Hướng phát triển tương lai của hệ thống Bằng chứng Ethereum

Kể từ khi nâng cấp hợp nhất vào năm 2022, Ethereum đã hoạt động thành công gần hai năm với cơ chế đồng thuận Bằng chứng. Mặc dù thể hiện xuất sắc về độ ổn định, hiệu suất và sự phi tập trung, vẫn còn một số lĩnh vực chính cần cải thiện thêm. Nhóm phát triển Ethereum đang tích cực khám phá nhiều giải pháp kỹ thuật để thúc đẩy sự tiến hóa liên tục của giao thức.

Mục tiêu cải tiến chính

1. Thực hiện tính xác định đơn thời gian (SSF)
2. Tăng tốc độ xác nhận và hoàn thành giao dịch
3. Giảm bớt rào cản đối với việc stake độc lập
4. Nâng cao tính ổn định của hệ thống
5. Tăng cường khả năng chống lại cuộc tấn công 51%

Định tính xác định theo thời gian và dân chủ hóa staking

Hiện tại, việc xác nhận khối trên Ethereum mất khoảng 15 phút, yêu cầu đặt cược tối thiểu là 32 ETH. Trong điều kiện lý tưởng, Ethereum mong muốn hoàn thành xác nhận khối trong một khoảng thời gian (12 giây hoặc ngắn hơn) và giảm ngưỡng đặt cược xuống 1 ETH. Điều này sẽ nâng cao đáng kể trải nghiệm người dùng và tăng cường an ninh hệ thống, đồng thời cho phép nhiều người nắm giữ coin nhỏ tham gia vào việc đặt cược.

Tuy nhiên, việc đạt được những mục tiêu này gặp phải thách thức kỹ thuật, chủ yếu là làm thế nào để duy trì hiệu suất cao và chi phí thấp trong trường hợp có nhiều người xác thực tham gia. Hiện tại có một số giải pháp tiềm năng:

1. Cải tiến giao thức tổng hợp chữ ký, chẳng hạn như sử dụng công nghệ ZK-SNARKs
2. Áp dụng cơ chế Ủy ban Orbit, giảm bớt gánh nặng cho các nút trong khi vẫn duy trì độ an toàn cao.
3. Triển khai cơ chế staking hai lớp, thiết lập các cấp độ staking với yêu cầu gửi tiền khác nhau

Mỗi phương án đều có ưu nhược điểm của nó, cần phải cân nhắc giữa tính bảo mật, tính phi tập trung và khả năng kỹ thuật.

Bầu cử lãnh đạo bí mật đơn nhất

Cơ chế bầu cử của các xác thực viên Ethereum hiện tại có nguy cơ an ninh, kẻ tấn công có thể biết trước người đề xuất khối tiếp theo. Để giải quyết vấn đề này, đội ngũ phát triển đang nghiên cứu giao thức bầu cử lãnh đạo bí mật đơn lẻ (SSLE). Giao thức này tạo ra ID "mù" cho các xác thực viên thông qua công nghệ mã hóa, và nhiều lần tái cấu trúc và tái mù hóa để ẩn danh tính của người đề xuất khối.

Tuy nhiên, việc thực hiện một giao thức SSLE vừa đơn giản vừa hiệu quả không phải là điều dễ dàng. Hiện tại đang khám phá việc sử dụng phiên bản rút gọn của SSLE với chữ ký vòng, nhưng vẫn cần giải quyết vấn đề làm thế nào để chống lại các cuộc tấn công tính toán lượng tử.

Tăng tốc xác nhận giao dịch

Việc rút ngắn thời gian xác nhận giao dịch từ 12 giây xuống còn 4 giây sẽ cải thiện đáng kể trải nghiệm người dùng và nâng cao hiệu quả của các giao thức DeFi. Chủ yếu có hai tuyến kỹ thuật:

1. Rút ngắn thời gian khoảng cách xuống còn 8 giây hoặc 4 giây
2. Cho phép người đề xuất công bố xác nhận trước trong một khoảng thời gian nhất định.

Nhưng cả hai phương pháp này đều đối mặt với những thách thức. Việc rút ngắn thời gian khoảng trống có thể dẫn đến sự tập trung hóa của các validator, trong khi phương pháp xác nhận trước thì khó cải thiện hiệu suất trong trường hợp xấu nhất.

Đe dọa từ máy tính lượng tử

Đối mặt với mối đe dọa tiềm tàng từ máy tính lượng tử, Ethereum cần phát triển các giải pháp thay thế dựa trên băm hoặc các công nghệ chống lượng tử khác cho phần giao thức hiện tại phụ thuộc vào đường cong elip. Đây cũng là một trong những lý do khiến Ethereum giữ thái độ bảo thủ trong thiết kế bằng chứng.

Kết luận

Hệ thống Bằng chứng của Ethereum trải qua một con đường tiến hóa công nghệ đầy thách thức. Nhóm phát triển đang tích cực khám phá nhiều giải pháp kỹ thuật khác nhau để đạt được độ an toàn, hiệu suất và mức độ phi tập trung cao hơn. Trong quá trình này, cần phải cân nhắc giữa các con đường công nghệ khác nhau để tìm ra giải pháp phù hợp nhất cho sự phát triển lâu dài của Ethereum. Với sự sâu sắc trong nghiên cứu và tiến bộ công nghệ, tin rằng Ethereum sẽ tiếp tục duy trì vị thế dẫn đầu trong lĩnh vực blockchain.