Từ Bằng Chứng Thời Gian Thực đến Zk-rollup Gốc: Giai Đoạn Cuối Cùng của Việc Mở Rộng Ethereum Được Thúc Đẩy bởi ZK

Tác giả: imToken

Ghi chú của biên tập viên: Ethereum đang hướng tới một kỷ nguyên mới về Khả năng mở rộng với 10,000 TPS, và công nghệ Bằng chứng Zero-knowledge (ZK) đang trở thành động lực chính. Bài viết này là phần thứ hai trong loạt bài "Lộ trình Ethereum 10,000 TPS", tập trung vào những khó khăn kỹ thuật của bằng chứng thời gian thực, logic tham gia của Prover, thách thức bảo mật trong quá trình chuyển đổi L1, và cách "native Rollup" trở thành hình thức cuối cùng của khả năng mở rộng ZK.

Nếu ZK-hóa là điểm khởi đầu của việc tái cấu trúc công nghệ Ethereum, thì "bằng chứng thời gian thực" và "native Rollup" là các liên kết triển khai cốt lõi của cuộc cách mạng mở rộng này.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ tiếp tục khám phá sâu hơn cách đạt được bằng chứng ZK thời gian thực 12 giây trên Ethereum blockchain, ngưỡng phần cứng và cơ chế khuyến khích để trở thành Prover là gì, và cách native Rollup sẽ viết lại bối cảnh của Ethereum L2.

01. Bằng chứng thời gian thực: Mảnh ghép quan trọng của việc mở rộng Ethereum

Trên lộ trình đạt 10,000 TPS của Ethereum, có một bước đột phá công nghệ không thể thiếu: chứng minh thời gian thực.

Đồng sáng lập Succinct Uma Roy giải thích: "Bằng chứng thời gian thực đề cập đến khả năng hoàn thành quá trình tạo bằng chứng ZK cho một khối trên Ethereum blockchain trong vòng chưa đầy 12 giây."

Điều này có nghĩa là gì? Khi đạt được bằng chứng thời gian thực, Ethereum sẽ có thể tích hợp logic xác minh khối vào chính giao thức và tăng giới hạn gas gần như "tùy ý" mà không ảnh hưởng đến khả năng xác minh, từ đó đạt được sự mở rộng lớn của L1 (Ghi chú của biên tập viên: Thời gian tạo mỗi khối trên Ethereum blockchain là 12 giây, vì vậy "thời gian thực" có nghĩa là bằng chứng được hoàn thành trong mỗi chu kỳ khối).

Tuy nhiên, để đạt được bằng chứng thời gian thực, chỉ công nghệ zkVM là không đủ, và cũng cần những thay đổi ở tầng giao thức Ethereum.

Ladislaus của Ethereum Foundation chỉ ra rằng một cơ chế quan trọng dự kiến sẽ được giới thiệu trong bản nâng cấp Glamsterdam vào năm tới - "tách rời xác minh khối và thực thi ngay lập tức", điều này sẽ cung cấp cho Prover (người chứng minh) nhiều thời gian hơn để tạo bằng chứng zkEVM trong một slot hoàn chỉnh, từ đó đạt được xử lý thời gian thực thực sự.

Về mặt triển khai kỹ thuật, Succinct đã phát hành zkVM SP1 Hypercube mới nhất, có thể tạo bằng chứng cho 93% trong số 10,000 khối mainnet theo thời gian thực trên một cụm 200 GPU.

Roy bày tỏ sự tự tin rằng họ có thể tăng tỷ lệ thành công này lên 99% vào cuối năm. Mặc dù một số khối khó vẫn có thể ngăn cản việc tạo bằng chứng trong một số lượng rất nhỏ các khối, thiết kế giao thức đã tích hợp các cơ chế chịu lỗi, chẳng hạn như cho phép bỏ qua các khối đó và tiếp tục với khối tiếp theo.

Hơn nữa, Ethereum đang xem xét giảm thời gian khối từ 12 giây xuống 6 giây (như một đề xuất tiềm năng khác cho Glamsterdam), điều này sẽ cải thiện đáng kể trải nghiệm người dùng và tốc độ xác nhận giao dịch, nhưng điều này cũng tạo áp lực bổ sung lên ZK Prover - đối với prover, độ khó của nhiệm vụ tăng gấp đôi.

Tuy nhiên, Roy không lo lắng. Rốt cuộc, hiệu suất của công nghệ ZK có thể được cải thiện gấp 10 lần mỗi năm, vì vậy nó có thể đối phó được ngay cả khi thời gian khối giảm một nửa.

Vào tháng 6, Linea cũng đã thông báo rằng 100% hoạt động on-chain trên mạng của họ được bao phủ bởi bằng chứng ZK. Mặc dù TPS hiện tại của Linea chỉ là 2, đây không phải là giới hạn hiệu suất, mà bị giới hạn bởi nhu cầu sử dụng.

Đáng chú ý là khoảng thời gian khối của Linea chỉ là 2 giây, và bằng chứng ZK được tải lên Ethereum L1 để xác minh thông qua hợp đồng thông minh. Mô hình này có thể là tiền thân của "ZK hóa" mainnet trong tương lai.

02. Ngưỡng phần cứng cho Ethereum ZK prover có cao không?

Tạo bằng chứng ZK theo thời gian thực đòi hỏi tài nguyên tính toán mạnh mẽ.

Mục tiêu kỹ thuật ban đầu của Ethereum Foundation cho Prover là giữ chi phí phần cứng dưới 100,000 đô la và mức tiêu thụ điện năng dưới 10 kilowatt, tương đương với mức tiêu thụ điện năng của pin nhà Tesla Powerwall.

Con số này nghe không hề "nhẹ nhàng" chút nào. Nhà phê bình Ethereum Justin Bons (người sáng lập Cyber Capital) gọi đó là "yêu cầu phần cứng điên rồ vượt xa các nút xác thực của Solana," nhưng điều này thực sự nhầm lẫn hai vai trò hoàn toàn khác nhau.

Ladislaus từ nhóm điều phối giao thức của Ethereum Foundation chỉ ra rằng Prover và Validator có trách nhiệm khác nhau và không nên nhầm lẫn. Validators chạy các nút và tham gia vào đồng thuận, trong khi nhiệm vụ của Prover là tạo bằng chứng ZK. Khi bằng chứng ZK của một giao dịch được tạo ra một cách chính xác, mạng chỉ cần xác minh liệu bằng chứng có đúng hay không, mà không cần phải thực thi lại giao dịch.

Vì điều này, Ladislaus bày tỏ sự lạc quan, "Miễn là có thể tìm thấy một prover trung thực đáp ứng các yêu cầu phần cứng, Ethereum có thể tiếp tục hoạt động an toàn. Chúng tôi cố tình hạ ngưỡng xuống dưới mức trung tâm dữ liệu. Ngay cả khi không phải là một tổ chức lớn hoặc trung tâm dữ liệu, bất kỳ nhà phát triển cá nhân nào có khả năng kỹ thuật đều có thể chạy Prover tại nhà."

Hiện tại, cấu hình phần cứng 100,000 đô la này chỉ là mục tiêu ban đầu. Nhà nghiên cứu Ethereum Foundation Sophia Gold dự đoán rằng Prover chính thống sẽ đáp ứng tiêu chuẩn trước Hội nghị Nhà phát triển Devconnect Argentina vào tháng 11 năm nay.

Đồng sáng lập Succinct Roy kỳ vọng rằng vào đầu năm sau, yêu cầu GPU có thể giảm xuống còn khoảng 16 card đồ họa, và tổng chi phí sẽ được kiểm soát trong khoảng từ 10,000 đến 30,000 đô la.

Đồng thời, Succinct đã xây dựng một mạng phi tập trung bao gồm "hàng trăm provers" trên mạng thử nghiệm, tạo ra hàng triệu bằng chứng.

Logic cốt lõi của hệ thống này là bằng chứng cạnh tranh, nghĩa là tất cả Provers tham gia đấu thầu, và một người thắng thầu được chọn trong mỗi vòng để thực hiện bằng chứng zk. Mục tiêu là cho phép những người tham gia có thời gian ngắn hơn và chi phí thấp hơn giành chiến thắng, hình thành cơ chế đấu giá sức mạnh tính toán.

Điều này có nghĩa là trong tương lai do ZK thúc đẩy của Ethereum, tinh thần của thợ đào sẽ xuất hiện lại dưới một hình thức khác - ngoại trừ vai trò của họ đã thay đổi từ tính toán khối sang tính toán bằng chứng.

03. Chuyển đổi Mainnet sang kiến trúc ZK: Một quá trình di chuyển hệ thống cực kỳ khó khăn

Chuyển đổi Ethereum L1 mainnet sang kiến trúc Bằng chứng Zero-knowledge (ZK) là một thách thức kỹ thuật khác ở mức độ gần như tương đương sau khi chuyển từ Proof of Work(PoW) sang proof-of-stake (PoS) vào năm 2022. Toàn bộ quá trình không chỉ đòi hỏi việc tái cấu trúc tầng giao thức, mà còn đòi hỏi xem xét cẩn thận các kịch bản biên và rủi ro bảo mật tiềm ẩn khác nhau để ngăn chặn gián đoạn mạng.

Tại hội nghị EthProofs vào tháng 7, nhà nghiên cứu Justin Drake đã phác thảo một số rủi ro tiềm ẩn. Ví dụ, một kẻ tấn công độc hại có thể chèn cái gọi là "prover killer" vào một khối, khiến toàn bộ cơ chế xác minh của mạng không hiệu quả. Ngoài ra, sự sụt giảm đột ngột trong hoạt động mạng có thể dẫn đến phí giao dịch không đủ để trang trải chi phí tạo bằng chứng ZK, ảnh hưởng đến tính bền vững của mạng.

Ladislaus của Nhóm Điều phối Giao thức Ethereum Foundation cho biết toàn bộ quá trình chuyển đổi có thể mất vài năm, với sự chú ý đặc biệt đến các rủi ro bảo mật. ZK Virtual Machine (zkVM) là một công nghệ phức tạp vẫn còn trong giai đoạn đầu, và các lỗ hổng khác nhau có khả năng cao xảy ra. Tuy nhiên, khi hệ sinh thái trưởng thành, tính khả thi và mạnh mẽ của nó trên L1 của Ethereum có thể được cải thiện dần thông qua việc giới thiệu các hệ thống bằng chứng đa dạng (proof diversity), cải thiện cơ chế khuyến khích và xác minh chính thức.

Đồng thời, Ethereum cũng có kế hoạch tái cấu trúc cơ bản tầng đồng thuận của mình, cụ thể là xây dựng một cấu trúc mới gọi là "Beam Chain". Mục tiêu là được tối ưu hóa ZK và thân thiện ngay từ đầu thiết kế. Drake thậm chí còn nói rằng trong tương lai, toàn bộ công việc xác minh dữ liệu Ethereum sẽ có thể được hoàn thành trên CPU của một laptop thông thường.

04. "Snarkization" Mainnet: Native Rollup đang đến