Tổng quan

Kể từ khi ra đời Ethereum đã chứng tỏ giá trị của mình và trở thành đồng tiền mã hóa lớn thứ 2 thị trường (chỉ đứng sau Bitcoin). Tuy nhiên, chuỗi khối Ethereum hiện tại chỉ có thể xử lý từ 3 đến 15 giao dịch mỗi giây và Ethereum nổi tiếng với khối lượng giao dịch cao gây tắc nghẽn, dẫn đến phí gas đắt đỏ. Để không phụ sự kỳ vọng của nhà đầu tư, các nhà phát triển Ethereum đã suy nghĩ và thực hiện chiến dịch nâng cấp lớn giúp cải thiện những nhược điểm của Ethereum hiện tại.

Các đề xuất đó được gọi chung là Ethereum 2.0 (hoặc ETH 2.0). Kể từ tháng 4 năm 2022, Ethereum đã chạy hai chuỗi khối song song, một chuỗi hoạt động sử dụng cơ chế đồng thuận Proof-of-Work (PoW) và một chuỗi thử nghiệm hoạt động thông qua Proof-of-Stake (PoS). Việc hợp nhất sẽ kết hợp chuỗi khối Ethereum Mainnet kế thừa (ETH1) và  Beacon Chain mới (ETH2) thành một chuỗi khối thống nhất.

Vậy Ethereum 2.0 là gì? Có sự khác biệt nào so với Ethereum hiện tại. Mọi người hãy cùng GFS Blockchain tìm hiểu trong bài viết sau nhé!

Ethereum 2.0 là gì ?

Ethereum 2.0 (còn được gọi là ETH 2.0 hay “Serenity”) là bản nâng cấp đã được mong đợi từ lâu của Ethereum nhằm chuyển Blockchain từ cơ chế đồng thuận proof-of-work (PoW) sang proof-of-stake (PoS). Cơ chế đồng thuận mới cùng các cải tiến lớn của Ethereum 2.0 sẽ giúp cho Ethereum Blockchain mở rộng hơn, an toàn và bền vững hơn – để làm cho cuộc sống tốt hơn cho người dùng hiện tại và thu hút những người mới. 

Những vấn đề cần giải quyết để hoàn thành Ethereum 2.0

Tất cả các Blockchain đều mong muốn đạt được ba yếu tố: Phi tập trung, an toàn và có thể mở rộng. Tuy nhiên, để đạt được cả ba điều này cùng một lúc là vô cùng khó khăn. Thông thường, phải đánh mất một thứ gì đó để đạt được hai thứ còn lại. Ví dụ: Các chuỗi phi tập trung cao (được phân phối trên toàn cầu và không tập trung quyền lực) và các chuỗi có thể mở rộng (dễ xây dựng và phát triển) thường gặp rủi ro bảo mật, chẳng hạn như khai thác hoặc hack. Điều này được gọi là The Trilemma.

Bản cập nhật này sẽ giải quyết bộ ba bất khả thi của Blockchain đó là : bảo mật, khả năng mở rộng mạng lưới, tính phân tán.

• More scalable: Ethereum cần hỗ trợ 100000 giao dịch mỗi giây, để làm cho các ứng dụng sử dụng nhanh hơn và rẻ hơn.
• More secure: Ethereum cần được bảo mật hơn. Khi việc áp dụng Ethereum ngày càng tăng, giao thức cần phải trở nên an toàn hơn trước mọi hình thức tấn công.
• More sustainable: Ethereum cần phải tốt hơn cho môi trường. Công nghệ ngày nay đòi hỏi quá nhiều sức mạnh và năng lượng tính toán.

Để giữ cho mạng đủ phân tán, các giới hạn phải được thực thi. Các yêu cầu càng cao trong việc vận hành một node thì sẽ càng có ít người tham gia và mạng càng trở nên tập trung hơn. Vì vậy, việc tăng số lượng giao dịch mà Ethereum có thể xử lý có thể đe dọa tính toàn vẹn của hệ thống, vì nó cũng sẽ làm tăng gánh nặng cho các node.

Một vấn đề khác về Ethereum (và các loại tiền mã hóa sử dụng thuật toán Proof of Work) là nó cực kỳ tốn tài nguyên. Để đưa thành công một khối vào blockchain, các node phải thực hiện miner. Tuy nhiên, để tạo ra một khối theo cách này, các node phải nhanh chóng thực hiện các tính toán với lượng điện tiêu thụ khổng lồ.

Cách phần chính để giải quyết 3 vấn đề nan giải trên:

Sự khác biệt giữa Ethereum và Ethereum 2.0

Sự khác biệt lớn nhất giữa Ethereum và Ethereum 2.0 liên quan đến việc sử dụng cơ chế đồng thuận Proof of Stake (PoS), chuỗi phân đoạn (shard chain) và chuỗi beacon (beacon chain). Chúng ta hãy xem xét những khác biệt này chi tiết hơn.

Beacon Chain

Cốt lõi của Ethereum 2.0 chính là Beacon chain. Chuỗi này sẽ chạy song song và liên kết chéo giữa Main chain và Shard Chain.

Proof of Stake (PoS)

Proof of Stake (PoS) là cơ chế đồng thuận sẽ thay thế cho cơ chế hiện tại là PoW (Proof of Work). Việc chuyển đổi sẽ thông qua một cơ chế đồng thuận lai giữa PoS và PoW – Casper Friendly Finality Gadget (FFG).

Bạn có thể hiểu nôm na là giá trị và hệ thống của Ethereum sẽ không còn phụ thuộc nhiều vào các mỏ và thợ đào nữa. Vì thế hệ thống sẽ ngày càng mạnh hơn và không còn chịu sự ảnh hưởng hay chi phối từ các Miner. Thông thường, một giao dịch Ethereum cần có thợ đào xác nhận, nếu không thì giao dịch đó sẽ không thành công.

Sharding

Sharding là một phương thức nhân rộng thông lượng giao dịch trên chuỗi. Phương thức được thực hiện bằng cách tách cơ sở dữ liệu lớn thành các cơ sở dữ liệu nhỏ.

Những dữ liệu nhỏ đậy được gọi là ‘shard’. Mỗi shard này sẽ xử lý các giao dịch và hợp đồng của riêng của mình, nhưng cũng có thể giao tiếp với mạng rộng hơn khi có yêu cầu. Vì mỗi shard xác nhận độc lập nên không còn cần thiết phải lưu dữ liệu từ các shard khác.

Sharding là một trong những cách tiếp cận phức tạp nhất để mở rộng quy mô do việc thiết kế và thực hiện đòi hỏi phải tốn rất nhiều công sức. Tuy nhiên, nếu được thực hiện thành công, nó sẽ là một trong những cách hiệu quả nhất giúp tăng khả năng thông lượng của mạng theo các lệnh đặt có cường độ lớn.

eWASM

Ethereum-flavored WebAssembly (eWASM) là một tập con hạn chế của WebAssembly(Wasm) được sử dụng cho hợp đồng tương lai. Mỗi shard sẽ bao gồm 1 eWASM tương đương với máy ảo Ethereum (Ethereum Virtual Machine).

Hiện tại, chưa có sự đồng thuận của nhà phát triển cho việc thay thế EVM. Nhưng các nhà phát triển Ethereum sẽ có kế hoạch trong tương lai.

Các giai đoạn nâng cấp Ethereum 2.0

Ra mắt ETH 2.0 là một quá trình dài và đã được bắt đầu cách đây 5 năm. Cộng đồng ETH đặt mục tiêu thực hiện nâng cấp này theo 3 giai đoạn sau:

• Chuỗi báo hiệu (Beacon Chain)
• Chuỗi hợp nhất (The merge)
• Chuỗi phân đoạn (Shard chains)

Lưu ý: Người dùng Ethereum không cần phải làm bất cứ điều gì để chuẩn bị cho những thay đổi này. Bất kỳ ai yêu cầu bạn làm gì đó để “di chuyển” ETH của bạn hoặc chuẩn bị sẵn sàng cho ETH 2.0 đều có khả năng là lừa đảo. 

The Beacon Chain– Đã triển khai vào ngày 12/10/2020

Đây là giai đoạn đầu tiên của việc chuyển đổi cơ chế đồng thuận bằng chứng công việc (Proof-of-Work) sang bằng chứng cổ phần (Proof-of-Stake). Ở giai đoạn này, mạng lưới Ethereum sẽ có hai chuỗi khối chạy song song với nhau với 2 cơ chế đồng thuận khác nhau, là ETH1.0 và Beacon chain. Trong đó:

• ETH1.0 là chuỗi khối hiện tại của Ethereum, áp dụng cơ chế đồng thuận bằng chứng công việc (Proof-of-Work) và có native token là ETH (bản chất là ETH ở thời điểm hiện tại).
• Beacon chain là chuỗi khối mới, áp dụng cơ chế đồng thuận bằng chứng cổ phẩn (Proof-of-Stake) và có native token tên là ETH2. Người dùng có thể chuyển ETH sang ETH2 để staking hưởng lợi nhuận. 

Lưu ý: Điều kiện để staking là cần có tối thiểu 32 ETH. Ở giai đoạn này thì khi người dùng chuyển đổi ETH sang ETH2 để staking thì sẽ không rút ra được cho đến những giai đoạn kế tiếp. Ngoài ra,c ần có ít nhất 16 384 validator choạt động trên ETH 2.0 để đảm bảo tính phi tập trung cũng như bảo mật của mạng lưới.

Beacon Chain sẽ tiến hành hoặc điều phối mạng lưới mở rộng shards và stakers (khi Ethereum 2.0 hoàn thiện). Nhưng Beacon Chain sẽ không thể xử lý các smartcontract và account như Ethereum 1.0.

• Beacon Chain không thay đổi bất cứ điều gì về Ethereum mà chúng ta sử dụng ngày nay.
• Nó đã giới thiệu bằng chứng cổ phần cho hệ sinh thái Ethereum.
• Nó sẽ điều phối mạng, đóng vai trò là lớp đồng thuận.
• Nó là tiền đề cần thiết cho các nâng cấp mở rộng sắp tới, chẳng hạn như sharding.

The Merge- Dự tính hoàn thành trong Q3 năm 2022

Trong giai đoạn này thì Ethereum 1.0 và Beacon Chain sẽ hợp nhất lại với nhau thành 1 mạng lưới Ethereum duy nhất và sử dụng PoS thay vì PoW. Điều này sẽ đánh dấu sự kết thúc của cơ chế Proof-of-Work của Ethereum và quá trình chuyển đổi hoàn toàn sang Proof-of-Stake.

Ethereum 1.0 sẽ đưa khả năng chạy các hợp đồng thông minh vào hệ thống PoS, cộng với toàn bộ lịch sử và trạng thái hiện tại của Ethereum, để đảm bảo rằng quá trình chuyển đổi diễn ra suôn sẻ cho tất cả người dùng và chủ sở hữu ETH. Khi quá trình hợp nhất xảy ra, các staker sẽ được chỉ định để xác thực các giao dịch trên mạng chính Ethereum 1.0. Việc khai thác bằng máy đào (PoW) sẽ bị hủy bỏ.

Theo kế hoạch ban đầu, nâng cấp Shard Chain sẽ diễn ra trước giai đoạn “Hợp nhất” nhằm giải quyết vấn đề về khả năng mở rộng. Tuy nhiên, với sự bùng nổ của các layer 2 hiện tại, ưu tiên đã chuyển sang hoán đổi PoW sang PoS thông qua hợp nhất.

Nâng cấp này thể hiện sự chuyển đổi chính thức sang cơ chế đồng thuận bằng chứng cổ phần(POS). Điều này giúp loại bỏ nhu cầu khai thác sử dụng nhiều năng lượng và thay vào đó, bảo mật mạng bằng cách sử dụng ether cổ phiếu. Một bước thực sự thú vị trong việc hiện thực hóa tầm nhìn Ethereum – khả năng mở rộng, bảo mật và bền vững hơn.

Shard chains

Đây là giai đoạn mà team DEV sẽ áp dụng giải pháp Sharding trên mạng lưới của Ethereum. Sharding là quá trình chia dữ liệu làm nhiều phần nhỏ và xử lý chúng cùng một lúc để giúp mạng lưới Ethereum đạt được hiệu suất cao hơn, cải thiện khả năng mở rộng và dung lượng của Ethereum 1.0. 

Khi triển khai Shard chains (chuỗi phân đoạn), chuỗi khối Ethereum sẽ được phân chia thành 64 chuỗi riêng biệt. Các chuỗi như vậy sau đó sẽ có thể hoạt động song song với nhau và có thể liên kết với nhau một cách liền mạch. Không phải mọi node trong mạng sau đó sẽ phải xử lý và xác thực mọi giao dịch. Thay vào đó, các giao dịch sẽ được chia thành các nhóm khác nhau trong blockchain. Ở đây, điều quan trọng cần lưu ý là, hiện tại, PoW Ethereum có thể xử lý một khối liên tiếp tại một thời điểm. Nhưng với sự ra mắt của Shard Chain, Ethereum có thể xử lý nhiều giao dịch đồng thời. Tính toán song song này sẽ làm tăng tốc độ giao dịch từ hàng chục đến hàng nghìn, thậm chí có thể hàng chục nghìn giao dịch mỗi giây.

Khi Shard Chain đã được triển khai, mỗi Shard Chain sẽ được chỉ định ngẫu nhiên một validator đang hoạt động, validator này sẽ tạo thành một block giao dịch từ các giao dịch đã được thực hiện trên shard chain đó. Validator sau đó sẽ đề xuất shard block sẽ được bỏ phiếu (hoặc chứng thực) bởi một ủy ban phân tích được chọn ngẫu nhiên. Khi số chứng thực đủ cho shard block được đề xuất sẽ tạo ra một ‘Crosslinks’, xác nhận shard block đó sẽ được đưa vào Beacon Chain. Crosslinks là phương tiện chính mà Beacon Chain có thể nhận trạng thái cập nhật của Shard Chain.

Trên thực tế, trong quá trình nâng cấp lên Ethereum, các giai đoạn này không phải là giai đoạn sau nối tiếp giai đoạn trước mà quá trình nâng cấp lên Ethereum 2.0, các giai đoạn sẽ phát triển song song với nhau chứ không phải kết thúc giai đoạn này thì tới giai đoạn kia. Mặc dù vậy, các giai đoạn này vẫn có những phụ thuộc nhất định về việc xác định khi nào chúng sẽ được triển khai.

Tóm lại:

• Sharding là một bản nâng cấp nhiều giai đoạn để cải thiện khả năng mở rộng và dung lượng của Ethereum.
• Chuỗi Sharding cung cấp các lớp lưu trữ bổ sung, rẻ hơn cho các ứng dụng và cuộn lên để lưu trữ dữ liệu.
• Họ cho phép các giải pháp Layer 2 cung cấp phí giao dịch thấp trong khi tận dụng tính bảo mật của Ethereum.
• Việc nâng cấp này được lên kế hoạch để tuân theo The Merge của Mainnet với Beacon chain.

Ethereum chuyển từ cơ chế Mining qua Staking

Với việc chuyển sang PoS thì sẽ không còn phần thưởng khối cho thợ đào nữa, giúp nhanh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn. Theo tính toán của Myers, tỷ lệ lạm phát hàng năm trên Ethereum 2.0 ban đầu sẽ dao động trong khoảng 0,10% đến 0,45% tùy thuộc vào số lượng người xác thực trực tuyến và kiếm phần thưởng. Dưới mô hình cung cấp dựa trên PoW hiện tại của ethereum, lạm phát hàng năm xấp xỉ 4,5%. 

Staking là quá trình sẽ thay thế khai thác để xác minh các giao dịch Ethereum sau khi quá trình hợp nhất hoàn tất. Các nhà đầu tư phải đặt cược ít nhất 32 ETH để trở thành người xác nhận Ethereum. Hiện có hơn 300.000 trình xác thực Ethereum. Mỗi Validator staking càng nhiều ETH, thì Validator đó càng có nhiều khả năng tạo ra các khối. Mỗi khi Validator tạo ra các khối sẽ kiếm được phần thưởng trong Ethereum để xử lý các nhiệm vụ xác thực.Hiện tại, lợi suất đặt cược trên Chuỗi Beacon của Ethereum vào khoảng APR 4,3% đến 5,4% tỷ lệ phần trăm hàng năm.

Với giao dịch Ethereum ở mức khoảng 1000 đô la, yêu cầu tối thiểu là 32 ETH, tức là hơn 32.000 đô la, việc đặt cược có thể khá đắt đối với các nhà đầu tư nhỏ lẻ. Nhưng các nhà đầu tư cá nhân cũng có thể tham gia các nhóm đặt cược, là tập hợp các nhà đầu tư Ethereum kết hợp tài nguyên của họ và chia phần thưởng. Hầu hết các sàn giao dịch tiền mã hóa lớn cũng cung cấp dịch vụ đặt cược cho các nhà đầu tư không sẵn sàng hoặc không thể tự mình cam kết 32 ETH.

Năng lượng vận hành Ethereum giảm 99.95%

The như nghiên cứu từ Ethereum Foundation, sau The Merge, mức tiêu thụ điện năng vận hành Ethereum network sẽ giảm 99.95%, tương đương một mức cắt giảm 2000 lần so với khi vận hành đồng thuận PoW.

Với việc toàn bộ mạng lưới của Ethereum sẽ dần trở nên thân thiện với môi trường khi loại bỏ gần như hoàn toàn khả năng tiêu hao năng lượng, bài nghiên cứu cũng đưa ra một so sánh thú vị về mức tiêu thụ điện năng của ETH PoS và ETH PoW.

Kết Luận

Lộ trình phát triển Ethereum 2.0 hứa hẹn cải thiện khả năng mở rộng quy mô, tốc độ, hiệu năng hoạt động và tính lâu bền của mạng lưới mà không ảnh hưởng đến độ bảo mật và tính phi tập trung. Với kỳ vọng là đưa tốc độ xử lý từ 15 giao dịch trên giây lên đến hàng chục nghìn giao dịch trên giây cho thấy Ethereum 2.0 là một cuộc cách mạng thật sự. Từ đó cung cấp một khả năng mở rộng đáng kể cho hàng nghìn dApps tự tin phát triển trên mạng lưới ethereum mà không còn lo đến tắc nghẽn hay phí quá cao để xử lý giao dịch. 

Việc triển khai Ethereum 2.0 sẽ mất nhiều thời gian và thậm chí có thể lâu hơn dự kiến. Hiện tại nó đang được tiến hành khá tốt và các nhà phát triển Ethereum đang nỗ lực triển khai. Ethereum đã hoàn thành sử dụng mạng thử nghiệm Ropsten cho việc hợp nhất vào 8 tháng 6, dự kiến sẽ hoàn thành hợp nhất vào tháng 8 năm 2022. Do đó, mình sẽ đưa tới mọi người về những tin tức mới nhất  Ethereum 2.0 trong những bài viết sắp tới.

*** Tìm hiểu tất cả các bài viết về Ethereum -> Click Tại đây

Hy vọng với những thông tin trên sẽ giúp các bạn có cái nhìn tổng quan về sự phát triển của Ethereum 2.0 trong thời gian vừa qua cũng như lộ trình phát triển sắp tới của Ethereum. GFS Blockchain sẽ liên tục cập nhật thông tin mới về thị trường, mọi người hãy theo dõi thường xuyên chuyên mục thông tin dự án tại website và đừng quên tham gia vào nhóm cộng đồng của GFS để thảo luận với các thành viên khác nhé.