Từ Bế Tắc của Phi tập trung đến Đột phá: Cách Ethereum Đang định hình lại khả năng mở rộng với Công nghệ Không kiến thức

Cộng đồng blockchain từ lâu đã phải đối mặt với một thực tế không thoải mái: kiến trúc nền tảng của các mạng phi tập trung tạo ra những sự đánh đổi vốn có. Như Vitalik Buterin từng diễn đạt, “bài toán tam giác của blockchain” mô tả thách thức này—đạt được an ninh, khả năng mở rộng và phi tập trung đồng thời dường như là điều không thể về mặt toán học. Tuy nhiên, tầm nhìn mở rộng mới nhất của Ethereum gợi ý rằng niềm tin lâu đời này có thể cuối cùng sẽ bị phá vỡ.

Vấn đề cốt lõi: Tại sao các phương pháp mở rộng truyền thống thất bại

Cam kết của Ethereum về phi tập trung khiến nó khác biệt so với các đối thủ cạnh tranh. Không giống như một số chuỗi hiệu suất cao dựa vào hạ tầng máy chủ tập trung, Ethereum duy trì một triết lý khác: mạng phải luôn khả dụng cho bất kỳ ai. Một người dùng có thể chạy một nút đầy đủ trên phần cứng tiêu dùng như Raspberry Pi, và hiện tại, hơn 15.000 đến 16.000 nút công khai xác thực các giao dịch trên toàn hệ sinh thái.

Lựa chọn kiến trúc này đi kèm với một chi phí đáng kể. Mỗi validator phải tự thực thi và tính lại từng giao dịch trên mạng—một quá trình tương tự như mọi thành viên trong một tổ chức lớn phải thủ công tính lại toàn bộ bảng tính mỗi khi một ô thay đổi. Kết quả là một giới hạn về khả năng xử lý: Ethereum hiện xử lý khoảng 18 đến 20 giao dịch mỗi giây, trong khi các chuỗi khác tuyên bố hiệu suất cao hơn đạt được điều này thông qua tập trung hơn là đổi mới.

Uma Roy, đồng sáng lập của ZK pioneer Succinct Labs, mô tả giới hạn cơ bản này: “Thiết kế của Ethereum ưu tiên cho phép bất kỳ ai cũng có thể theo kịp mạng bằng cách thực thi lại tất cả các giao dịch. Giới hạn này không thể mở rộng tùy ý khi mỗi giao dịch đều yêu cầu ai đó tính lại các thay đổi trạng thái từ đầu.”

Zero-Knowledge Proofs: Phá vỡ tam giác không thể

Bước đột phá nằm ở một phương pháp trái ngược: thay vì yêu cầu mỗi validator tính lại từng giao dịch, mạng có thể xác minh một bằng chứng mật mã duy nhất xác nhận rằng một lô giao dịch lớn đã được thực thi đúng.

Justin Drake, nhà nghiên cứu chính tại Quỹ Ethereum, gọi đây là “toán học mặt trăng”—một thuật ngữ thể hiện sự phức tạp toán học cao, nhưng mang tính thẩm mỹ. Zero-knowledge proofs cho phép một bên thuyết phục bên khác rằng một tuyên bố là đúng mà không tiết lộ thông tin nền. Tạo ra một bằng chứng như vậy đòi hỏi tính toán phức tạp, nhưng việc xác minh lại cực kỳ nhẹ nhàng.

Ý nghĩa mở rộng về khả năng mở rộng là rất sâu sắc. Roy giải thích: “Thay vì để mọi người tham gia thực thi lại các giao dịch, hãy cung cấp cho họ một bằng chứng chứng minh các thao tác này đã xảy ra. Các validator có thể xác minh bằng chứng này mà không cần tính lại bất cứ thứ gì.” Drake đùa rằng trong tương lai, việc xác thực có thể trở nên nhẹ đến mức thậm chí một $7 Raspberry Pi Pico—ít hơn một phần mười sức mạnh xử lý của phần cứng tiêu dùng tiêu chuẩn—cũng có thể xử lý gánh nặng tính toán.

Sự chuyển đổi này biến đổi bài toán tam giác của blockchain: Ethereum có thể tăng đáng kể khả năng xử lý giao dịch mà không yêu cầu validator vận hành các máy chủ hoặc trung tâm dữ liệu mạnh hơn, qua đó duy trì cả tính phi tập trung và an ninh.

Lộ trình zkEVM: Một con đường có hệ thống phía trước

Các tuyên bố gần đây của nhà nghiên cứu Quỹ Ethereum, Sophia Gold, cho biết việc tích hợp khả năng Ethereum Virtual Machine zero-knowledge vào L1 có thể xảy ra trong thời gian tương đối gần. Tuy nhiên, quá trình này sẽ không diễn ra trong một đêm hoặc mang lại 10.000 TPS ngay khi ra mắt.

Ethereum hoạt động qua năm khách hàng phần mềm chính, tạo ra sự dự phòng tích hợp. Chiến lược nâng cấp ưu tiên sự thận trọng: ban đầu sẽ phát hành hai hoặc ba phiên bản khách hàng mới hỗ trợ xác thực ZK, cho phép validator tham gia dần dần. Ban đầu, chỉ một số ít sẽ chuyển đổi, giúp nhóm phát triển xác định và giải quyết các trường hợp ngoại lệ trước khi mở rộng.

Ladislaus từ nhóm điều phối giao thức của Quỹ Ethereum cho biết: “Chuyển sang một EVM được SNARK hóa là một quá trình tiến hóa dần dần.” SNARK đề cập đến một loại bằng chứng zero-knowledge đặc biệt được áp dụng cho mục đích này.

Song song với quá trình chuyển đổi của validator, Ethereum đã mở rộng khả năng gas. Gần đây, mạng đã tăng giới hạn gas lên 22%, đạt 45 triệu. Nhà nghiên cứu Dankrad Feist đã đề xuất một Đề xuất Cải tiến Ethereum (EIP) cho phép các khách hàng tự động nâng giới hạn gas ba lần mỗi năm.

Theo lịch trình này, Ethereum có thể đạt khoảng 2.000 TPS trong vòng bốn năm chỉ bằng cách tăng giới hạn gas. Drake đề xuất đẩy nhanh tiến trình này thêm hai năm nữa, hướng tới “gigagas” throughput vào năm 2031—tương đương khoảng 10.000 giao dịch mỗi giây trên L1.

Hệ sinh thái ngoài L1: Rollup bản địa và Kiến trúc tương lai

Trong khi mở rộng L1 qua ZK chứng tỏ là một bước biến đổi, tầm nhìn còn mở rộng hơn nữa. Các giải pháp Layer 2 sẽ cùng lúc mở rộng, có thể đạt hàng trăm nghìn hoặc hàng triệu TPS thông qua một loại rollup mới gọi là “Native Rollup”—rollup được thiết kế để hoạt động như các lớp sharding có thể lập trình, với các đảm bảo an ninh tương đương L1.

Andrew Fenton và các nhà nghiên cứu khác nhấn mạnh rằng không có một chuỗi khối nào có thể đáp ứng nhu cầu giao dịch toàn cầu một cách thực tế. Kiến trúc tương lai sẽ là một “mạng lưới các mạng lưới,” trong đó các triển khai L2 đa dạng phục vụ các mục đích sử dụng khác nhau, mỗi cái tối ưu cho các sự đánh đổi và yêu cầu cụ thể.

Các dự án như Linea, một rollup ZK hoàn toàn tương thích với EVM được ươm tạo bởi Consensys (founded bởi đồng sáng lập Ethereum Joe Lubin), minh chứng cho hướng đi này. Linea định vị mình như một phần mở rộng của Ethereum, gần đây công bố rằng 20% phí giao dịch ETH sẽ bị đốt để chuyển hướng giá trị trở lại L1. Declan Fox, người đứng đầu các nỗ lực của Linea, giải thích: “Sự tinh tế của ZK nằm ở việc nâng cao đáng kể giới hạn gas của L1 mà không làm phức tạp logic xác thực. Khi chi phí và độ trễ tạo bằng chứng giảm, chúng ta xử lý được nhiều throughput hơn trong khi giữ yêu cầu phần cứng cho xác thực ở mức tối thiểu.”

Thời gian biểu và kỳ vọng

Lộ trình của Quỹ Ethereum tiết lộ tham vọng có tính cân nhắc. Câu hỏi chính không phải là liệu ZK có thể tích hợp hay không, mà là tốc độ thực hiện ra sao. Với việc mở rộng giới hạn gas đã bắt đầu và khả năng tích hợp zkEVM trong vòng vài tháng là hợp lý, quỹ đạo này có vẻ đáng tin cậy.

Mục tiêu cuối cùng của Justin Drake: 10 triệu TPS trên toàn bộ hệ sinh thái Ethereum trong vòng một thập kỷ. Để đạt được điều này, cần triển khai công nghệ ZK trên L1, mở rộng Native Rollup trên L2, và tái cấu trúc kinh tế để xác thực và thanh toán giao dịch toàn cầu.

Điều bắt đầu như một khái niệm toán học trừu tượng giờ đây đã trở thành con đường rõ ràng nhất của Ethereum hướng tới trở thành lớp thanh toán toàn cầu, giữ gìn các giá trị—khả năng truy cập, phi tập trung, an ninh—đã định hình nên sự ra đời của nó.