Các hệ thống phi tập trung như lưới điện và World Wide Web được mở rộng bằng cách giải quyết các nút thắt giao tiếp. Blockchain, một thành tựu của thiết kế phi tập trung, cũng nên đi theo mô hình tương tự, nhưng những hạn chế kỹ thuật ban đầu đã khiến nhiều người đánh đồng phi tập trung với sự kém hiệu quả và hiệu suất chậm chạp.
Khi Ethereum tròn 10 tuổi vào tháng 7 này, nó đã phát triển từ một sân chơi cho nhà phát triển thành xương sống của tài chính on-chain. Khi các tổ chức như BlackRock và Franklin Templeton ra mắt các quỹ token hóa, và các ngân hàng triển khai stablecoin, câu hỏi đặt ra bây giờ là liệu nó có thể mở rộng quy mô để đáp ứng nhu cầu toàn cầu hay không - nơi khối lượng công việc lớn và thời gian phản hồi tính bằng mili giây là yếu tố then chốt.
Trong suốt quá trình phát triển này, một giả định vẫn còn tồn tại: blockchain phải cân bằng giữa tính phi tập trung, khả năng mở rộng và bảo mật. "Bộ ba blockchain" này đã định hình thiết kế giao thức kể từ Genesis Block của Ethereum.
Bộ ba nan đề không phải là một định luật vật lý; đó là một vấn đề thiết kế mà cuối cùng chúng ta cũng đã học được cách giải quyết.
Bối cảnh của Blockchain có khả năng mở rộng
Nhà đồng sáng lập Ethereum, Vitalik Buterin, đã xác định ba đặc tính của hiệu suất blockchain: phi tập trung (nhiều nút tự trị), bảo mật (khả năng phục hồi trước các hành vi độc hại) và khả năng mở rộng (tốc độ giao dịch). Ông đã giới thiệu “Bộ ba Blockchain”, cho rằng việc tăng cường hai yếu tố này thường làm suy yếu yếu tố thứ ba, đặc biệt là khả năng mở rộng.
Khung này đã định hình con đường phát triển của Ethereum: hệ sinh thái ưu tiên tính phi tập trung và bảo mật, xây dựng tính mạnh mẽ và khả năng chịu lỗi trên hàng nghìn nút. Tuy nhiên, hiệu suất đã bị chậm lại, với sự chậm trễ trong việc truyền Block , Consensus và Tính chất cuối cùng.
Để duy trì tính phi tập trung trong khi mở rộng quy mô, một số giao thức trên Ethereum giảm sự tham gia của người xác thực hoặc trách nhiệm của mạng Mảnh ; Optimistic Rollups, chuyển dịch thực thi Ngoài chuỗi và dựa vào bằng chứng gian lận để duy trì tính toàn vẹn; Thiết kế lớp 2 nhằm mục đích nén hàng nghìn giao dịch thành một giao dịch duy nhất được cam kết với chuỗi chính, giảm bớt áp lực về khả năng mở rộng nhưng lại phụ thuộc vào các nút đáng tin cậy.
Bảo mật vẫn là yếu tố quan trọng hàng đầu, khi rủi ro tài chính ngày càng gia tăng. Lỗi phát sinh do thời gian chết, thông đồng hoặc lỗi truyền tin nhắn, khiến Consensus bị dừng lại hoặc chi tiêu gấp đôi. Tuy nhiên, hầu hết việc mở rộng quy mô đều dựa trên hiệu suất nỗ lực tối đa thay vì đảm bảo ở cấp độ giao thức. Các trình xác thực được khuyến khích tăng cường sức mạnh tính toán hoặc dựa vào mạng lưới nhanh, nhưng lại thiếu sự đảm bảo rằng các giao dịch sẽ hoàn tất.
Điều này đặt ra những câu hỏi quan trọng cho Ethereum và ngành công nghiệp: Liệu chúng ta có thể tự tin rằng mọi giao dịch sẽ được hoàn tất khi tải trọng cho phép hay không? Liệu các phương pháp tiếp cận xác suất có đủ để hỗ trợ các ứng dụng quy mô toàn cầu hay không?
Khi Ethereum bước vào thập kỷ thứ hai, việc trả lời những câu hỏi này sẽ rất quan trọng đối với các nhà phát triển, tổ chức và hàng tỷ người dùng cuối đang dựa vào blockchain để cung cấp dịch vụ.
Phân quyền là một thế mạnh, không phải là một hạn chế
Phi tập trung chưa bao giờ là nguyên nhân gây ra trải nghiệm người dùng chậm chạp trên Ethereum, mà chính là sự phối hợp mạng lưới. Với kỹ thuật phù hợp, phi tập trung sẽ trở thành lợi thế về hiệu suất và là chất xúc tác để mở rộng quy mô.
Có thể thấy rõ ràng rằng một trung tâm chỉ huy tập trung sẽ vượt trội hơn một trung tâm phân tán hoàn toàn. Còn gì tuyệt vời hơn khi có một bộ điều khiển toàn năng giám sát mạng lưới? Đây chính xác là lúc chúng tôi muốn làm sáng tỏ các giả định.
Đọc thêm: Martin Burgherr - Tại sao Ethereum 'đắt đỏ' sẽ thống trị DeFi của tổ chức
Niềm tin này đã bắt đầu từ nhiều thập kỷ trước trong phòng thí nghiệm của Giáo sư Medard tại MIT , nhằm chứng minh các hệ thống truyền thông phi tập trung là tối ưu. Ngày nay, với Mã hóa Mạng Tuyến tính Ngẫu nhiên (RLNC), tầm nhìn đó cuối cùng đã có thể được triển khai ở quy mô lớn.
Chúng ta hãy đi sâu vào vấn đề kỹ thuật.
Để giải quyết vấn đề khả năng mở rộng, trước tiên chúng ta phải hiểu độ trễ xảy ra ở đâu: trong các hệ thống blockchain, mỗi nút phải thực hiện cùng một thao tác theo cùng một thứ tự để quan sát cùng một chuỗi thay đổi trạng thái bắt đầu từ trạng thái ban đầu. Điều này đòi hỏi Consensus— một quá trình mà tất cả các nút đều đồng ý về một giá trị được đề xuất duy nhất.
Các blockchain như Ethereum và Solana sử dụng Consensus dựa trên người dẫn đầu với các khung thời gian được xác định trước, trong đó các nút phải đạt được thỏa thuận, tạm gọi là "D". Chọn D quá lớn thì Tính chất cuối cùng sẽ chậm lại; chọn D quá nhỏ thì Consensus sẽ thất bại; điều này tạo ra sự đánh đổi dai dẳng về hiệu suất.
Trong thuật toán Consensus của Ethereum, mỗi nút cố gắng truyền đạt giá trị cục bộ của mình cho các nút khác thông qua một loạt trao đổi tin nhắn qua cơ chế truyền tin Gossip. Tuy nhiên, do các nhiễu loạn mạng, chẳng hạn như tắc nghẽn, nghẽn cổ chai, tràn bộ đệm, một số tin nhắn có thể bị mất hoặc bị trì hoãn, và một số khác có thể bị trùng lặp.
Những sự cố như vậy làm tăng thời gian truyền tải thông tin, và do đó, việc đạt được Consensus chắc chắn sẽ dẫn đến các khe D lớn, đặc biệt là trong các mạng lớn hơn. Để mở rộng quy mô, nhiều blockchain hạn chế tính phi tập trung.
Các blockchain này yêu cầu xác nhận từ một Threshold người tham gia nhất định, chẳng hạn như hai phần ba cổ phần, cho mỗi vòng Consensus . Để đạt được khả năng mở rộng, chúng ta cần cải thiện hiệu quả truyền tải thông điệp.
Với Mã hóa tuyến tính mạng ngẫu nhiên (RLNC), chúng tôi hướng tới mục tiêu nâng cao khả năng mở rộng của giao thức, giải quyết trực tiếp các hạn chế do các triển khai hiện tại áp đặt.
Phân quyền để mở rộng quy mô: Sức mạnh của RLNC
Mã hóa Mạng Tuyến tính Ngẫu nhiên ( RLNC ) khác với các mã mạng truyền thống. Nó không có trạng thái, đại số và hoàn toàn phi tập trung. Thay vì cố gắng quản lý lưu lượng một cách chi tiết, mỗi nút sẽ trộn các thông điệp được mã hóa một cách độc lập; nhưng vẫn đạt được kết quả tối ưu, như thể một bộ điều khiển trung tâm đang điều phối mạng. Đã được chứng minh về mặt toán học rằng không có bộ lập lịch tập trung nào có thể vượt trội hơn phương pháp này. Điều này không phổ biến trong thiết kế hệ thống, và đó chính là lý do tại sao phương pháp này lại mạnh mẽ đến vậy.
Thay vì chuyển tiếp các thông điệp thô, các nút hỗ trợ RLNC phân chia và truyền dữ liệu thông điệp thành các phần tử được mã hóa bằng các phương trình đại số trên các trường hữu hạn. RLNC cho phép các nút khôi phục thông điệp gốc chỉ bằng một tập hợp con các phần tử được mã hóa này; không cần thiết phải có tất cả các thông điệp đến đích.
Nó cũng tránh trùng lặp bằng cách cho phép mỗi nút tự động kết hợp những gì nó nhận được thành các tổ hợp tuyến tính mới, độc đáo. Điều này giúp mọi trao đổi thông tin trở nên phong phú hơn và có khả năng chống chịu tốt hơn với độ trễ hoặc mất mát mạng.
Với việc các trình xác thực Ethereum hiện đang thử nghiệm RLNC thông qua OptimumP2P — bao gồm Kiln, P2P.org và Everstake — sự thay đổi này không còn là giả thuyết nữa. Nó đã bắt đầu chuyển động.
Tiếp theo, các kiến trúc được hỗ trợ bởi RLNC và các giao thức pub-sub sẽ kết nối với các blockchain hiện có khác, giúp chúng mở rộng quy mô với Xuất lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn.
Lời kêu gọi về một chuẩn mực công nghiệp mới
Nếu Ethereum muốn trở thành nền tảng của tài chính toàn cầu trong thập kỷ thứ hai, nó phải vượt qua những giả định lỗi thời. Tương lai của nó sẽ không được xác định bởi sự đánh đổi, mà bởi hiệu suất có thể chứng minh được. Bộ ba nan đề không phải là một quy luật tự nhiên, mà là một hạn chế của thiết kế cũ, một hạn chế mà giờ đây chúng ta có khả năng vượt qua.
Để đáp ứng nhu cầu ứng dụng thực tế, chúng ta cần các hệ thống được thiết kế với nguyên tắc hàng đầu là khả năng mở rộng, được hỗ trợ bởi các đảm bảo hiệu suất có thể chứng minh được, chứ không phải sự đánh đổi. RLNC mở ra một hướng đi mới. Với các đảm bảo Xuất lượng dựa trên toán học trong môi trường phi tập trung, đây là một nền tảng đầy hứa hẹn cho một Ethereum hiệu suất cao và phản hồi nhanh hơn.
Đọc thêm: Paul Brody - Ethereum đã chiến thắng
