Liệu ZK có phá vỡ được "Tam giác bất khả thi"? Ethereum đạt 10.000 giao dịch mỗi giây

Tiêu đề gốc: Lộ trình Ethereum đạt 10.000 TPS bằng công nghệ ZK: Hướng dẫn cho người mới bắt đầu

Tác giả gốc: Andrew Fenton, Cointelegraph

Bản dịch gốc: imToken

Ghi chú của biên tập viên: Ethereum đang hướng tới một kỷ nguyên mở rộng quy mô mới, đạt 10.000 TPS, và công nghệ zero-knowledge proof (ZK) đang trở thành động lực chính. Bài viết này là bài đầu tiên trong loạt bài "Lộ trình Ethereum đạt 10.000 TPS", phân tích công nghệ ZK, lộ trình zkEVM và kế hoạch mở rộng quy mô L1 của Ethereum một cách trực quan. Bài viết tiếp theo sẽ đi sâu vào những thách thức trong việc triển khai ZK, sự phát triển của hệ sinh thái L2 và tác động tương lai của nó đối với cấu trúc kinh tế của Ethereum. Vào ngày 30 tháng 7 năm 2025, Ethereum đã kỷ niệm 10 năm khối genesis của mình. Sau một thập kỷ khám phá, lộ trình mở rộng quy mô của Ethereum đang khám phá những hướng đi và tầm nhìn mới. Sự tăng giá gần đây của ETH chắc chắn đã khôi phục niềm tin vào cộng đồng, nhưng điều thực sự thú vị là sau nhiều năm khám phá khả năng mở rộng Lớp 2, Lớp 1 của Ethereum cuối cùng đã có một con đường đáng tin cậy để mở rộng quy mô cực đại trong khi vẫn duy trì tính phi tập trung tối đa. Tóm lại, từ nay trở đi, giới hạn gas và thông lượng giao dịch (TPS) của Ethereum dự kiến sẽ tăng lên nhiều lần mỗi năm. Người xác thực sẽ không còn phải thực hiện lại mọi giao dịch nữa (Ghi chú của biên tập viên: điều này có nghĩa là họ không cần phải tính toán lại các thay đổi trạng thái của giao dịch từ đầu). Thay vào đó, họ sẽ xác minh một bằng chứng không kiến thức duy nhất (bằng chứng ZK) để chứng minh rằng các giao dịch đã được thực hiện chính xác. Điều này sẽ tăng TPS của mạng cơ bản lên hàng chục nghìn giao dịch mỗi giây.

Đồng thời, Lớp 2 cũng sẽ mở rộng quy mô đồng thời, đạt tới hàng trăm nghìn hoặc thậm chí hàng triệu TPS, và một loại Lớp 2 mới có tên là "Native Rollup" sẽ hoạt động giống như phân mảnh có thể lập trình, cung cấp cùng mức độ bảo mật như Lớp 1.

Mặc dù những đề xuất này vẫn chưa được quy trình quản trị của Ethereum chính thức phê duyệt, nhưng chúng được xây dựng dựa trên những ý tưởng mà Vitalik Buterin đã bắt đầu khám phá vào năm 2017 và đã được Justin Drake, một nhà nghiên cứu cốt lõi tại Quỹ Ethereum, thúc đẩy và hỗ trợ.

Tại hội nghị EthCC vào tháng 7, Drake đã tuyên bố: "Chúng ta đang ở một bước ngoặt quan trọng trong việc mở rộng quy mô Ethereum. Tôi tin chắc rằng chúng ta sắp bước vào kỷ nguyên GigaGas của Lớp 1—khoảng 10.000 TPS, và chìa khóa để mở ra kỷ nguyên này là zkEVM và chứng minh thời gian thực."

Mục tiêu cuối cùng của Drake là giúp hệ sinh thái Ethereum đạt được 10 triệu TPS trong vòng 10 năm, nhưng điều này đồng nghĩa với việc không một blockchain đơn lẻ nào có thể đáp ứng được yêu cầu về thông lượng này. Tương lai chắc chắn sẽ là một kiến trúc "mạng lưới của các mạng lưới": mỗi L2 sẽ xử lý các kịch bản, sự đánh đổi và lợi thế khác nhau, đồng thời cùng nhau mở rộng toàn bộ hệ sinh thái để đáp ứng nhu cầu toàn cầu.

Tại sao L1 của Ethereum lại không thể mở rộng quy mô?

Trong khi các blockchain khác từ lâu đã bắt đầu thử nghiệm việc sử dụng phần cứng và sức mạnh tính toán mạnh hơn để tăng thông lượng, Ethereum luôn có một nỗi ám ảnh gần như mang tính ý thức hệ, và một số người thậm chí còn coi là "không tưởng", về phi tập trung. Theo quan điểm của những người theo chủ nghĩa tối đa hóa ETH, các "chuỗi trung tâm dữ liệu" như Solana mang hàng triệu đô la tại các điểm rủi ro tập trung, cho phép các chính phủ trực tiếp nhắm mục tiêu vào các nút này để kiểm duyệt giao dịch. Ngay cả các chuỗi có yêu cầu phần cứng thấp hơn như Sui cũng có chi phí và yêu cầu băng thông cao ngất ngưởng, do đó làm suy yếu tính phi tập trung. Ngược lại, Ethereum, vốn thậm chí có thể chạy trên Raspberry Pi, có mạng lưới rào cản gia nhập thấp với hơn 15.000-16.000 nút công khai và hàng triệu trình xác thực, khiến việc kiểm duyệt gần như bất khả thi và khiến mạng lưới cực kỳ bền vững trước các cuộc tấn công. Tất nhiên, đánh đổi là tốc độ cực kỳ chậm - hiện chỉ xử lý khoảng 18-20 giao dịch mỗi giây, so với TPS của Solana là khoảng 1.500.

Về một số mặt, kiến trúc blockchain vốn dĩ kém hiệu quả, giống như Google Sheet: Mỗi khi bạn sửa đổi một ô, tất cả máy tính trên toàn thế giới có bản sao phải tính toán lại toàn bộ bảng tính và xác nhận tính chính xác trước khi cập nhật.

Uma Roy, đồng sáng lập công ty công nghệ ZK Succinct Labs, giải thích: "Ethereum được thiết kế để bất kỳ ai cũng có thể theo kịp mạng lưới và thực hiện lại tất cả các giao dịch." Điều này cũng có nghĩa là khối lượng giao dịch không thể tăng vô thời hạn, vì mỗi giao dịch đều yêu cầu ai đó tính toán lại.

Chính vì không gian mở rộng của mạng chính bị hạn chế trong khi vẫn duy trì tính phi tập trung, Ethereum buộc phải đi theo con đường gây tranh cãi là mở rộng quy mô Lớp 2 (L2) vào năm 2020.

ZK giải quyết tam giác bất khả thi của blockchain như thế nào?

Nhà sáng lập Ethereum, Vitalik Buterin, đã đặt ra thuật ngữ "tam giác bất khả thi của blockchain" để mô tả tình thế tiến thoái lưỡng nan của blockchain công cộng trong việc đạt được bảo mật, khả năng mở rộng và phi tập trung.

Hầu như tất cả các giải pháp mở rộng quy mô chỉ có thể đạt được đồng thời hai trong số những điều này, và chắc chắn sẽ phải hy sinh điều thứ ba.

Cho đến nay.

Bằng chứng không kiến thức (ZK-Proofs), một công nghệ được Drake mô tả là "toán học mặt trăng", có thể chứng minh bằng toán học rằng một số lượng lớn các giao dịch phức tạp đã được thực hiện chính xác mà không tiết lộ chi tiết giao dịch.

Việc tạo ra bằng chứng ZK rất phức tạp, nhưng việc xác minh tính hợp lệ của nó lại nhanh chóng và nhẹ nhàng. Do đó, tầm nhìn tương lai cho Ethereum là: thay vì để một loạt các node Raspberry Pi yếu kém tính toán lại từng giao dịch một, các trình xác thực có thể chỉ cần kiểm tra kết quả toán học của một bằng chứng ZK nhỏ. Đồng sáng lập Succinct Labs, Uma Roy, giải thích: "Thay vì để mọi người thực hiện lại từng giao dịch, chúng tôi chỉ cần cung cấp cho họ một bằng chứng về việc các hoạt động này đã diễn ra, và bất kỳ ai cũng có thể xác minh bằng chứng này mà không cần phải tính toán lại." Drake thậm chí còn nói đùa rằng trong tương lai, độ phức tạp tính toán của việc xác minh bằng chứng ZK có thể nhỏ đến mức ngay cả một chiếc Raspberry Pi 7 đô la (với hiệu suất chưa đến một phần mười so với một chiếc Raspberry Pi thông thường) cũng có thể xử lý được, loại bỏ nhu cầu về các trung tâm dữ liệu lớn.

zkEVM: Lộ trình đạt 10.000 TPS

Một bài đăng trên blog gần đây của Sophia Gold thuộc Quỹ Ethereum đã gây ra một cuộc thảo luận sôi nổi trong cộng đồng: Trong vòng một năm tới, mạng chính L1 có thể tích hợp Máy ảo Ethereum (zkEVM) dựa trên bằng chứng không kiến thức.

Điều đáng chú ý là nhiều khám phá thực tế về công nghệ ZK thực sự bắt đầu từ các mạng L2. Ví dụ: Linea, được Consensys ươm tạo, thuộc sở hữu của nhà đồng sáng lập Ethereum Joe Lubin, là một chuỗi công khai ZK Rollup tương thích 100% với EVM. Bất kỳ ứng dụng nào có thể chạy trên Ethereum đều có thể chạy liền mạch trên Linea.

Linea thậm chí còn tự coi mình là một phần mở rộng của Ethereum và gần đây đã công bố sẽ xóa bỏ 20% phí giao dịch ETH để hỗ trợ giá trị trở lại L1. Giám đốc Linea, Declan Fox, giải thích rằng công nghệ ZK cung cấp một giải pháp cho "tam giác bất khả thi" của blockchain: "Điều kỳ diệu của ZK là chúng ta có thể tăng đáng kể giới hạn gas của L1 mà không làm tăng độ phức tạp của việc xác minh do khối lượng tính toán tăng lên." Ông nói thêm rằng khi độ trễ và chi phí tạo bằng chứng ZK tiếp tục giảm, chúng ta có thể xử lý thông lượng cao hơn trong khi vẫn giữ yêu cầu phần cứng xác minh ở mức cực kỳ thấp—ngay cả một chiếc đồng hồ thông minh cũng có thể xử lý được nhiệm vụ này. Tuy nhiên, cộng đồng không nên quá lạc quan. Ngay cả khi zkEVM được tích hợp thành công vào L1 trong năm tới, nó cũng sẽ không đạt được 10.000 TPS ngay trong ngày đầu tiên.

Từng bước một, rồi tất cả cùng một lúc

Ethereum hiện có năm máy khách phần mềm chính để vận hành mạng, nghĩa là ngay cả khi một máy khách gặp sự cố, mạng sẽ không bị dừng ngay lập tức như Solana.

Trong các bản nâng cấp trong tương lai, Ethereum dự kiến sẽ phát hành hai hoặc ba máy khách được sửa đổi hỗ trợ xác minh ZK, cho phép người xác thực hoàn tất xác minh bằng cách kiểm tra bằng chứng không kiến thức (ZK-proof) thay vì phải thực hiện lại mọi giao dịch.

Ban đầu, chỉ một số ít người xác thực sẽ chuyển sang chế độ xác minh mới, cho phép khắc phục sự cố và khắc phục sớm các sự cố tiềm ẩn.

Ladislaus thuộc nhóm điều phối giao thức của Quỹ Ethereum cho biết "quá trình chuyển đổi sang EVM được snarkized sẽ là một quá trình dần dần"— "Snarkization" ở đây đề cập đến việc sử dụng các bằng chứng không kiến thức kiểu SNARK. )

Người dùng chủ yếu sẽ trải nghiệm sự gia tăng dần dần giới hạn gas L1, điều này đồng nghĩa với việc thúc đẩy hoạt động kinh tế của mạng lưới. Mặc dù quá trình chuyển đổi từ L1 sang xác minh ZK sẽ mất thời gian, nhưng việc mở rộng giới hạn gas gần như sắp diễn ra.

Tuần trước, giới hạn gas L1 đã được tăng 22% lên 45 triệu. Nhà nghiên cứu Dankrad Feist đã đề xuất một EIP khuyến nghị khách hàng tự động tăng giới hạn gas ba lần mỗi năm.Theo kế hoạch này, mạng chính Ethereum sẽ có thể đạt được khoảng 2.000 TPS trong bốn năm.

Justin Drake thậm chí còn tiến xa hơn và đề xuất kéo dài tốc độ này thêm hai năm, đạt thông lượng 1 gigabyte vào năm 2031 và đạt khoảng 10.000 TPS.