Ethereum tiến tới bậc triệu TPS: Công nghệ zk-SNARK hỗ trợ cho kỷ nguyên mở rộng mới

Ethereum đang tiến tới giai đoạn mở rộng mới với khả năng xử lý 10.000 giao dịch mỗi giây ( TPS ), công nghệ zk-SNARK ( trở thành động lực chính cho quá trình này. Sau nhiều năm khám phá về mở rộng L2, Ethereum L1 cuối cùng đã tìm thấy một con đường khả thi để thực hiện mở rộng tối ưu mà vẫn giữ được tính phi tập trung tối đa.

Trong vài năm tới, giới hạn Gas của Ethereum và TPS dự kiến sẽ tăng gấp nhiều lần mỗi năm. Các xác thực viên sẽ không còn cần phải thực hiện lại từng giao dịch, mà chỉ cần xác nhận một bằng chứng zk-SNARK để xác nhận việc thực hiện đúng một nhóm giao dịch. Điều này sẽ nâng cao TPS của mạng lưới cơ sở lên đến hàng ngàn giao dịch mỗi giây. Đồng thời, L2 cũng sẽ mở rộng đồng bộ, đạt được hàng trăm nghìn thậm chí hàng triệu TPS. Một loại L2 mới có tên "Rollup gốc" sẽ hoạt động như các phân đoạn có thể lập trình, cung cấp cùng một mức độ an toàn như L1.

Mặc dù các đề xuất này chưa được phê duyệt chính thức trong quy trình quản trị của Ethereum, nhưng chúng dựa trên những ý tưởng mà Vitalik Buterin đã bắt đầu khám phá từ năm 2017 và đã nhận được sự ủng hộ của các nhà nghiên cứu cốt lõi của quỹ Ethereum.

Tại hội nghị EthCC vào tháng 7 năm nay, một nhà nghiên cứu đã phát biểu: "Chúng ta đang ở một bước ngoặt quan trọng trong việc mở rộng Ethereum, tôi tin chắc rằng chúng ta sắp bước vào kỷ nguyên GigaGas của L1 - khoảng 10.000 TPS, và chìa khóa để mở ra kỷ nguyên này là zkEVM và chứng minh theo thời gian thực."

Mục tiêu cuối cùng của nhà nghiên cứu này là trong 10 năm tới, hệ sinh thái Ethereum có thể đạt được 10 triệu TPS. Điều này có nghĩa là tương lai chắc chắn sẽ là một kiến trúc "mạng trong mạng": các L2 khác nhau đảm nhận các tình huống, cân nhắc và lợi thế khác nhau, cùng nhau mở rộng toàn bộ hệ sinh thái để đáp ứng nhu cầu toàn cầu.

![])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-b96aea3fa53b6b1249000a81a3bb02ae.webp(

Nỗi khổ trong việc mở rộng L1 của Ethereum

Mặc dù các blockchain khác đã bắt đầu thử nghiệm với phần cứng mạnh mẽ hơn và khả năng tính toán để mở rộng thông lượng, nhưng Ethereum vẫn giữ một sự kiên định gần như mang tính triết lý về phi tập trung. Từ góc nhìn của một số người ủng hộ, các "chuỗi trung tâm dữ liệu" nhất định có hàng triệu đô la rủi ro tập trung, chính phủ có thể trực tiếp nhắm mục tiêu vào những nút này để kiểm tra giao dịch. Ngay cả một số chuỗi yêu cầu thông số phần cứng thấp hơn, chi phí và yêu cầu băng thông cũng khiến nhiều người phải chùn bước, từ đó ảnh hưởng đến mức độ phi tập trung.

So với điều đó, Ethereum thậm chí có thể chạy trên Raspberry Pi, thiết kế với ngưỡng thấp này cho phép hơn 15.000-16.000 nút công khai và hàng triệu người xác thực tham gia vào mạng, do đó gần như không thể kiểm duyệt các giao dịch trên Ethereum, và làm cho toàn bộ mạng có độ bền rất cao trước các cuộc tấn công.

Tất nhiên, cái giá phải trả là tốc độ rất chậm - TPS hiện tại khoảng 18-20 giao dịch mỗi giây, trong khi một số sản phẩm cạnh tranh có TPS đạt khoảng 1500 giao dịch mỗi giây.

Theo một cách nào đó, kiến trúc blockchain vốn dĩ không hiệu quả, giống như một bảng trực tuyến, mỗi khi bạn sửa đổi một ô, tất cả máy tính có bản sao trên toàn thế giới đều phải tính toán lại toàn bộ bảng trước, chỉ khi xác nhận không có lỗi mới có thể cập nhật.

Một trong những người đồng sáng lập của một công ty công nghệ ZK giải thích rằng: "Thiết kế của Ethereum là mong muốn bất kỳ ai cũng có thể theo kịp mạng lưới và thực hiện lại tất cả giao dịch", điều này cũng có nghĩa là khối lượng giao dịch không thể tùy ý mở rộng vô hạn, vì mỗi giao dịch cần có ai đó tính toán lại.

Đúng vì trong khi giữ nguyên nguyên tắc phi tập trung, không gian mở rộng của mạng chính bị hạn chế, Ethereum vào năm 2020 đã phải đi theo lộ trình mở rộng phân lớp L2 gây nhiều tranh cãi.

Công nghệ ZK phá vỡ tam giác bất khả thi của blockchain

Nhà sáng lập Ethereum từng đưa ra khái niệm "Tam giác không thể" của blockchain, dùng để mô tả khó khăn trong việc đạt được ba yếu tố an ninh, khả năng mở rộng và phi tập trung trên chuỗi công khai. Hầu hết tất cả các phương án mở rộng chỉ có thể đáp ứng đồng thời hai trong ba yếu tố, nhất định phải hy sinh yếu tố thứ ba.

Cho đến bây giờ, zk-SNARK ) ZK-Proof (, một công nghệ được mô tả là "toán học cấp độ đặt chân lên mặt trăng", có khả năng chứng minh toán học một loạt giao dịch phức tạp đã được thực hiện đúng mà không tiết lộ chi tiết giao dịch.

Quá trình tạo chứng minh ZK rất phức tạp, nhưng việc xác minh một chứng minh có chính xác hay không thì nhanh chóng và nhẹ nhàng.

Do đó, tầm nhìn cho tương lai của Ethereum là: thay vì để một đống nút Raspberry Pi hiệu suất yếu kém tính toán lại tất cả các giao dịch, tốt hơn hết là để các người xác thực chỉ cần kiểm tra kết quả toán học của một bằng chứng ZK cực nhỏ.

Một chuyên gia kỹ thuật tiếp tục giải thích rằng, "Thay vì để mọi người thực hiện lại tất cả các giao dịch, tốt hơn là trực tiếp cung cấp cho họ một bằng chứng, cho họ biết rằng những thao tác này đã xảy ra, như vậy bất kỳ ai cũng có thể xác minh bằng chứng này mà không cần thực hiện lại các phép tính."

Có những nhà nghiên cứu thậm chí còn đùa rằng, trong tương lai, khối lượng tính toán để xác minh các chứng minh ZK sẽ nhỏ đến mức ngay cả một chiếc máy tính mini có giá 7 đô la cũng có thể đảm nhiệm, hoàn toàn không cần đến các trung tâm dữ liệu lớn.

![])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-842ba61f54caa9ebe88edf8ff4c5f6b0.webp(

zkEVM: Lộ trình đến 10,000 TPS

Một nhà nghiên cứu của Quỹ Ethereum gần đây đã công bố một thông điệp trên blog đã gây ra cuộc thảo luận sôi nổi trong cộng đồng: Trong vòng một năm tới, mạng chính L1 có thể tích hợp máy ảo Ethereum zkEVM) do chứng minh không biết (zk-SNARK) điều khiển.

Cần lưu ý rằng, nhiều khám phá thực tiễn của công nghệ ZK thực chất bắt đầu từ mạng L2, ví dụ như một chuỗi công khai ZK Rollup 100% tương thích với EVM - bất kỳ ứng dụng nào có thể chạy trên Ethereum đều có thể chạy liền mạch trên chuỗi đó.

Chuỗi này thậm chí còn xem mình như một sự mở rộng của Ethereum, gần đây còn tuyên bố sẽ tiêu hủy 20% phí giao dịch ETH để hỗ trợ giá trị L1 quay trở lại.

Người phụ trách chuỗi giải thích rằng công nghệ ZK cung cấp câu trả lời cho tam giác bất khả thi của blockchain: "Ma thuật của ZK nằm ở việc, chúng ta có thể tăng đáng kể giới hạn Gas của L1 mà khối lượng tính toán mở rộng không làm cho việc xác minh trở nên phức tạp hơn".

Ông ấy bổ sung rằng, với việc giảm dần độ trễ và chi phí trong việc tạo ra chứng minh ZK, chúng tôi có thể xử lý được lưu lượng cao hơn, đồng thời giữ cho yêu cầu phần cứng xác thực cực kỳ thấp - thậm chí một chiếc đồng hồ thông minh cũng có thể đảm nhiệm công việc xác thực.

Tuy nhiên, cộng đồng cũng không cần quá lạc quan, ngay cả khi zkEVM được tích hợp thành công vào L1 trong năm tới, nó cũng sẽ không đạt được 10.000 TPS ngay trong ngày đầu tiên.

Ngày một bước, rồi hoàn thành trong chốc lát

Ethereum hiện có năm phần mềm khách hàng chính có thể được sử dụng để chạy mạng, điều này có nghĩa là ngay cả khi một khách hàng gặp sự cố, mạng cũng sẽ không ngừng hoạt động như một số sản phẩm cạnh tranh.

Trong lộ trình nâng cấp trong tương lai, Ethereum dự định phát hành hai đến ba phiên bản khách hàng cải tiến hỗ trợ xác minh ZK, cho phép người xác minh có thể hoàn tất xác minh bằng cách kiểm tra chứng minh không biết (ZK-proofs) mà không cần thực hiện lại từng giao dịch.

Ban đầu, chỉ có một số ít người xác thực sẽ chuyển sang chế độ xác thực mới để kiểm tra và khắc phục các vấn đề tiềm ẩn trong giai đoạn đầu.

Một thành viên của nhóm điều phối giao thức của Quỹ Ethereum cho biết, "Việc chuyển sang EVM được snark hóa sẽ là một quá trình dần dần" - ở đây, "snark" được đề cập đến là việc sử dụng loại chứng minh không kiến thức SNARK.

Người dùng sẽ dần cảm nhận được giới hạn Gas của L1 được nâng cao, tức là khả năng hoạt động kinh tế của mạng được tăng cường, mặc dù việc chuyển đổi từ L1 sang xác minh ZK cần thời gian, nhưng việc mở rộng giới hạn Gas gần như đã sẵn sàng.

Tuần trước, giới hạn Gas L1 vừa được tăng lên 22%, đạt 45 triệu, một nhà nghiên cứu đã đề xuất một kế hoạch, đề nghị khách hàng tự động điều chỉnh giới hạn Gas ba lần mỗi năm, theo kế hoạch đó, sau bốn năm mạng chính Ethereum có thể đạt khoảng 2000 TPS.

Và một nhà nghiên cứu khác thậm chí còn đề xuất kéo dài nhịp độ này thêm hai năm, đến năm 2031 có thể đạt được công suất 1 gigagas, thực hiện khoảng 10.000 TPS.