Single Slot Finality cung cấp một phương pháp tiếp cận đầy hứa hẹn để giảm đáng kể độ trễ của Ethereum. Tài liệu này khám phá cách khái niệm này, kết hợp với Advanced Zero-Knowledge Proofs (deVirgo) và các lược đồ chữ ký được cải thiện, có thể cải thiện độ trễ và trải nghiệm của người dùng Ethereum như thế nào.
Trong bài viết này, Fiahub giới thiệu khái niệm Single Slot Finality, tầm quan trọng của nó trong sự đồng thuận của blockchain và các lợi ích của nó. Chúng ta sẽ cũng thảo luận về cách đạt được điều này bằng cách sử dụng bằng chứng không kiến thức nâng cao và các lược đồ chữ ký được cải thiện.
Nội dung bài viết
Giới thiệu về Single Slot Finality
Blockchain Ethereum, một nền tảng tiên phong cho các ứng dụng phi tập trung và hợp đồng thông minh, đã tiếp tục phát triển trong quá trình theo đuổi khả năng mở rộng và bảo mật. Trong số nhiều thách thức mà các mạng blockchain phải đối mặt, đạt được mục tiêu cuối cùng là giao dịch nhanh hơn trong khi vẫn duy trì được tính phi tập trung và bảo mật. Single Slot Finality là cách sử dụng một phương pháp tiếp cận mới có tiềm năng cách mạng hóa độ trễ và trải nghiệm người dùng của Ethereum.
Vì sao Single Slot Finality quan trọng?
Trong lĩnh vực cơ chế đồng thuận blockchain, Finality biểu thị thời điểm mà một giao dịch hoặc khối trở nên không thể hủy ngang, đảm bảo rằng nó không thể bị can thiệp hoặc đảo ngược. Đạt được Finality là điều cơ bản đối với sự tin cậy và bảo mật trong các hệ thống phi tập trung, vì nó loại bỏ rủi ro chi tiêu gấp đôi và các hoạt động độc hại khác. Ví dụ, Bitcoin cần 6 khối để hoàn tất một giao dịch.
Single Slot Finality cung cấp một giải pháp hấp dẫn để đẩy nhanh quá trình này. Nó đề xuất rằng trong một cơ chế đồng thuận blockchain, một Single-slot hoặc đơn vị thời gian có thể được coi là “hoàn tất”. Nó khác với sự đồng thuận Ethereum ban đầu vì chúng ta có thể liên quan đến tất cả các trình xác thực trong việc xác nhận/ký theo slot. Khái niệm này có tầm quan trọng to lớn đối với Ethereum và các nền tảng blockchain khác, vì nó hứa hẹn sẽ giảm đáng kể thời gian xác nhận giao dịch và cải thiện trải nghiệm người dùng tổng thể.
Mục đích của việc đạt được Single Slot Finality
Nhiệm vụ của Single Slot Finality liên quan đến các phương pháp tiếp cận sáng tạo đối với sự đồng thuận và các kỹ thuật mật mã. Các phương pháp tiếp cận trước đây chỉ có thể liên quan đến 1/32 phần của trình xác thực trong một slot do các hạn chế về khả năng mở rộng.
Một trong những chiến lược cốt lõi để đạt được mục tiêu này là tích hợp các Advanced Zero-Knowledge Proofs và sử dụng công cụ này để có được một loạt chữ ký nâng cao. Các công nghệ này, thường liên quan đến quyền riêng tư và bảo mật, có tiềm năng đóng vai trò quan trọng trong việc đẩy nhanh tính cuối cùng của các giao dịch trên Blockchain Ethereum.
Ngoài ra, một khái niệm đáng chú ý có tên là “zkLightClient”, được đề xuất bởi bài báo zkBridge. Khái niệm này đại diện cho một giải pháp thực tế, ngắn hạn để cải thiện giao thức light-client của Ethereum, một thành phần quan trọng đối với các máy khách Ethereum nhẹ, di động và hạn chế về tài nguyên. Bằng cách khám phá phương pháp tiếp cận zkLightClient, từ đó đặt mục tiêu trình bày một bước hữu hình hướng tới việc đạt được Single Slot Finality.
Single Slot Finality hoạt động như thế nào?
Trong phần này, Fiahub sẽ giới thiệu cách tạo ra Single Slot Finality. Trước tiên, Fiahub sẽ trình bày cơ chế của Ethereum theo cách đơn giản hơn.
Ủy ban và Khối
Ethereum phân chia công việc xác minh giao dịch giữa các ủy ban, với tổng cộng 32 nhóm ủy ban. Mỗi nhóm chịu trách nhiệm cho một khối và các khối này được tổ chức thành các tập hợp được gọi là “epochs”.
Giao dịch được xác nhận như thế nào
Khi bạn khởi tạo một giao dịch trên Ethereum, giao dịch đó sẽ trải qua quá trình xác thực của các thành viên ủy ban. Để đảm bảo tính bảo mật của giao dịch, giao dịch thường cần sự xác nhận của ít nhất hai phần ba số thành viên ủy ban. Quá trình xác nhận này yêu cầu ít nhất 2/3 độ dài kỷ nguyên và trong một số trường hợp, có thể mất nhiều thời gian hơn, đặc biệt là khi khối gần kết thúc kỷ nguyên.
Single Slot Finality
Để ứng phó với những thách thức do hệ thống hiện tại đặt ra, Ethereum đề xuất một phương pháp tiếp cận mang tính chuyển đổi được gọi là Single Slot Finality. Khái niệm này đòi hỏi phải loại bỏ việc phân chia các thành viên ủy ban thành các nhóm.
Thay vào đó, chúng tôi ủng hộ tất cả các thành viên ủy ban ký vào mọi “slot”. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là cách tiếp cận này, nếu được triển khai một cách ngây thơ, có thể dẫn đến các vấn đề đáng kể về khả năng mở rộng.
Chúng tôi đề xuất sử dụng Zero-Knowledge Proof để xác minh hàng loạt chữ ký, nói một cách chính thức:
Với Merkle Trees của khóa công khai của các thành viên ủy ban M, quy mô của ủy ban N và một khối băm h, bằng chứng \pi có thể chứng minh rằng h được ký bởi ít nhất k (k \leq N) thành viên ủy ban. Bằng chứng này sẽ được chấp nhận nếu và chỉ nếu k \geq 2/3N và bản thân bằng chứng vượt qua được quá trình xác minh.
Trong các phần sắp tới, chúng ta sẽ đi sâu hơn vào khái niệm về Single Slot Finality và khám phá cách deVirgo có thể được tận dụng để đạt được hiệu quả.
Single Slot Finality ứng dụng như thế nào?
Advanced Zero-Knowledge Proofs (Bằng chứng ZK nâng cao)
Để chứng minh hiệu quả tính hợp lệ của một số lượng lớn xác minh chữ ký, chúng ta cần một hệ thống chứng minh hiệu quả. Trong bối cảnh này, các nhà sáng tạo của Ethereum Blockchain đề xuất sử dụng deVirgo, một hệ thống Zero-Knowledge Proofs đột phá có khả năng xác minh nhiều chữ ký trong một bằng chứng duy nhất.
deVirgo bắt nguồn từ bài báo Libra, tận dụng thuật toán GKR thời gian tuyến tính. Đáng chú ý là thuật toán này chỉ yêu cầu 6 phép toán trường trên mỗi cổng. Hơn nữa, Ethereum đã triển khai cơ chế chứng minh đệ quy để giảm kích thước chứng minh xuống chỉ còn 200~300 byte.
Ngoài ra, họ đã phát triển một nguyên mẫu deVirgo dựa trên Rust và tiến hành các thử nghiệm đánh giá chuẩn trên 64 Steam Deck. Kết quả rất ấn tượng, chứng minh khả năng tạo bằng chứng cho 32.768 chữ ký chỉ trong vòng 10 giây. Ethereum cũng đã tiến hành đánh giá chuẩn tương tự trên máy chủ 256 lõi, mang lại kết quả tương đương. Kết quả đánh giá chuẩn được minh họa bên dưới:
Enhanced Batched Signature Scheme (Xác minh chữ ký hàng loạt)
Các kết quả nêu trên tự nhiên dẫn đến sự phát triển của một thuật toán xác minh chữ ký hàng loạt thật hiệu quả. Hơn nữa, thuật toán này cung cấp khả năng xác định số lượng hàng loạt chữ ký hợp lệ mà không tiết lộ danh tính của người ký. Điều này đặc biệt có lợi vì việc tiết lộ thông tin như vậy có thể tốn nhiều thời gian giao tiếp, đặc biệt là khi xử lý một ủy ban lớn, chẳng hạn như một triệu thành viên.
Theo truyền thống, điều này có thể đòi hỏi phải gửi một triệu bit cho người xác minh, mỗi bit biểu thị người xác thực đang ký/không ký, điều này tương đương với 128KB dữ liệu. Tuy nhiên, với thuật toán được đề xuất, bạn chỉ cần truyền một bằng chứng cùng với tất cả các đầu vào công khai, tổng kích thước nhỏ hơn 1KB.
Kết luận
Trong quá trình theo đuổi mục tiêu làm cho Ethereum hiệu quả hơn, an toàn hơn và có khả năng mở rộng hơn, khái niệm Single Slot Finality được coi là ngọn hải đăng đầy hứa hẹn về sự tiến bộ. Bằng cách tái hiện cách thức đạt được tính cuối cùng của giao dịch, có tiềm năng giảm đáng kể độ trễ, biến Ethereum thành nền tảng blockchain phản hồi nhanh hơn và thân thiện với người dùng hơn.
Thông qua bài viết này, các bạn đã khám phá các thành phần chính của Single Slot Finality:
- Advanced Zero-Knowledge Proofs (deVirgo): Chúng tôi đã giới thiệu deVirgo, một hệ thống Zero-Knowledge Prood đột phá có khả năng xác minh số lượng lớn chữ ký trong một bằng chứng duy nhất. Với nguồn gốc từ bài báo Libra và thuật toán GKR thời gian tuyến tính, deVirgo thể hiện hiệu quả đáng chú ý, giảm kích thước bằng chứng xuống chỉ còn hơn 200 byte. Các điểm chuẩn đã cho thấy tiềm năng xác thực 32.768 chữ ký chỉ trong vòng 10 giây.
- Enhanced Batched Signature Scheme (Xác minh chữ ký hàng loạt): Làm sao để phát triển một thuật toán xác minh chữ ký hàng loạt hiệu quả? Ngoài hiệu quả của nó, thuật toán này còn cung cấp khả năng đáng chú ý để xác định số lượng chữ ký hợp lệ trong một đợt mà không tiết lộ danh tính của người ký, giúp giảm đáng kể chi phí giao tiếp và tính toán.
Để tích hợp trơn tru hệ thống chứng minh, Ethereum đề xuất tích hợp “zkLightClient”. Giải pháp nhẹ, ngắn hạn này, lấy cảm hứng từ bài báo zkBridge, cải thiện đáng kể giao thức light-client của Ethereum. Sự thay đổi đối với hệ thống là tối thiểu và đã được thử nghiệm trên các cầu nối. Bằng cách cho phép chứng minh tất cả 512 chữ ký xác thực trong một ZkK-Proof duy nhất, zkLightClient giúp giảm chi phí giao tiếp và tính toán, mang lại lợi ích hữu hình cho cơ sở người dùng Ethereum.
Tóm lại, Single Slot Finality đại diện cho sự thay đổi sâu sắc trong cách chúng ta tiếp cận các bước cuối cùng của giao dịch trong hệ sinh thái Ethereum. Mặc dù còn nhiều thách thức và phức tạp ở phía trước, nhưng tiềm năng cho một Blockchain Ethereum nhanh hơn, có khả năng mở rộng hơn và hiệu quả hơn đang trong tầm tay. Khi chúng ta tiến về phía trước, điều cần thiết là phải tiếp tục khám phá, thử nghiệm và tinh chỉnh các khái niệm này để mở đường cho sự phát triển và thành công liên tục của Ethereum.
Freelancer Marketing và Content Creator với gần 10 năm kinh nghiệm; trong đó có khoảng hơn 3 năm làm việc trong mảng Blockchain với vai trò Dịch Thuật và Copywriter.
Với kiến thức sâu rộng cùng khả năng diễn giải để những thuật ngữ công nghệ khó hiểu trở nên gần gũi hơn với người đọc. Lê Hoàng đảm nhiệm những bài viết trong chuyên mục "Từ Điển Crypto" và "Hướng Dẫn Người Mới" tại Fiahub Blog
