以太坊正在超越中本聪时代，V神畅想2030“加密世界计算机”

Tiêu đề gốc:The cryptographic world computer;Tác giả gốc: Vitalik

Biên dịch｜Odaily (@OdailyChina); Người dịch｜Asher (@Asher_ 0210)

Chúng ta thường gọi Ethereum là "blockchain", cách gọi này dễ khiến người ta nghĩ rằng: về bản chất, nó vẫn là cùng một loại công nghệ với Bitcoin mà Satoshi Nakamoto đã tạo ra vào năm 2009. Điều này đúng ở nhiều phương diện, ngay cả "Lean Ethereum" (Ethereum tinh gọn) trong tương lai được xây dựng theo lộ trình Strawmap cũng sẽ vẫn giữ một số đặc điểm cơ bản của blockchain.

Nhưng trong mười lăm năm qua, công nghệ này đã thay đổi rất nhiều, và ba năm tới sẽ tiếp tục phát triển. Điều mà Ethereum đang hướng tới có thể là một hệ thống có sự khác biệt về bản chất so với blockchain thời kỳ đầu.

Ethereum ngày nay hỗ trợ tính toán tổng quát, áp dụng cơ chế proof of stake. Trên chuỗi đã có các ứng dụng sử dụng zero-knowledge proof, L2 cũng đang cung cấp khả năng mở rộng và bảo vệ quyền riêng tư. Ethereum trong tương lai có thể lựa chọn giữa quy mô tính toán cực lớn và khả năng tính toán hoàn toàn tổng quát tùy theo nhu cầu của ứng dụng; các block có thể được nhiều bên cùng xây dựng theo nhiều cách; cơ chế proof of stake sẽ được tối ưu hóa thêm; zero-knowledge proof cũng sẽ đóng vai trò then chốt ở tầng cơ sở.

Nhìn từ whitepaper Bitcoin, Ethereum đã thay đổi những gì?

Nhìn lại whitepaper Bitcoin ban đầu, rồi đối chiếu từng phần với Ethereum năm 2015, năm 2025 và Ethereum được hình dung cho năm 2030, gần như mọi phần đều đã có thay đổi lớn.

Lấy việc ủy quyền giao dịch làm ví dụ, blockchain thời kỳ đầu chủ yếu dựa vào chữ ký, trong tương lai còn có thể sử dụng chữ ký kháng lượng tử hoặc zero-knowledge proof. Việc xác minh block cũng không còn nhất thiết phải tải xuống toàn bộ dữ liệu và thực thi lại toàn bộ tính toán, mà có thể kiểm tra tính khả dụng của dữ liệu thông qua PeerDAS, rồi xác minh SNARK. Quá trình giao dịch vào block, cách tính toán và lưu trữ, cũng như những gì light client có thể tự xác minh, đều đã khác rất nhiều so với blockchain thời kỳ đầu.

Gần như tất cả các thuộc tính cốt lõi định nghĩa nên "blockchain" đều đã thay đổi, hoặc sắp thay đổi:

• Cách xác minh: từ tải xuống block, thực thi lại, chuyển sang lấy mẫu thông qua PeerDAS và xác minh SNARK;
• Cơ chế đồng thuận: từ PoW chuyển sang PoS, rồi chuyển sang PoS được tối ưu hóa cao hơn;
• Quyền xây dựng block: từ một miner duy nhất xây dựng block, chuyển sang nhiều bên cùng tham gia xây dựng.

Vì vậy, Ethereum sau khi hoàn thành nâng cấp Lean vẫn được gọi là "blockchain", phần lớn chỉ là kế thừa cách gọi trong lịch sử. Nó vừa giữ lại tư tưởng cốt lõi mà Satoshi Nakamoto đề ra, vừa sử dụng các công cụ mật mã học được phát triển qua năm mươi năm nghiên cứu học thuật. Những công cụ này vào năm 2009 còn chưa tồn tại, hoặc chưa chín muồi.

Mật mã học không phải là ngành duy nhất quan trọng. Xác minh hình thức, lý thuyết cơ sở dữ liệu, mạng ngang hàng, lý thuyết thông tin và kinh tế học cũng đóng vai trò tương tự. Tuy nhiên, những tiến bộ trong các lĩnh vực này không làm thay đổi quy trình cơ bản của blockchain thời kỳ đầu. Mọi người đều cố gắng tạo ra block tiếp theo tuân thủ quy tắc PoW; sau khi ai đó thành công sẽ phát block đi, những người khác tải xuống và thực thi lại, cứ lặp lại như vậy. Còn sự phát triển của mật mã học đang thay đổi chính quy trình này.

Người dùng được gì, nhà phát triển cần thay đổi gì?

Những thay đổi công nghệ này cũng sẽ thay đổi sự đánh đổi mà người dùng phải đối mặt khi sử dụng mạng Ethereum.

Mạng Ethereum năm 2015 có thể vận hành liên tục, chống kiểm duyệt giao dịch, đảm bảo giao dịch được thực thi theo đúng quy tắc đã viết sẵn, và giao dịch không thể đảo ngược. Nhưng những đảm bảo này đi kèm chi phí rất cao. Khả năng bảo vệ quyền riêng tư của mạng còn hạn chế, xác nhận giao dịch cần thời gian. Người dùng nếu muốn tự xác minh còn phải chạy một node có hiệu năng khá mạnh, nếu không thì chỉ có thể tin tưởng người khác.

Mạng Ethereum được hình dung cho năm 2030 sẽ giữ lại những đảm bảo này, và thông qua FOCIL còn đảm bảo giao dịch vào block theo thời gian thực. Trong một số tình huống, khả năng bảo vệ quyền riêng tư mà nó cung cấp có thể mạnh hơn cả server. Tuy nhiên, tính toán tổng quát vẫn đắt đỏ, và cũng khó bảo vệ quyền riêng tư một cách toàn diện. Chi phí của nhiều loại tính toán chuyên dụng có thể thấp hơn nhiều, nhiều ứng dụng chuyên dụng cũng có thể cung cấp khả năng bảo vệ quyền riêng tư mạnh hơn.

Xác nhận giao dịch vẫn cần thời gian. Năm 2015, mạng Ethereum ra một block khoảng 17 giây, chờ 12 lần xác nhận cần khoảng 200 giây. Đến năm 2030, một slot đơn lẻ có thể rút ngắn xuống còn khoảng 4～8 giây, đạt tính chung cuộc cần khoảng 8～32 giây. Người dùng vẫn cần tự chạy node để có được đảm bảo xác minh đầy đủ nhất, nhưng yêu cầu để chạy node sẽ thấp hơn nhiều.

Đồng thời, cách nhà phát triển tổ chức tính toán sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí ứng dụng. Trong blockchain thời kỳ đầu, cùng một lượng dữ liệu và tính toán thường có nghĩa là chi phí tương tự nhau. Tương lai sẽ khác, nếu nhồi tất cả thao tác vào một giao dịch chỉ có thể thực thi tuần tự, chi phí sẽ rất cao; nếu làm rõ mối quan hệ phụ thuộc giữa các bước, để chúng có thể xử lý song song, hoặc hoàn thành tổng hợp trước khi vào block cuối cùng, chi phí có thể giảm xuống.

Điều này sẽ dần thay đổi thiết kế ứng dụng Ethereum. Về lâu dài, có thể chỉ những thông tin liên quan đến thay đổi trạng thái và thứ tự thực thi của chúng, nhất thiết phải do blockchain xử lý, mới cần lên chuỗi. Những nội dung khác có thể được tổng hợp trước, để blockchain tập trung hơn vào công việc của chính nó.

Phi tập trung cũng có thể trở thành lợi thế về hiệu năng

Có lẽ thay đổi quan trọng nhất là, tính phi tập trung của mạng không còn chỉ là chi phí phải gánh để đổi lấy an toàn và ổn định. Trong một số ít trường hợp, nó cũng có thể trở thành lợi thế về hiệu năng. Mạng phi tập trung có thể lưu trữ song song nhiều dữ liệu hơn, cũng có thể hoàn thành song song một lượng lớn tính toán, trong đó nhiều tính toán có thể được thực hiện trong mempool. Trong một số tình huống, nó còn có thể tăng cường quyền riêng tư, vì chỉ có mạng phi tập trung mới có thể che giấu hiệu quả thông tin như dữ liệu và yêu cầu đến từ đâu.

Đây từng là một tầm nhìn của Ethereum vào giữa thập niên 2010. Phi tập trung không chỉ nên dùng để nâng cao tính ổn định của hệ thống, mà còn nên giúp hệ thống mở rộng quy mô. Vì hệ thống tập trung có thể chia việc cho các bên tham gia khác nhau để nâng cao hiệu năng, hệ thống phi tập trung cũng nên làm được điều đó.

Điều kiện then chốt còn thiếu khi đó là xác minh. Sau khi chia việc ra, phải xác nhận rằng mỗi phần đều được hoàn thành đúng đắn. Các thiết kế thời kỳ đầu thử sử dụng ủy ban được chọn ngẫu nhiên, nhưng việc thành lập ủy ban phức tạp, tốn kém, sẽ làm tăng đáng kể độ trễ; nếu ủy ban không làm tròn trách nhiệm, cũng không có cách khắc phục. Ngày nay, mật mã học hiện đại đã giải quyết vấn đề này, và chi phí bổ sung mà các phương án liên quan mang lại cũng đang giảm theo từng tháng.

Độ trễ là một hướng đáng quan tâm khác. Bản thân Ethereum vĩnh viễn không thể so sánh với server về độ trễ, nhưng hạ tầng được xây dựng xung quanh nó có thể làm được. Nói chung, nếu có thể xây dựng một tầng phi tập trung mạnh mẽ hơn giữa người dùng và chuỗi, mà bản thân tầng này không phải là chuỗi, thì Ethereum có thể có được năng lực mạnh hơn mà không làm tổn hại đến các thuộc tính cơ bản của chuỗi.

Từ blockchain đến "máy tính thế giới mật mã"

Trong tương lai xa hơn, Ethereum còn có thể đón nhận một thay đổi khác, đó là sự trỗi dậy của công nghệ obfuscation (iO). Trong điều kiện lý tưởng, công nghệ obfuscation khả dụng có thể loại bỏ sự đánh đổi giữa quyền riêng tư và tính tổng quát, cho phép không giới hạn số lượng người tham gia tham gia tính toán tổng quát theo cách an toàn, được mã hóa. Ngay cả những dạng obfuscation yếu hơn cũng có thể được dùng cho các tình huống như mempool được mã hóa. Tuy nhiên, những thay đổi được thảo luận ở phần trước của bài viết này không cần chờ công nghệ này chín muồi mới xảy ra.

Đây chính là "máy tính thế giới mật mã". Ethereum sẽ không còn chỉ là một sổ cái để mọi người đưa dữ liệu và tính toán lên đó thực thi, mà sẽ trở thành một kiến trúc kết hợp blockchain, công nghệ mật mã bảo vệ quyền riêng tư và xác minh, cùng các thành phần off-chain phi tập trung mạnh mẽ.

Để xây dựng hoàn chỉnh một hệ thống như vậy, vẫn còn nhiều thách thức. Khiến zero-knowledge proof đủ hiệu quả và an toàn không hề dễ, nhưng phạm vi của vấn đề này tương đối rõ ràng, hiện cũng đang được tối ưu hóa liên tục nhờ các công cụ AI. Vấn đề khó hơn, liên quan đến toàn bộ hệ thống, có thể là làm thế nào quản lý khối lượng trạng thái khổng lồ và cho phép các bên tham gia khác nhau truy cập song song vào trạng thái đó. Các phương án liên quan đã xuất hiện, nhưng vẫn cần được hoàn thiện dần khi nhu cầu của các ứng dụng trong tương lai ngày càng rõ ràng.

Nhìn từ lộ trình Strawmap, bản fork Hegota dự kiến thực hiện vào năm sau có thể là bản fork "thông thường" cuối cùng của Ethereum. Các tính năng và công nghệ mà nó áp dụng, người của năm 2015 đại khái vẫn có thể nhận ra. Công việc sau đó sẽ liên quan đến recursive STARK, xác minh hình thức tự động, thuật toán đồng thuận được tối ưu hóa cao, và khiến tất cả những điều này có khả năng kháng lượng tử.

PeerDAS đã mở ra sự chuyển đổi của Ethereum từ một blockchain thuần túy sang một hệ thống mạnh mẽ hơn. Sau Hegota, sự chuyển đổi này sẽ trở thành tuyến chính trong phát triển của Ethereum. Cuối cùng, Ethereum