Ethereum đang âm thầm tích lũy một vấn đề không thể hiện qua phí gas hay biểu đồ tốc độ giao dịch, nhưng lại đe dọa đến sức khỏe lâu dài của mạng lưới. Vấn đề đó được gọi là sự phình to trạng thái (state bloat). Các nhà nghiên cứu về Đồng thuận phi trạng thái (Stateless Consensus) của Quỹ Ethereum hiện đang đưa ra một cảnh báo rõ ràng: Trạng thái ngày càng lớn của Ethereum đang trở nên khó lưu trữ hơn, khó phục vụ hơn và khó phân quyền hơn.
Trong một đề xuất gần đây, nhóm nghiên cứu đã trình bày lý do tại sao vấn đề này lại quan trọng, việc cải thiện khả năng mở rộng đã vô tình làm cho vấn đề trở nên tồi tệ hơn như thế nào, và ba hướng đi cụ thể có thể ngăn chặn việc vận hành nút mạng trở thành một hoạt động độc quyền chỉ dành cho các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng lớn nhất.
Ý nghĩa thực sự của "Trạng thái" trong Ethereum
Trạng thái của Ethereum là tổng hợp tất cả những gì mạng lưới hiện đang biết. Điều đó bao gồm số dư tài khoản, dữ liệu lưu trữ hợp đồng thông minh và mã bytecode chạy Các ứng dụng phi tập trung (DAPPS). Nó là bộ nhớ sống động của chuỗi.
Trạng thái này là nền tảng của một hệ sinh thái xử lý các giao dịch trị giá hàng tỷ đô la và điều phối hàng ngàn ứng dụng trong các lĩnh vực DeFi, NFT, trò chơi và các trường hợp sử dụng doanh nghiệp. Vấn đề rất đơn giản nhưng nghiêm trọng: trạng thái này chỉ ngày càng lớn mạnh. Không có gì bị xóa bỏ cả.
Khi ngày càng nhiều ứng dụng triển khai hợp đồng và càng nhiều người dùng tương tác với chúng, trạng thái sẽ mở rộng vĩnh viễn. Mỗi nút đầy đủ phải lưu trữ và cung cấp dữ liệu này, ngay cả khi phần lớn dữ liệu đó không bao giờ được sử dụng lại.
Vì sao tình trạng phình to trạng thái của Ethereum đe dọa tính phi tập trung?
Việc vận hành một node Ethereum đầy đủ chức năng đã rất tốn kém. Yêu cầu về dung lượng lưu trữ ngày càng tăng, thời gian đồng bộ hóa kéo dài và việc cung cấp dữ liệu trở nên dễ bị lỗi hơn khi chuỗi ngày càng cũ. Theo Quỹ Ethereum, nếu trạng thái hệ thống trở nên quá lớn hoặc quá phức tạp để phục vụ, toàn bộ hệ thống sẽ trở nên tập trung hơn và dễ bị tổn thương hơn.
Những nâng cấp về khả năng mở rộng gần đây đã vô tình đẩy nhanh xu hướng này. Việc mở rộng Layer 2 , proto-danksharding Đề xuất cải tiến Ethereum (EIP)-4844 và giới hạn gas cao hơn đều cho phép nhiều hoạt động hơn trên Ethereum. Nhiều hoạt động hơn đồng nghĩa với nhiều hợp đồng hơn, nhiều thao tác ghi vào bộ nhớ hơn và tốc độ tăng trưởng trạng thái nhanh hơn.
Mối lo ngại này không chỉ là lý thuyết. Các nhà nghiên cứu đang tích cực thử nghiệm các kịch bản khác nhau để hiểu khi nào kích thước trạng thái trở thành nút thắt cổ chai, khi nào các nút gặp khó khăn trong việc đồng bộ hóa với đầu chuỗi và khi nào các triển khai phía máy khách bắt đầu gặp lỗi dưới áp lực lưu trữ cực lớn.
Nếu chỉ một nhóm nhỏ các nhà điều hành được đầu tư mạnh mới đủ khả năng vận hành các node đầy đủ chức năng, thì khả năng chống kiểm duyệt và tính trung lập của Ethereum sẽ bắt đầu suy yếu.
Xác thực không trạng thái giải quyết được một vấn đề nhưng lại tạo ra một vấn đề khác.
Lộ trình dài hạn của Ethereum bao gồm tính không trạng thái, cho phép các trình xác thực xác minh các khối mà không cần lưu trữ toàn bộ trạng thái. Điều này làm giảm đáng kể gánh nặng cho các trình xác thực và mở ra cánh cửa cho Xuất lượng cao hơn.
Nhưng điều này lại đặt ra một câu hỏi mới: nếu các trình xác thực không lưu trữ trạng thái, vậy ai sẽ lưu trữ?
Trong một thiết kế phi trạng thái, hầu hết trạng thái lịch sử và trạng thái hiện tại có thể sẽ do các nhà điều hành chuyên biệt nắm giữ, chẳng hạn như các nhà xây dựng Block , nhà cung cấp RPC, người tìm kiếm MEV và người khám phá Block . Sự tập trung này tạo ra những rủi ro mới liên quan đến kiểm duyệt, tính khả dụng trong thời gian mất điện và khả năng phục hồi dưới áp lực pháp lý hoặc bên ngoài.
Nhóm phát triển Stateless Consensus hiểu rõ sự đánh đổi. Xác thực phi trạng thái giúp cải thiện khả năng mở rộng, nhưng nếu không được thiết kế cẩn thận, nó có thể đẩy Ethereum hướng tới sự tập trung hóa cơ sở hạ tầng.
Ba hướng đi được đề xuất để giải quyết vấn nạn phình to bộ máy nhà nước
Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu của Quỹ Ethereum đã vạch ra ba phương pháp bổ sung cho nhau, mỗi phương pháp tấn công sự gia tăng trạng thái từ một góc độ khác nhau.
Ngày hết hạn của tiểu bang
State Expiry tập trung vào việc loại bỏ dữ liệu không hoạt động khỏi trạng thái hoạt động. Nhóm nghiên cứu ước tính rằng khoảng 80% trạng thái Ethereum đã không được sử dụng trong hơn một năm, nhưng mỗi node vẫn cần phải lưu trữ nó.
Theo mô hình này, dữ liệu không hoạt động sẽ bị loại bỏ khỏi tập dữ liệu hoạt động nhưng có thể được khôi phục sau này bằng cách sử dụng bằng chứng mật mã. Hai biến thể đang được nghiên cứu. Một biến thể đánh dấu và loại bỏ các mục ít được sử dụng với tùy chọn khôi phục chúng sau này. Biến thể khác nhóm các trạng thái thành các kỷ nguyên, đóng băng các kỷ nguyên cũ hơn trong khi vẫn giữ cho dữ liệu gần đây hoạt động.
Mục tiêu rất đơn giản: ngừng việc ép buộc mọi nút mạng phải lưu trữ dữ liệu mà không ai sử dụng.
Cục Lưu trữ Nhà nước
Kho lưu trữ quốc gia phân tách dữ liệu trạng thái "nóng" và "lạnh". Dữ liệu được truy cập thường xuyên vẫn được lưu trữ nhanh chóng và có giới hạn, trong khi dữ liệu cũ hơn được bảo quản trong kho lưu trữ để xác minh lịch sử.
Cách tiếp cận này cho phép hiệu suất của các nút duy trì tương đối ổn định theo thời gian thay vì suy giảm khi chuỗi lâu năm. Ngay cả khi tổng trạng thái tiếp tục tăng lên, gánh nặng vận hành đối với hầu hết các nút vẫn sẽ ở mức có thể quản lý được.
Điều này cũng giúp phân định rõ ràng hơn vai trò giữa các nút được tối ưu hóa cho hiệu năng và các nút được tối ưu hóa cho việc lưu trữ lịch sử và nghiên cứu.
Tình trạng không quốc tịch một phần
Kiến trúc bán trạng thái cho phép các nút chỉ lưu trữ một phần trạng thái thay vì toàn bộ. Ví điện tử và các ứng dụng khách nhẹ sẽ lưu trữ dữ liệu mà chúng cần, giảm sự phụ thuộc vào các nhà cung cấp RPC tập trung.
Mô hình này giúp giảm chi phí lưu trữ, mở rộng phạm vi tham gia và tạo điều kiện thuận lợi hơn cho các cá nhân và nhà điều hành nhỏ vận hành các node mà không cần đầu tư phần cứng lớn.
Trong cả ba phương pháp, mục tiêu chung là giảm thiểu trạng thái như một nút thắt cổ chai về hiệu suất, giảm chi phí lưu trữ trạng thái và giúp việc phục vụ trạng thái dễ dàng hơn.
Những bước tiếp theo của Quỹ Ethereum
Quỹ đang ưu tiên các giải pháp có thể mang lại lợi ích thực sự ngay hôm nay đồng thời vẫn tương thích với những thay đổi giao thức tham vọng hơn trong tương lai. Các lĩnh vực trọng tâm hiện tại bao gồm cải thiện công cụ cho nút lưu trữ, tăng cường cơ sở hạ tầng RPC và giúp việc vận hành các nút bán không trạng thái trở nên dễ dàng hơn.
Những nỗ lực này được thực hiện một cách có chủ đích và thiết thực. Nhóm nhấn mạnh rằng chúng được lựa chọn vì chúng có tính ứng dụng ngay lập tức và tương thích với lộ trình dài hạn của Ethereum.
Các nhà phát triển, nhà điều hành nút mạng và các nhóm cơ sở hạ tầng đang được mời tham gia thử nghiệm và thảo luận. Các nhà nghiên cứu đã nhấn mạnh rằng đây không phải là vấn đề mà Tổ chức có thể giải quyết một mình.
Đây chỉ là đề xuất, chưa phải là quyết định cuối cùng.
Quỹ đã cẩn thận nhấn mạnh rằng công trình này chỉ là một đề xuất, chứ không phải là lập trường thống nhất của tổ chức. Quá trình phát triển giao thức của Ethereum bao gồm nhiều quan điểm khác nhau, và chưa có một hướng đi nào được quyết định dứt khoát.
Sự cởi mở đó phù hợp với nỗ lực gần đây của Quỹ nhằm truyền đạt rõ ràng hơn về định hướng dài hạn của giao thức. Bên cạnh nghiên cứu quản lý trạng thái, Ethereum cũng đang nghiên cứu Lớp Tương tác (Interop Layer) để làm cho các mạng Layer 2 hoạt động như một chuỗi duy nhất, triển khai các thay đổi về lãnh đạo và nghiên cứu & phát triển, điều chỉnh chiến lược Treasury và chuyển sang lịch trình phân nhánh cứng hai lần một năm với Fusaka.
Vì sao điều này lại quan trọng về lâu dài
Vấn đề phình to trạng thái của Ethereum không phải là vấn đề gây chú ý, nhưng nó lại nằm ở cốt lõi của lời hứa về tính phi tập trung của Ethereum. Nếu việc vận hành một node trở nên quá tốn kém hoặc phức tạp, mạng lưới có nguy cơ hướng tới sự tập trung cơ sở hạ tầng, ngay cả khi Xuất lượng và khả năng sử dụng được cải thiện.
Thông điệp của Quỹ Ethereum rất rõ ràng. Mở rộng chuỗi mà không mở rộng khả năng lưu trữ và cung cấp dữ liệu một cách an toàn là chưa đủ. Cách Ethereum quản lý trạng thái của mình trong vài năm tới sẽ định hình ai có thể tham gia, ai kiểm soát cơ sở hạ tầng và mạng lưới duy trì khả năng phục hồi như thế nào dưới áp lực.
Cuộc tranh luận chỉ mới bắt đầu, và những lựa chọn được đưa ra ở đây sẽ có ảnh hưởng rất lâu sau chu kỳ nâng cấp tiếp theo.
