Từ Beam Chain đến Lean Ethereum: Phân tích sâu tác động của lộ trình Lean đối với hệ sinh thái Ethereum

Tác giả: Zhixiong Pan

Tiêu đề gốc: Thập kỷ tiếp theo của Ethereum: Nâng cấp toàn diện từ Beam Chain đến Lean Ethereum

Ethereum Foundation vào dịp kỷ niệm 10 năm (tức là cuối tháng 7 năm 2025) đã chính thức ra mắt một bản thiết kế công nghệ hoàn toàn mới mang tên "Lean Ethereum". Mục tiêu cốt lõi của bản thiết kế này là xây dựng một lớp nền tảng Ethereum tinh gọn, an toàn và hiệu quả hơn, cung cấp nền tảng kỹ thuật vững chắc cho sự phát triển của Ethereum trong mười năm tới và xa hơn nữa.

Lean Ethereum là gì?

Lean Ethereum được đề xuất bởi nhà nghiên cứu cốt lõi của Ethereum Foundation, Justin Drake. Ý tưởng chính là thông qua việc tinh giản mạnh mẽ thiết kế giao thức, kết hợp công nghệ mật mã kháng lượng tử, nhằm đạt được hiệu suất tối ưu cho mạng Ethereum (hàng triệu giao dịch mỗi giây) cũng như bảo mật ở cấp độ kháng lượng tử.

Trọng tâm của bản thiết kế Lean Ethereum chủ yếu thể hiện qua hai nhóm dự án then chốt sau.

1. Lean Consensus (trước đây là Beam Chain)

Lean Consensus là cốt lõi và nền tảng của Lean Ethereum. Ban đầu có tên là "Beam Chain", từng được công khai tại Devcon năm 2024 (thậm chí được coi là Eth 3.0), sau đó chính thức đổi tên thành "Lean Consensus". Nhóm dự án này tập trung vào thiết kế hoàn toàn mới cho lớp đồng thuận của Ethereum (Beacon Chain).

Mục tiêu chính của Lean Consensus bao gồm:

• Xác nhận siêu nhanh: Rút ngắn thời gian tạo khối xuống khoảng 4 giây, đạt được xác nhận cuối cùng trong khoảng 12 giây.

• Tăng cường phi tập trung: Giảm số ETH tối thiểu để trở thành validator từ 32 ETH xuống còn 1 ETH, hạ thấp đáng kể ngưỡng tham gia đồng thuận.

• Bảo mật hậu lượng tử: Áp dụng công nghệ chữ ký dựa trên hàm băm, đảm bảo lớp đồng thuận chống lại các mối đe dọa từ máy tính lượng tử trong tương lai.

• Xác minh nhẹ trên chuỗi: Sử dụng công nghệ SNARK để xác minh trạng thái chuỗi một cách hiệu quả, cho phép bất kỳ node nào cũng dễ dàng xác thực tính toàn vẹn của blockchain.

• Tối ưu hóa mạng: Tăng hiệu quả truyền thông mạng thông qua giao thức P2P hoàn toàn mới (như Gossipsub v2.0).

• Công nghệ bằng chứng tổng hợp: Sử dụng chữ ký tổng hợp hàm băm, giảm tải truyền thông mạng, nâng cao hiệu quả xác minh.

Lean Consensus hiện là dự án chủ lực của Lean Ethereum, có các buổi họp công khai chuyên biệt (Lean Calls), mỗi vài tuần lại có cập nhật và trao đổi kỹ thuật chuyên sâu. Các thành viên chủ chốt của nhóm bao gồm Justin Drake, Dmitry Khovratovich, Will Corcoran, v.v.

2. Nhóm dự án PQ (Mật mã hậu lượng tử)

Nhóm dự án PQ tập trung vào việc nâng cấp và đổi mới công nghệ mật mã, mục tiêu là đảm bảo Ethereum vẫn an toàn và đáng tin cậy trong kỷ nguyên máy tính lượng tử tương lai. Các hướng nghiên cứu chính của nhóm PQ:

• Thuật toán chữ ký hàm băm: Thay thế thuật toán chữ ký đường cong elliptic hiện tại bằng giải pháp chữ ký hàm băm kháng tấn công lượng tử.

• Tối ưu hóa cam kết dữ liệu: Chuyển từ cam kết đa thức KZG hiện tại sang cam kết hàm băm, nâng cao bảo mật dữ liệu trên chuỗi.

• Bằng chứng không kiến thức (ZKP): Phát triển các mạch SNARK/STARK hiệu quả phù hợp với thuật toán hàm băm, dùng cho xác minh trạng thái.

• Xác minh hình thức: Thực hiện xác minh hình thức nghiêm ngặt đối với các giải pháp mật mã mới, đảm bảo tính đúng đắn của triển khai và thiết kế giao thức.

Các thành viên chủ chốt của nhóm PQ bao gồm Will Corcoran, Antonio Sanso, George Kadianakis, v.v., được thúc đẩy bởi các nhà nghiên cứu nội bộ của Ethereum Foundation và các chuyên gia học thuật bên ngoài.

3. Lean Data và Lean Execution

Bên cạnh hai nhóm dự án cốt lõi trên, Lean Ethereum còn có hai nhóm dự án quan trọng nhưng không hoạt động độc lập: Lean Data và Lean Execution.

Lean Data

Lean Data tập trung vào việc nâng cao hiệu suất của lớp khả dụng dữ liệu, ví dụ như thông qua các phương pháp sau để tăng mạnh khả năng thông lượng dữ liệu trên chuỗi Ethereum:

• PeerDAS v1 và v2: Thực hiện lấy mẫu khả dụng dữ liệu phân tán, tăng mạnh thông lượng dữ liệu.

• Cơ chế BPO (Blob Parameter Only): Tự động điều chỉnh các tham số lưu trữ dữ liệu, từng bước nâng cao dung lượng dữ liệu trên chuỗi.

• FullDAS và phân mảnh mempool: Tối ưu hóa hơn nữa hiệu quả truyền phát và lưu trữ dữ liệu.

Mục tiêu cuối cùng của Lean Data là đạt được mức truyền tải dữ liệu Teragas, nhằm hỗ trợ nhu cầu lớn của các ứng dụng Layer2 trong tương lai.

Lean Execution (còn gọi là EVM 2.0)

Lean Execution tập trung vào việc tái cấu trúc hoàn toàn Ethereum Virtual Machine (EVM), mục tiêu là xây dựng một môi trường thực thi mới tinh gọn, hiệu quả và thân thiện với bằng chứng không kiến thức. Các hướng nghiên cứu chính bao gồm:

• zkVM dựa trên kiến trúc RISC-V: Tinh giản tập lệnh, giảm chi phí tạo bằng chứng.

• Bằng chứng không kiến thức thời gian thực: Tăng tốc độ tạo bằng chứng, cho phép xác minh thời gian thực.

• Tương thích và lộ trình chuyển đổi: Dần dần đưa vào zkVM mới, chạy song song với EVM hiện tại, cuối cùng chuyển đổi hoàn toàn.

• Hỗ trợ tăng tốc phần cứng: Khám phá các giải pháp tăng tốc bằng chứng không kiến thức dựa trên ASIC hoặc FPGA chuyên dụng.

Tiến độ hiện tại của Lean Data và Lean Execution chủ yếu được cập nhật thông qua blog chính thức của Ethereum Foundation, các cập nhật giao thức và cộng đồng nhà phát triển Ethereum (Ethereum Magicians).

Ý nghĩa lâu dài của Lean Ethereum

Kế hoạch Lean Ethereum là một bố trí lớn của Ethereum Foundation cho lộ trình phát triển mười năm tới. Lean Consensus là trụ cột cốt lõi, đảm bảo an toàn và khả năng mở rộng của chuỗi thông qua thiết kế giao thức hiệu quả hơn; dự án PQ xây dựng tuyến phòng thủ chống lại các mối đe dọa từ máy tính lượng tử; Lean Data và Lean Execution lần lượt đảm bảo nâng cao thông lượng dữ liệu trên chuỗi và hiệu suất thực thi hợp đồng thông minh.

Kiến trúc mới tinh gọn, hiệu quả và an toàn này nhằm biến mạng chính Ethereum thành một hạ tầng tin cậy toàn cầu có thể duy trì hàng chục, thậm chí hàng trăm năm, gánh vác hệ sinh thái ứng dụng phi tập trung khổng lồ trong tương lai.

Làm thế nào để tham gia?

Ethereum Foundation thông qua website chính thức Lean Ethereum, kho GitHub, các buổi Lean Calls công khai và cộng đồng Ethereum Magicians, rộng rãi mời gọi các thành viên cộng đồng, nhà nghiên cứu và nhà phát triển cùng tham gia.