“Merge” – một trong những sự kiện được mong đợi nhất trong không gian tiền điện tử – chuyển blockchain Ethereum từ cơ chế đồng thuận Proof-of-Work (PoW) hiện tại sang Proof-of-Stake (POS), nhằm mục đích nhanh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn. Nhưng việc chuyển đổi blockchain lớn thứ hai từ cơ chế này sang cơ chế khác là một quá trình bao gồm nhiều bước và vô cùng phức tạp. Điều quan trọng là mỗi quyết định phải được đánh giá kỹ lưỡng. Bài viết này sẽ phác thảo cho bạn lý do và giai đoạn khác nhau dẫn đến chương mới của giao thức.
POS là gì và tại sao nó lại cần thiết?
Trái ngược với PoW, đòi hỏi các thợ đào phải cạnh tranh để giành phần thưởng dựa trên lượng sức mạnh tính toán, cơ chế POS sẽ chọn ngẫu nhiên các trình xác thực liên quan đến tổng số tiền và thời gian đã stake ETH.
Không giống như PoW, trình xác thực PoS không cần phải khai thác block để duy trì mạng. Thay vào đó, họ cần tạo block mới khi được chọn và xác thực những block khác. Khi một người tham gia đã xác thực block giao dịch mới nhất, những người đóng góp khác có thể chứng thực block đó là hợp lệ. Khi có đủ chứng thực, mạng sẽ thêm một block mới. Phần thưởng sau đó được phân phối bằng ETH – đơn vị tiền tệ gốc của blockchain Ethereum – bởi mạng lưới tương ứng với số ETH đã stake của mỗi trình xác thực. Tuy nhiên, để khuyến khích hành vi tốt, cũng có những hình phạt (slashing) có thể khiến người xác thực mất một phần ETH đã stake nếu họ chuyển sang chế độ offline (không xác thực) hoặc chứng thực các giao dịch độc hại (xấu).
Bất chấp kiến thức kỹ thuật và chuyên môn cao cần thiết để trở thành trình xác thực, bất kỳ ai cũng có thể tham gia nếu họ đáp ứng yêu cầu tối thiểu là 32 ETH. Những người không thể đáp ứng vẫn có thể đóng góp bằng cách stake ETH vào một pool (do bên thứ ba quản lý) và nhận một phần của phần thưởng.
Mặc dù PoW là đáng tin cậy và an toàn, nhưng nó vẫn kém hơn PoS:
Lịch sử của Merge Ethereum
Vitalik Buterin là người đề xuất cơ chế đồng thuận POS trong một thời gian dài. So với hệ thống quản trị PoW sử dụng nhiều tài nguyên hiện tại của Ethereum, PoS được dự đoán sẽ giảm tiêu thụ năng lượng của mạng ít nhất 99,95%.
Nó cũng sẽ mở đường cho các shard chain vào năm 2023, dự kiến sẽ vô hiệu hóa tình trạng tắc nghẽn dữ liệu, phí gas cao và hỗ trợ thế hệ tiếp theo của hệ thống mở rộng Layer-2. Shard chain cung cấp các Layer lưu trữ bổ sung, rẻ hơn cho các ứng dụng và rollup để lưu trữ dữ liệu, theo Ethereum Foundation.
Không giống như các tiêu chuẩn ERC hoặc các công ty truyền thống thực thi các quy định từ trên xuống, bất kỳ thay đổi lớn nào đối với giao thức cốt lõi đều yêu cầu sự đồng thuận từ cộng đồng các node trên toàn cầu.
Do quá trình mà tất cả các bản cập nhật và quyết định của Ethereum đều trải qua, điều mà một số nhà phê bình gọi là sự chậm trễ quá mức, trên thực tế, là một quá trình hợp nhất mạng được thực hiện cẩn thận và tốn công sức thông qua các bản nâng cấp và fork đều đặn, liên tục trên một số yếu tố cốt lõi: Beacon Chain, Merge và Shard chain. Mỗi yếu tố trong số này dựa vào nhau để nhận ra tầm nhìn đầy đủ cho Ethereum về khả năng mở rộng, bảo mật và bền vững hơn.
Vào thời điểm đưa ra đề xuất, Buterin cho biết Merge sẽ diễn ra vào tháng 8. Đây là lúc Beacon Chain (thành phần kiểm soát PoS) sẽ đánh dấu sự chuyển đổi chính thức của nó từ PoW sang POS.
Quá trình Merge Ethereum | Nguồn: Ethereum Foundation
Vai trò của Beacon Chain và Merge Ethereum
Để tăng số lượng trình xác thực và xử lý giao dịch bằng PoS, mainnet Ethereum (vẫn sử dụng PoW) cần hợp nhất với Beacon Chain (hay còn gọi là Layer đồng thuận).
Được kích hoạt vào ngày 1 tháng 12 năm 2020, Beacon Chain (chạy song song với mainnet, hoặc phiên bản blockchain trực tiếp) và hiện có hơn 375.000 trình xác thực đang hoạt động, là thành phần chịu trách nhiệm kiểm soát POS.
Nó cũng rất quan trọng trong việc chuẩn bị Ethereum cho đợt nâng cấp nhiều giai đoạn tiếp theo của shard chain, sẽ giúp mở rộng khả năng mở rộng quy mô và lưu trữ dữ liệu của mạng. Mặc dù kế hoạch ban đầu là làm việc trên các shard chain trước Merge, nhưng điều đó đã thay đổi do sự phát triển nhanh chóng của các hệ thống mở rộng Layer-2 như Arbitrum, Optimism và Loopring. Vì vậy, hầu hết cộng đồng Ethereum nhận thấy Merge và chuyển đổi sang PoS là ưu tiên hàng đầu.
Trong khi vai trò của Beacon Chain dự kiến sẽ thay đổi theo thời gian, nó sẽ điều phối phần lớn Shard và staker của mạng. Vì Beacon Chain không thể chạy các hợp đồng thông minh hoặc xử lý tài khoản, việc hợp nhất với mainnet sẽ đưa khả năng này vào hệ sinh thái PoS.
Không giống như đợt hard fork của The DAO vào năm 2016 (diễn ra sau khi 3,6 triệu ETH bị đánh cắp trong vụ hack The DAO, thúc đẩy việc tạo ra một blockchain riêng biệt có tên là Ethereum Classic), Ethereum sẽ tiếp tục như một mạng lưới duy nhất sau Merge. Về bản chất, toàn bộ chain Ethereum PoW trở thành chain Ethereum PoS. Merge sẽ không ảnh hưởng đến layer dữ liệu của Ethereum nên không có giao dịch nào bị mất trong quá trình chuyển đổi. Tuy nhiên, vì hoạt động khai thác sẽ không còn nữa, các thợ đào có thể sẽ stake tài sản của họ và giúp xác thực mainnet Ethereum.
Dòng thời gian cập nhật Ethereum và fork
Mặc dù nó có thể là một quá trình drawn-out (kéo dài) do số lượng bộ phận chuyển động và tác động thị trường của Ethereum, những nâng cấp phần mềm này yêu cầu kiểm tra nghiêm ngặt từ cộng đồng và các nhà phát triển cốt lõi để giảm thiểu bất kỳ lỗi hoặc lỗ hổng nào. Một số thử nghiệm, nâng cấp và fork đáng chú ý kể từ khi ra mắt Beacon Chain như một phần của quá trình chuyển đổi sang POS bao gồm:
Hard fork London (ngày 5 tháng 8 năm 2021):
Sau Beacon Chain, hard fork “London” chủ yếu là công cụ quyết định cách các thợ đào tương tác và kiếm lợi nhuận với Ethereum thông qua những cải tiến khác nhau, chẳng hạn như EIP-1559. Cùng với việc giảm phí, một sự thay đổi mạnh mẽ khác trong các khuyến khích tài chính dành cho thợ đào là “quả bom độ khó” sẽ buộc sự đồng thuận PoW ngừng sản xuất block và do đó không có lợi cho việc khai thác. EIP-3554 có trong hard fork London đã trì hoãn quả bom độ khó đến tháng 12 năm 2021. Tuy nhiên, điều này sau đó đã được kéo dài thêm vài tháng bởi nâng cấp mạng Arrow Glacier.
Nâng cấp Altair (ngày 27 tháng 10 năm 2021):
Là bản nâng cấp theo lịch trình đầu tiên cho Beacon Chain, bản nâng cấp Altair không áp dụng thay đổi nào đối với người dùng front-end Ethereum nhưng yêu cầu những nhà khai thác node nâng cấp khách hàng của họ. Các node không trải qua bất kỳ nâng cấp nào sẽ có nguy cơ không thể tham gia vào mạng sau Merge và có thể phải chịu hình phạt.
Arrow Glacier (ngày 9 tháng 12 năm 2021):
Việc nâng cấp mạng Arrow Glacier đã đẩy lùi thời điểm của “quả bom độ khó” trở lại vài tháng. Đó là thay đổi duy nhất trong bản nâng cấp.
Ethereum hợp nhất trên testnet Kiln (ngày 16 tháng 3 năm 2022):
Ethereum đã đạt được một cột mốc quan trọng vào giữa tháng 3 với sự hợp nhất testnet Klin. Điều này liên quan đến một Layer thực thi PoW hợp nhất với Beacon Chain POS. Trong khi việc hợp nhất phần lớn thành công, nhà phát triển Tim Beiko nhận thấy rằng một máy khách không sản xuất các block như mong đợi.
Testnet Ropsten được hợp nhất (ngày 8 tháng 6 năm 2022):
Testnet Ropsten là loại đầu tiên trong số 3 testnet công khai hợp nhất thành công Layer thực thi PoW của nó với Beacon Chain PoS. Theo các nhà phát triển Ethereum, tỷ lệ tham gia đã đạt 99% sau khi sửa cấu hình và khởi động lại. Mặc dù có một số vấn đề nhỏ, việc hợp nhất Ropsten được coi là một thành công lớn và đánh dấu sự khởi đầu của các đợt chạy thử tương tự sẽ diễn ra trên các testnet Ethereum khác trước Merge PoS.
Nâng cấp Grey Glacier (ngày 30 tháng 6 năm 2022):
Nâng cấp Grey Glacier xảy ra ở block 15.050.000 và đưa ra những thay đổi đối với các thông số của quả bom độ khó, đẩy nó lùi lại 700.000 block, vào khoảng tháng 9. Không có thay đổi nào khác được giới thiệu như một phần của Grey Glacier.
Testnet Sepolia được hợp nhất (ngày 6 tháng 7 năm 2022):
Cái thứ hai trong số ba testnet công khai, Sepolia, đã đi vào hoạt động khi Tổng độ khó đầu cuối (TTD) đạt 17.000.000.000.000.000. Việc hợp nhất diễn ra theo quy trình gồm hai bước: Đầu tiên, các thợ đâò cần cập nhật các máy khách Layer đồng thuận và Layer thực thi của họ với nhau. Sau đó kích hoạt hai giai đoạn tiếp theo: giai đoạn đầu tiên ở độ cao kỷ nguyên trên Beacon Chain và giai đoạn thứ hai khi đạt đến tổng giá trị độ khó trên Layer thực thi. Không có vấn đề đáng kể nào và việc hợp nhất được coi là thành công.
Testnet Goerli đã hợp nhất (ngày 10 tháng 8 năm 2022)
Testnet công khai thứ ba và cuối cùng đã hoàn thành một “lần chạy thực tế” của Merge và chuyển thành công sang POS khi TTD vượt quá 10.790.000. Điều này theo sau việc nâng cấp Bellatrix lên Beacon Chain của Goerli, Prater, được kích hoạt vào ngày 4 tháng 8.
Mainnet Shadow fork 1-10 (bắt đầu từ ngày 12 tháng 4 năm 2022):
Về bản chất, Shadow fork là một đợt test run (chạy thử nghiệm) của Merge. Không thực sự tác động đến mạng, chúng mô phỏng sự chuyển đổi từ PoW sang PoS sẽ như thế nào bằng cách thử nghiệm nó trên một số lượng nhỏ các node mạng. Sau khi chạy Shadow fork trên một số testnet của nó, các nhà phát triển Ethereum đã bắt đầu thử nghiệm trên mainnet của Ethereum. Mainnet Shadow fork, mô phỏng Merge trên mạng chính có lưu lượng truy cập cao của Ethereum, kiểm tra xem Merge sẽ hoạt động như thế nào trong các điều kiện thực tế nhất có thể.
Ví dụ, theo nhà phát triển Ethereum Foundation, Parithosh Jayanthi, trong khi hợp nhất Kiln testnet được thiết kế “để cho phép cộng đồng thực hành chạy các node của họ, triển khai hợp đồng, thử nghiệm cơ sở hạ tầng, v.v.” thì mainnet Shadow fork tiến thêm một bước nữa để kiểm tra sức mạnh mạng lưới. Được ghi nhận bởi Van Der Wijden, nó được ghi nhận như một sự kiện lịch sử và là chìa khóa trong việc xác định thời điểm của sự hợp nhất cuối cùng.
Sau khi Shadow fork diễn ra, team nhà phát triển đã nhận thấy một số vấn đề với nhà cung cấp hệ thống phần mềm dựa trên Ethereum, Nethermind và Hyperledger Besu, một ứng dụng khách Ethereum mã nguồn mở dựa trên Java.
Nhìn chung, mười đợt Shadow fork thành công của mainnet từ tháng 4 đến tháng 7 năm 2022 (với nhiều kế hoạch hơn) đã khiến các nhà phát triển Ethereum lạc quan về thời điểm diễn ra sự kiện hợp nhất cuối cùng, “Merge”.
Điều gì xảy ra sau sự kiện Merge?
Về bản chất, mục tiêu của Merge là để đẩy nhanh quá trình chuyển từ PoW sang PoS. Để làm được điều đó, các nhà phát triển đang làm việc để giảm bớt các tính năng có thể gây ra sự chậm trễ và tạm thời hạn chế khả năng rút ETH đã stake sau khi Merge được hoàn tất. Tuy nhiên, những điều này có thể sẽ được giải quyết trong bản nâng cấp “cleanup” sau Merge.
Khi Merge hoàn tất và Layer đồng thuận mới được thông qua của Ethereum đảm nhận vai trò thêm các block mới vào blockchain Ethereum bằng cách sử dụng cơ chế đồng thuận PoS, các nhà phát triển sẽ làm việc trên một số giai đoạn mới gồm Surge, Verge, Purge và Splurge. Tất cả chúng sẽ tiếp tục làm cho blockchain PoS của Ethereum có khả năng mở rộng và an toàn hơn.
Ví dụ: trong khi Merge sẽ không giải quyết ngay lập tức những thách thức với khả năng mở rộng, nhưng nó sẽ giúp chuẩn bị cho phiên bản Shard chain phụ của Ethereum sẽ dựa vào mạng PoS đầy đủ chức năng để hoạt động. Thông qua việc phân bổ tải dữ liệu của mạng trên 64 blockchain, Shard chain cung cấp thêm các Layer rẻ hơn cho các ứng dụng và rollup để lưu trữ dữ liệu. Chúng cũng cho phép các hệ thống Layer-2 cung cấp phí giao dịch thấp trong khi vẫn được hưởng lợi bảo mật từ mainnet Ethereum.
Tham gia Telegram của Tạp Chí Bitcoin để theo dõi tin tức và bình luận về bài viết này:
Ông Giáo
Theo Coindesk