Ethereum Cancun: Dự án nâng cấp tiếp theo sau Shanghai

Theo quy ước sử dụng tên thành phố để đặt cho các bản nâng cấp, dự án tiếp theo của Ethereum sẽ có tên Cancun. Hiện tại, Ethereum đã đã tạo và duy trì github (công cụ quản lý mã nguồn theo định dạng dữ liệu phân tán) "cancun.md".

Trên thực tế, ngoài việc mở khóa các cam kết cho phép rút tiền, bản nâng cấp Ethereum Shanghai ban đầu được xem xét bao gồm cả các đề xuất cải tiến khác, chẳng hạn như EIP-4844 về "proto-danksharding". Tuy nhiên, để giảm bớt sự tắc nghẽn giao dịch, các nhà phát triển cốt lõi của Ethereum đã quyết định nâng cấp Shanghai sẽ chỉ bao gồm rút tiền, một phần nhỏ của EOF,... Do đó, đề xuất EIP-4844 đã không được thực thi trong bản nâng cấp Shanghai nên trở thành tính năng chủ chốt trong dự án tiếp theo của Ethereum - Nâng cấp Cancun.

Hiện tại, bản nâng cấp Cancun, ngoài EIP-4844 đã được xác nhận đưa vào, còn có một số đề xuất EIP khác đang được xem xét.

Con đường nào dẫn đến khả năng mở rộng của Ethereum?

Vào năm 2022, các chuỗi công khai mới như Aptos và Sui đã vượt qua TPS (hệ thống xử lý giao dịch) của Ethereum để tạo ra một chuỗi công khai hiệu suất cao. Điều này đã gây áp lực lớn cho cộng đồng Ethereum. Trong một thời gian dài, phí gas cao do thiếu khả năng mở rộng luôn là yếu tố gây khó khăn cho mạng Ethereum. Vì vậy, việc gia tăng khả năng mở rộng là vô cùng cần thiết với Ethereum.

Với việc nâng cấp và phát triển Ethereum, có hai hướng mở rộng chính:

• Mở rộng Layer 2 với xu hướng chính hiện tại là Rolllup, giúp gộp các giao dịch lại với nhau và gửi đầu ra giao dịch trở lại Ethereum. Phương pháp này cho phép Ethereum xác minh tính chính xác của giao dịch mà không cần thông qua quy trình xử lý. Rollup được chia thành hai loại: ZK Rollup sử dụng ZK proof và Optimistic Rollup sử dụng bằng chứng gian lận. 
• Mở rộng sharding trong Layer 1, được chia thành ba bước: Pro-Danksharding (EIP-4844), phân tách người đề xuất - xây dựng (PBS) và sharding hoàn chỉnh (Danksharding).

Hai hướng này không độc lập mà song song, bổ sung cho nhau. Nói cách khác, việc mở rộng sharding của Ethereum Layer 1 là để giảm chi phí Rollup Layer 2 xuống thấp hơn.

Tìm hiểu thêm: Tìm hiểu về Rollups - hợp đồng thông minh trên mạng Ethereum

Mở rộng quy mô ngoài Ethereum: Layer 2 Rollup

Rollup sẽ đóng gói và tóm tắt các giao dịch rồi đặt chúng bên ngoài chuỗi chính Ethereum (Layer 1) (Layer 2) để thực thi, sau đó nén kết quả thực hiện và dữ liệu giao dịch rồi gửi trở lại Layer 1.

Với kiểu đóng gói và tóm tắt dữ liệu được thực hiện ngoài chuỗi, phí giao dịch Rollup đã rẻ hơn Ethereum Layer 1 từ 3-8 lần. Tuy nhiên, phí giao dịch Layer 2 hiện tại vẫn cao hơn nhiều so với các chuỗi “phí thấp” như Solana và Polygon.

Tài nguyên Ethereum Layer 1 rất đắt (máy tính, lưu trữ, băng thông...) nên việc thực thi giao dịch thường được chuyển sang Layer 2. Bằng cách sử dụng các tính toán và lưu trữ trên Layer 2, chi phí thực thi và lưu trữ trạng thái của Layer 1 đã giảm một cách tự nhiên. Tuy nhiên, vì Layer 2 kế thừa tính bảo mật từ Layer 1 nên phải gửi dữ liệu thực thi trở lại Layer 1 để đảm bảo quá trình xác minh. 

Khi dữ liệu được trả về Layer 1, chúng sẽ được lưu trữ thông qua tham số CallData của lệnh gọi chức năng hợp đồng thông minh. CallData là dữ liệu được tải xuống đồng bộ bởi tất cả các nút Layer 1 theo mặc định. Nếu CallData lớn hoặc được lưu trữ trong Layer 1 sẽ gây ra gánh nặng cho các nút Layer 1. Do đó, để giảm chi phí lưu trữ dữ liệu, có một số cách sau:

• Nén khối lượng dữ liệu: Các dự án Rollup chính thống hiện đang tích cực sử dụng các thuật toán khác nhau để nén dữ liệu nhằm giảm chi phí giao dịch CallData.
• Cung cấp chi phí lưu trữ rẻ: Ethereum sharding (Danksharding).
• Mô đun hóa tính khả dụng của dữ liệu: Thống nhất các tiêu chuẩn về tính khả dụng của dữ liệu, giảm chi phí triển khai và bảo trì, đồng thời cho phép các chuỗi chuyên nghiệp thực hiện những hoạt động chuyên biệt.

Mở rộng quy mô trong Ethereum: Layer 1 sharding

Hoàn thành sharding sẽ giảm thiểu đáng kể chi phí xuất bản dữ liệu lên Ethereum Layer 1. Mục đích cơ bản của phương pháp này là cung cấp chi phí lưu trữ rẻ thông qua việc mở rộng gói dữ liệu plug-in và sử dụng các phương pháp mới để mã hóa và chứng minh dữ liệu Rollup.

Việc triển khai sharding hoàn chỉnh có độ phức tạp cao nên các chu kỳ phát triển phải được lên kế hoạch hàng năm. Do đó, trong lộ trình Ethereum, quy trình triển khai toàn bộ sơ đồ sharding sẽ được chia thành 3 bước chính: Pro-Danksharding (EIP-4844), phân tách người đề xuất - người xây dựng (PBS) và Danksharding.

Bản nâng cấp Cancun được dự đoán sẽ hoàn thành bước đầu tiên của quy trình mở rộng Layer 1 của Ethereum. Proto-danksharding, còn được gọi là đề xuất EIP-4844 là giải pháp tiền phân mảnh, chủ yếu thực hiện giao dịch Blob trong phân mảnh để hạ thấp chi phí Rollup và một số thiết kế khác như tiền biên dịch.

Đề xuất EIP-4844

Dữ liệu CallData được Rollup trả về cho Layer 1 sẽ chứa 2 nội dung: Kết quả thực hiện của Rollup và dữ liệu giao dịch. Kết quả thực hiện cần được ghi lại trên sổ cái bởi các nút ở lớp thực thi Layer 1 và dữ liệu giao dịch được sử dụng để xác minh tính chính xác của các thao tác. 

Việc lưu trữ vĩnh viễn dữ liệu giao dịch Rollup trên Layer 1 vừa tốn kém vừa không cần thiết. Hơn 90% chi phí giao dịch mà người dùng trả cho Rollup là do việc lưu trữ dữ liệu. Vì vậy, EIP-4844 được thiết kế để tối ưu hóa hơn chi phí giao dịch của Rollup.

EIP-4844 giới thiệu loại giao dịch mới Blob, giúp di chuyển dữ liệu giao dịch sang bộ lưu trữ "blob" để cung cấp chi phí lưu trữ rẻ. Các Blob tồn tại trong nút của lớp đồng thuận, thay vì được tải trực tiếp lên lớp thực thi chuỗi chính như Calldata. Đồng thời, các Blob không cần lưu trữ vĩnh viễn, một khi không còn cần thiết, chúng sẽ bị xóa khỏi mạng Ethereum nên chi phí giao dịch cũng trở nên rẻ hơn.

Việc lưu trữ dữ liệu Rollup có thể được thực hiện bởi các nhà cung cấp dịch vụ bên thứ ba, chẳng hạn như nhà điều hành Rollup, sàn giao dịch, dịch vụ lập chỉ mục…

Tóm lại, đề xuất EIP-4844 là bước đầu tiên trong quá trình mở rộng Ethereum, có tầm quan trọng và tác động sâu rộng như bản nâng cấp Shanghai. EIP-4844 sẽ được hoàn thành càng sớm, thời gian hoàn thành ước tính là vào nửa cuối năm. Sau khi triển khai đầy đủ EIP-4844, phí giao dịch dự đoán của Rollup Layer 2 sẽ giảm đáng kể, thậm chí xuống mức dưới 0,001 USD. Đối với Ethereum, đề xuất EIP-4844 chỉ là bước đầu tiên của kế hoạch mở rộng phân mảnh mạng hoàn chỉnh. Việc thực hiện bản nâng cấp Shanghai đã giúp mạng giảm phí gas, khiến Ethereum trở nên cạnh tranh và đầy hứa hẹn hơn.