Giải thích Danksharding và Proto-danksharding

Nếu bạn có tìm hiểu về mạng Ethereum, có lẽ bạn đã biết rằng đây là trung tâm của các ứng dụng phi tập trung (dApps), có thể truy cập thông qua ví Ethereum nhờ khả năng triển khai và thực thi smart contract. Ethereum hiện vẫn là mạng phổ biến nhất cho các ứng dụng blockchain, và chính vì vậy nó phải chịu áp lực rất lớn. Đáng tiếc là việc lưu trữ và vận hành quá nhiều nền tảng, giao thức, ứng dụng và token đã làm chậm tốc độ hoàn tất giao dịch (transaction finality) và đẩy phí giao dịch lên mức rất cao.

Để giải quyết vấn đề mở rộng này, lộ trình phát triển của Ethereum bao gồm nhiều đợt nâng cấp khác nhau. Với The Merge, Ethereum đã chuyển sang cơ chế đồng thuận proof-of-stake (PoS), qua đó giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng và mở ra cánh cửa cho những đổi mới chỉ có thể thực hiện trên các mạng PoS. Tuy nhiên, để đạt được các giao dịch rẻ hơn và nhanh hơn, Ethereum vẫn còn một chặng đường dài phía trước.

Một trong những kế hoạch ban đầu của Ethereum là triển khai sharding, tức là chia blockchain Ethereum khổng lồ thành các phân đoạn nhỏ hơn nhằm giảm tắc nghẽn mạng và phí giao dịch. Tuy nhiên, giải pháp hiện tại mà Ethereum lựa chọn là danksharding, một phương pháp giúp giao dịch nhanh và rẻ hơn đáng kể so với hiện nay.

Dù vậy, việc nâng cấp mạng Ethereum không hề đơn giản. Lưu lượng hoạt động cao cùng với số lượng ứng dụng phụ thuộc vào mạng lưới khiến các thay đổi lớn về cơ chế đồng thuận có thể mất hàng tháng, thậm chí hàng năm để triển khai. Do đó, Ethereum cần một giải pháp trung gian phù hợp. Và đó chính là proto-danksharding, về bản chất, đây là bước chuyển tiếp giữa Ethereum ở thời điểm hiện tại và tương lai danksharding hoàn chỉnh.

Trước khi đi sâu vào chi tiết, hãy cùng DigiBit tìm hiểu: danksharding thực chất là gì?

Danksharding là gì?

Danksharding giới thiệu một cách thức mới để Ethereum giao tiếp với các giải pháp layer 2 hiện có, điều này dễ triển khai hơn nhiều so với việc sharding toàn bộ mạng Ethereum. Đồng thời, nó còn cho phép xử lý nhiều dữ liệu hơn trong mỗi block, nhờ đó các giao dịch phức tạp hơn có thể được thực hiện mà không làm chậm mạng hay tăng phí gas. Về bản chất, mục tiêu cốt lõi của danksharding là nâng cao hiệu quả của các blockchain rollups.

Để hiểu rõ cách hoạt động, trước tiên cần nhìn vào cách các rollup hiện nay tương tác với blockchain Ethereum. Hiện tại, các rollup sẽ gom (batch) và xử lý giao dịch trên chuỗi layer 2 của riêng chúng, sau đó gửi một “validity proof” (bằng chứng hợp lệ) lên Ethereum mainnet. Mặc dù cách làm này giúp tiết kiệm chi phí, nhưng hơn 90% chi phí giao dịch của rollup vẫn phải trả cho Ethereum mainnet để đăng tải bằng chứng đó.

Danksharding cho phép Ethereum xử lý các giao dịch đã được gom từ layer 2 mà không cần lưu trữ toàn bộ dữ liệu một cách vĩnh viễn. Điều này đồng nghĩa với việc Ethereum mainnet sẽ ít bị gánh nặng dữ liệu dài hạn hơn, từ đó cải thiện khả năng mở rộng của toàn mạng.

Proto-danksharding (EIP-4844) là gì?

Proto-danksharding là một đề xuất nhằm xây dựng nền tảng để triển khai danksharding trên Ethereum. Khái niệm này được giới thiệu trong Ethereum Improvement Proposal 4844 (EIP-4844) và được đặt tên theo hai nhà nghiên cứu Ethereum là Dankrad Feist và Proto Lambda. Dự kiến, EIP-4844 sẽ được triển khai trong bản nâng cấp Dencun của Ethereum, lên lịch vào ngày 13/03/2024.

Proto-danksharding hoạt động như thế nào?

Để chuẩn bị cho danksharding, proto-danksharding giới thiệu một loại giao dịch mới gọi là “blob-carrying transactions” (giao dịch đính kèm blob) cùng với kiểu dữ liệu đi kèm mang tên “blobs”. Hai yếu tố này cho phép Ethereum xử lý dữ liệu từ các blockchain rollup hiệu quả hơn. 

Blobs (Binary Large Objects) là gì?

Blobs, hay Binary Large Objects (các tệp nhị phân dung lượng lớn lưu trữ trong cơ sở dữ liệu), là một dạng lưu trữ dữ liệu tạm thời. Mặc dù còn mới đối với Ethereum, blobs thực chất đã rất phổ biến trong khoa học máy tính và xuất hiện trong nhiều ngôn ngữ lập trình như JavaScript hay Python.

Để thấy được tầm quan trọng của blobs trong lĩnh vực crypto, cần hiểu rằng Ethereum hiện nay lưu trữ toàn bộ dữ liệu trên mọi node trong mạng, và dữ liệu này tồn tại vĩnh viễn. Việc đó được thực hiện thông qua calldata – một dạng bộ nhớ lưu trữ lâu dài, nhưng lại rất tốn tài nguyên và chi phí cao.

Ngược lại, blobs có chi phí duy trì thấp hơn vì chúng có thời hạn tồn tại là 4096 epoch (xấp xỉ 18 ngày). Điều này giúp giảm mạnh chi phí lưu trữ. Mỗi blob có thể chứa tối đa 128 KB dữ liệu, và mỗi block có thể bao gồm tối đa 16 blob. Đây là một dung lượng đáng kể dành cho việc lưu trữ dữ liệu tạm thời, đồng thời về lâu dài giúp Ethereum giảm lượng dữ liệu cần lưu trữ trên mỗi block.

Giao dịch đính kèm blob là gì?

Giao dịch đính kèm blob là một loại giao dịch mới trên Ethereum, được thiết kế riêng để xử lý blobs. Các giao dịch này mang theo một bằng chứng hợp lệ, cho phép Ethereum xác minh tính hợp lệ mà không cần đọc trực tiếp dữ liệu blob.

Để làm được điều đó, Ethereum sử dụng cơ chế KZG commitment scheme (cơ chế cam kết KZG). Thông qua các zero-knowledge proof, cơ chế này đảm bảo rằng EVM chỉ nhìn thấy cam kết của blob, chứ không phải nội dung dữ liệu bên trong. Giao dịch đính kèm blob có mempool riêng, tách biệt khỏi EVM, nhờ đó vừa đảm bảo an toàn dữ liệu vừa tối ưu hóa không gian block.

Tất nhiên, với một loại giao dịch mới, cơ chế phí cũng được thiết kế lại. Dựa trên EIP-1559, phí cho giao dịch đính kèm blob có tính chất động, phụ thuộc vào cung cầu. Thông thường, khi một giao dịch chứa hơn ba blob, phí sẽ tăng lên, với mức biến động khoảng 12,5% giữa các block.

Ưu điểm của Danksharding

• Giảm phí giao dịch (gas fee): Lợi ích đầu tiên và rõ ràng nhất của danksharding là giảm phí giao dịch. Nguyên nhân chính khiến phí gas trên Ethereum cao là do tắc nghẽn mạng, thường xảy ra khi có quá nhiều người cùng lúc sử dụng các dApp. Vì Ethereum là “ngôi nhà” của phần lớn dApp hiện nay, nên tình trạng này diễn ra khá thường xuyên. Bằng cách giúp xử lý rollup hiệu quả hơn, danksharding sẽ giảm tắc nghẽn, từ đó cải thiện phí gas trên toàn mạng Ethereum, chứ không chỉ riêng các layer 2.
• Giao dịch nhanh hơn: Một lợi ích khác là tốc độ xử lý giao dịch được cải thiện đáng kể. Nhờ cơ chế lưu trữ dữ liệu tạm thời, các node trong mạng không còn phải lưu trữ toàn bộ lịch sử blockchain như trước, vốn là một gánh nặng rất lớn. Khi phải xử lý ít dữ liệu hơn, các node hoạt động hiệu quả hơn, và kết quả là giao dịch của người dùng được xác nhận nhanh hơn.

Nhược điểm của Danksharding

• Bảo mật: Mặc dù danksharding được xem là lời giải cho bài toán mở rộng của Ethereum, nhưng vẫn tồn tại những lo ngại về bảo mật. Do việc xác thực giao dịch đính kèm blob được thực hiện off-chain, các rollup nhỏ và ít phổ biến có thể trở thành mục tiêu của các cuộc tấn công. Nói cách khác, chuỗi càng nhỏ và ít kinh nghiệm vận hành, thì càng dễ bị khai thác lỗ hổng. Điều này có thể dẫn đến việc các giao dịch blob độc hại lọt vào Ethereum mainnet. Dù các rollup có những cơ chế bảo vệ riêng, nhưng chúng vẫn chưa thể sánh ngang với mức độ bảo mật của Ethereum mainnet.

Tầm nhìn của Proto-danksharding

Với vị thế là blockchain smart contract lớn nhất, Ethereum đã và đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc mở rộng hạ tầng để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng. Tuy nhiên, các nỗ lực mở rộng như sharding và bản nâng cấp Dencun cho thấy những bước tiến đầy hứa hẹn trong việc cải thiện hiệu suất và năng lực xử lý của mạng.

Bản nâng cấp Ethereum Dencun, bao gồm proto-danksharding, đã được triển khai trên Goerli testnet vào ngày 17/01/2024. Đợt thử nghiệm cuối cùng trên Holesky testnet cũng đã hoàn tất thành công vào tháng 02/2024, và về mặt lý thuyết, bản nâng cấp này sẽ được đưa lên mainnet vào ngày 13/03/2024.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng có thể sẽ mất thêm thời gian trước khi Ethereum mainnet tích hợp đầy đủ danksharding. Tương lai của Ethereum nhiều khả năng gắn liền với các blockchain rollup, và danksharding chỉ là một trong những cách mà mạng lưới này đang thích nghi để đón đầu xu hướng đó.