Dự kiến sẽ ra mắt vào năm 2020, Ethereum 2.0 đánh dấu một bản nâng cấp được mong đợi từ lâu đối với mainnet công cộng Ethereum.
Ethereum 2.0 (Eth2) là một bản nâng cấp lớn cho mạng lưới công cộng Ethereum hiện tại, được thiết kế để tăng tốc độ sử dụng và cải thiện hiệu suất của ETH.
Lịch sử phát triển của Ethereum 2.0
Ethereum 2.0 không phải là một ý tưởng mới trong cộng đồng ETH. Một sự thay đổi trong cơ chế đồng thuận cơ bản của ETH hướng tới việc giải quyết các hạn chế của blockchain PoW đã tồn tại kể từ khi blockchain được tạo ra. Eth2 xuất hiện sau nhiều lần nâng cấp theo kế hoạch cho mainnet ETH theo sau việc ra mắt mainnet Frontier vào tháng 7 năm 2015, cụ thể là:
- Homestead, tháng 3 năm 2016
- Metropolis: Byzantium, tháng 10 năm 2017
- Metropolis: Constantinople, tháng 2 năm 2019
- Istanbul, tháng 12 năm 2019
Sự ra mắt của Eth2 đặc biệt quan trọng so với các bản nâng cấp trước đây bởi việc triển khai cơ chế đồng thuận PoS, di chuyển mạng lưới ra khỏi cấu trúc PoS hiện có.
Proof of Stake
Proof of Stake (PoS) là thay đổi quan trọng nhất trong Eth2, bởi vì nó sửa đổi cấu trúc khuyến khích kinh tế tiền điện tử để xác thực blockchain. Cấu trúc hiện tại của ETH được duy trì bởi cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW). Các thành phần của PoW rất nổi tiếng đối với cộng đồng blockchain: đó là cấu trúc được áp dụng cho các blockchain được sử dụng nhiều nhất cho đến nay, bao gồm BTC, ETH, LTC, v.v. Trong PoW, các miner chạy các node và sử dụng năng lượng điện toán để giải quyết các vấn đề toán học phức tạp trong một cuộc cạnh tranh để khai thác khối tiếp theo.
Thời gian và tiền bạc mà những miner cần để chạy phần cứng và tiêu tốn điện năng cho chuỗi PoW được xác nhận bằng phần thưởng khối, được phân phối cho các miner khai thác thành công một khối. Chuỗi PoW cực kỳ an toàn; sức mạnh điện toán kết hợp cần thiết cho một cá nhân để dung hòa một blockchain PoW được thiết lập tốt như Bitcoin hoặc Ethereum sẽ tiêu tốn một số tiền không tưởng, và thậm chí có thể không tồn tại.
Mặc dù cực kỳ an toàn, các blockchain PoW vẫn phải chịu các vấn đề về khả năng mở rộng và khả năng tiếp cận.
- Khả năng mở rộng: Vì mỗi khối được khai thác tuần tự và chỉ có một lượng dữ liệu hữu hạn có thể được ghi lại trong mỗi khối (một phép đo được biết đến là kích thước khối), ETH chỉ có thể xử lý một lượng thông tin giới hạn trong một khoảng thời gian nhất định. Nếu số lượng giao dịch đang chờ xử lý vượt quá những gì một khối có thể đáp ứng, các giao dịch còn lại phải chờ khối sau, v.v. Vấn đề về khả năng mở rộng này sẽ được khắc phục bằng cách thực hiện phân đoạn cơ sở dữ liệu (Sharding) trên mạng lưới PoS.
- Khả năng tiếp cận: Các miner PoW là cơ sở cho việc tạo ra và duy trì sự đột biến của các công nghệ phi tập trung mà chúng ta đã chứng kiến trong thập kỷ qua. Mặc dù các blockchain PoW có nhiều chức năng, nhưng các rào cản để trở thành một người khai thác là khá lớn. Một cá nhân phải mua và thiết lập tất cả các phần cứng cần thiết. Để kiếm được lợi nhuận đáng kể từ phần thưởng khối, cá nhân đó cũng phải có khả năng phải sống trong một khu vực có chi phí điện thấp hơn. Ở một mức độ sâu hơn, chi phí điện thường được giảm cho các doanh nghiệp và tập đoàn, có nghĩa là một người khai thác đang tìm kiếm lợi nhuận tối đa cũng sẽ cần phải thành lập một công ty và mua đủ phần cứng khai thác để chứng minh cho nỗ lực của họ. Những tập đoàn khai thác lớn vượt trội so với phần lớn người dùng blockchain thông thường từ việc thực sự tham gia vào việc bảo trì mạng, dẫn đến việc tập trung hóa các miner. Trong Eth2, một trong những mục tiêu chính đó là giúp PoS san bằng sân chơi để nhiều cá nhân hợp lệ tham gia hơn, kiếm được lợi nhuận chung khi duy trì quy tắc của mạng lưới.
PoS thay thế hai thành phần chính của PoW (miner & điện năng) bằng những người xác nhận và góp vốn trên Ethereum 2.0. Nói rộng hơn, những người xác nhận thay thế các miner là các cá nhân duy trì trạng thái đã thỏa thuận của mạng lưới và nhận phần thưởng bằng việc chọn ngẫu nhiên khối dữ liệu tiếp theo. Không giống như trong PoW, trong đó các miner sử dụng năng lượng vật lý (gọi là hash power) bằng cách đốt điện năng để xác nhận các khối, người xác nhận trong hệ thống PoS cam kết 32 ETH như “trang phục trong game.”
Với Eth2, các người xác nhận sẽ góp vốn ít nhất 32 ETH bằng cách gửi tiền vào hợp đồng tiền gửi chính thức được phát triển bởi Ethereum Foundation. Người xác nhận sẽ tải xuống và chạy phần mềm máy khách Eth2. Trong khi chạy phần mềm máy khách, họ sẽ được chọn ngẫu nhiên để đề xuất và chứng thực các khối trên blockchain Eth2. Người xác nhận có mục đích đúng đắn và chứng thực các khối sẽ nhận được phần thưởng ETH dưới dạng phần trăm cổ phần của họ.
Hợp đồng tiền gửi Ethereum Foundation Eth2:
https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/tree/dev/deposit_contract
Nếu người xác nhận không trực tuyến và thực hiện phần trách nhiệm tính toán của mình, phần thưởng khối của nó sẽ giảm xuống một mức vừa phải để khuyến khích người xác nhận duy trì trực tuyến một cách nhất quán nhất có thể. Nếu một người xác nhận độc hại cố dung hòa mạng lưới (tức là xác thực lịch sử dữ liệu không chính xác), tất cả hoặc một số trong số 32 ETH được stake sẽ bị cắt giảm. Các ưu đãi kinh tế tiền điện tử chống lại các tác nhân độc hại mạnh hơn trên mạng PoS. Trong khi ở PoW, rủi ro kinh tế của một cuộc tấn công thất bại bằng với chi phí điện năng để đạt được hash power cần thiết, thì trong PoS, chi phí để thực hiện một cuộc tấn công bằng với số ETH được stake, và do đó là rất may rủi. Cơ hội cao hơn khi một cá nhân cảnh báo rủi ro trực tiếp về tiền dưới hình thức đặt tiền điện tử để tiến hành một cuộc tấn công so với chi phí điện năng trừu tượng hơn. Trong khi một cuộc tấn công PoW thất bại dẫn đến việc mất chi phí điện, thì việc cắt cổ phần của người xác nhận là tương đương với PoS của một miner đã đốt cháy toàn bộ trang trại máy chủ PoW trong một cuộc tấn công thất bại. Nói tóm lại, khuyến khích kinh tế để hoạt động trong mạng lưới là việc tốt nhất giúp cho mạng lưới mạnh hơn.
Mặc dù việc trở thành một người xác nhận có rào cản gia nhập thấp hơn so với việc trở thành một người khai thác chỉ nhờ vào việc loại bỏ chi phí phần cứng, nhưng thực tế là không có nhiều người sở hữu 32 ETH hoặc sẵn sàng mạo hiểm với gần 7800 đô la (~ 243.83 đô la / ETH vào thời điểm này). Hơn nữa, số lượng cá nhân quan tâm và đủ hiểu biết về kỹ thuật để vận hành, quản lý khách hàng mà không gặp rủi ro thời gian chết và việc cắt giảm quỹ tiềm năng là không nhiều. Có hai giải pháp cho các rào cản gia nhập hiện đang được dự đoán trên Eth2. Để khắc phục kiến thức kỹ thuật về việc điều hành một máy khách riêng, các công ty bắt đầu cung cấp dịch vụ staking mà thông qua đó họ sẽ quản lý hoạt động của máy khách cho một cá nhân stake 32 ETH để đổi lấy một khoản phí nhỏ. Nếu chủ sở hữu ETH chỉ muốn hoặc chỉ có thể stake dưới 32 ETH, anh ta có thể tham gia vào một staking pool, trong đó tiền của anh ấy được gộp chung với những người khác để đạt được 32 ETH cần thiết. Phần thưởng sau đó sẽ tỷ lệ thuận với tổng đóng góp của anh ấy.
PoS sẽ được ra mắt trong giai đoạn đầu tiên nâng cấp Ethereum 2.0, được gọi là Giai đoạn 0.
Giai đoạn 0
Eth2 được thiết lập để triển khai theo từng giai đoạn, bắt đầu với Giai đoạn 0 vào năm 2020. Giai đoạn 0 sẽ khởi động Beacon Chain của mạng lưới Ethereum 2.0. Beacon Chain sẽ triển khai PoS và sẽ quản lý sổ đăng ký của những người xác nhận, những người sẽ bắt đầu chứng thực các khối tồn tại trên Eth2.
Để Beacon Chain khởi chạy khối nguyên bản của nó, ít nhất 524.288 ETH phải được stake trên mạng lưới, được chia cho tối thiểu 16.384 người xác nhận (những con số này được quyết định để đảm bảo đủ tính bảo mật và phi tập trung). Phần thưởng staking sẽ không được phân phối cho đến khi đạt đến ngưỡng này, đó là một phần lý do tại sao một số hành vi vị tha là cần thiết trong số những người tham gia sớm trong giai đoạn 0.
Khi Beacon Chain hoạt động và PoS được triển khai, blockchain Ethereum PoW ban đầu sẽ tiếp tục tồn tại. Trên thực tế, Beacon Chain sẽ không đặc biệt hữu ích với phần lớn người dùng ETH trong Giai đoạn 0; nó sẽ không thể xử lý các giao dịch, thực hiện hợp đồng thông minh hoặc lưu trữ dapps. Theo thiết kế, việc này đảm bảo PoS trải qua thử nghiệm như đã đi vào hoạt động, mạng lưới hoạt động trước khi các dapp và người dùng bắt đầu có hàng triệu giao dịch hàng ngày. Để đảm bảo sự ra mắt của Ethereum 2.0 không phá vỡ hệ sinh thái ETH hiện tại, blockchain Ethereum 1.0 ban đầu sẽ tiếp tục chạy song song và nhận các bản nâng cấp trong Giai đoạn 0. Trong Giai đoạn 1.5, hai blockchain sẽ hợp nhất để đảm bảo tính liên tục và chỉ có một mạng lưới Ethereum duy nhất.
Giai đoạn 1
Ngày ra mắt của Giai đoạn 1 vẫn chưa được ấn định, nhưng dự đoán sẽ là trong năm sau khi ra mắt Beacon Chain của Giai đoạn 0. Cải tiến chính của Giai đoạn 1 là triển khai chuỗi phân đoạn – một giải pháp mở rộng. Đối với Eth2, sharding sẽ dẫn đến việc blockchain Ethereum được phân chia thành 64 chuỗi riêng biệt (được gọi là các chuỗi shard) chạy song song với nhau và hoạt động liên tục. Sharding giải quyết khả năng mở rộng bằng cách cho phép ETH xử lý đồng thời nhiều giao dịch: về mặt lý thuyết là 64 khối cùng một lúc. Ngay bây giờ, Ethereum (và các chuỗi PoW khác) chỉ có khả năng xử lý một khối liên tiếp tại một thời điểm, nghĩa là nếu các giao dịch có một bản sao lưu, các giao dịch đó phải đợi cho đến khi một khối được xử lý trước khi chúng có thể được xác nhận sau đó. Với hàng chục chuỗi đồng thời tương tác với nhau, gánh nặng dữ liệu có thể được trải đều trên các khối được xử lý đồng thời.
Giai đoạn 1.5
Một thời điểm quan trọng trong Giai đoạn 1 là việc hợp nhất blockchain PoW Ethereum ban đầu với chuỗi PoS mới. Thời điểm này được gọi là Giai đoạn 1.5 trong cộng đồng ETH. Cụ thể, blockchain ETH PoW sẽ được đưa vào Eth2 và tồn tại như một trong 64 chuỗi phân đoạn cùng với Beacon Chain, có nghĩa là sẽ không có sự phá vỡ tính liên tục hoặc lịch sử dữ liệu. Điều này cũng có nghĩa là chủ sở hữu ETH sẽ không phải trải qua bất kỳ loại chuyển đổi hoặc swap token nào giữa Ethereum 1.0 và 2.0; thay vào đó, họ sẽ có thể sử dụng ETH của họ trên Eth2 một cách liền mạch, sẽ không có việc vô hiệu hoặc có nguy cơ ETH của người dùng trở nên lỗi thời. Mặc dù lịch sử của chuỗi PoW ban đầu vẫn còn tồn tại, nhưng nó sẽ không còn cần cơ chế đồng thuận PoW để được duy trì; nó sẽ hoạt động như mọi phân đoạn PoS khác trên Eth2.
Giai đoạn 2
Giai đoạn 2 chưa được xác định rõ như Giai đoạn 0 hay Giai đoạn 1. Tuy nhiên, chúng ta biết rằng khi cả PoS và sharding được thực hiện thành công, Giai đoạn 2 sẽ cho phép sử dụng tài khoản, các giao dịch, chuyển khoản, rút tiền và thực hiện hợp đồng thông minh.
Sau giai đoạn 2
Chuỗi blockchain ETH vẫn sẽ chưa hoàn tất quá trình cải tiến ở trong Giai đoạn 2. Trong những năm sau Giai đoạn 2, sẽ có nhiều cơ hội hơn để tăng phạm vi và chức năng của mạng Ethereum. Vitalik Buterin đã nói về lộ trình của Ethereum trên Twitter.
This is my approximate view of what the next ~5-10 years of eth2 and beyond might look like.
Roadmap below reflects my own views, others (including future versions of me) may have different perspectives! Details may of course change as we discover new info or new tech. pic.twitter.com/wynMVC04Ag
— vitalik.eth (@VitalikButerin) March 18, 2020
Ethereum 1.x
Mặc dù đã được lưu ý ở trên, điều đáng nhấn mạnh là Eth2 dự kiến sẽ không hoạt động đầy đủ cho đến Giai đoạn 2. Trong thời gian đó, hệ sinh thái blockchain sẽ tiếp tục phát triển và ETH vẫn sẽ cần đáp ứng nhu cầu của các nhà phát triển, xây dựng dapp, doanh nghiệp, chính phủ, và nhiều hơn nữa. Chuỗi Ethereum PoW sẽ tiếp tục tồn tại ít nhất cho đến khi Giai đoạn 1 xuất hiện dưới dạng được gọi là Ethereum 1.x. Các nhà phát triển vẫn sẽ cam kết cải thiện Ethereum 1.x ngay cả khi tương lai của Eth2 đang được xây dựng.
Kết luận
Ethereum 2.0 đã được dự đoán từ lâu và được thảo luận nhiều trong hệ sinh thái blockchain. Proof of Stake và sharding sẽ mang lại những cải tiến đáng kể về khả năng mở rộng, bảo mật và khả năng tiếp cận. Đối với hodlers ETH, Eth2 cung cấp một cơ hội mới để tham gia và nhận phần thưởng cho việc duy trì mạng lưới. Đối với những người muốn vận hành (các) trình xác nhận của riêng họ với 32 ETH, hãy sử dụng nhà cung cấp bên thứ ba để stake 32 ETH của họ hoặc gộp chung tiền với những người khác, hệ sinh thái Ethereum sẽ lưu trữ một số sản phẩm và giải pháp, bao gồm cả đội ngũ ConsenSys PegaSys và Codefi.
