Sự tiến hóa của cơ chế đồng thuận blockchain: Từ phi tập trung đến cân bằng hiệu suất

Ethereum đang thực hiện cải cách phía cung. Sau khi giấc mơ về khu vườn vô hạn tan vỡ, Vitalik bắt đầu xem xét lại hướng phát triển của L2/Rollup và tích cực phòng thủ hơn trong lĩnh vực L1. Kế hoạch "tăng tốc giảm phí" của mạng chính Ethereum đã được đưa lên lịch, việc chuyển sang Risc-V chỉ là khởi đầu, tương lai làm thế nào để theo kịp hoặc thậm chí vượt qua các chuỗi công cộng khác về mặt hiệu quả sẽ trở thành trọng điểm.

Trong khi đó, Solana tiếp tục mở rộng các kịch bản nhu cầu tiêu thụ của mình. Chiến lược của Solana là "mở rộng hoặc biến mất", kiên định theo con đường phát triển L1 quy mô lớn. Ngoài việc một cơ chế đồng thuận mới được phát triển bởi một nền tảng giao dịch nào đó đang bước vào quy trình triển khai, tại hội nghị Solana gần đây ở New York, giao thức đồng thuận Alpenglow của đội Anza đã trở thành tâm điểm, thu hút sự chú ý của tất cả mọi người.

Điều thú vị là cả Ethereum và Alpenglow đều có ước mơ trở thành máy tính thế giới cuối cùng.

Ý tưởng mới về nhận thức an toàn trong thời đại nút lớn

Bắt đầu từ Bitcoin, số lượng và mức độ phân bố của các nút luôn được coi là chỉ số chính để đo lường mức độ phi tập trung của mạng lưới blockchain. Để ngăn chặn sự tập trung, ngưỡng an toàn thường được đặt ở mức 33%, tức là không có thực thể đơn lẻ nào nên vượt quá tỷ lệ này.

Dưới sự thúc đẩy của hiệu quả vốn, việc khai thác Bitcoin cuối cùng đã phát triển thành các cụm mỏ, trong khi Ethereum trở thành sân khấu chính cho các nhà cung cấp dịch vụ staking và sàn giao dịch tập trung. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là những thực thể này có thể kiểm soát hoạt động của mạng. Trong mô hình "duy trì mạng để nhận phần thưởng/phí quản lý", họ không có động cơ xấu.

Tuy nhiên, khi đánh giá độ khỏe của mạng lưới, phải xem xét quy mô của nó. Ví dụ, trong một nhóm nhỏ chỉ có 3 người, cần có sự đồng thuận 2/3 để được coi là hoạt động hiệu quả. Chỉ theo đuổi mức bảo đảm an toàn tối thiểu 1/3 là không có ý nghĩa, vì hai người còn lại rất dễ dàng thông đồng, chi phí thực hiện hành vi xấu rất thấp trong khi lợi ích lại rất cao.

So với trước, trong một mạng lưới quy mô lớn với 10.000 nút, không cần phải theo đuổi 2/3 số phiếu đa số. Phần lớn các nút không quen biết nhau, ngay cả chi phí phối hợp hành động xấu chung giữa các nhà cung cấp dịch vụ staking lớn cũng quá cao.

Vậy, nếu chúng ta giảm nhẹ số lượng nút và tỷ lệ đồng thuận, liệu có thể đạt được "tăng tốc giảm phí"?

Alpenglow chính là dựa trên tư tưởng này. Nó dự định giảm ngưỡng đồng thuận an toàn xuống 20%, đồng thời giữ quy mô khoảng 1500 nút. Điều này không chỉ có thể tăng tốc độ xác nhận của các nút, giúp các nút kiếm thêm phần thưởng từ mạng chính, mà còn khuyến khích quy mô của các nút mở rộng lên khoảng 10.000.

Phương pháp này có thể tạo ra hiệu ứng 1+1>2 hay sẽ vượt qua cơ chế an ninh hiện tại, vẫn còn cần quan sát. Tuy nhiên, tư duy này thực sự cung cấp một góc nhìn so sánh thú vị cho sự cạnh tranh của blockchain công.

Alpenglow: Tái cấu trúc cơ chế truyền tải khối

Cơ sở lý thuyết của Alpenglow là, trong kỷ nguyên các nút quy mô lớn, không cần số lượng đồng thuận quá cao. Do sự tồn tại của cơ chế PoS, những kẻ xấu cần phải sử dụng một lượng vốn khổng lồ để kiểm soát mạng lưới. Ngay cả khi quy mô là 20%, tính theo giá hiện tại, Ethereum cần 20 tỷ USD, Solana cũng cần 10 tỷ USD vốn.

Việc sở hữu một lượng vốn lớn như vậy, việc chọn kiểm soát Blockchain rõ ràng không phải là một quyết định khôn ngoan, huống chi còn phải đối mặt với sự phản kích từ 80% các nút còn lại. Trừ khi đó là hành động của một quốc gia, nếu không thì gần như không thể xảy ra.

Trong việc triển khai cụ thể, Alpenglow chia toàn bộ quy trình thành ba phần chính là Rotor, Votor và Repair. Ở một mức độ nào đó, Alpenglow là sự cải tiến sâu sắc đối với cơ chế phát sóng khối hiện có.

Cơ chế Rotor của Alpenglow là một sự tối ưu hóa cho cơ chế phát sóng khối hiện có. Nó sử dụng cách thức truyền bá thông điệp khối theo thứ tự, phân chia các nút thành Leader, Relay và nút thông thường, nhưng bất kỳ nút nào cũng có cơ hội trở thành Leader hoặc Relay.

Votor là cơ chế xác nhận nút. Trong tưởng tượng của Alpenglow, nếu tỷ lệ bỏ phiếu của nút trong vòng đầu tiên đạt 80%, thỏa mãn mức tối thiểu trên 20%, thì có thể thông qua nhanh chóng. Nếu tỷ lệ bỏ phiếu trong vòng đầu tiên nằm trong khoảng từ 60% đến 80%, thì sẽ mở vòng bỏ phiếu thứ hai, và nếu vượt quá 60% một lần nữa thì sẽ được xác nhận cuối cùng.

Nếu vẫn chưa đạt được nhận thức chung, thì khởi động cơ chế Repair. Nhưng tình huống này giống như giai đoạn thách thức của rollup lạc quan, nếu thực sự đi đến bước này, giao thức có thể đối mặt với những vấn đề nghiêm trọng.

Khác với việc đơn giản tăng cường tài nguyên phần cứng để cải thiện băng thông, cốt lõi của Alpenglow là giảm thiểu quá trình tạo ra sự đồng thuận khối. Nếu có thể kiểm soát khối dữ liệu trong một phạm vi nhỏ (khoảng 1500 Bytes) và thời gian tạo ra đủ ngắn (lý tưởng là đạt 100ms), thì sự cải thiện hiệu suất sẽ rất đáng kể.

Kết luận

Với sự phát triển trưởng thành của các giải pháp L2 hiện tại, nhu cầu mở rộng mạng chính vẫn tồn tại. Chỉ khi nâng cao TPS của mạng chính, mới có thể duy trì lợi thế trong cuộc cạnh tranh của chuỗi công khai. Cách tiếp cận của Alpenglow không chỉ phù hợp với các chuỗi công khai cụ thể, về lý thuyết, bất kỳ chuỗi PoS nào cũng có thể áp dụng cơ chế này.

Điều này phản ánh rằng nghiên cứu Blockchain đã gần đến ranh giới công nghệ hiện tại, cần nhiều ý tưởng đổi mới hơn từ lĩnh vực khoa học máy tính thậm chí là xã hội học. Khi công nghệ tiếp tục tiến bộ, chúng ta có thể chứng kiến nhiều cơ chế đồng thuận đột phá ra đời, thúc đẩy công nghệ Blockchain phát triển theo hướng hiệu quả hơn và an toàn hơn.