tất cả các validator đều có cơ hội bỏ phiếu một lần. Những phiếu bầu này được giải thích như là thông điệp trong thuật toán đồng thuận kiểu PBFT, cung cấp tính cuối cùng với đảm bảo kinh tế mạnh mẽ sau hai epoch (12.8 phút).

Phương pháp này có hai vấn đề chính: độ phức tạp cao và thời gian xác nhận cuối cùng 12,8 phút quá dài. Tính cuối cùng một khe (SSF) thay thế kiến trúc hiện có bằng cơ chế tương tự như Tendermint, cho phép khối N được xác nhận cuối cùng trước khi khối N+1 được tạo ra. SSF giữ lại cơ chế "rò rỉ không hoạt động", cho phép chuỗi tiếp tục hoạt động và phục hồi ngay cả khi hơn 1/3 các xác thực viên ngoại tuyến.

Thách thức chính của SSF là yêu cầu tất cả các người staker phát hành hai thông điệp mỗi 12 giây, điều này tạo ra gánh nặng lớn cho mạng. Mặc dù có một số giải pháp giảm thiểu, như Orbit SSF được đề xuất gần đây, nhưng người dùng vẫn phải chờ từ 5-20 giây để xác nhận giao dịch.

Xác nhận trước Rollup

Ethereum trong những năm gần đây đã áp dụng một lộ trình phát triển tập trung vào rollup, L1 cung cấp các chức năng cơ bản như khả năng sử dụng dữ liệu cho các giao thức L2. Điều này dẫn đến sự tách biệt trong sự chú ý: L1 tập trung vào khả năng chống kiểm duyệt, độ tin cậy và cải tiến các chức năng cốt lõi, trong khi L2 thì hướng trực tiếp đến nhu cầu của người dùng.

Về lý thuyết, việc tạo ra mạng xếp hạng phi tập trung là trách nhiệm của L2. Một nhóm các xác thực có thể ký cho khối trong vài trăm mili giây và đặt tài sản làm đảm bảo. Các tệp tiêu đề của các khối L2 cuối cùng sẽ được phát hành lên L1.

Tuy nhiên, yêu cầu tất cả các L2 thực hiện sắp xếp phi tập trung dường như không hợp lý, điều này tương đương với việc tạo ra một L1 hoàn toàn mới. Do đó, một số người đã đề xuất ý tưởng để tất cả các L2 (thậm chí cả L1) chia sẻ một cơ chế xác nhận trước: xác nhận trước cơ sở.

xác nhận trước cơ bản

Sự phức tạp của người đề xuất Ethereum trong việc xác nhận sơ bộ cơ bản khuyến khích họ chịu trách nhiệm cung cấp dịch vụ xác nhận sơ bộ. Người dùng có thể trả thêm phí để nhận được sự đảm bảo ngay lập tức rằng giao dịch sẽ được bao gồm trong khối tiếp theo. Nếu người đề xuất vi phạm cam kết, họ sẽ phải đối mặt với hình phạt.

Cơ chế này không chỉ áp dụng cho giao dịch L1, mà đối với các rollup "dựa trên" Ethereum, tất cả các khối L2 về bản chất đều là giao dịch L1, do đó cũng có thể tận hưởng dịch vụ xác nhận trước tương tự.

Triển vọng tương lai

Giả sử chúng ta đã đạt được tính cuối cùng của một khe đơn và sử dụng công nghệ tương tự như Orbit để giảm số lượng người xác thực cho mỗi khe, đồng thời tăng thời gian khe lên 16 giây. Kết hợp với xác nhận trước rollup hoặc xác nhận trước cơ sở, chúng ta có thể cung cấp cho người dùng trải nghiệm xác nhận nhanh hơn. Kiến trúc này có thể được gọi là cấu trúc "kỷ nguyên-khe".

Sự xuất hiện của cấu trúc này có những lý do sâu xa: Thời gian cần thiết để đạt được sự đồng thuận chung về một vấn đề thường ngắn hơn thời gian cần thiết để đạt được "tính kinh tế cuối cùng" ở mức tối đa. Các yếu tố ảnh hưởng bao gồm số lượng nút tham gia và "chất lượng" của các nút.

Đối với L2, hiện có ba chiến lược khả thi:

1. Về mặt kỹ thuật và ý tưởng, hoàn toàn "dựa trên" Ethereum, có thể coi là "phân đoạn thương hiệu" hoặc thực hiện đổi mới công nghệ táo bạo hơn.
2. Là "máy chủ có khung blockchain", kết hợp với công nghệ chứng minh hiệu lực STARK, giữ lại hiệu suất máy chủ trong khi đạt được những lợi thế chính của việc lên chuỗi.
3. Giải pháp thỏa hiệp: Thiết lập một chuỗi nhanh gồm khoảng trăm nút, dựa vào Ethereum để cung cấp thêm khả năng tương tác và bảo mật.

Đối với các trường hợp ứng dụng khác nhau, thời gian khối 12 giây có thể đã đủ. Đối với những ứng dụng cần xác nhận nhanh hơn, kiến trúc "Thế kỷ - Khe" dường như là giải pháp duy nhất. Chìa khóa là chúng ta có thể tối ưu hóa kiến trúc này đến mức độ nào, đặc biệt nếu có thể giảm thời gian khe xuống 1 giây, thì sức hấp dẫn của chiến lược thứ ba sẽ giảm đi rất nhiều.

Hiện tại, chúng ta vẫn còn một khoảng cách đến câu trả lời cuối cùng cho những vấn đề này. Độ phức tạp của người đề xuất khối vẫn còn nhiều không chắc chắn. Những thiết kế mới mẻ như Orbit SSF cung cấp cơ hội cho việc khám phá thêm. Càng nhiều lựa chọn mà chúng ta nắm giữ, chúng ta càng có thể cung cấp dịch vụ tốt hơn cho người dùng L1 và L2, đồng thời đơn giản hóa công việc cho các nhà phát triển L2.