Như mọi người đều biết, Ethereum đã được tạo ra dựa trên Bằng chứng Công việc (PoW) và thành công chuyển đổi sang Bằng chứng cổ phần (PoS) vào năm 2021. Về vấn đề này, Justin Drake, nhà nghiên cứu cốt lõi của Ethereum, cho rằng: Mặc dù beacon chain đã rất hiệu quả khi mới được giới thiệu PoS, nhưng trong suốt năm năm qua, nó đã tích luỹ một số “nợ kỹ thuật”, thiết kế của nó chưa tận dụng được những công nghệ tiên tiến của hệ thống Phi tập trung (ví dụ như zk-SNARK). Do đó, lớp Nhận thức chung của Ethereum cần một cuộc cải tổ lớn.

Trong bài phát biểu tại sự kiện Devcon tại Bangkok gần đây, nhà nghiên cứu ETH Justin Drake đã công bố một đề xuất cải cách hoàn toàn cho lớp đồng thuận của ETH, được gọi là “Beam Chain”.

Đây là một phần trong lộ trình dài hạn của ETH để tận dụng thành tựu vượt trội của mật mã ZK hiện tại, nhằm nâng cao đáng kể khả năng mở rộng và hiệu suất của mạng mà không cần khởi động mạng mới. Không có nghi ngờ gì, đây là một trong những nâng cấp quan trọng nhất của ETH trong vòng 3-5 năm tới.

Beam Chain không phải là một blockchain mới theo nghĩa đen, mà là một cơ sở hạ tầng mới được xây dựng trên Mạng chính Ethereum, nó sẽ cải thiện đáng kể tốc độ giao dịch, an ninh và hiệu suất của L1 Mạng chính. Một số người hiểu sai Beam Chain là Ethereum 3.0, đó là một hiểu lầm vì Beam Chain chỉ giải quyết vấn đề tầng đồng thuận mà không thay đổi Lớp dữ liệu (như kênh blob) hoặc Lớp thực thi (như Máy ảo Ethereum (EVM)).

Các cải cách cốt lõi lớn của Beam Chain bao gồm:

1. Xác nhận Khối nhanh hơn: Kích hoạt thời gian khe 4 giây và độ tin cậy cao nhất của một khe duy nhất

2. Không hi sinh Phi tập trung để đổi lấy điều gì: Bảo tồn hoặc cải thiện hệ thống Phi tập trung hiện tại

3. Giảm ngưỡng Staking: Cho phép ETH Staking giảm từ 32 ETH xuống còn 1 ETH

4. Bảo vệ người dùng thông thường: loại bỏ MEV dựa trên việc tái cấu trúc Khối

5. Đối tượng tương lai: Đảm bảo mạng Ethereum có khả năng chống lại công nghệ lượng tử

Phương pháp và nguyên lý nâng cấp của Beam Chain

1. Tăng sản lượng Khối

Sức chứa lớn hơn: Beam Chain sẽ tăng sản lượng Khối lên gấp 3 lần hiện tại để nâng cao khả năng giao dịch của Ethereum.

Chống kiểm duyệt: Sự đưa vào của FOCIL (danh sách bắt buộc chứa các lựa chọn fork) tăng cường khả năng chống kiểm duyệt, đảm bảo giao dịch không bị kẻ xấu loại trừ dễ dàng.

Thực hiện đấu giá & ngăn chặn người xác thực: Người xác thực sẽ sử dụng đấu giá thực hiện để ngăn chặn, từ đó đảm bảo hiệu suất mạnh mẽ hơn và phi tập trung, đồng thời giúp người dùng tránh bị MEV xâm phạm.

Độ tin cậy cuối cùng nhanh hơn: Ethereum sẽ có tính năng độ tin cậy cuối cùng trong một khung thời gian duy nhất và thời gian khối 4 giây, từ đó xác nhận giao dịch nhanh hơn và cải thiện hiệu suất mạng.

Thú vị là, sàn giao dịch không cần phải đợi từng khối xác nhận 1/32, 2/32, 3/32 nữa, bởi vì trong tương lai chỉ cần một khối duy nhất để xác nhận.

2. 改进thế chấp

Cải tiến mô hình phát hành: Phần thưởng thay đổi mô hình phát hành cho Người xác thực để làm cho thế chấp trở nên bổ ích hơn.

Thảthế chấp要求：独立Người xác thực仅需thế chấp 1 ETH，远低于当前的 32 ETH 门槛，从而使独立thế chấp更简单、更普及。

Chúng tôi tin rằng, Ethereum cần tăng tốc độ để có thể thu hút nhiều Nút tham gia Nhận thức chung hơn, đồng thời không thay đổi quá nhiều về ngưỡng cửa phần cứng, vượt qua Bộ ba tàn ác thế chấp, điều này thực sự là nhờ vào công nghệ ZK, đây thực sự là bước tiến lớn vượt trội so với ngành công nghiệp.

3. Nâng cao tính bảo mật

Sau mật mã lượng tử: Ethereum sẽ triển khai mật mã chống lượng tử để đảm bảo mạng được bảo vệ khỏi mối đe dọa của Tính toán lượng tử, đây là bước tiến đầu tiên của Ethereum để chống lại sự tấn công lượng tử trên chuỗi Khối.

zkSNARK và zkVM tích hợp: Chứng minh không kiến thức (ZKP) sẽ được tích hợp thông qua zkSNARK và zkVM với Ethereum để nâng cao thêm tính riêng tư, khả năng mở rộng và an ninh.

SNARK hóa chuỗi khối (SNARKification): Ethereum sẽ sử dụng RISC-V để SNARK hóa chuỗi khối, quá trình này sẽ cải thiện hiệu suất sinh chứng minh và khả năng mở rộng. SNARK là một dạng chứng minh không tiết lộ thông tin, cho phép một bên chứng minh sở hữu thông tin mà không cần tiết lộ thông tin hoặc yêu cầu tương tác giữa bên chứng minh và người xác thực.

Nói một cách đơn giản, chúng ta có thể tóm tắt như sau: biến toàn bộ mạng Ethereum trở thành một mạng ZK.

增强随机性：Ethereum坊还将引入强大的随机性，以确保在选取Người xác thực等关键网络流程的公平性。

Thả MEV risk: Better censorship resistance can maximize the flooding of sandwich attacks and other robot attacks.

4. Nguyên lý hoạt động

Kể từ khi thiết kế của tầng đồng thuận hiện tại của Ethereum (ví dụ chuỗi tín hiệu) được xác định, các nhà mật mã học đã đạt được tiến bộ lớn trong SNARK. Việc SNARK hóa hàm chuyển đổi trạng thái của Ethereum (tức là để Người xác thực duy trì quan điểm chính xác về blockchain và tích hợp thông báo thay đổi trạng thái) có thể đạt được thời gian 4 giây và tính cuối cùng trong một khe thời gian.

Một mặt, việc giảm thời gian sản xuất và thời gian xác nhận cuối cùng sẽ giảm thời gian chờ đợi cho trải nghiệm giao dịch L1 ETH.

Một mặt khác, nó cũng có thể loại bỏ giá trị tiềm năng được rút ra từ giao dịch và giảm thiểu nợ kỹ thuật ở tầng công nhận thông qua chiến lược tái cấu trúc Khối từ xa.

Ngoài ra, việc SNARK hóa sẽ giúp mạng Ethereum có khả năng chống lại hiệu ứng lượng tử, đây là tính năng cần thiết cho tương lai của blockchain.

Beam Chain sẽ đẩy mạnh nâng cấp Ethereum từ các khía cạnh sau:

Để tăng tốc độ xử lý: Ethereum Beam Chain sẽ sử dụng công nghệ Phân mảnh, chia dữ liệu thành các phần nhỏ hơn (shards) để xử lý nhiều giao dịch cùng một lúc. Điều này sẽ giảm tắc nghẽn giao dịch và tăng tốc độ giao dịch.

Đảm bảo tính an toàn chống lại máy tính lượng tử: Ethereum sẽ sử dụng công nghệ mã hóa tiên tiến hơn thời đại để đảm bảo rằng ngay cả các máy tính siêu vi Máy tính lượng tử trong tương lai cũng không thể phá vỡ tính an toàn của mạng lưới.

Với việc tích hợp lộ trình của Ether: Beam Chain không phải là mạng độc lập mà là giai đoạn tích hợp của lộ trình mở rộng và nâng cao tính bảo mật của ETH trong 5 tương lai.

5. Ý nghĩa quan trọng

Đối với khả năng tăng lên ngày càng của Ethereum trong việc xử lý ứng dụng phi tập trung, Beam Chain rất quan trọng - nó có thể tăng cường khả năng mở rộng của Ethereum, giảm chi phí giao dịch và nâng cao tính bảo mật tổng thể, cho phép mạng hỗ trợ nhiều người dùng và ứng dụng phức tạp hơn theo thời gian.

Một lợi ích khác của chứng minh dựa trên SNARK là cho phép những người thế chấp thông thường được trang bị phần cứng tiêu chuẩn có thể đạt được những lợi ích về hiệu suất như đã đề cập trên. Khi ngưỡng thế chấp giảm từ 32 ETH xuống còn 1 ETH, cùng với cải thiện hiệu suất mạng, sự phân tâm của nhóm thế chấp ETH cũng sẽ được cải thiện.

Đặc biệt là việc thả mức ngưỡng, nếu kết hợp với một số thiết bị phần cứng liên quan, chẳng hạn như eNode của Ebunker, để thiết bị xác thực cấp gia đình đi vào hàng ngàn gia đình, Ethereum vẫn là mạng lưới Nút nhiều nhất trên toàn thế giới, là một trong những chuỗi công cộng Người xác thực nhất.

Mặc dù tầm nhìn của Beam Chain sẽ không gây ra sự thay đổi ngay lập tức cho Ethereum, cũng không làm thay đổi rõ ràng kế hoạch dài hạn của nó, nhưng việc áp dụng này sẽ thay đổi thứ tự ưu tiên trong việc phát triển kế hoạch, làm tăng tốc độ phát triển của các thành phần cụ thể (ví dụ, kế hoạch hiện tại đặt một số nâng cấp quan trọng vào năm 2029, trong khi Beam Chain có thể làm tăng sự xuất hiện của những nâng cấp quan trọng).

Nếu Beam Chain nhận được đủ sự hỗ trợ từ cộng đồng, các nhà phát triển có thể bắt đầu制定规范 vào năm tới, sau đó viết mã sản xuất vào năm 2026 bởi nhóm phát triển và thử nghiệm vào năm 2027, cuối cùng mới có thể triển khai an toàn trên mạng chính của Ether. Mặc dù việc triển khai Beam Chain còn khá xa xôi, nhưng với phần mềm mã nguồn mở được phát triển phi tập trung, những bước dự phòng an toàn này là cực kỳ cần thiết.

Tóm lại, Beam Chain đã giải quyết “nợ kỹ thuật” trong quá khứ của ZK và những cải tiến này dự kiến sẽ cải thiện đáng kể chức năng L1 của Ethereum trong khi vẫn giữ được “Phi tập trung đẳng cấp thế giới” của Ethereum.

Đồng thời, các giải pháp dài hạn kháng lượng tử được giới thiệu bởi phương pháp suy nghĩ mới sẽ đặt lớp Nhận thức chung của Ethereum vào trạng thái ‘chế độ bảo trì’, đảm bảo rằng Ethereum sẽ duy trì được tính an toàn, hiệu quả và linh hoạt trong vài thập kỷ tới để đạt được sự đổi mới trong tương lai mà không cần phải thiết kế lại một cách đột phá.

Ether vẫn đang tiến hành các bước để thiết lập một cơ sở lâu dài, điều này đáng mừng đối với cả ngành blockchain và ngành công nghiệp nói chung, và giúp chúng ta duy trì tư duy lạc quan về Ether trong thị trường đầy sức nóng hiện nay.

Liên kết gốc