Cách chuyển đổi lớn tiếp theo của Ethereum có thể định hình lại toàn bộ ngành công nghiệp blockchain

Ethereum đang đứng trước một điểm ngoặt công nghệ quan trọng. Sau nhiều năm dựa vào Ethereum Virtual Machine (EVM) như xương sống tính toán của mình, mạng lưới đang phải đối mặt với áp lực ngày càng tăng để chuyển đổi sang một mô hình thực thi hoàn toàn khác—một mô hình dựa trên kiến trúc RISC-V, tối ưu hóa đặc biệt cho hệ thống chứng minh không kiến thức (zero-knowledge proof).

Đây không phải là một cập nhật giao thức nhỏ. Đó là một sự cấu trúc lại toàn diện cách Ethereum xử lý giao dịch và xác thực các thay đổi trạng thái. Và thời điểm cũng rất quan trọng: khi các giải pháp Layer 2 ngày càng nhiều và công nghệ zero-knowledge trưởng thành, kiến trúc EVM hiện tại bắt đầu bộc lộ những giới hạn của nó theo những cách mà chỉ hai năm trước đây chưa rõ ràng.

Tại sao EVM trở thành điểm nghẽn

EVM đã mang tính cách mạng khi ra mắt. Nó mở ra toàn bộ hệ sinh thái hợp đồng thông minh. Nhưng một thiết kế đã tồn tại hơn một thập kỷ tích tụ nợ kỹ thuật, và sự xuất hiện của các hệ thống chứng minh không kiến thức đã phơi bày những bất cập kiến trúc mà giờ đây không thể bỏ qua.

Vấn đề cốt lõi rất đơn giản: chứng minh việc thực thi EVM qua các mạch ZK tạo ra chi phí khổng lồ. Các triển khai zkEVM hiện tại không trực tiếp chứng minh chính EVM. Thay vào đó, chúng chứng minh một trình thông dịch của EVM, cuối cùng biên dịch xuống mã RISC-V. Như Vitalik Buterin đã chỉ ra, điều này tạo ra một lớp trừu tượng không cần thiết có thể làm giảm hiệu suất từ 50 đến 800 lần so với chứng minh RISC-V gốc.

Ngay cả sau khi tối ưu hóa các thành phần khác—chuyển sang các hàm băm nhanh hơn như Poseidon—việc thực thi khối vẫn chiếm 80-90% tổng thời gian tạo chứng minh. Chi phí của trình thông dịch đã trở thành điểm nghẽn chính ngăn cản Ethereum mở rộng quy mô qua xác thực dựa trên ZK của Layer 1.

Cạm bẫy độ phức tạp: Nợ kỹ thuật tích tụ

Ngoài hiệu suất, Ethereum còn tích tụ một vấn đề khác: các hợp đồng đã biên dịch sẵn (precompiled contracts). Đây là các hàm mã cố định được thêm vào để bù đắp cho những bất cập của EVM trong các phép toán mã hóa cụ thể. Mỗi lần thêm mới tạm thời giải quyết một nhu cầu cấp bách nhưng dần dần làm tăng thêm lượng mã tin cậy của Ethereum với các giải pháp đặc thù, một lần duy nhất.

Mã wrapper cho một hợp đồng đã biên dịch như modexp được cho là phức tạp hơn toàn bộ trình thông dịch RISC-V. Thêm các hàm đã biên dịch mới đòi hỏi quá trình hard fork gây tranh cãi, tạo ra xung đột chính trị và làm chậm đổi mới ứng dụng cần các nguyên thủy mã hóa mới.

Thiết kế kiến trúc của chính EVM cũng mang theo những rủi ro. Thiết kế ngăn xếp 256-bit phù hợp để xử lý các giá trị mã hóa, nhưng lại cực kỳ kém hiệu quả cho các số nguyên 32-bit hoặc 64-bit thực tế được sử dụng trong hầu hết các hợp đồng thông minh. Trong các hệ thống không kiến thức, những bất cập này đặc biệt đắt đỏ—các số nhỏ tiêu thụ cùng một tài nguyên trong khi tăng độ phức tạp gấp hai đến bốn lần.

Tại sao RISC-V nổi lên như một giải pháp

RISC-V không phải là một phát minh độc quyền dành riêng cho Ethereum. Nó là một tiêu chuẩn tập lệnh mã nguồn mở đã trở thành kiến trúc trung tâm cho các máy ảo không kiến thức (zkVM). Trong số mười zkVM có khả năng chứng minh các khối Ethereum, chín đã chuẩn hóa trên RISC-V.

Sự đồng thuận thị trường này báo hiệu điều quan trọng: việc chấp nhận RISC-V không phải là một canh bạc mơ hồ. Nó phù hợp với hạ tầng mà toàn bộ hệ sinh thái không kiến thức đã xác thực qua các triển khai thực tế.

Các lý do hấp dẫn gồm:

Thiết kế tối giản: Bộ lệnh RISC-V cơ bản chỉ gồm khoảng 47 lệnh cốt lõi, so với độ phức tạp ngầm của EVM. Một mã tin cậy nhỏ hơn dễ kiểm tra, thử nghiệm và xác minh chính thức—rất quan trọng để bảo vệ hàng tỷ giá trị trên chuỗi.

Hệ sinh thái trưởng thành: Bằng cách chấp nhận RISC-V, Ethereum có thể tiếp cận ngay lập tức hạ tầng trình biên dịch LLVM. Điều này có nghĩa là hàng triệu nhà phát triển đã quen với Rust, C++, Go, và Python có thể viết trực tiếp cho Layer 1 mà không cần học một ngôn ngữ hoặc môi trường mới. Trải nghiệm phát triển sẽ giống như phát triển đa nền tảng theo kiểu NodeJS.

Lợi thế xác minh chính thức: Khác với đặc tả Yellow Paper của EVM (viết bằng ngôn ngữ tự nhiên với những mơ hồ vốn có), RISC-V có đặc tả SAIL có thể đọc máy. Tiêu chuẩn này cho phép chứng minh chính xác theo toán học—đây là mục tiêu tối thượng của an ninh blockchain, chuyển niềm tin từ con người sang bằng chứng có thể xác minh.

Lộ trình tối ưu phần cứng: Kiến trúc này hỗ trợ tăng tốc phần cứng qua ASICs và FPGAs, cho phép xây dựng hạ tầng tạo chứng minh chuyên dụng (tương tự như các dự án đang tiến hành tại Succinct Labs, Nervos, và Cartesi).

Kế hoạch chuyển đổi theo ba giai đoạn

Chuyển đổi của Ethereum sẽ không mang tính cách mạng mà mang tính tiến hóa. Vitalik Buterin đã đề ra một phương pháp cẩn thận, theo từng giai đoạn:

Giai đoạn 1 - Triển khai hạn chế: RISC-V sẽ được đưa vào như một lựa chọn đã biên dịch sẵn, thay thế các hợp đồng đã biên dịch mới. Đây là môi trường thử nghiệm rủi ro thấp, giúp mạng lưới lấy lại niềm tin vào hệ thống mới trong khi vẫn duy trì đầy đủ khả năng tương thích với EVM. Chỉ các chương trình RISC-V đã được phê duyệt trước mới chạy qua các đường dẫn thực thi được whitelist.

Giai đoạn 2 - Song song tồn tại: Các hợp đồng thông minh có thể khai báo mã byte của chúng là EVM hoặc RISC-V. Hai hệ thống tồn tại và tương tác liền mạch qua các cuộc gọi hệ thống (ECALL), cho phép các hợp đồng trên các kiến trúc gọi lẫn nhau. Môi trường lai này giúp các nhà phát triển dần dần chuyển đổi mà không cần quyết định ngay lập tức.

Giai đoạn 3 - Lớp gốc: EVM trở thành một hợp đồng mô phỏng chạy trên chính RISC-V (chiến lược “Rosetta”). Các ứng dụng cũ vẫn chạy không thay đổi, nhưng engine thực thi cơ bản sẽ đơn giản hóa thành một lõi RISC-V duy nhất, giảm đáng kể độ phức tạp và gánh nặng bảo trì cho các nhà phát triển khách hàng.

Ai thắng, ai gặp khó trong kỷ nguyên mới

Sự thay đổi kiến trúc này sẽ mang lại hậu quả khác biệt lớn cho các giải pháp Layer 2.

Zero-Knowledge Rollups có lợi thế cấu trúc. Các dự án như Polygon, zkSync, và Scroll đã chuẩn hóa trên RISC-V nội bộ. Một Layer 1 “nói cùng ngôn ngữ” này cho phép tích hợp gốc với độ phức tạp cầu nối tối thiểu. Việc tái sử dụng công cụ, tương thích trình biên dịch, và sự phù hợp về kinh tế đều đột nhiên có lợi thế. Uma Roy, đồng sáng lập tại Succinct Labs, đã chứng minh lợi thế này qua OP Succinct, giúp giảm thời gian rút tiền từ bảy ngày xuống khoảng một giờ.

Các Rollup lạc quan đối mặt với lựa chọn khó hơn. Arbitrum và Optimism dựa vào các chứng minh gian lận thực thi qua EVM của Layer 1 để giải quyết tranh chấp. Nếu EVM biến mất, toàn bộ mô hình an ninh này cần được xây dựng lại. Các nhóm này phải thiết kế hệ thống chứng minh gian lận mới phù hợp với kiến trúc Layer 1 mới hoặc tách rời khỏi các đảm bảo an ninh của Ethereum—không phải là việc đơn giản.

Tác động kinh tế: Chi phí thấp hơn, thông lượng cao hơn

Đối với người dùng cuối, quá trình chuyển đổi mang lại lợi ích rõ ràng.

Chi phí tạo chứng minh dự kiến giảm khoảng 100 lần—từ vài đô la mỗi giao dịch xuống còn vài xu hoặc ít hơn. Điều này trực tiếp giảm phí Layer 1 và quan trọng hơn, giảm chi phí thanh toán Layer 2. Những cải tiến về hiệu quả này mở ra tầm nhìn “Gigagas L1”: khoảng 10.000 TPS với chi phí hợp lý, mở khóa các ứng dụng hiện đang quá đắt để chạy trên chuỗi.

Các nhà phát triển có thể tiếp cận một bộ công cụ rộng lớn hơn đáng kể. Việc xây dựng mã trên chuỗi và ngoài chuỗi bằng cùng một ngôn ngữ trở thành tiêu chuẩn thay vì trường hợp đặc biệt. Mô hình “NodeJS” cho phát triển blockchain thu hút các nhà xây dựng mới và thúc đẩy đổi mới ứng dụng.

Những rủi ro nghiêm trọng không ai nên bỏ qua

Chuyển đổi này mang theo những thách thức mới đòi hỏi sự chú ý nghiêm túc.

Đo lường gas trở nên phức tạp hơn về mặt toán học. Thiết kế một mô hình gas công bằng, xác định cho các bộ lệnh đa năng vẫn chưa có lời giải. Đếm lệnh đơn giản dễ bị tấn công từ chối dịch vụ—kẻ tấn công có thể tạo ra các chương trình gây ra cache misses lặp đi lặp lại, tiêu thụ tài nguyên khổng lồ với chi phí gas tối thiểu. Điều này đe dọa sự ổn định của mạng và tính toàn vẹn kinh tế.

An ninh toolchain hiện nằm trong phạm vi đe dọa. Trách nhiệm bảo mật chuyển từ máy ảo trên chuỗi sang các trình biên dịch ngoài chuỗi như LLVM. Đây là các hệ thống phần mềm cực kỳ phức tạp với các lỗ hổng đã biết. Kẻ tấn công có thể khai thác lỗi trong trình biên dịch để biến mã nguồn vô hại thành mã độc hại không thể phát hiện qua kiểm tra tiêu chuẩn.

Xây dựng có thể tái tạo lại (reproducible builds) vẫn chưa được giải quyết. Đảm bảo các tệp nhị phân đã biên dịch chính xác khớp với mã nguồn công khai là một thách thức kỹ thuật. Các biến đổi môi trường nhỏ có thể tạo ra các kết quả khác nhau, làm giảm tính minh bạch và niềm tin—đúng như blockchain cần giải quyết.

Những rủi ro này đòi hỏi các lớp phòng thủ đa tầng: triển khai theo giai đoạn để giảm thiểu thiệt hại không thể đảo ngược, kiểm thử fuzz liên tục để phát hiện lỗ hổng (công ty bảo mật Argus đã báo cáo phát hiện 11 lỗi nghiêm trọng về tính toàn vẹn trong các zkVM hàng đầu), và xác minh chính thức cuối cùng củng cố các đảm bảo lý thuyết.

Con đường thực tiễn phía trước: Kế hoạch của Succinct Labs

Chuyển đổi này không chỉ mang tính lý thuyết. Các nhóm đã bắt đầu xây dựng hạ tầng. SP1 của Succinct Labs là một zkVM cấp sản xuất, mã nguồn mở, chứng minh rằng tạo chứng minh dựa trên RISC-V hoạt động quy mô lớn. SP1 theo đuổi triết lý “tập trung vào precompile”—tải các phép toán nặng như băm Keccak lên các mạch ZK tùy chỉnh, tối ưu thủ công, có thể gọi qua các lệnh tiêu chuẩn—kết hợp hiệu năng phần cứng tùy chỉnh với linh hoạt phần mềm.

Công trình của họ chứng minh khái niệm đồng thời thiết lập tính khả thi kinh tế qua Mạng lưới Prover Succinct, một thị trường phi tập trung cho việc tạo chứng minh, cho thấy hạ tầng tương lai sẽ như thế nào.

Tầm nhìn lớn hơn: Ethereum như một lớp tính toán có thể xác minh

Chuyển đổi này định hình lại vai trò cốt lõi của Ethereum. Thay vì chỉ là nền tảng thực thi hợp đồng thông minh, Ethereum trở thành lớp tin cậy cho tính toán có thể xác minh chung—điều Vitalik gọi là “Snarkify everything” (Chứng minh mọi thứ).

Điều này phù hợp với triết lý “Ethereum tối giản”: đơn giản hóa hệ thống thành ba mô-đun rõ ràng (Thống nhất tối giản, Dữ liệu tối giản, Thực thi tối giản). Bằng cách loại bỏ EVM và chấp nhận RISC-V, Ethereum nhấn mạnh mục tiêu cốt lõi của mình: thanh toán hiệu quả và khả năng truy cập dữ liệu cho một vũ trụ các ứng dụng có thể xác minh.

Chuyển đổi này thừa nhận một chân lý cơ bản: trong một tương lai thống trị bởi các chứng minh không kiến thức, các nguyên thủy tính toán mới là điều quan trọng. Ethereum có thể chống lại sự tiến bộ công nghệ tất yếu hoặc chủ động đón nhận nó. Lộ trình đang được thảo luận tại các hội nghị và diễn đàn nghiên cứu về EthProofs cho thấy Quỹ Ethereum và nhóm cốt lõi đã chọn con đường thứ hai.

Đây không phải là một thay đổi trong ngày một ngày hai. Đó là một quá trình chuyển đổi kéo dài nhiều năm đòi hỏi phối hợp, thực hiện theo từng giai đoạn, và sự đồng thuận thực sự của cộng đồng. Nhưng lý lẽ kỹ thuật ngày càng khó để phản biện, và các động lực cạnh tranh từ các Layer 2 đã tối ưu cho RISC-V đang tạo ra áp lực ngày càng lớn để kiến trúc Layer 1 phù hợp với tương lai mà toàn bộ hệ sinh thái đã và đang xây dựng.

Câu hỏi không còn là liệu điều này có xảy ra hay không, mà là Ethereum sẽ quản lý quá trình chuyển đổi này một cách cẩn thận và có chủ đích như thế nào—và liệu cộng đồng có thể thực hiện thành công sự cấu trúc lại đầy tham vọng này trong khi vẫn duy trì niềm tin và sự ổn định mà hàng tỷ giá trị phụ thuộc vào.