Để giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng của Ethereum, Buterin và nhóm ETH đã phác thảo một bản nâng cấp mạng được gọi là Ethereum 2.0, hoặc Eth2. Ethereum 2.0 mang đến những thay đổi nền tảng đối với cách hoạt động của Ethereum, nhưng sẽ mất nhiều năm để thực hiện. Kể từ năm 2020, các nhà phát triển Ethereum đã làm việc không mệt mỏi để nâng cấp mạng lưới thành hiện thực, với hy vọng làm cho Ethereum nhanh hơn, an toàn hơn và dễ tiếp cận hơn bao giờ hết.
Là nền tảng blockchain phổ biến thứ hai trên thế giới bên cạnh Bitcoin ( BTC ), Ethereum ( ETH ) hướng đến mục tiêu trở thành mọi thứ mà người tiền nhiệm của nó không có. Một số hạn chế của Bitcoin đang kìm hãm Ethereum, chẳng hạn như sự khăng khăng của người cũ đối với thuật toán đồng thuận bằng chứng công việc (Proof-of-Work – PoW) và thiếu khả năng mở rộng tổng thể. Nâng cấp nhiều giai đoạn của Ethereum, bao gồm Beacon Chain, Merge và Shard Chains, dự định cải thiện khả năng mở rộng và bảo mật của Ethereum network bằng cách thực hiện một số sửa đổi cơ sở hạ tầng. Đáng chú ý nhất là việc chuyển đổi từ phương pháp đồng thuận bằng chứng công việc (Proof-of-Work – PoW) sang mô hình bằng chứng cổ phần (Proof-of-Stake – PoS), cả hai đều đưa ra những khác biệt khác nhau trong giao thức .
Vào năm 2013, người tạo ra Ethereum, Vitalik Buterin đã đề xuất một nền tảng blockchain hỗ trợ các ứng dụng và các lợi ích khác không nhất thiết phải tập trung vào tài chính. Buterin đã nhìn thấy một thế giới nơi các nhà phát triển có thể khai thác sức mạnh của phân quyền để xây dựng hệ thống quản trị, nền tảng cho vay, cơ sở dữ liệu, đại diện cho tài sản vật lý trong không gian kỹ thuật số và hơn thế nữa.
Buterin coi Ethereum như một siêu máy tính toàn cầu, nhưng mạng phải vật lộn để xác thực vài trăm giao dịch trong một khung thời gian hợp lý. Người dùng giao dịch số tiền nhỏ trên Ethereum đôi khi phải trả hơn 100% phí và chi phí bổ sung. Đối với một nền tảng đang tìm cách cách mạng hóa cách thế giới tương tác trên mạng, Ethereum chắc chắn được xây dựng dựa trên một số công nghệ đáng ngờ.
May mắn thay, Buterin, các nhà phát triển mạng khác nhau và Ethereum Foundation đều nhận thức được những hạn chế của dự án. Nhóm của Ethereum cũng hiểu rằng các giới hạn blockchain của Ethereum ngăn cản các nhà đầu tư tổ chức và các bên quan tâm khác chấp nhận Ethereum.
Để giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng của Ethereum, Buterin và nhóm ETH đã phác thảo một bản nâng cấp mạng được gọi là Ethereum 2.0, hoặc Eth2. Ethereum 2.0 mang đến những thay đổi nền tảng đối với cách hoạt động của Ethereum, nhưng sẽ mất nhiều năm để thực hiện. Kể từ năm 2020, các nhà phát triển Ethereum đã làm việc không mệt mỏi để nâng cấp mạng lưới thành hiện thực, với hy vọng làm cho Ethereum nhanh hơn, an toàn hơn và dễ tiếp cận hơn bao giờ hết.
1. Breakdown của Ethereum 2.0
Ethereum 2.0 đánh dấu một sự thay đổi đáng kể trong thuật toán đồng thuận của mạng. Thay vì Ethereum chạy thuật toán bằng chứng công việc (proof-of-work) tiêu tốn nhiều năng lượng, nâng cấp Eth2 có nghĩa là chuyển sang thuật toán bằng chứng cổ phần (proof-of-stake).
Thuật toán PoS mang lại nhiều lợi ích so với thuật toán PoW, điều chỉnh các khía cạnh khác nhau của mạng như khả năng mở rộng, bảo mật và khả năng truy cập.
Proof-of-stake vs proof-of-work
Về mặt đồng thuận blockchain, bằng chứng công việc là phương pháp ban đầu được thực hiện bởi Bitcoin (tiền điện tử đầu tiên trên thế giới). Trong PoW, thợ đào, người dùng cho mượn sức mạnh máy tính của họ như bộ xử lý đồ họa (GPU) và bộ xử lý trung tâm (CPU), giải các thuật toán phức tạp và xác nhận các khối. Các khối chứa một lượng giao dịch nhất định trong mạng blockchain. Khi một khối đầy, nó sẽ được các thợ mỏ xác nhận và đăng nhập vào blockchain.
Về cơ bản, mọi khối giao dịch phải được chứng minh là duy nhất để ngăn chặn chi tiêu kép hoặc giao dịch trùng lặp. Mỗi khối có mã thập lục phân 64 chữ số riêng chứng minh tính duy nhất của nó, nhưng người khai thác phải tìm mã đó. Sức mạnh do máy tính khai thác cho mượn được sử dụng để giải mã hệ thập lục phân, do đó có biệt danh là Proof-of-work. Máy tính đang sử dụng sức mạnh thực sự để thực hiện công việc và giải quyết một khối.
Thật không may, khai thác cho các khối không thân thiện với môi trường. Nó sử dụng rất nhiều năng lượng và làm tăng đáng kể hóa đơn tiền điện của thợ mỏ. Ngoài ra, khai thác tiền điện tử là một cuộc cạnh tranh. Các thợ mỏ chỉ với một card đồ họa đang phải cạnh tranh với các hoạt động với hàng trăm, nếu không muốn nói là hàng nghìn chiếc card. Chỉ người khai thác đầu tiên tìm thấy mã mới nhận được phần thưởng được thanh toán bằng Bitcoin, hạn chế người dùng không có nhiều tiền để đầu tư vào một giàn khai thác thích hợp. Có những lựa chọn thay thế cho việc khai thác một mình, chẳng hạn như tham gia nhóm khai thác, nhưng phần thưởng khai thác được chia cho hàng chục người tham gia.
Tuy nhiên, Proof-of-stake giải quyết rất nhiều vấn đề có nguồn gốc từ thuật toán đồng thuận PoW. Proof-of-stake tương tự như khai thác ở chỗ nó yêu cầu người dùng xác thực các giao dịch. Tuy nhiên, những người tham gia trong mạng PoS được gọi là trình xác nhận. Người xác thực là người dùng đặt cược hoặc khóa một lượng tiền điện tử vào mạng. Để khóa tiền, những người dùng này báo hiệu với mạng rằng họ muốn trở thành người xác thực và càng nhiều tiền được người xác thực đặt cọc, thì những người dùng này càng kiếm được nhiều phần thưởng cho việc tham gia của họ.
Với tư cách là người xác thực, người dùng có trách nhiệm xác thực các giao dịch được thực hiện trên mạng mà họ đang tham gia. Sau khi trình xác thực xác thực một giao dịch, giao dịch đó sẽ được gửi đến blockchain và người xác thực sẽ kiếm được phần thưởng. So với hệ thống PoW, PoS dễ tiếp cận hơn, vì bất kỳ ai cũng có thể tham gia nếu họ có kinh phí thay vì yêu cầu phần cứng đắt tiền.
Khả năng truy cập mạng dẫn đến khả năng mở rộng tốt hơn, vì nhiều người dùng được kết nối với mạng hơn, xác nhận các giao dịch. Nhiều người dùng xác nhận mạng hơn cũng dẫn đến khả năng bảo mật và phân quyền tốt hơn. Ngày càng có nhiều điểm ổn định trên mạng PoS hơn là một điểm trung tâm để những kẻ xấu tấn công. Môi trường cũng ít bị ảnh hưởng bởi mạng PoS, vì PoS yêu cầu ít năng lượng hơn so với khai thác trên mạng PoW.
Phân quyền nhiều hơn trên mạng cũng giúp ngăn chặn những gì được gọi là cuộc tấn công 51% , một cuộc tấn công tiêu chuẩn trên mạng PoW liên quan đến một tác nhân xấu chiếm quyền kiểm soát 51% các nút và xác thực các giao dịch không có chủ đích. Theo một cách nào đó, bằng chứng cổ phần ngăn chặn một cuộc tấn công 51% vì việc cố gắng một cuộc tấn công yêu cầu nắm giữ 51% tất cả các mã thông báo trên mạng. Nắm giữ 51% tất cả các mã thông báo trên mạng PoS nghe có vẻ gần như không thể, vì làm như vậy sẽ yêu cầu ăn cắp từ hàng trăm ví Ethereum cùng một lúc.
Sau khi hoàn thành nâng cấp, Ethereum sẽ trải nghiệm tất cả các lợi ích bằng chứng cổ phần. PoS sẽ mang lại cho Ethereum khả năng mở rộng, khả năng tiếp cận và bảo mật tốt hơn, làm cho nó thân thiện hơn với môi trường. Nhưng Ethereum chuyển sang mạng 2.0 không phải là một nhiệm vụ dễ dàng, đòi hỏi rất nhiều đầu vào từ người dùng và khá nhiều thời gian để các thay đổi có hiệu lực.
2. Chuyển sang Ethereum 2.0
Phase 0
Giai đoạn 0 của nâng cấp Ethereum 2.0 giới thiệu thứ được gọi là Chuỗi báo hiệu. Ra mắt vào ngày 1 tháng 12 năm 2020, Beacon Chain đánh dấu sự chuyển đổi sang PoS, cho phép người dùng đặt cược (khóa) Ethereum của họ và trở thành người xác thực. Điều đó nói rằng, Giai đoạn 0 không ảnh hưởng đến chuỗi khối Ethereum chính, Chuỗi báo hiệu tồn tại cùng với mạng chính của Ethereum. Tuy nhiên, cả chuỗi Beacon và mainnet cuối cùng sẽ được liên kết với nhau. Mục tiêu là “hợp nhất” Mainnet vào hệ thống bằng chứng cổ phần được điều khiển và phối hợp giữa Beacon Chain.
Hơn nữa, những người xác nhận tiềm năng vẫn có thể đăng ký mối quan tâm của họ trong Beacon Chain bằng cách đặt cược 32 ETH. Yêu cầu người dùng đặt cược 32 ETH là một yêu cầu cao, coi 32 ETH là Ethereum trị giá hàng chục nghìn đô la. Các quỹ ký quỹ cũng sẽ được giữ trong hai năm trở lên và chỉ được phát hành khi Ethereum 2.0 hoàn toàn sẵn sàng ra mắt. Những người xác nhận sớm dự kiến sẽ rất cam kết với tương lai của dự án, do đó yêu cầu đầu vào cao.
Phase 1
Giai đoạn 1 dự kiến ra mắt vào giữa năm 2021 nhưng bị trì hoãn đến đầu năm 2022 với các nhà phát triển cho rằng công việc chưa hoàn thành và việc kiểm tra mã là những lý do lớn dẫn đến sự chậm trễ của Ethereum 2.0. Giai đoạn tiếp theo này sẽ hợp nhất Beacon Chain với mạng chính, chính thức chuyển sang thuật toán đồng thuận PoS. Từ Giai đoạn 1 trở đi, Eth2 sẽ lưu trữ toàn bộ lịch sử giao dịch của Ethereum và hỗ trợ các hợp đồng thông minh trên mạng PoS. Các nhà phân phối và trình xác nhận sẽ chính thức bắt đầu hoạt động, vì Ethereum 2.0 sẽ đưa hoạt động khai thác ra khỏi mạng lưới. Dự kiến sẽ có nhiều người khai thác nắm giữ cổ phần của họ và đặt cược chúng để trở thành người xác nhận.
Khi mới thành lập, các nhà phát triển có nghĩa là Giai đoạn 1 của nâng cấp Ethereum 2.0 để giới thiệu sharding. Sharding là hành động phân chia cơ sở dữ liệu, hoặc trong trường hợp này là blockchain, thành các chuỗi nhỏ hơn khác nhau được gọi là các mảnh. Eth2 sẽ có 64 phân đoạn, tức là, truyền tải của mạng qua 64 chuỗi mới. Các mảnh giúp chạy một nút dễ dàng hơn bằng cách giảm yêu cầu phần cứng. Nâng cấp này sẽ xảy ra sau khi mạng chính và Chuỗi báo hiệu đã hợp nhất.
Với Ethereum 2.0, trình xác thực và những người dùng khác có thể chạy các phân đoạn của riêng họ, xác thực giao dịch và giữ cho chuỗi chính không bị tắc nghẽn quá nhiều. Cần có phương pháp đồng thuận bằng chứng cổ phần để các mạng phân đoạn tham gia vào hệ sinh thái Ethereum một cách an toàn. Việc đặt cược sẽ được giới thiệu trên Beacon Chain, chuẩn bị cho quá trình cập nhật chuỗi phân đoạn sau này.
Phase 2
Cuối cùng, Giai đoạn 2 sẽ chứng kiến sự ra đời của Ethereum WebAssembly hoặc eWASM. WebAssembly được tạo ra bởi World Wide Web Consortium và được thiết kế để làm cho Ethereum hiệu quả hơn đáng kể so với hiện tại. Ethereum WebAssembly là một tập hợp con xác định được đề xuất của WebAssembly cho lớp thực thi hợp đồng thông minh Ethereum.
Ethereum hiện có cái được gọi là Máy ảo Ethereum, hoặc EVM. EVM cho phép Ethereum chạy như một siêu máy tính toàn cầu. Người dùng truy cập máy tính này trên toàn thế giới, chạy các hợp đồng thông minh và tương tác với các ứng dụng phi tập trung (DApps). EVM lưu trữ tất cả các mã cần thiết để thực hiện các lệnh trên Ethereum đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho các địa chỉ ví cho các giao dịch và tính phí giao dịch (gas) cho mọi giao dịch.
EVM có thể hỗ trợ các hành động khác nhau cùng một lúc, chẳng hạn như biết liệu hợp đồng thông minh có cần kết thúc hay không (nó sử dụng quá nhiều gas), nếu DApp là xác định (nếu nó sẽ luôn thực hiện các đầu vào và đầu ra giống nhau) hoặc nếu một hợp đồng thông minh bị cô lập (nếu có sự cố, lỗi của hợp đồng đó sẽ không ảnh hưởng đến mạng Ethereum rộng lớn hơn). Tuy nhiên, mạng Ethereum đã trở nên quá đông đúc. Do nhiều giao dịch xảy ra cùng một lúc, EVM chậm hơn nhiều so với dự định ban đầu. EVM của Ethereum cũng khó nâng cấp vì nó được viết bằng một mã cụ thể, khó hiểu, Solidity. EWASM được thiết kế đặc biệt để thay thế EVM, sẽ được triển khai trong Giai đoạn 2.
EWASM biên dịch mã nhanh hơn nhiều so với EVM, tăng tốc các quy trình trong mạng. Gas hoạt động hiệu quả hơn thông qua eWASM và eWASM tương thích với các ngôn ngữ mã hóa truyền thống khác nhau như C và C ++. Về cơ bản, eWASM có nghĩa là giúp cho việc phát triển Ethereum trở nên dễ tiếp cận hơn nhiều.
Thật không may, sự ra mắt của giai đoạn hai đã bị trì hoãn đáng kể do những khó khăn trong việc thực hiện các giai đoạn trước đó. Các nhà phát triển không chắc khi nào eWASM sẽ có hiệu lực.
3. Tương lai của Ethereum 2.0
Ethereum 2.0 là một bản nâng cấp cần thiết cho tương lai của Ethereum. Ở trạng thái hiện tại, người dùng phải trả phí gas cao ngất ngưởng, trải qua thời gian xác thực giao dịch lâu và đang sử dụng hết năng lượng trong quá trình này.
Các giao dịch cơ bản trên Ethereum không phải là yếu tố duy nhất bị ảnh hưởng bởi sự thiếu khả năng mở rộng của mạng. Các vấn đề của Ethereum ảnh hưởng đến các Non-Fungible Tokens (NFTs) và các khía cạnh của tài chính phi tập trung như cho vay và đi vay.
Ví dụ: xây dựng và giao dịch NFT trên Ethereum có thể tốn hàng trăm đô la phí gas do tắc nghẽn mạng.
Khi ra mắt Ethereum 2.0, mạng sẽ ngay lập tức nhận được lợi ích về mọi mặt. Giao dịch và đúc NFT trên Ethereum sẽ rẻ hơn do sharding và thuật toán đồng thuận bằng chứng cổ phần (proof-of-stake). Các nhà phát triển Ethereum sẽ có thời gian dễ dàng hơn khi xây dựng DApp và biên dịch các hợp đồng thông minh nhờ triển khai eWASM. Vì eWASM được thiết kế theo tiêu chuẩn World Wide Web nên việc nhận hỗ trợ trong trình duyệt cho các ứng dụng khách Ethereum lite sẽ dễ dàng hơn. Cuối cùng, việc chuyển sang bằng chứng cổ phần của Ethereum sẽ làm cho mạng dễ truy cập hơn bao giờ hết trong khi có tác động tối thiểu đến môi trường.
Các tác động lâu dài của Eth2 còn lại nhiều hơn để suy đoán. Cần lưu ý rằng Ether (tiền tệ bản địa của mạng Ethereum) không nhất thiết phải là tài sản có giá trị cao như Bitcoin. Thay vào đó, Ether được sử dụng nhiều hơn để di chuyển giá trị từ khu vực này sang khu vực khác. Ví dụ: người dùng có thể đầu tư vào Ether để chuyển nó thành DAI, sau đó họ có thể cho vay để kiếm lãi. Trong khi nhiều chuyên gia tiền điện tử hy vọng Ethereum 2.0 sẽ tăng giá của Ether lên mốc năm chữ số, thay vào đó, việc nâng cấp rất tốt có thể ổn định giá của Ether.
Rốt cuộc, việc mở rộng hệ sinh thái Ethereum chỉ đơn giản là tạo chỗ cho nhiều tài sản ERC-20 hơn. ERC-20 là tiêu chuẩn kỹ thuật cho tất cả các tài sản dựa trên Ethereum. Mọi mã thông báo ERC-20 đều tuân theo cùng một bộ quy tắc, đảm bảo tất cả nội dung ERC-20 đều có thể tương tác. Khi người dùng đổ xô vào mạng Ethereum, họ sẽ đầu tư vào Ether và chuyển đổi nó thành các mã thông báo ERC-20 khác trước khi tương tác với các DApp khác nhau. Trong hệ sinh thái của Bitcoin, giá trị được đầu tư có nghĩa là ở lại trong thời gian dài, từ từ làm tăng giá của tài sản. Với Ethereum, mạng càng trở nên tốt hơn, thì giá trị được trao tay nhau vào mọi lúc.
Tất nhiên, chúng ta có thể mong đợi Ether sẽ tăng đáng kể trước khi tài sản ổn định. Câu hỏi đặt ra là giá Ethereum sẽ hoạt động cao như thế nào khi mạng mở rộng và đa dạng hóa? Bên ngoài hệ sinh thái Ethereum, khả năng sử dụng mở rộng của Ethereum 2.0 có thể ảnh hưởng tích cực đến ngành công nghiệp tiền điện tử.
Ví dụ: khi các nhà phát triển DApp tận dụng chức năng bằng chứng cổ phần của Ethereum 2.0, các mạng blockchain khác chắc chắn sẽ lưu ý. Các đối thủ của Ethereum sẽ cần cung cấp các tính năng có khả năng mở rộng tương tự để duy trì sự phát triển hoặc thậm chí là cơ sở người dùng. Hơn nữa, Bitcoin có thể bị áp lực để chuyển từ phương pháp đồng thuận PoW hạn chế của nó.
Khi các tính năng của Ethereum 2.0 như đặt cược tạo ra tác động, các cá nhân và tập đoàn không sử dụng tiền điện tử sẽ bắt đầu hiểu lợi ích tài chính của nó. Các bên quan tâm có thể tham gia Eth2 nếu họ biết được lãi suất đặt cược cao so với ngân hàng truyền thống.
Nhiều người dùng sẽ trở thành người xác nhận hơn bao giờ hết, tham gia vào mạng Ethereum và tự đào tạo về blockchain nói chung. Kiến thức học được trên Eth2 sau đó có thể mở rộng sang các mạng khác, dẫn đến việc tham gia nhiều hơn vào ngành công nghiệp tiền điện tử. Các nhà đầu tư có thể chuyển sang lãi suất cao hơn được cung cấp bởi các nền tảng cho vay tài chính phi tập trung (Decentralized Finance – DeFi), khiến các ngân hàng bị bỏ lại phía sau. Các công dân có thể chuyển tất cả tiền của họ ra khỏi ngân hàng và vào mạng Ethereum rộng khắp. Chuyển tiền sang Ethereum cung cấp cho người dùng toàn quyền kiểm soát tiền của họ mà không yêu cầu ngân hàng tính phí và giới hạn chuyển tiền, trong số các vấn đề kiểm soát khác.
Không nghi ngờ gì nữa, Ethereum 2.0 sẽ ảnh hưởng đến cách thế giới hiểu giá trị của Ether. Nếu Ethereum 2.0 hoạt động như dự định, Ether có thể chuyển từ một loại hàng hóa có giá trị cao thành một tài sản cần thiết. Các công ty và cá nhân ở khắp mọi nơi có thể sử dụng Ether trong các hoạt động hàng ngày của họ, xây dựng cơ sở dữ liệu và ứng dụng trong mạng. Sự thay đổi rộng rãi trong quan điểm của thế giới về Ethereum thực sự là một sự thay đổi vô giá.
