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

Phân tích sâu về tác động của lộ trình Lean đối với hệ sinh thái Ethereum.

Tác giả: ZHIXIONG PAN

Vào dịp kỷ niệm 10 năm, Ethereum Foundation đã chính thức giới thiệu một bản thiết kế kỹ thuật hoàn toàn mới mang tên "Lean Ethereum" (Ethereum Tinh Gọn) vào cuối tháng 7 năm 2025. Mục tiêu cốt lõi của bản thiết kế này là xây dựng một lớp nền tảng Ethereum tinh gọn hơn, an toàn hơn và hiệu quả hơn, tạo 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 tinh giản mạnh mẽ thiết kế giao thức, áp dụng các công nghệ mật mã chống lại máy tính lượng tử, nhằm đạt được hiệu suất tối ưu cho mạng Ethereum (hàng triệu giao dịch mỗi giây) cũng như đảm bảo an toàn trước các mối đe dọa từ máy tính lượng tử.

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

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", được công khai tại Devcon năm 2024 (thậm chí từng được coi là Eth 3.0), sau đó chính thức đổi tên thành "Lean Consensus". Nhóm dự án này tập trung vào việc thiết kế lại hoàn toàn lớp đồng thuận (Beacon Chain) của Ethereum.

Các mục tiêu chính của Lean Consensus bao gồm:

• Xác nhận siêu nhanh: Rút ngắn thời gian tạo block xuống khoảng 4 giây, đạt được xác nhận cuối cùng trong khoảng 12 giây.
• Tăng cường phi tập trung: Giảm số tiền stake tối thiểu của validator từ 32 ETH xuống còn 1 ETH, hạ thấp đáng kể rào cản tham gia đồng thuận.
• An toàn 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: Nâng cao hiệu quả truyền thông mạng thông qua giao thức P2P mới (như Gossipsub v2.0).
• Công nghệ chứng thực tổng hợp: Áp dụng chữ ký tổng hợp dựa trên hàm băm, giảm tải truyền thông mạng và nâng cao hiệu quả xác thực.

Lean Consensus hiện là dự án chủ lực của Lean Ethereum, có các buổi họp công khai riêng biệt (Lean Calls), cập nhật và trao đổi kỹ thuật sâu mỗi vài tuần. Các thành viên cốt lõi 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 thế hệ mật mã mới, với mục tiêu 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 chống lại 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 an toàn 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.
• Kiểm chứng hình thức: Thực hiện kiểm chứng hình thức nghiêm ngặt cho các giải pháp mật mã mới, đảm bảo tính đúng đắn của việc triển khai và thiết kế giao thức.

Các thành viên cốt lõi 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 vận hành như các nhóm độc lập: Lean Data và Lean Execution.

Lean Data

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

• 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 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, hỗ trợ nhu cầu ứng dụng Layer2 khổng lồ trong tương lai.

Lean Execution (còn gọi là EVM 2.0)

Lean Execution hướng tới 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, thân thiện với bằng chứng không kiến thức. Các hướng nghiên cứu chính bao gồm:

• zkVM dựa trên kiến trúc RISC-V: Tinh gọn 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 áp dụng 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 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 bước đi chiến lược 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 cơ sở hạ tầng tin cậy toàn cầu có thể duy trì hàng chục, thậm chí hàng trăm năm, phục vụ cho hệ sinh thái ứng dụng phi tập trung khổng lồ trong tương lai.