Ethereum 2.0 có một tương lai tươi sáng

Lưu ý của biên tập viên: Bài viết này đến từTrại Blockchain (ID: blockchain_camp)Lưu ý của biên tập viên: Bài viết này đến từ

Trại Blockchain (ID: blockchain_camp)

Trại Blockchain (ID: blockchain_camp)

, Tác giả: Grant Hummer, được Odaily sao chép với sự cho phép.

Bất cứ ai đã theo dõi Ethereum trong một thời gian đều biết rằng lịch sử của nó đầy rẫy những lời hứa bị trì hoãn, vé bị trả lại và thông tin sai lệch về các kế hoạch trong tương lai. Điều này đã khiến nhiều người coi Ethereum là một thử nghiệm thất bại. Sự bi quan này là dễ hiểu, Ethereum (ETH1) ngày nay đang chạy chậm, tốc độ của toàn bộ mạng bị hạn chế, nó chỉ có thể xử lý 15 giao dịch mỗi giây (TPS) và rất tốn kém khi thực hiện các phép tính phức tạp quy mô lớn. Để so sánh, Visa có thể xử lý hàng chục nghìn giao dịch mỗi giây.

Tại sao Ethereum chậm và đắt? Nói một cách đơn giản, vì chi phí phi tập trung (hiện tại) cao. Phân cấp rất tốn kém và giống như hầu hết các chuỗi khối ngày nay, mọi nút trên Ethereum (được định nghĩa là một máy tính được kết nối với mạng, chẳng hạn như máy tính chạy phần mềm Ethereum) phải được nối mạng cho tất cả các tính toán để đảm bảo rằng tất cả những người tham gia đều tuân thủ các quy tắc. Điều này tiêu tốn năng lượng và tài nguyên thực sự. Về chi phí thời gian, các nút chạy Ethereum trải rộng khắp thế giới - xét cho cùng, đây là một mạng công cộng cung cấp vô số ưu đãi cho người tham gia - đồng thời, độ trễ giao tiếp giữa các nút khác nhau cao và sức mạnh tính toán khác nhau. Do đó, mạng cần duy trì đủ độ trễ để các nút chậm hơn có thể "bắt kịp" và tiếp tục đóng góp vào việc bỏ phiếu phân cấp mạng. Theo thiết kế kiến ​​trúc hiện tại, mạng Ethereum phải xử lý quá nhiều dữ liệu trong thời gian rất ngắn và phần cứng của người dùng (chẳng hạn như máy tính xách tay hoặc máy chủ cá nhân) không thể theo kịp và các nút chức năng duy nhất trên mạng chỉ lớn trung tâm dữ liệu lên. Điều này sẽ gây tổn hại nghiêm trọng đến tính phi tập trung của Ethereum, vì các nút trung tâm dữ liệu này có thể dễ dàng hình thành độc quyền và tiếp quản hoặc thực hiện kiểm soát kiểm duyệt đối với mạng. Nhiều mạng được mã hóa như EOS gặp phải vấn đề này trong thực tế ngày nay.

Điều quan trọng là phải duy trì đủ mức độ phân cấp trong các chuỗi khối công khai. Nếu không có sự phân cấp, việc sử dụng chuỗi khối sẽ không có nhiều ý nghĩa, vì các chuỗi khối tập trung có thể dễ dàng kiểm duyệt các giao dịch từ số đông và kém hiệu quả hơn nhiều so với cơ sở dữ liệu phân tán thông thường. Đối với những độc giả mới sử dụng blockchain, chúng ta có thể nhớ lại rằng trước khi Satoshi Nakamoto phát minh ra hình thức quản lý phi tập trung mới trong Bitcoin, thực tế không có hệ thống nào có thể thực hiện "kiểm soát không tin cậy" — bởi vì tất cả những người tham gia đều có ảnh hưởng đến quyết định, nhưng không bên nào có tất cả hoặc nhiều kiểm soát. Vitalik Buterin, người tạo ra Ethereum, đã có câu trả lời nổi tiếng về sự đánh đổi giữa tính phi tập trung và hiệu suất, chỉ ra rằng bất kỳ ai cũng có thể xây dựng một hệ thống TPS cao, miễn là nó trở thành một "bãi rác tập trung hấp dẫn".

Điều gì sẽ xảy ra nếu có thể xây dựng một chuỗi khối mà không cần mỗi nút phải xử lý giao dịch từ các nút khác và cũng để giảm chi phí liên lạc bằng cách chỉ xử lý một phần giao dịch của toàn bộ mạng?

Chúng tôi có ETH2.

ETH2 là thế hệ tiếp theo của Ethereum và thậm chí gọi nó là Ethereum cũng không phù hợp. Đây là một dự án hoàn toàn khác, với mô hình 0-1 mới về cách các chuỗi khối hoạt động trên quy mô lớn. Mục tiêu của ETH2 là cải thiện khả năng mở rộng, bảo mật và khả năng lập trình của Ethereum. Một chuỗi xử lý 15 giao dịch đã trở thành lịch sử và ETH2 có thể xử lý hàng nghìn hoặc thậm chí hàng chục nghìn giao dịch mỗi giây (hoặc thậm chí nhiều hơn) thông qua một chuỗi mà không làm mất tính phân quyền. Trên thực tế, không giống như cơ chế bằng chứng công việc (PoW) hiện được sử dụng trong Bitcoin và ETH1, ETH2 sẽ giới thiệu một cơ chế đồng thuận an toàn hơn về mặt kinh tế, đó là bằng chứng cổ phần (PoS). Trong các chuỗi khối PoW truyền thống như Bitcoin, việc sản xuất và giao dịch bitcoin mới được xử lý bởi những người khai thác, cá nhân và tổ chức sử dụng phần cứng đắt tiền để giải quyết các vấn đề toán học phức tạp. Công cụ khai thác bảo mật mạng để đổi lấy phí giao dịch. Trong các chuỗi khối PoS (chẳng hạn như ETH2), tình hình lại khác và các ether mới được sản xuất và giao dịch bởi những người xác thực, những người khóa ether của chính họ để cung cấp bảo mật cho mạng. Trên thực tế, tính bảo mật do trình xác thực cung cấp phụ thuộc vào giá trị của chính mạng và nếu trình xác thực hoạt động sai (chẳng hạn như phê duyệt một giao dịch độc hại), ether của nó có thể bị cắt giảm. Cơ chế này khuyến khích người xác minh tuân thủ các quy tắc giao thức.

Một lý do quan trọng khác cho tính bảo mật vượt trội của PoS là cơ chế PoW dễ bị tổn thương trước các cuộc tấn công được gọi là "cắm trại sinh sản". Nếu kẻ tấn công có thể tích lũy đủ phần cứng khai thác để tấn công Bitcoin hoặc các chuỗi PoW khác, thì Bitcoin không thể ngăn chặn các cuộc tấn công tiếp theo, vì mạng sẽ tiếp tục khởi động lại hoặc hard fork, và cuối cùng nó sẽ chỉ bị chặn vô hạn bởi cùng một đợt tấn công phần cứng khai thác. . Ngược lại, Ethereum có khả năng phục hồi tốt hơn nhiều trước kiểu tấn công này — nó có thể phân nhánh cứng và cắt giảm cổ phần của kẻ tấn công, tương đương với việc đốt cháy trang trại khai thác Bitcoin của kẻ tấn công.

Ngoài ra, ETH2 cho phép các nhà phát triển tạo các phương thức xử lý giao dịch của riêng họ, được gọi là môi trường thực thi. Do đó, các nhà phát triển có thể sử dụng các quy tắc chuỗi khối khác nhau trong Ethereum khi cần. Để đơn giản hóa rất nhiều môi trường thực thi, ETH2 trao quyền cho người dùng sử dụng các quy tắc Bitcoin, quy tắc ZCash, quy tắc ETH1 và nhiều bộ quy tắc khả thi khác cho các giao dịch, quy mô của chúng cao hơn so với hiện tại và đồng thời cùng một lúc, các trình xác thực viết hoa cung cấp khả năng bảo vệ an ninh. ETH2 có thể đạt được mục tiêu này thông qua "sharding": mỗi phân đoạn trong ETH2 tương tự như một chuỗi khối, với trình tạo và trình xác minh riêng, nhưng mỗi phân đoạn được kết nối chặt chẽ với các phân đoạn khác và có thể giao tiếp với nhau. chuỗi phân mảnh mạng. Bằng cách này, thay vì xử lý các giao dịch riêng lẻ trên toàn bộ mạng, các trình xác thực được chỉ định trên ETH2 chỉ có thể xử lý và xác minh các giao dịch trên một phân đoạn duy nhất. Đây là một công nghệ tiên tiến cho phép người tham gia sử dụng phần cứng máy khách để tham gia một cách có ý nghĩa trên mạng ETH2.

Điều này rất quan trọng: mọi phân đoạn trong ETH2 sẽ chia sẻ bảo mật như nhau với mọi phân đoạn khác và để xâm phạm một phân đoạn duy nhất, toàn bộ hệ thống sẽ phải bị xâm phạm. Trên Cosmos, mỗi chuỗi chịu trách nhiệm về bảo mật của riêng mình, dẫn đến một mạng phi tập trung và dễ bị tổn thương. Mô hình bảo mật này cung cấp các đảm bảo bảo mật tốt hơn so với các nền tảng như Cosmos. Do đó, để xâm phạm ETH2, kẻ tấn công sẽ phải mua và đặt cọc Ether trị giá hàng tỷ đô la, số tiền này sẽ tăng lên nếu giá Ether tăng.

Đây là hình ảnh của mạng chuỗi khối truyền thống — một "chuỗi" khối dữ liệu duy nhất. Đừng bận tâm hiểu ý nghĩa của tiêu đề khối hoặc danh sách giao dịch, hình ảnh này chỉ mang tính minh họa:

ChainSafe Systems

• Đây là hình ảnh của ETH2, nhưng thực tế không chỉ có 2 shard chain mà là 64. Tất cả các mảnh phối hợp với nhau bằng chuỗi đèn hiệu. Tương tự như hình trên, không cần quan tâm đến các chi tiết kỹ thuật:

• ETH2 được xây dựng bởi chín nhóm kỹ thuật khác nhau, tất cả đều nhận được tài trợ từ Ethereum Foundation và nhận được sự hỗ trợ rộng rãi từ cộng đồng Ethereum. Các nhóm này đang xây dựng ứng dụng khách — những thứ giống như trình duyệt web (chẳng hạn như Chrome hoặc Firefox), nhưng để truy cập và tham gia vào mạng Ethereum. Sự đa dạng của khách hàng là một trong những nguyên tắc cốt lõi của Ethereum, tiêu chí tiền đề: nghĩa là nếu một hoặc hai khách hàng gặp sự cố hoặc có lỗi, thì toàn bộ mạng sẽ không bị sập. Mỗi khách hàng nhắm mục tiêu sử dụng thích hợp khác nhau, nhưng tất cả khách hàng đều có thể tham gia vào mạng. Ví dụ: một ứng dụng khách được tối ưu hóa cho điện thoại thông minh và ứng dụng khách kia được xây dựng để sử dụng cho doanh nghiệp. Nhóm kỹ thuật đã xây dựng ETH2 theo các thông số kỹ thuật được tạo bởi các nhà nghiên cứu tài năng (hầu hết là tiến sĩ khoa học máy tính và tương tự) trong Ethereum Foundation, ConsenSys và cộng đồng học thuật rộng lớn hơn. Phần lớn nghiên cứu được thực hiện dưới dạng nguồn mở trên trang web ethresear.ch, cho phép mọi người trên khắp thế giới đóng góp các ý tưởng, đề xuất hoặc phê bình kỹ thuật hợp lệ. Phải mất nhiều năm lặp đi lặp lại để đưa các thông số kỹ thuật này về trạng thái hiện tại: Trong một thời gian, các nhà nghiên cứu nghĩ rằng họ có một thiết kế đang hoạt động, nhưng sau đó đã phát hiện ra các lỗi khiến một số hoặc thậm chí toàn bộ hệ thống phải được thiết kế lại. Không ngoa khi nói rằng nhóm nghiên cứu ETH2 là nhóm thiết kế giao thức tài năng và giàu kinh nghiệm nhất trong toàn bộ lĩnh vực blockchain.

• Dưới đây là danh sách các nhóm nghiên cứu ETH2 (theo thứ tự ngẫu nhiên):

PegaSys 

• Có trụ sở chính tại Toronto, Ontario, công ty có hơn 30 người, trong đó có 5 nhà phát triển chịu trách nhiệm nghiên cứu ứng dụng khách ETH2;

• Các nhà phát triển cơ sở, đã gặp nhau tại Sàn giao dịch nhà phát triển Ethereum ở Toronto;

• Xây dựng ứng dụng khách Lodestar được viết bằng JS.

• ConsenSys (công ty lớn nhất trong hệ sinh thái Ethereum) có một đội ngũ hơn 50 người, với các thành viên rải rác khắp nơi trên thế giới;

Harmony 

• Xây dựng Pantheon, ứng dụng khách ETH1 thân thiện với doanh nghiệp;

• Có một nhóm các nhà nghiên cứu tập trung vào thông số kỹ thuật của ETH2;

• Máy khách Artemis dựa trên Java được xây dựng, được tối ưu hóa cho mục đích sử dụng của doanh nghiệp.

• đội 4 thành viên đặt tại Nga;

Parity Technologies

• Xây dựng ứng dụng khách Java Ethereum;

• Thông tin công khai hạn chế cho đến nay;

• Có thể hợp nhất với PegaSys/Artemis.

• Nhóm hơn 60 người ở Berlin, với rất nhiều nhân viên làm việc từ xa (không phải tất cả họ đều làm việc trên ETH2);

Prysmatic Labs

• Nhận được 5 triệu đô la từ Ethereum Foundation để xây dựng ứng dụng khách ETH2 Substrate Shasper;

• Ngoài ra, nhóm đằng sau dự án chuỗi khối có thể tương tác Polkadot, mà một số người coi là đối thủ cạnh tranh của Ethereum;

• Xây dựng và duy trì ứng dụng khách ETH1 phổ biến thứ hai

Sigma Prime

• Một đội gồm 6 người sống rải rác trên khắp nước Mỹ;

• Blog cập nhật hoạt động rất tích cực và blog của nó là một cách hay để tìm hiểu thêm và theo dõi ETH2;

• Ứng dụng khách Prysm được xây dựng cho một số mục đích chính, tương tự như Geth trong ETH1.

Status

• Một nhóm 4 người có trụ sở tại Sydney, Úc;

• Nền tảng phát triển phần mềm và học thuật vững chắc;

Trinity

• Xây dựng Ngọn hải đăng phía máy khách cho các trường hợp sử dụng chính.

• Một đội gồm 8 người sống rải rác khắp Châu Âu;

Nethermind

• Phát triển ứng dụng khách nhẹ Nimbus cho điện thoại thông minh hoặc các môi trường "nhẹ" khác.

• Một nhóm 4 người đã ký kết với Ethereum Foundation;

Ứng dụng khách nhẹ được xây dựng sẽ được sử dụng để tạo nguyên mẫu cho các triển khai nâng cao hơn.

nhóm 7 người có trụ sở tại London và Ba Lan;

Xây dựng ứng dụng khách Windows cho ETH2 trong .NET.

Việc phát hành ETH2 được chia thành nhiều giai đoạn, nhưng quan trọng nhất trong số này là ba giai đoạn đầu tiên. Các giai đoạn này làm xáo trộn việc triển khai các thành phần khác nhau của ETH2, không chỉ bởi vì việc xây dựng từng thành phần một cách chính xác sẽ mất thời gian mà còn bởi vì việc giới thiệu các thay đổi dần dần sẽ giảm đáng kể rủi ro kỹ thuật. "Di chuyển nhanh để phá giải độc đắc" không phải là điều khôn ngoan đối với mạng lưới tiền điện tử trị giá hàng tỷ đô la. Không giống như các công ty công nghệ tập trung có thể đưa ra các bản sửa lỗi nhanh chóng, các mạng được mã hóa chứa các lỗi nghiêm trọng có thể bị tàn phá trong một thời gian dài vì tất cả những người tham gia mạng phải cập nhật thủ công lên phiên bản máy khách mới nhất. tạo ether mới ngoài không khí, một số lượng lớn giao dịch phải được khôi phục để đảm bảo tính bảo mật của mạng. Điều này sẽ có tác động cực kỳ tiêu cực, như vụ hack DAO đã xảy ra vào năm 2016, khiến các nhà phát triển và người dùng Ethereum phải phân tách chuỗi của riêng họ, Ethereum Classic.

Đợt 0: Có thể giao nhà vào cuối quý II/2020 hoặc đầu quý III. Giới thiệu Beacon Chain để phục vụ như một loại trung tâm "chỉ huy và kiểm soát" cho toàn bộ mạng ETH2. Chuỗi báo hiệu này sẽ tổ chức các trình xác thực, chỉ định chúng cho các chuỗi phân đoạn khác nhau và chịu trách nhiệm xử lý các giao dịch cho phân đoạn đó trước khi xáo trộn ngẫu nhiên sang phân đoạn khác. Xáo trộn là một phần quan trọng trong bảo mật của ETH2 và việc thiếu xáo trộn sẽ dẫn đến một phần nhỏ trình xác thực có khả năng bị mua chuộc hoặc bị xâm phạm, gây ảnh hưởng đến hoạt động của ETH2. Chuỗi đèn hiệu cũng chịu trách nhiệm chứng minh tính chính xác của các khối dữ liệu được tạo bởi các phân đoạn khác nhau để ether, mã thông báo và dữ liệu có thể được trao đổi giữa các phân đoạn khác nhau. Nói theo thuật ngữ của California những năm 1970: beacon chain là một chuỗi khối chi phối các chuỗi khối khác.

Nếu chuỗi đèn hiệu là lệnh và kiểm soát, thì những người xác nhận là những người xử lý việc xây dựng. Người xác thực là những người tham gia trên mạng PoS xử lý và đặt trước các giao dịch trên mạng, đồng thời chuyển tiếp những giao dịch này cho nhau và cho những người tham gia khác. Họ có thể kiếm được phí giao dịch và tiền tệ mới đúc cho việc này. Trình xác thực được cho là vai trò quan trọng nhất trong mạng được mã hóa và việc thiết kế cơ chế khuyến khích cho chúng cũng là một thách thức cốt lõi mà ETH2 muốn giải quyết. Beacon chain cũng chịu trách nhiệm loại bỏ các trình xác thực hoạt động sai.

Giai đoạn 1: Sẽ được giao vào năm 2021, tự bắt đầu chuỗi phân đoạn nhưng không thể xử lý hoặc tạo dữ liệu trên phân đoạn. Những dữ liệu này sẽ tồn tại trên các phân đoạn ở dạng thô (tức là đốm dữ liệu), chủ yếu để đảm bảo rằng các chuỗi phân đoạn có thể giao tiếp với nhau và truyền thông tin đến chuỗi báo hiệu. Sharding không thể thực hiện bất kỳ tính toán nào trên dữ liệu. Giai đoạn 1 ban đầu giống như một mạng thử nghiệm được tối ưu hóa với số lượng sử dụng hạn chế, nhưng không phải vậy. Các DApp mới hoặc hiện có có thể tận dụng các kho dữ liệu này, tăng khả năng mở rộng. Ví dụ: Twitter DApp phi tập trung có thể lưu trữ dữ liệu trên chuỗi phân đoạn và thực hiện hầu hết các phép tính bên ngoài chuỗi và ETH1 cung cấp cho nó sự đảm bảo bảo mật cao. Trong Giai đoạn 1, ETH1 vẫn sẽ hoạt động bình thường, trong khi chuỗi 1.0 và 2.0 sẽ hoạt động đồng thời.

Vào cuối tháng 12 năm 2019, Vitalik đã đề xuất tăng tốc độ di chuyển của ETH1 vào chuỗi đèn hiệu để Ethereum có thể nhận ra việc sử dụng PoS và tích hợp với ETH2 nhanh hơn. Ban đầu, ETH1 sẽ tồn tại dưới dạng một phân đoạn đặc biệt (chứ không phải môi trường thực thi), nhưng sẽ chuyển sang môi trường thực thi trong Giai đoạn 2. Hiện tại không có kế hoạch cho biết khi nào điều này sẽ xảy ra, nhưng có vẻ như nó sẽ xảy ra trong Giai đoạn 1.

Giai đoạn 2: Dự kiến ​​sẽ ra mắt vào năm 2021 hoặc 2022, cũng sẽ hiện thực hóa tầm nhìn thực sự của ETH2. Tại thời điểm đó, các phân đoạn có thể xử lý các giao dịch và mạng ETH2 có thể được sử dụng trong các ứng dụng kinh doanh thực tế. Hợp đồng thông minh được chia nhỏ sẽ được giới thiệu trong Giai đoạn 2, cùng với các môi trường thực thi tương ứng để chạy hợp đồng thông minh. Như đã đề cập trước đó, môi trường thực thi cho phép các nhà phát triển tạo các bộ quy tắc tùy ý để xử lý các giao dịch của họ. Điều đó cũng có nghĩa là các nhà phát triển giao thức có thể tạo môi trường thực thi bắt chước Bitcoin, Zcash, ETH1 hoặc bất kỳ thứ gì khác có thể tưởng tượng được để tính toán các giao dịch chuỗi khối. Cũng giống như cách ETH1 kết hợp Bitcoin để kích hoạt hợp đồng thông minh, ETH2 sẽ kết hợp ETH1 để xác định lại bản chất của điện toán chuỗi khối.

• Vẫn còn một số lượng lớn các vấn đề nghiên cứu chưa được giải quyết trong một số thành phần của ETH2, chẳng hạn như cách tiếp tục cung cấp và lưu trữ dữ liệu theo cách phi tập trung (tránh một số ít nhà cung cấp dữ liệu độc quyền và kiểm soát mạng), cách thức hoạt động của các giao dịch giữa các phân đoạn, và môi trường thực thi, cách quản lý, v.v. Nhưng nghiên cứu về những vấn đề này đang tiến triển nhanh chóng.

• Ba giai đoạn của ETH2 được nhắc lại một lần nữa:

• Giai đoạn 0:

Giao nhà cuối quý II hoặc đầu quý III năm 2020;

• Kích hoạt chuỗi đèn hiệu và triển khai xác minh PoS trên chuỗi đèn hiệu;

• ETH1 sẽ tiếp tục hoạt động bình thường.

• Giai đoạn 1:

Giao nhà năm 2021;

• Bắt đầu các chuỗi phân đoạn, cho phép dữ liệu được lưu trữ trên các chuỗi phân đoạn này, nhưng các giao dịch không được xử lý trên các phân đoạn đó;

• ETH1 có thể tiếp tục hoạt động bình thường hoặc được hợp nhất vào ETH2 dưới dạng một phân đoạn đặc biệt.

• Giai đoạn 2:

Giao hàng vào cuối năm 2021 hoặc đầu năm 2022;

Cho phép giao dịch trên các phân đoạn;