Hiểu biết toàn diện về Ethereum 2.0

拔丝地瓜

特邀专栏作者

2019-12-04 08:00 (UTC+8)

Bài viết này có khoảng 5312 từ, đọc toàn bộ bài viết mất khoảng 8 phút

Giải mã siêu đầy đủ Ethereum.

Tóm tắt AI

Giải mã siêu đầy đủ Ethereum.

Lưu ý của biên tập viên: Bài viết này đến từThung lũng tiền điện tử trực tiếp (ID: cryptovalley)Thung lũng tiền điện tử trực tiếp (ID: cryptovalley)

Thung lũng tiền điện tử trực tiếp (ID: cryptovalley)

, tác giả: sheinix@The Startup, dịch: Lisa Liu, in lại với sự cho phép của Odaily.

mạng ethereum

Ngay từ năm 2013, Vitalik Buterin, một lập trình viên BTC và là nhà xuất bản của Tạp chí BTC, đã xuất bản sách trắng "Ethereum". Mục tiêu của Ethereum là mở rộng ứng dụng của công nghệ chuỗi khối ngoài các khoản thanh toán.

Ethereum là một chuỗi khối có mục đích chung. Giống như nhiều chuỗi khối khác, nó là mã nguồn mở, công khai và có đơn vị tiền tệ riêng: Ether hoặc ETH. Chuỗi khối toàn cầu có nghĩa là có một nền tảng phi tập trung cung cấp ngôn ngữ lập trình mà các nhà phát triển có thể sử dụng để tạo hợp đồng thông minh. Hợp đồng thông minh chạy trên mọi nút của mạng, giúp phát triển các ứng dụng phân tán (DApps). Các Dapp này kế thừa các tính năng nổi bật của công nghệ chuỗi khối, cụ thể là chống giả mạo, minh bạch, đáng tin cậy và an toàn.

tiêu đề phụ

ngôn ngữ lập trình Ethereum

Gas & ETH Price

Solidity là một ngôn ngữ "Turing hoàn chỉnh", có nghĩa là nó có tất cả các khả năng để phát triển các trường hợp sử dụng phức tạp. Ngược lại, ngôn ngữ lập trình của BTC Scrypt không phải là "Turing hoàn chỉnh" theo thiết kế. Solidity là ngôn ngữ lập trình phổ biến nhất cho hợp đồng thông minh và mọi nhà phát triển nên nghiên cứu ngôn ngữ này nếu họ muốn bắt đầu phát triển hợp đồng thông minh.

Vyper là một ngôn ngữ lập trình khác được tạo bởi nhóm Ethereum chạy trên Máy ảo Ethereum (“EVM”). Nó được thiết kế để đơn giản hóa quá trình viết hợp đồng thông minh đồng thời làm cho chúng dễ đọc hơn. Điểm khác biệt chính của nó so với Solidity là Vyper không bao gồm một số tính năng hướng đối tượng, điều này giúp Vyper an toàn hơn vì có ít cơ hội hơn cho các nhà phát triển mắc lỗi và đưa ra các lỗi.

Gas là đơn vị đo lường chi phí thực hiện giao dịch trên mạng Ethereum. Mỗi khi một hợp đồng thông minh chạy một giao dịch, Gas sẽ được tiêu thụ. Những Gas này cần được đưa vào hợp đồng thông minh khi giao dịch được thực hiện. Cách thanh toán Gas là sử dụng ETH.

tiêu đề phụ

Các vấn đề và thách thức đối với Ethereum

Vấn đề chính mà Ethereum phải đối mặt là khả năng mở rộng. Mạng được quảng cáo là "máy tính thế giới", nhưng hiện tại nó chỉ có thể xử lý khoảng 15 giao dịch mỗi giây, trong khi các công ty tư nhân như Visa có thể xử lý tới 45.000 giao dịch mỗi giây. Đây là một vấn đề cần được giải quyết nếu Ethereum muốn đạt được sự chấp nhận hàng loạt.

Ngoài ra, bảo mật luôn là một vấn đề lớn đối với Ethereum. Chủ yếu là do thực tiễn phát triển kém trong một số dự án, dẫn đến hack và mất tiền. Ethereum cần các công cụ để cung cấp cho các nhà phát triển khả năng bảo mật tốt hơn trong các hợp đồng thông minh mà không ảnh hưởng đến Tính vững chắc của nó.

Giá của ETH và chi phí của Gas làm cho quá trình giao dịch trở nên mong manh đến mức trong một số trường hợp, nó không đáng. Đặc biệt đối với những người xác thực Ethereum, họ hiện phải tiêu tốn rất nhiều điện năng để chạy các nút và thuật toán đồng thuận PoW, và trong quá trình này, họ không nhận được nhiều tiền.

Việc thiếu nhận thức cộng đồng và trải nghiệm người dùng DApps kém là những vấn đề cần được giải quyết trong tương lai, đây là chìa khóa để hiện thực hóa các ứng dụng quy mô lớn.

tiêu đề phụ

Công chúng chưa chấp nhận DApps, chủ yếu là do nền tảng này chưa trưởng thành và công chúng thiếu hiểu biết chung về công nghệ. Tuy nhiên, trong năm vừa qua, đã có khá nhiều dự án liên quan đến chơi game, cờ bạc và tài chính phát triển nhanh chóng và có được lượng người dùng tốt.

source: stateofthedapps.com

Mô tả hình ảnh

tiêu đề phụ

Block #0 — Frontier

Giai đoạn phát triển Ethereum

Block #200,000 — Ice Age

Kế hoạch phát triển của Ethereum được chia thành bốn giai đoạn riêng biệt. Mỗi giai đoạn nhằm mục đích giới thiệu nhiều tính năng hơn và khắc phục sự cố. Mỗi bước cũng bao gồm "các phiên bản phụ", được gọi là "các nhánh cứng", thay đổi chức năng và tính năng theo cách không tương thích ngược.

Block #1,150,000 — Homestead

Dòng thời gian sau đây là các giai đoạn phát triển Ethereum được lên kế hoạch ban đầu:

Block #1,192,000 — DAO

Đây là giai đoạn phát triển ban đầu của Ethereum từ ngày 30 tháng 7 năm 2015 đến tháng 3 năm 2016.

Block #2,463,00 — Tangerine Whistle

Ice Age là một "hard fork" giới thiệu độ khó tăng theo cấp số nhân để tạo điều kiện chuyển đổi suôn sẻ từ PoW sang PoS khi mọi thứ đã sẵn sàng.

Block #2,675,000 — Spurious Dragon

Giai đoạn thứ hai của Ethereum được ra mắt vào tháng 3 năm 2016.

Block #4,370,000 — Metropolis Byzantium

Vụ DAO khét tiếng. Đó là một đợt hard fork đã đền bù cho các nạn nhân của vụ hack DAO và khiến Ethereum và Ethereum Classic chia thành hai hệ thống đối lập.

Block #7,280,000 — Constantinople

Một hard fork khác để thay đổi cách tính gas cho một số hoạt động nặng I/O nhất định và để xóa trạng thái tích lũy sau một cuộc tấn công DoS khai thác chi phí gas thấp của các hoạt động này.

Block #9,056,000 — Istanbul

Đây là giai đoạn phát triển thứ ba của Ethereum, được ra mắt vào tháng 10 năm 2017. Byzantium là nhánh đầu tiên trong hai nhánh chính của Metropolis.

Serenity — Ethereum 2.0

Đây là hard fork thứ hai trong giai đoạn Metropolis, được hoàn thành vào tháng 2 năm 2019. Hard fork cũng bao gồm các sửa đổi khác để khắc phục sự cố bảo mật có tên mã là Petersburg.

Đây là một hard fork khác, dự kiến kích hoạt vào ngày 4 tháng 12 năm 2019, sẽ bao gồm nhiều bản sửa lỗi bảo mật hơn và khuyến khích chuyển từ thuật toán PoW sang thuật toán PoS.

tiêu đề phụ

Serenity là giai đoạn cuối cùng của quá trình phát triển Ethereum. Nó sẽ giới thiệu Ethereum 2.0 - một chuỗi khối Ethereum mới, tích hợp PoS hoàn chỉnh và giới thiệu Máy ảo Ethereum mới, trong số những thay đổi khác ở nhiều chi tiết.
Đã có rất nhiều cuộc thảo luận và tin đồn về thời điểm Serenity sẽ ra mắt công chúng. Giai đoạn lớn này sẽ được chia thành các giai đoạn phụ khác nhau:
Lộ trình thanh thản
Giai đoạn 2: Máy ảo Ethereum mới eWASM (2021)

Ethereum 2.0

Giai đoạn 3: Cải tiến liên tục Tiếp tục phát triển (2022)

tiêu đề phụ
Ethereum 2.0
Thuật ngữ "Ethereum 2.0" mô tả tất cả các bản cập nhật đến từ Serenity sẽ giúp Ethereum có khả năng mở rộng hơn, nhanh hơn và trạng thái của chuỗi khối tốt hơn. Như nhà nghiên cứu Ethereum Danny Ryan đã nêu, các mục tiêu thiết kế chính của Ethereum 2.0 là:
Khả năng phục hồi hệ thống: mục tiêu là giữ cho hệ thống hoạt động bình thường ngay cả khi các nút ngừng hoạt động trên quy mô lớn hoặc toàn bộ mạng bị chia cắt và chia cắt.
Bảo mật: Mục tiêu là sử dụng cơ chế mã hóa và thiết kế để cho phép càng nhiều nút xác minh càng tốt tham gia đầy đủ vào quá trình xác minh trên mỗi đơn vị thời gian.

Tính bền bỉ: Cố gắng chọn các thành phần an toàn lượng tử cho hệ thống của bạn. Nếu các thành phần không thể được đảm bảo an toàn lượng tử trong một thời gian, hãy chọn các thành phần có thể thay thế dễ dàng. Khi có các thành phần an toàn lượng tử trong tương lai, các thành phần tạm thời này có thể dễ dàng thay thế bằng các thành phần an toàn lượng tử.

Phân cấp: Mục tiêu là cho phép máy tính xách tay thông thường xử lý/xác minh các tác vụ sharding có độ phức tạp là O(1) với các tài nguyên có độ phức tạp là O(C) (bao gồm bất kỳ xác minh cấp hệ thống nào, chẳng hạn như trong xác minh chuỗi đèn hiệu). Điều này sẽ cho phép nhiều thiết bị cấp thấp hơn tham gia vào mạng.

Để hiểu tất cả điều này hoạt động như thế nào, hãy xem chi tiết của từng giai đoạn Serenity:

tiêu đề phụ

Giai đoạn 0: Chuỗi đèn hiệu Chuỗi đèn hiệu

Chuỗi đèn hiệu sẽ là một chuỗi khối riêng biệt với chuỗi khối Ethereum. Chuỗi mới này sẽ có thuật toán đồng thuận Proof-of-Stake (PoS) sẽ chạy song song với chuỗi khối Ethereum Proof-of-Work (PoW) chính. Ban đầu, để đơn giản hóa, chuỗi khối không hỗ trợ các hợp đồng hoặc tài khoản thông minh.

Tại thời điểm viết bài, Ethereum đang sử dụng thuật toán đồng thuận "Proof of Work" (PoW), rất giống với thuật toán được sử dụng bởi Bitcoin. Trong Ethereum, tên của thuật toán này là Ethash. Trên Beacon Chain, chúng ta sẽ thấy một thuật toán PoS mới có tên là Casper. Kế hoạch thay thế Ethash bằng Casper đã bị trì hoãn nhiều lần trong vài năm qua, cần một số can thiệp để tháo gỡ khó khăn và trì hoãn việc buộc PoW phải loại bỏ. Bây giờ cuối cùng chúng ta đã có chuỗi đèn hiệu.

Theo cơ chế đồng thuận PoS, chuỗi khối theo dõi một tập hợp các xác minh và bất kỳ ai nắm giữ tài sản kỹ thuật số cơ bản của chuỗi khối (trong trường hợp này là Ether) đều có thể làm như vậy bằng cách gửi một loại giao dịch cụ thể để khóa ether của họ vào xác minh tiền gửi. Người xác thực thay phiên nhau đề xuất và bỏ phiếu cho khối hợp lệ tiếp theo. Trọng lượng của phiếu bầu của người xác thực phụ thuộc vào quy mô tiền gửi (cổ phần) của họ. Nếu phần lớn những người xác nhận từ chối các khối mà họ đã tạo, thì những người xác nhận có nguy cơ mất tiền gửi của họ. Thay vào đó, những người xác thực nhận được một phần thưởng nhỏ tỷ lệ với cổ phần của họ cho mỗi khối được đa số chấp nhận. Do đó, PoS buộc những người xác thực phải hành động trung thực và tuân thủ các quy tắc đồng thuận thông qua hệ thống thưởng và phạt.

ETH2: Ether mới

Một tính năng khác của Giai đoạn 1 là giới thiệu ETH2, một tài sản mới được xác thực trên chuỗi đèn hiệu mới. ETH2 mới này sẽ được tạo như một phần thưởng để xác thực các giao dịch trên beacon chain và bất kỳ ETH1 nào cũng có thể mua được. Ban đầu, không có cách nào để loại bỏ ETH2 khỏi beacon chain. Nếu ai đó sẽ trở thành người xác thực cho chuỗi mới, họ cần ít nhất 32 ETH để đặt cọc cho chuỗi ban đầu.

tiêu đề phụ

Giai đoạn 1: Chuỗi phân mảnh

Sharding là một kỹ thuật có khả năng mở rộng cho phép các giao dịch diễn ra song song. Điều này giúp mở rộng quy mô giao dịch bằng cách chia mạng thành các phân đoạn, cho phép mạng xử lý đồng thời nhiều giao dịch.

Vitalik Buterin bày tỏ quan điểm sau về "sự phân mảnh":

Sharding sẽ được giới thiệu trên Beacon Chain với kích thước ban đầu khoảng 100. Trình xác thực sẽ xác thực các giao dịch từ các phân đoạn của chính họ và trong giai đoạn đầu tiên, họ sẽ không phê duyệt bất kỳ hợp đồng thông minh, tài khoản hoặc tài sản nào.

Mặc dù sharding sẽ mang lại nhiều khả năng mở rộng hơn nhưng vẫn có một số điểm không hài lòng cần xem xét. Trình xác thực có một nhóm nhỏ các giao dịch để xác thực, điều này làm cho các cuộc tấn công 51% trở nên dễ dàng hơn vì chúng chỉ yêu cầu 51% sức mạnh tính toán (hoặc cổ phần) thay vì toàn bộ mạng.

Kỹ thuật này cũng có thể dẫn đến khả năng tập trung hóa cao hơn, vì mỗi phân đoạn có thể được xác thực bởi một nhóm nhỏ trình xác thực. Sẽ rất thú vị để xem giai đoạn này được thực hiện như thế nào, vì nó vẫn cần được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo rằng tất cả các trình xác thực đều được chọn ngẫu nhiên để tránh tập trung hóa và mọi cuộc tấn công rủi ro.

tiêu đề phụ

Giai đoạn 2: Máy ảo Ethereum mới eWASM

EVM là gì

Tất cả các nút trên hệ thống Ethereum cần chạy các hợp đồng thông minh để thực hiện các giao dịch cuối cùng trên chuỗi khối. Máy ảo Ethereum (EVM) cho phép các hợp đồng thông minh này được thực thi.

EVM là trung tâm của mạng Ethereum và là cốt lõi của việc triển khai và thực thi hợp đồng thông minh. Nó có thể được coi như một máy tính được phân phối toàn cầu chứa hàng triệu đối tượng có thể thực thi được, mỗi đối tượng có kho lưu trữ dữ liệu vĩnh viễn của riêng mình. Về mặt kỹ thuật, nó là một thực thi dựa trên ngăn xếp của các hướng dẫn ngôn ngữ máy. Hợp đồng thông minh được viết bằng ngôn ngữ "cấp cao" như Solidity và được biên dịch thành mã byte để thực thi trên EVM.

Một trong những vấn đề chính với EVM hiện tại là nó xử lý các giao dịch một cách tuần tự. Với những thay đổi trong PoS và sharding, các giao dịch cần được xử lý song song và EVM hiện tại không phù hợp cho việc này.

EVM mới

EVM mới được gọi là eWASM, viết tắt của Ethereum WebAssembly. WebAssugging là một tiêu chuẩn mở xác định định dạng mã nhị phân di động cho các chương trình thực thi. Kiến trúc mới này cho EVM sẽ cung cấp hiệu suất tốt hơn và có khả năng hỗ trợ các hợp đồng thông minh, tài khoản, trạng thái, v.v. trên chuỗi khối mới. Sự phát triển của eWASM hiện đang ở giai đoạn rất sớm, với kế hoạch phát hành vào năm 2021. Hiện nay, vẫn còn cần nhiều nghiên cứu.

tiêu đề phụ
Giai đoạn 3: Cải tiến liên tục Cải tiến liên tục
"Cải tiến liên tục" là một tên mã bao gồm tất cả các thay đổi, bản sửa lỗi và cải tiến trong tương lai của các giai đoạn trước và nhiều thứ khác tiếp theo. Thật không may, không có nhiều thông tin về giai đoạn này, vì nó được lên kế hoạch ban đầu để ra mắt vào năm 2022. Những gì chúng tôi biết là các công nghệ sau sẽ được triển khai:
khách hàng nhẹ;