Beam Chain – Nâng cấp lớn nhất của Ethereum kể từ The Merge năm 2022, được đề xuất bởi nhà nghiên cứu Justin Drake. Vậy cụ thể Beam Chain sẽ mang lại sự thay đổi gì cho Ethereum? Người dùng hưởng lợi gì từ nâng cấp này? Cùng vadercrypto tìm hiểu theo cách đơn giản và dễ hiểu nhất nhé!
Nâng cấp Beam Chain là gì?
“Beam Chain” là một bản nâng cấp lớp đồng thuận hoàn toàn mới của mạng lưới Ethereum, do nhà nghiên cứu Justin Drake từ Ethereum Foundation giới thiệu tại sự kiện Devcon 7 diễn ra ở Bangkok (Thái Lan) vào tháng 11/2024.
Có thể xem Beam Chain là bản cải tiến từ Beacon Chain – Lớp đồng thuận được Ethereum ra mắt vào năm 2020, đánh dấu sự khởi đầu cho quá trình chuyển đổi cơ chế đồng thuận PoW sang PoS, nó hoạt động song song với Ethereum cho đến khi The Merge chính thức diễn ra.
Ý tưởng này nhằm đẩy nhanh một số phần trong lộ trình phát triển của Ethereum. Điều này tận dụng các tiến bộ mới trong bảo mật và mã hóa, đồng thời khắc phục các hạn chế kỹ thuật của lớp đồng thuận Beacon Chain, vốn đã không được nâng cấp suốt 5 năm qua.
Tại sao Ethereum cần nâng cấp Beam Chain?
Hiện nay, một số Builders (nhà phát triển hệ thống giao dịch) đang kiểm soát quá nhiều việc sắp xếp các giao dịch. Điều này tạo ra hiện tượng MEV (Maximum Extractable Value), tức là việc tận dụng cơ hội trong việc sắp xếp giao dịch để kiếm lợi.
Ví dụ dễ hiểu về MEV: Giả sử bạn biết có một giao dịch bán tháo chuẩn bị diễn ra, bạn chèn giao dịch bán của bạn trước giao dịch đó để tránh bị thâm hụt vốn. Tương tự, nếu bạn biết có giao dịch mua lớn sắp diễn ra, bạn có thể mua trước, chờ giá token tăng, rồi bán để kiếm lợi nhuận từ chênh lệch giá.
Giải pháp của Justin Drake: Tạo ‘Danh sách giao dịch bắt buộc’ cho các block mà Builder tạo ra. Danh sách này sẽ liệt kê các giao dịch quan trọng không thể bỏ qua. Nếu Builder hoặc Relay can thiệp vào danh sách này, Validator có thể kiểm tra và từ chối các block không tuân thủ.
Tuy nhiên, để triển khai tính năng “Danh sách giao dịch bắt buộc”, cần phải tích hợp vào lớp đồng thuận (consensus layer). Hiện tại, Beacon Chain không hỗ trợ tính năng này, vì vậy Ethereum phải cần một bản nâng cấp mới như Beam Chain.
Những cải tiến trong đề xuất Beam Chain
Những nâng cấp này được phân loại thành ba mảng chính:
- Giảm thời gian tạo block
- Áp dụng công nghệ Zero-Knowledge Proofs (ZK)
- Giảm mức Staking tối thiểu
Giảm thời gian tạo block
Hiện tại, thời gian hoàn thành một block trên Ethereum trung bình là 12 phút, điều này tạo thời cơ cho các Builders khai thác MEV khi có nhiều thời gian để can thiệp vào việc sắp xếp giao dịch. Nếu thời gian tạo block giảm xuống còn 4 giây, giúp hạn chế khả năng khai thác MEV, vì Builders sẽ có ít thời gian hơn để can thiệp vào các giao dịch. Đồng thời, quy trình sẽ trở nên nhanh chóng và hiệu quả hơn, đặc biệt hữu dụng với các dApp có khối lượng giao dịch lớn.
Zero-Knowledge Proofs (ZK)
Beam Chain có kế hoạch tích hợp công nghệ bằng chứng không tiết lộ (Zero-Knowledge Proofs) và SNARKs (Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) trực tiếp vào lớp đồng thuận của Ethereum giúp cải thiện khả năng mở rộng và tăng cường quyền riêng tư cho các giao dịch.
Công nghệ ZK cũng từng được Vitalik Buterin nhắc đến rất nhiều và xem đây là một trong những yếu tố quan trọng của Ethereum trong tương lai. Hướng đi của Beam Chain rất phù hợp với ý tưởng của nhà sáng lập Ethereum.
*Zero-Knowledge Proofs (ZK): Là công nghệ xác thực dữ liệu sử dụng bằng chứng SNARK để chứng minh tính đúng đắn của dữ liệu mà không nhất thiết cung cấp toàn bộ thông tin.
Ví dụ, khi bạn đăng ký tham gia một sự kiện chỉ dành cho công dân trong nước, bạn thường phải xuất trình giấy tờ tùy thân, điều này có thể làm lộ thông tin cá nhân.
Tuy nhiên, với zk-SNARKs, bạn có thể chứng minh mình là công dân trong nước thông qua dữ liệu trên blockchain mà không cần phải tiết lộ bất kỳ thông tin cá nhân nào. Điều này giúp bạn xác minh danh tính mà vẫn bảo vệ sự riêng tư.
Giảm mức Staking tối thiểu
Cải tiến Beam Chain dự kiến sẽ giảm yêu cầu mức ETH xuống còn 1 thay vì 32 để khởi chạy Validator ở thời điểm hiện tại, từ đó thu hút nhiều hơn các validator tham gia, giúp mạng lưới trở nên phi tập trung hơn. Hướng đi này cũng phù hợp với luận điểm của Vitalik Buterin khi phát biểu tại sự kiện Token 2049 hồi tháng 9.
Ngoài ra, với sự phát triển của máy tính lượng tử, Beam Chain sẽ tích hợp các phương pháp mật mã bảo mật hậu lượng tử (post-quantum cryptography) để đảm bảo rằng Ethereum sẽ không bị tổn thương bởi những tiến bộ của công nghệ lượng tử.
Kế hoạch triển khai Beam Chain
Theo Justin Drake, thời gian hoàn thành nâng cấp Beam Chain chưa được xác định nhưng dự kiến trong vòng 5 năm. Trong quá trình thực hiện có thể xê dịch thời gian tuy nhiên các nhà nghiên cứu sẽ cố gắng triển khai đúng với lộ trình đã đề ra.
Dưới đây là lộ trình chi tiết của nâng cấp Beam Chain:
2025 – 2027 | Nghiên cứu và phát triển
- Bắt đầu từ năm 2025, các nhà nghiên cứu Ethereum sẽ bắt đầu làm việc dựa theo các bản thiết kế ban đầu của Beam Chain, tập trung vào công nghệ mật mã mới, cải tiến lớp đồng thuận và tối ưu hóa cơ chế xác nhận cuối cùng.
- Cũng trong giai đoạn này, các nhà phát triển Ethereum sẽ nghiên cứu và tạo ra nhiều công cụ, phần mềm mới cần thiết cho Beam Chain. Việc phát triển này sẽ bao gồm các cải tiến mới về SNARKs, ZKVMs (Zero-Knowledge Virtual Machines) và phương thức bảo mật hậu lượng tử.
2027 – 2028 | Thử nghiệm và kiểm tra
- Mạng thử nghiệm (testnet) sẽ được triển khai để kiểm tra tất cả tính năng mới. Đây cũng là giai đoạn cực kỳ quan trọng để xác định và sửa chữa bất kỳ lỗi kỹ thuật nào liên quan đến nâng cấp Beam Chain.
- Ra mắt cộng đồng, thu thập ý kiến, điều chỉnh và cập nhật các sửa đổi cần thiết cho bản nâng cấp Beam Chain chính thức (mainnet)
2029 | Triển khai chính thức
- Nếu mọi thứ đúng theo kế hoạch, Beam Chain sẽ được triển khai chính thức vào năm 2029, sau khi đã trải qua quá trình phát triển, thử nghiệm, sửa chữa và được cộng đồng Ethereum chấp thuận.
Cơ hội và thách thức
Cơ hội
- Đối với Validator: Việc giảm yêu cầu stake ETH xuống mức tối thiểu sẽ gỡ bỏ rào cản về chi phí khi tham gia vận hành Validator => Nhiều người sẽ đăng ký trở thành Validators hơn => Bảo mật và Độ phi tập trung của mạng lưới được gia tăng. Ngoài ra, áp dụng bằng chứng SNARKs giúp cho Validator chuyển từ xác thực giao dịch đơn lẻ sang xác thực bằng chứng => Giảm chi phí vận hành (tiền điện và tài nguyên).
- Đối với người dùng: Khi ‘danh sách giao dịch tối thiểu’ được áp dụng sẽ giúp cho các người dùng tránh được ‘tấn công Sandwich’ => Giảm thiệt hại giá trị giao dịch, đặc biệt là các giao dịch lớn.
- Beam Chain ra mắt là cơ hội cho Ethereum khi tạo ra thách thức rất lớn cho các đối thủ Layer 1 khác nếu như bản nâng cấp này đạt được hiệu suất tương đương hay vượt qua họ.
Thách thức
- Thời gian phát triển rất lâu: Bản nâng cấp Beam Chain cần thời gian phát triển 5 năm, đây có thể sẽ là quãng thời gian ‘quá’ dài. Cộng đồng bày tỏ lo ngại rằng điều này có thể cản trở khả năng cạnh tranh của Ethereum, đặc biệt là khi các nền tảng đối thủ tiếp tục phát triển.
Thậm chí đã có rất nhiều OG và các nhà phát triển công khai chỉ trích những nhà nghiên cứu là ‘mất quá nhiều thời gian’ trong khi nó phải được thực thi trong hoàn cảnh hiện tại hoặc ít nhất là 1 đến 2 năm tới. Các cải tiến nhỏ sẽ được phát triển song song với lộ trình chính thức của Ethereum.
Beam Chain có là mối đe dọa các Layer 2 không?
Có rất nhiều những đồn đoán sau buổi thuyết trình rằng sau Beam Chain thì các Layer 2 sẽ ‘ra đảo’. Tuy nhiên, đây là tin đồn vô căn cứ vì Beam Chain sẽ mang lại nhiều lợi ích cho Layer 2 thay vì đe dọa. Tuy nhiên, trước khi đánh giá luận điểm này thì chúng ta cần làm rõ những luận điểm sau đây:
Đầu tiên: Tương lai của Ethereum sẽ hướng đến việc trở thành một cơ sở hạ tầng phi tập trung và hiệu suất cao, với trọng tâm là mở rộng quy mô hệ sinh thái dApp thông qua Layer 2 Rollup. Những cải tiến đối với Beam Chain sẽ không ảnh hưởng đến lộ trình này, và nếu Justin Drake đề xuất hướng đi trái ngược, khả năng được chấp nhận sẽ rất thấp, vì đa số cộng đồng đều ủng hộ chiến lược phát triển hiện tại của Ethereum.
Thứ hai: Mặc dù Beam Chain sẽ hỗ trợ mở rộng khả năng xử lý của mainnet thông qua SNARKs (chuyển từ việc Ethereum xác minh toàn bộ dữ liệu sang chỉ xác minh các bằng chứng), mục tiêu chính của cải tiến này vẫn là giảm chi phí vận hành và tăng tốc độ xử lý giao dịch, cả trên chuỗi gốc và các bằng chứng từ Layer 2 gửi xuống. Do đó, cải tiến này không làm giảm vai trò của Layer 2 mà còn giúp hai Layer giao tiếp với nhau một cách mượt mà hơn, tăng cường hiệu quả và khả năng mở rộng cho cả hệ thống.
Thứ ba: Trong đề xuất gần đây của Vitalik Buterin rằng trong tương lai các “alt-VMs” sẽ chạy song song với EVM ở cấp độ mainnet. Vì vậy các Layer 2-VMs hoàn toàn có thể được tích hợp vào mainnet giúp thực thi và tận dụng Validator của Ethereum. Trong trường hợp này, vai trò của Beam Chain trở nên cực kỳ quan trọng, giúp mạng lưới vận hành trơn tru (bạn có thể hiểu trước đây xử lý một mình Ethereum và bây giờ xử lý thêm nhiều chain nữa).
*alt-VMs ám chỉ các máy ảo cho EVM, giúp chạy ứng dụng blockchain nhanh hơn, hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình như Rust, C++, và mở rộng tính năng mới.
=> Beam Chain không tạo ra sự cạnh tranh mà thay vào đó mang lại tác động tích cực cho Layer 2. Nó giúp Ethereum và các Layer 2 kết nối hiệu quả hơn thông qua bằng chứng SNARKs, đồng thời mở ra cơ hội để các Layer 2 sau này tận dụng khả năng bảo mật từ mạng lưới Validator của Ethereum.
Mặc dù vẫn đang trong giai đoạn đề xuất và có thể thay đổi, Beam Chain thể hiện tầm nhìn về tương lai của Ethereum. Đây là cải tiến đóng vai trò then chốt trong việc mở rộng và phát triển Ethereum, đáp ứng nhu cầu của các dApp và cộng đồng.
Tuy nhiên, để đạt được những mục tiêu này, cộng đồng Ethereum sẽ cần tiếp tục thảo luận và cải tiến giải pháp, đảm bảo rằng các quyết định cuối cùng không chỉ phản ánh tầm nhìn của các nhà phát triển mà còn phù hợp với nhu cầu và sự đồng thuận của toàn hệ sinh thái.
