Serenity (Ethereum 2.0)

Serenity còn được biết đến là Ethereum 2.0 hay Eth2, là một bản nâng cấp dành cho blockchain Ethereum. Bản nâng cấp này hướng đến mục tiêu cải thiện tốc độ, tính hiệu quả, và khả năng mở rộng của mạng lưới Ethereum, để nó có thể xử lý nhiều giao dịch hơn và hạn chế tình trạng nghẽn cổ chai.

  • Tốc độ giao dịch chậm. Một giao dịch trên Ethereum cần tới 300s để xử lý trong khi đó Binance Smart Chain chỉ mất 20s, Solana chỉ cần 1s là có thể xử lý 1 giao dịch.
  • Phí giao dịch cao trung bình khoảng 15$/ giao dịch, có khi lên đến 50$/1 giao dịch, trong khi phí giao dịch của các blockchain khách chỉ dưới 1$. Chính vì vậy mà mọi người thường nói đùa, Ethereum là mạng lưới giao dịch dành cho người giàu với chi phí đắt đỏ cho mỗi cú click. Thử tưởng tượng nếu bạn chỉ gửi vài trăm đô la mà bị charge phí 15$ thì cũng hơi chua.
  • Khả năng mở rộng kém, mạng lưới giao dịch trên Ethereum hay bị tắc nghẽn điều này cản trở đến việc thu hút người dùng mới vào mạng lưới.


Network transaction comparison. (Nguồn: goctienao.com)

Để có thể giải quyết các hạn chế và sự lỗi thời của Ethereum so với các blockchain layer 1 hiện tại thì Ethereum cần phải nâng cấp, cải thiện. Ethereum 2.0 chính là giải pháp khắc phục những hạn chế của ETH 1.0, giúp mở rộng mạng lưới nhằm thu hút thêm nhiều người dùng mới. 

Giai đoạn 1: Beacon Chain

Beacon Chain đã đi vào hoạt động vào ngày 1/12/2020. 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.

  • 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.

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.

Giai đoạn 2: The Merge

Dự kiến sẽ ra mắt vào quý I hoặc II của năm 2022 và sẽ nhập Beacon Chain vào mainnet Ethereum.

Trong giai đoạn này thì Ethereum 1.0 và Bacon Chain sẽ hợp nhất lại với nhau thành 1 mạng lưới Ethereum duy nhất và sử dụng PoS thay vì PoW.

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.

Giai đoạn cuối: Shard Chains

Shard Chains dự kiến được triển khai trong năm 2022, tuy nhiên thời gian chính xác vẫn chưa được công bố.

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. 

Nhìn hình thì có thể thấy, 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.

Do các chuỗi shard hoạt động song song nên ta cần có một thứ gì đó giúp đảm bảo rằng tất cả các chuỗi shard đều được đồng bộ với nhau. Và chuỗi beacon là thứ đảm nhiệm nhiệm vụ này bằng cách cung cấp sự đồng thuận cho tất cả các chuỗi shard chạy song song. Nếu không có nó, việc chia sẻ thông tin giữa các shards là bất khả thi, và lúc đó khả năng mở cũng không còn nữa.


Chuỗi Beacon. (Nguồn: coin98.net)

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.

Ethereum 2.0 được phát triển với trọng tâm là bảo mật. Hầu hết các mạng lưới PoS có một nhóm nhỏ những người chứng thực, tạo nên một hệ thống tập trung và làm giảm mức độ bảo mật của mạng lưới. Ethereum 2.0 yêu cầu tối thiểu 16.384 người chứng thực, biến nó trở nên phi tập trung hơn nhiều, từ đó bảo mật hơn.

Tuy nhiên, theo Lior Yaffe, đồng sáng lập của Jelurida và là nhà phát triển chính của các blockchain Ardor và Nxt, có một lỗ hổng tiềm tàng nằm ở tỉ lệ tham gia vào mạng lưới này.

Việc thẩm định bảo mật của mã nguồn Ethereum 2.0 được tiến hành bởi các tổ chức bao gồm công ty bảo mật blockchain Least Authority và Quantstamp.

Ethereum Foundation cũng đang thiết lập một nhóm bảo mật riêng dành cho Ethereum 2.0 để nghiên cứu những vấn đề an ninh mạng có thể xảy ra trong thế giới tiền mã hoá.

More scalability – Tăng khả năng mở rộng

Mạng Ethereum hiện tại phục vụ 15 – 45 giao dịch mỗi giây. Điều này trở thành một yếu tố hạn chế khi nói đến việc giới thiệu thêm hàng triệu người dùng mới và việc ra mắt nhiều Dapp – ứng dụng phi tập trung hơn. Để làm cho mạng lưới có thể mở rộng hơn, ETH 2 tập trung hỗ trợ hàng nghìn giao dịch mỗi giây, giúp các ứng dụng chạy trên mạng lưới nhanh hơn với chi phí rẻ hơn.

Ethereum 2.0 sẽ có khả năng xử lý nhiều giao dịch hơn mỗi giây mà không cần tăng kích thước của các nút trong mạng. Các nút là những người tham gia mạng quan trọng, những người lưu trữ và chạy blockchain. Tăng kích thước nút là không thực tế vì chỉ những người có máy tính mạnh và đắt tiền mới có thể làm được. Để mở rộng quy mô, Ethereum cần nhiều giao dịch hơn mỗi giây, cùng với nhiều nút hơn. Nhiều nút hơn có nghĩa là bảo mật hơn.

Việc nâng cấp chuỗi phân đoạn (Shard chains) sẽ chia tải mạng thành 64 chuỗi mới. Điều này sẽ cung cấp cho Ethereum thêm không gian bằng cách giảm tắc nghẽn và cải thiện tốc độ vượt quá giới hạn 15-45 giao dịch mỗi giây hiện tại.

Có nhiều chuỗi hơn sẽ yêu cầu ít công việc hơn từ các Validator những người duy trì mạng. Người xác thực sẽ chỉ cần ‘chạy’ phân đoạn của họ chứ không phải toàn bộ chuỗi Ethereum. Điều này làm cho các nút nhẹ hơn, cho phép Ethereum mở rộng quy mô và vẫn phi tập trung.

More secure – Tăng tính bảo mật

Sự bảo mật của một mạng lưới phi tập trung luôn là một trong những ưu tiên hàng đầu. Các bản nâng cấp Eth2 cải thiện bảo mật của Ethereum chống lại các cuộc tấn công phối hợp, như cuộc tấn công 51%. Đây là một kiểu tấn công mà nếu ai đó kiểm soát phần lớn mạng và họ có thể thực hiện các thay đổi gian lận.

Việc chuyển đổi sang PoS có nghĩa là giao thức Ethereum có các nhiều khuyến khích chống lại cuộc tấn công hơn. Điều này là do trong Proof-of-stake, những người xác thực bảo mật mạng (validators) phải đặt một lượng ETH đáng kể vào giao thức. Nếu họ cố gắng và tấn công mạng, giao thức có thể tự động phá hủy ETH của họ.

Điều này không thể xảy ra trong PoW, trong đó điều tốt nhất mà một giao thức có thể làm là khiến các thực thể bảo mật mạng (thợ đào) mất phần thưởng khai thác mà họ có thể kiếm được. Để đạt được hiệu quả tương đương trong PoS, giao thức sẽ phải có khả năng phá hủy tất cả thiết bị của thợ đào (là các máy VGA) nếu họ cố gắng và gian lận và điều này là không thể.

Mô hình bảo mật của Ethereum cũng thay đổi với sự ra đời của các chuỗi phân đoạn (Shard Chains). Beacon Chain sẽ chỉ định ngẫu nhiên validators cho các phân đoạn khác nhau – điều này khiến các validator hầu như không thể thông đồng bằng cách tấn công một phân đoạn cụ thể.

Stake cũng có nghĩa là người dùng không cần đầu tư vào phần cứng đắt tiền để ‘chạy’ một node Ethereum. Điều này sẽ khuyến khích nhiều người trở thành người xác thực (validators) hơn, tăng khả năng phân cấp của mạng và giảm diện tích bề mặt tấn công.

More sustainable – Tăng tính bền vững

Cơ chế đồng thuận Proof of Work được sử dụng bởi mạng lưới Ethereum hiện tại yêu cầu nhiều năng lượng tính toán và điện. ETH2 sẽ thân thiện với môi trường hơn bằng việc thay thế PoW tiêu tốn nhiều năng lượng thành PoS.

Không có gì bí mật khi Ethereum và các blockchain khác như Bitcoin tiêu tốn nhiều năng lượng do khai thác. Nhưng Ethereum hiện đang hướng tới việc được bảo mật bởi ETH thông qua việc đặt cược mà không phải bằng sức mạnh tính toán từ các máy tính.

Cơ chế đồng thuận

Sự thay đổi quan trọng nhất trong Ethereum 2.0 này là việc chuyển đổi từ PoW sang PoS.

Proof of Work (PoW) là thuật toán đồng thuận của Ethereum hiện tại (và nhiều blockchain khác). Thợ đào (miners) sẽ đầu tư chủ yếu vào điện năng và thiết bị đào để xác thực 1 giao dịch và bảo vệ mạng lưới. Mô hình này yêu cầu một lượng để hoạt động tốt và bảo vệ mạng lưới khỏi cuộc tấn công 51%.

Proof of Stake (PoS) cố gắng giải quyết vấn đề tiêu thụ điện năng bằng cách loại bỏ hoàn toàn các thợ đào. Thay vì dùng năng lượng để tính toán, với PoS, người dùng sẽ cố gắng bảo vệ mạng lưới bằng cách stake ETH của họ và trở thành validators (người xác thực). Mỗi trình xác thực sẽ khuyến khích việc xác thực giao dịch bằng cách nhận phần thưởng tương tự như các miner trong PoW, kể cả phần thưởng khối và chi phí giao dịch.

PoS sẽ chọn ngẫu nhiên người xác nhận để xử lý và bảo mật các giao dịch (còn PoW – các thợ đào sẽ đua nhau xử lý cùng một bộ giao dịch. Cổ phần (số lượng ETH đem đi stake) của người xác thực càng lớn, cơ hội được chọn để xác thực các giao dịch càng cao.  Khi xác nhận thành công (unlock), phần thưởng của block sẽ xuất hiện và được chia cho những người đã đóng góp. Mỗi người tham gia sẽ nhận theo mức họ đã đóng góp trước đó. 

Tốc độ giao dịch

Một giao dịch trên Ethereum cơ bản được diễn ra như sau:

  • Validators xác minh chữ ký của người gửi
  • Kiểm tra xem người đó có đủ số dư để gửi tiền hay không
  • Tiền được chuyển đến Public Address của người nhận
  • Người nhận mở khóa tiền bằng Private key

Trong Ethereum 1.0 thì các công việc trong một giao dịch Ethereum sẽ được thực hiện một cách tuần tự. Có nghĩa là để thực hiện 1 giao dịch phải trải qua từng bước, từng bước. Hiện tại trong 1s, Ethereum 1.0 xử lý được từ 15-45 giao dịch.

Với Ethereum 2.0, việc này được chuyển đổi thành song song nhờ sharding. Các khâu trong 1 transaction sẽ được thực hiện đồng thời để rút ngắn thời gian hơn cho 1 giao dịch và Ethereum có thể thực hiện được hàng nghìn giao dịch trong mỗi giây.

EVM là thành phần tính toán cốt lõi của Ethereum 1.0. Ethereum 2.0 sẽ nâng cấp máy ảo từ EVM thành eWASM (Ethereum WebAssembly). 

  • EVM: Máy chủ ảo hiện tại của Ethereum là “bộ não” của Blockchain, nơi chạy các Hợp đồng Thông minh của ETH. EVM chính là bộ phận chịu trách nhiệm cho phí gas mà người dùng phải trả. Như mọi người thấy, EVM hiện tại hoạt động chưa được quá là hiệu quả, khi những lúc cao điểm phí gas tăng tương đối nhanh. Đó là lý do ETH 2.0 sẽ tích hợp eWASM.
  • eWASM: Viết tắt cho Ethereum WebAssembly Machine, là máy chủ ảo mới dựa trên công nghệ WebAssembly. Công nghệ WebAssembly vốn được xây dựng bởi các kỹ sư của Google và Mozilla, với mục đích cho phép các ngôn ngữ lập trình được chạy trên nền web.

Nói 1 cách ngắn gọn, sWASM sẽ thay thế EVM phụ trách phần lõi Ethereum, giúp Ethereum 2.0 giảm phí gas đi rất nhiều, và tăng tính bảo mật của hệ thống.

  • Rủi ro lớn nhất: Chính là giai đoạn hợp nhất, nếu chẳng may việc hợp nhất bị trục trặc thì Ethereum sẽ chia tách làm 2 chain khác nhau. Điều này ảnh hưởng đến các ứng dụng phi tập trung xây dựng trên Ethereum. Đặc biệt là các ứng dụng về DeFi với tiền tỷ được khoá trong các smart contract.
  • Rủi ro thứ 2: Tình trạng trì hoãn trong việc nâng cấp của các giai đoạn sẽ gây ảnh hưởng đến những dự án phát triển trên Ethereum. Điều này không mới bởi Phase 0 đã bị trì hoãn nhiều lần trước khi được khởi động gần đây.
  • Rủi ro thứ 3: Khả năng kết hợp của nhiều DApps DeFi có thể mang lại nhiều rủi ro hơn trong giai đoạn hợp nhất.

Giá ETH đang phản ứng tích cực với bản nâng cấp này. Tuy nhiên, nó cũng một phần do xu hướng tăng giá crypto chung và sự bùng nổ DeFi. Tương lai của ETH được dự đoán là khá sáng sủa, và đương nhiên, còn phụ thuộc vào những ứng dụng thực tế trên mạng Ethereum.

Nhu cầu mua ETH để mang đi stake kiếm lợi nhuận bằng việc “lấy coin đẻ coin” mà không cần đầu tư quá nhiều vào “trâu đào” khiến cho nguồn cầu ETH tăng lên trong khi lượng ETH trên thị trường giảm xuống. Bên cạnh đó, hệ sinh thái Ethereum phát triển mạnh trong giai đoạn này cùng với sự bùng nổ của trend DeFi và NFTs, khiến nhu cầu mua ETH tăng để làm phí giao dịch và tài sản thế chấp khi sử dụng các ứng dụng được xây dựng trên Ethereum.

Như vậy giá Ethereum trong tương lai còn tăng do nguồn cầu ngày càng tăng trong khi nguồn cung sẽ từ từ giảm xuống. Hơn nữa nếu Ethereum 2.0 thành công nó cũng là bước ngoặt mới, tạo nền tảng vững mạnh giúp mở rộng mạng lưới hơn và thu hút nhiều người dùng mới tham gia vào hệ sinh thái.