Thách Thức và Giải Pháp Cải Thiện Hiệu Quả Chứng Minh của Ethereum
Ethereum (ETH) đang đối mặt với thách thức lớn trong việc cải thiện hiệu quả chứng minh. Vitalik Buterin, đồng sáng lập Ethereum, đã đề xuất hai thay đổi kỹ thuật quan trọng nhằm giải quyết vấn đề này.
Đề Xuất EIP-7864
Theo đề xuất trong EIP-7864, Buterin đã đưa ra kế hoạch thay thế cây Merkle Patricia keccak hexary hiện tại của Ethereum bằng một cấu trúc cây nhị phân sử dụng hàm băm hiệu quả hơn.
Cấu trúc hexary hiện tại được thiết kế cho các ưu tiên khác với kiến trúc nặng về chứng minh mà các nhà phát triển Ethereum đang theo đuổi. Việc chuyển sang cây nhị phân sẽ tạo ra các nhánh Merkle ngắn hơn gấp bốn lần so với hệ thống hiện tại, vì các phép toán nhị phân yêu cầu 32 lần log(n) so với hexary là 512 lần log(n) chia cho 4. Sự giảm thiểu này sẽ giúp giảm chi phí xác minh nhánh phía khách hàng và giảm yêu cầu băng thông dữ liệu cho các công cụ như Helios và các hệ thống truy xuất thông tin riêng tư.
Ngoài việc cải thiện chiều dài nhánh, đề xuất cũng chỉ ra rằng các nhánh ngắn hơn sẽ mang lại hiệu quả từ ba đến bốn lần, tách biệt với tối ưu hóa hàm băm. Việc triển khai blake3 thay vì keccak có thể cung cấp thêm ba lần cải thiện, trong khi một biến thể Poseidon có thể mang lại cải thiện lên đến 100 lần, mặc dù cần phân tích bảo mật bổ sung trước khi triển khai Poseidon.
Thiết Kế Cây Nhị Phân
Thiết kế cây nhị phân bao gồm một hệ thống lưu trữ dựa trên trang, nhóm các khe lưu trữ liền kề thành các trang từ 64 đến 256 khe, tương đương khoảng 2 đến 8 kilobytes. Tiêu đề khối và từ 1 đến 4 kilobytes đầu tiên của mã và lưu trữ sẽ chia sẻ cùng một trang, cho phép các hợp đồng đọc từ các khe lưu trữ ban đầu được hưởng lợi từ hiệu quả theo lô thay vì chi phí truy cập riêng lẻ. Đề xuất ước tính rằng điều này có thể tiết kiệm hơn 10,000 gas cho mỗi giao dịch cho các ứng dụng phi tập trung tải dữ liệu từ các khe lưu trữ ban đầu, đại diện cho một phần đáng kể của các hợp đồng đã triển khai đang hoạt động.
Cây nhị phân cũng cung cấp quy trình triển khai và kiểm toán đơn giản hơn. Cấu trúc này cung cấp độ sâu truy cập có thể dự đoán hơn trên các hợp đồng có kích thước khác nhau, giảm biến động trong chi phí thực thi, và tạo không gian cho việc nhúng siêu dữ liệu cần thiết cho phát triển trong tương lai.
Đề Xuất Thay Thế Ethereum Virtual Machine (EVM)
Đề xuất dài hạn liên quan đến việc thay thế Ethereum Virtual Machine (EVM) bằng một máy ảo hiệu quả hơn như RISC-V. Buterin lập luận rằng kiến trúc của EVM không được tối ưu hóa cho một blockchain nặng về chứng minh và việc thay thế nó sẽ giải quyết các bất cập cơ bản thay vì quản lý chúng thông qua các precompile tích lũy và các giải pháp tạm thời.
Buterin nêu ra bốn lợi thế của RISC-V so với EVM: hiệu quả thực thi thô, hiệu quả chứng minh, chứng minh phía khách hàng và sự đơn giản. Lộ trình triển khai được phác thảo trong đề xuất bao gồm ba giai đoạn: đầu tiên, một máy ảo mới sẽ chỉ xử lý các precompile; thứ hai, người dùng có thể triển khai các hợp đồng trực tiếp trong máy ảo mới; và cuối cùng, EVM sẽ được nghỉ hưu và tái triển khai dưới dạng một hợp đồng thông minh trong máy ảo mới, bảo tồn khả năng tương thích ngược cho các hợp đồng hiện có.
Kết Luận
Buterin mô tả cả hai thay đổi như đang giải quyết cùng một thách thức cơ bản từ các góc độ khác nhau. Cây trạng thái và máy ảo cùng nhau chiếm hơn 80% nút thắt trong chứng minh hiệu quả. Giải quyết một thành phần mà không có thành phần kia sẽ để lại vấn đề lớn hơn chưa được giải quyết hoàn toàn, trong khi giải quyết cả hai sẽ tạo ra một giao thức phù hợp với kiến trúc nặng về chứng minh mà Ethereum đã phát triển.
