Beacon Chain

Beacon Chain (hay Phase 0) là giai đoạn đầu tiên của việc chuyển đổi cơ chế đồng thuận Ethereum từ bằng chứng công việc (Proof of Work) sang bằng chứng cổ phần (Proof of Stake). Beacon Chain với Proof of Stake sẽ chạy song song với mạng chính Ethereum và là phần quan trọng để chuyển sang giai đoạn kế đó – Shard Chain.

Nói đơn giản, nó là cơ chế điều phối nền tảng, đảm bảo các khối ăn khớp trong hệ thống. Beacon Chain cũng sẽ chịu trách nhiệm cải tiến từ PoW (Proof-of-Work) sang PoS.

Mục tiêu của Ethereum 2.0 hướng tới tăng cường khả năng xử lý các giao dịch trên quy mô lớn và các mục tiêu khác như:

  • Tính đơn giản: để giảm thiểu sự phức tạp, thậm chí phải trả giá bằng một số tổn thất về hiệu quả.
  • Khả năng phục hồi: duy trì hoạt động thông qua các phân vùng mạng chính trong khi một phần rất lớn các nút ngoại tuyến.
  • Bền bỉ.
  • Bảo mật: sử dụng tiền điện tử và các kỹ thuật thiết kế cho phép tăng cường các trình xác thực trên toàn bộ mạng và trên mỗi đơn vị thời gian.
  • Phi tập trung: cho phép một máy tính xách thông thường cũng có thể xử lý và xác nhận các shards.


Quá trình nâng cấp Ethereum 2.0. (Nguồn: beattienao.com)

Các nâng cấp cốt lõi dự kiến ​​sẽ được thực hiện trên Ethereum bao gồm:

  • Giai đoạn 0: Beacon Chain.
  • Giai đoạn 1: Shard Chains.
  • Giai đoạn 2: Execution Engine.

Beacon Chain Ethereum là một blockchain áp dụng proof-of-stake (PoS: bằng chứng cổ phần) sẽ có mặt tại trung tâm của hệ thống Ethereum 2.0. Dự định trở thành thành phần đầu tiên được cung cấp trên lộ trình Ethereum 2.0, nhiệm vụ chính của Beacon Chain Ethereum bao gồm:

  • Lưu trữ và duy trì đăng ký của trình xác nhận.
  • Xử lý liên kết chéo (crosslinks).
  • Xử lý sự đồng thuận từng block và tiện ích cuối cùng của nó.

Beacon Chain có vô số chức năng, nó bao gồm các thành phần khác nhau giúp thực hiện từng tác vụ, cụ thể là:

  • Những người ủng hộ block: Trong khi Beacon Chain quản lý giao thức PoS của riêng mình, có những người đề xuất khối được chọn ngẫu nhiên để ngăn họ thao túng dữ liệu blockchain.
  • Các Committees (Người chứng nhận): Committees được tạo thành từ các bộ xác nhận được gọi là “Người chứng nhận”. Họ được chọn ngẫu nhiên và bỏ phiếu xem block nào sẽ được xác nhận. Những người xác nhận trong mỗi Committees bỏ phiếu đồng ý hoặc từ chối trong thời gian tối đa là 6,4 giây. Beacon Chain đếm số phiếu bầu cho mỗi ủy ban và xác nhận khối chiến thắng.
  • Hệ thống tạo ngẫu nhiên: Beacon Chain chịu trách nhiệm tạo ra tính ngẫu nhiên trong toàn hệ thống. Để duy trì nó thì cần có một nguồn ngẫu nhiên phân tán có thể kiểm chứng và không thể thiếu.
  • Hệ thống khen thưởng và hình phạt: Đây là một trong những chức năng chính của Beacon Chain. Hệ thống này hoạt động bằng cách theo dõi và cập nhật tiền gửi của người xác nhận.
  • Cross-linking (Liên kết chéo): Khi một khối đạt đủ số phiếu bầu của một Committees, nó có thể được thêm vào làm liên kết chéo trong khối Beacon Chain.

Về cơ bản, chuỗi Beacoin sẽ chịu trách nhiệm là:

Chấp nhận và lưu dữ liệu trình xác thực

Validator là trình xác thực và vận hành các node trong Beacon Chain. Họ thực hiện nhiệm vụ bằng cách staking 32 ETH vào hợp đồng đặt cọc. Lưu ý rằng các validator không được quyền rút ETH và phải tuân theo nguyên tắc để không bị mất một phần đã cọc.

Ngoài ra, nếu validator không “hoạt động” để hỗ trợ Beacon Chain thì sẽ bị sụt giảm lượng ETH đang staking. Nếu tình trạng này tiếp diễn liên tục cho đến khi quỹ của validator dưới 16 ETH thì validator sẽ bị trục xuất.

Xác nhận trạng thái shard chains nhờ Crosslinks

Giai đoạn 1 của Ethereum 2.0 sẽ triển khai Shard Chain.

Shard Chain đại diện cho một kỹ thuật chia sharding bắt nguồn từ database sharding truyền thống, trong đó một database nhất định được tách thành nhiều phần và được đặt trong các máy chủ khác nhau để cải thiện hiệu suất và khả năng quản lý. Trong bối cảnh của Ethereum, các giao dịch được thực hiện trên nền tảng Ethereum sẽ diễn ra và được chia thành nhiều Shard Chain. Lý do đằng sau việc có nhiều shard chains là ngăn mọi node đơn lẻ phải xử lý mọi giao dịch đơn lẻ trên mạng. Bằng cách chia nhỏ các giao dịch trên nhiều Shard Chain, người ta hy vọng rằng nền tảng Ethereum sẽ có thể xử lý nhiều giao dịch mỗi giây hơn đáng kể.

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.

Beacon Chain liên tục quét, xác thực, thu thập một số phần thưởng nhất định cho những người xác thực kiểm tra chính xác các khóa, giảm phần thưởng cho những người dùng không trực tuyến và cho những người dùng có hành vi gây hại khác.

Chức năng chính của blockchain này là quản lý giao thức Proof of Stake và tất cả các chuỗi phân đoạn trong mạng Eth2. Công việc này đòi hỏi các chức năng như quản lý trình xác nhận và coin của họ và đặt tên cho trình quản lý khối đã chọn trên mỗi phân đoạn và ở mỗi bước.

Thông qua Beacon Chain, những người xác nhận sẽ có quyền lợi là được bỏ phiếu cho các khối được đề xuất, áp dụng các quy tắc đồng thuận và áp dụng các phần thưởng và biện pháp trừng phạt cần thiết cho chính những người xác nhận.

Mặc dù có thể thực thi nhiều chức năng Beacon Chain nhưng không thể thực thi các smart contract. Thay vào đó, các chuỗi phân mảnh (Fragment chains) sẽ được sử dụng.