Ethereum đã bắt đầu tiến tới điều mà Vitalik Buterin gọi là một “máy tính thế giới mật mã”, với những thay đổi lớn được lên kế hoạch cho xác minh, đồng thuận, quyền riêng tư và quản lý trạng thái sau Hegotá.
Trong bài luận ngày 27 tháng 9 có tựa đề The Cryptographic World Computer, Buterin viết rằng Ethereum đang tiến đến một giai đoạn mà việc mô tả nó đơn thuần là một blockchain ngày càng trở nên không đầy đủ.
Ông kỳ vọng kiến trúc Ethereum trong tương lai sẽ kết hợp đồng thuận blockchain với zero-knowledge proof, lấy mẫu dữ liệu, công nghệ quyền riêng tư và tính toán off-chain phi tập trung.
“Hegota — đợt fork được lên kế hoạch cho năm tới — nhiều khả năng sẽ là đợt fork ‘bình thường’ cuối cùng của Ethereum,” Buterin viết, ám chỉ một bản nâng cấp mà công nghệ của nó vẫn còn quen thuộc với các nhà phát triển từng làm việc với Ethereum vào năm 2015.
Lộ trình chính thức của Ethereum hiện đặt Hegotá vào năm 2027, sau Glamsterdam vào quý IV năm 2026.
Bản nâng cấp Hegotá vẫn đang trong giai đoạn lập kế hoạch và phạm vi đầy đủ của nó vẫn chưa được chốt. Hiện đã có hai đề xuất được lên lịch.
FOCIL, hay EIP-7805, là điểm nhấn chính ở lớp đồng thuận. Nó cho phép một ủy ban validator tạo ra các inclusion list chứa những giao dịch mà các block builder buộc phải đưa vào.
Cơ chế này được thiết kế để giảm khả năng một builder đơn lẻ loại trừ các giao dịch hợp lệ. Lộ trình Hegotá của Ethereum cho biết tính năng này có thể tăng cường khả năng chống kiểm duyệt và cải thiện các bảo đảm thanh toán cho Layer 2.
Frame Transactions, hay EIP-8141, là tính năng thứ hai đã được lên lịch. Nó cho phép các tài khoản Ethereum tự quyết định cách giao dịch của mình được ủy quyền thay vì buộc mọi người dùng phải dùng cùng một cấu trúc chữ ký cố định.
Thiết kế này có thể hỗ trợ khôi phục xã hội, kiểm soát chi tiêu, gas được tài trợ và các hệ thống chữ ký kháng lượng tử trong tương lai trực tiếp ở cấp giao thức.
Các nhà phát triển Ethereum đã bắt đầu xem Hegotá là một phần của chuỗi thay đổi dài hạn dẫn tới hạ tầng hậu lượng tử và một mô hình đồng thuận được thiết kế lại.
Bài luận mới nhất của Buterin còn đi xa hơn khi mô tả Hegotá như một ranh giới phân tách giữa kiến trúc hiện tại của Ethereum và các hệ thống mật mã được kỳ vọng sẽ xuất hiện tiếp theo.
Một trong những thay đổi lớn nhất liên quan đến cách những người tham gia mạng xác minh block. Việc xác minh blockchain theo cách truyền thống yêu cầu các node tải xuống dữ liệu blockchain và tự thực thi các giao dịch. Buterin kỳ vọng Ethereum sẽ ngày càng dựa nhiều hơn vào xác minh SNARK và lấy mẫu dữ liệu PeerDAS. Trong so sánh của ông về các thiết kế blockchain, quá trình chuyển đổi này được mô tả là đi từ “tải lại toàn bộ và tính toán lại toàn bộ” sang “xác minh SNARK + PeerDAS cho khả dụng dữ liệu”.
PeerDAS đã được đưa vào Ethereum thông qua Fusaka. Hệ thống này cho phép các node xác minh khả dụng dữ liệu bằng cách lấy mẫu các phần của tập dữ liệu thay vì yêu cầu từng node phải tải xuống mọi blob. Kể từ đó, Ethereum Foundation đã chuyển trọng tâm phát triển sang các giai đoạn tiếp theo của xác minh dựa trên bằng chứng. Như crypto.news trước đây từng đưa tin về quá trình tái kiến trúc Lean của Ethereum, STARK đệ quy nằm ở trung tâm của kế hoạch giảm thực thi lặp lại mà vẫn giữ được tính không cần tin cậy trong xác minh.
Buterin mô tả mô hình xác minh cuối cùng theo cách đơn giản hơn là chuyển từ “tải xuống và thực thi lại” sang lấy mẫu dữ liệu và xác minh bằng chứng mật mã. Cách tiếp cận này có thể làm giảm yêu cầu phần cứng đối với những người dùng muốn có các bảo đảm xác minh mạnh. Trong so sánh cho năm 2030 của ông, các node vẫn sẽ có được các bảo đảm về đồng thuận và tính hợp lệ trong khi lưu trữ ít lịch sử hơn và thực hiện ít tính toán dư thừa hơn.
Buterin đặc biệt nhắc đến EIP-8288 như một trong các công nghệ có thể thay đổi cách Ethereum xử lý giao dịch trước khi chúng đi vào block.
EIP-8288 hiện là một đề xuất bản nháp do Buterin và Thomas Coratger soạn thảo. Nó giới thiệu cơ chế tổng hợp trong mempool cho các chữ ký mật mã và bằng chứng STARK. Thiết kế này mở rộng Frame Transactions và cho phép các giao dịch khai báo các phụ thuộc mật mã.
Các node mempool có thể kết hợp nhiều chữ ký và bằng chứng thành một STARK đệ quy duy nhất trước khi chuyển tiếp chúng đến các block builder. Sau đó, builder có thể đưa vào một bằng chứng đã được tổng hợp thay vì xử lý từng bằng chứng lớn một cách độc lập. Đề xuất này được thiết kế một phần để phục vụ các chữ ký kháng lượng tử trong tương lai, vốn có thể đòi hỏi lượng dữ liệu và năng lực tính toán lớn hơn đáng kể so với hệ thống chữ ký hiện tại của Ethereum.
EIP-8288 đề xuất tổng hợp các chữ ký LeanSPHINCS và bằng chứng LeanSTARK để những đối tượng mật mã lớn hơn này không tạo ra cùng mức chi phí băng thông và gas khi được sử dụng ở quy mô lớn. EIP này vẫn đang ở trạng thái bản nháp và chưa được gán cho một bản nâng cấp mạng đã được xác nhận.
Bài luận của Buterin trình bày nó như một phần trong định hướng kỹ thuật dài hạn hơn, nơi công việc mật mã có thể diễn ra sớm hơn trong pipeline giao dịch, bao gồm cả bên trong mempool. Mô hình năm 2030 của ông hình dung chữ ký và bằng chứng sẽ được xử lý song song trước khi block được đưa vào cuối cùng.
Hành trình giao dịch trong tương lai của Ethereum có thể sẽ rất khác so với chuỗi quen thuộc gồm người dùng, mempool, miner và block. Buterin mô tả một mô hình trong đó các giao dịch đi vào một mempool có đặc tính riêng tư mạnh hơn trước khi đi qua các thành phần tham gia FOCIL hoặc các builder.
Lộ trình bảo mật của Ethereum Foundation xác nhận rằng nghiên cứu về mempool được mã hóa vẫn đang được triển khai song song với quá trình phát triển FOCIL. FOCIL đã được lên lịch cho Hegotá.
Theo đề xuất này, nhiều validator có thể gửi lên các danh sách giao dịch cần xuất hiện trong một block. Một builder không thể tự ý bỏ qua các giao dịch đủ điều kiện xuất hiện trong những danh sách đó mà không vi phạm các quy tắc của giao thức. Buterin kỳ vọng quyền riêng tư ở cấp mạng cũng sẽ phát triển song song.
So sánh năm 2030 của ông bao gồm onion routing, mixnet và các phương thức bảo vệ quyền riêng tư mạng khác bên cạnh zero-knowledge proof dành cho quyền riêng tư của giao dịch và tài khoản. Như crypto.news đưa tin vào tháng 8, Buterin đã đẩy quyền riêng tư và bảo mật lượng tử lên vị trí ưu tiên cao hơn trong lộ trình Ethereum khi các công cụ mật mã ngày càng trưởng thành.
Bản thân cơ chế đồng thuận cũng được kỳ vọng sẽ thay đổi. Ethereum hiện sử dụng proof-of-stake với finality diễn ra sau nhiều epoch. Các nhà nghiên cứu đang hướng tới một mô hình đồng thuận tinh gọn hơn, có khả năng đạt finality nhanh hơn nhiều.
Lộ trình bảo mật của Ethereum cho biết nghiên cứu ban đầu xoay quanh finality một slot sau đó phát triển thành finality ba slot và hiện đang tiến triển thông qua Minimmit, một thiết kế đồng thuận một vòng trong khuôn khổ chương trình Lean Ethereum.
Finality được đo bằng giây vẫn là một mục tiêu nghiên cứu dài hạn vào khoảng năm 2029, nhưng hiện chưa có bản nâng cấp cụ thể nào được chỉ định để triển khai thiết kế cuối cùng. So sánh năm 2030 của Buterin ước tính slot vào khoảng bốn đến tám giây và finality vào khoảng tám đến 32 giây. Lộ trình Ethereum hiện tại lưu ý rằng các kế hoạch này vẫn là mục tiêu nghiên cứu và có thể thay đổi.
Crypto.news đã mô tả chương trình Lean Ethereum vào tháng 7 là cuộc đại tu kỹ thuật lớn nhất của mạng kể từ The Merge, với các cơ chế đồng thuận, hệ thống bằng chứng, lưu trữ và quyền riêng tư mới được lên kế hoạch trong nhiều năm.
Bảo mật lượng tử đã trở thành một trong những mục tiêu dài hạn có mốc thời gian rõ ràng nhất của Ethereum. Cụm Giao thức của Ethereum Foundation cho biết vào ngày 7 tháng 9 rằng họ đang nhắm đến khả năng kháng lượng tử trên các lớp thực thi, đồng thuận và dữ liệu vào tháng 12 năm 2029.
Foundation mô tả mốc thời gian này là có chủ đích mang tính quyết liệt. Kế hoạch của tổ chức này giả định rằng các máy lượng tử có ý nghĩa về mặt mật mã có thể xuất hiện sớm nhất vào năm 2030, dù cũng thừa nhận rằng phần lớn các ước tính cho rằng khả năng đó sẽ đến muộn hơn.
Ethereum đang làm việc để thay thế các công nghệ mật mã dễ bị tổn thương trước các máy tính lượng tử đủ mạnh. Các lĩnh vực đang được xem xét bao gồm chữ ký validator BLS, chữ ký tài khoản ECDSA, cam kết KZG được dùng trong khả dụng dữ liệu và một số hệ thống zero-knowledge proof.
Frame Transactions có thể hỗ trợ ở phía tài khoản bằng cách cho phép các ví lựa chọn phương thức xác minh kháng lượng tử mà không yêu cầu mọi tài khoản phải di chuyển thông qua cùng một cơ chế ở cấp giao thức. EIP-8288 có thể làm giảm chi phí tổng hợp một số chữ ký hậu lượng tử cỡ lớn đó.
Như crypto.news đã đưa tin trong phân tích về lộ trình lượng tử, tổng hợp STARK đệ quy và chữ ký dựa trên hàm băm là một phần trong cơ chế phòng thủ mà Ethereum đề xuất trước các cuộc tấn công lượng tử trong tương lai. Buterin kỳ vọng STARK đệ quy, xác minh hình thức và mật mã kháng lượng tử sẽ ngày càng đóng vai trò trung tâm sau Hegotá.
Mô tả “máy tính thế giới” của Buterin không có nghĩa là Ethereum sẽ chuyển mọi thứ lên Layer 1. Thay vào đó, bài luận của ông mô tả một kiến trúc trong đó blockchain tập trung vào dữ liệu và các thay đổi trạng thái cần được sắp xếp thứ tự, trong khi các công việc khác diễn ra song song bên ngoài luồng thực thi chính. “Cấu trúc hóa việc tính toán cho phép blockchain tập trung hiệu quả hơn vào công việc của nó,” ông viết.
Theo mô hình đó, chữ ký và bằng chứng có thể được tổng hợp trước khi đi vào block, dữ liệu lịch sử có thể được phân phối giữa các bên tham gia và tính toán chuyên biệt có thể diễn ra bên ngoài lớp thực thi cơ sở.
Sau đó, mạng sẽ xác minh đầu ra bằng phương pháp mật mã. Buterin cho rằng các hệ thống bằng chứng hiện đại cho phép Ethereum phân phối việc tính toán mà không yêu cầu mọi bên tham gia phải tin tưởng vào người thực hiện từng phần công việc. Kiến trúc dài hạn hơn của ông bao gồm lưu trữ lịch sử và trạng thái phân tán, xác minh dựa trên bằng chứng, tính toán song song và các hệ thống phi tập trung nằm giữa người dùng và chính Ethereum.
Một công nghệ mang tính suy đoán nhiều hơn xuất hiện ở xa hơn trong lộ trình. Buterin cho biết indistinguishability obfuscation, hay iO, cuối cùng có thể cho phép tính toán mã hóa tổng quát với sự tham gia của nhiều bên bất đồng bộ. Ông mô tả đây là một khả năng phát triển về sau, chứ không phải công nghệ bắt buộc đối với kiến trúc được phác thảo trong bài viết của mình.
Cột mốc tiếp theo theo lịch trình của Ethereum vẫn là Glamsterdam, còn Hegotá được lên kế hoạch theo sau vào năm 2027. Crypto.news đã đưa tin về các rủi ro thử nghiệm của Glamsterdam khi các nhà phát triển chuẩn bị bản nâng cấp này cho những giai đoạn thử nghiệm tiếp theo.
Các tính năng hiện được lên lịch cho Hegotá bao gồm FOCIL và Frame Transactions, trong khi các đề xuất bổ sung tiếp tục đi qua quy trình nghiên cứu, thử nghiệm và quản trị của Ethereum.
ETH
