Tổng quan về nâng cấp Pectra của Ethereum

Tổng quan về nâng cấp Pectra

Nâng cấp mạng ở Ethereum

Nâng cấp mạng (Network Upgrade) thường được gọi là "hard fork" là hoạt động được thực hiện định kỳ trên Ethereum với mục đích cải tiến các khía cạnh khác nhau của Ethereum Protocol giúp giao thức tốt hơn theo thời gian.

Các đề xuất thay đổi, bổ sung tính năng mới vào lớp đồng thuận (CL, Consensus Layer) và lớp thực thi (EL, Execution Layer) phải được phải được mô tả kỹ lưỡng trong EIP (Ethereum Improvement Proposal).

Sau đó, các đề xuất này phải trải qua nhiều giai đoạn khác nhau để đạt được sự đồng thuận của các nhà phát triển cốt và cộng đồng Ethereum nói chung trước khi được triển khai lên mainnet.

Bắt đầu từ năm 2015 cho đến nay, Ethereum đã trải qua 20 bản nâng cấp khác nhau. Trung bình, mỗi năm Ethereum thực hiện:

• 2 - 3 bản nâng cấp.
• 1 - 3 EIP lớn, 10 - 15 EIP nhỏ.

Nâng cấp Pectra là gì?

Pectra là bản nâng cấp mới nhất được lên kế hoạch mainnet vào cuối năm 2024 hoặc Q1/2025. Pectra là sự kết hợp của hai bản nâng cấp: 

• Electra, tên của bản nâng cấp lớp đồng thuận (CL, Consensus Layer).
• Prague, tên của bản nâng cấp lớp thực thi (EL, Execution Layer).

Hiện tại, cộng đồng và nhà phát triển vẫn đang thảo luận, đề xuất các EIP sẽ có mặt trong Pectra, bước đầu thống nhất 6 EIP sẽ có mặt Pectra Devnet 0 với trọng tâm và EIP-7251, dự kiến ra mắt vào cuối tháng 5/2024. Sáu EIP bao gồm: EIP-6110, EIP-7002, EIP-7549, EIP-2537, EIP-3074 và EIP-7251.

Các EIP được đề xuất trong nâng cấp Pectra

EIP-6110: Supply validator deposits on chain

Hiện tại, Ethereum sử dụng một thiết kế dựa trên bridge để tương tác CL và EL, thiết kế này tương đối phức tạp. EIP-6110 là một bản nâng cấp nhằm đơn giản hóa và cải thiện quy trình gửi tiền của validator trên Ethereum.

EIP-6110 chủ yếu ảnh hưởng đến CL. Tuy nhiên, nó cũng liên quan đến những thay đổi đối với EL để tạo thuận lợi cho quá trình xử lý các khoản tiền gửi của validator.

• Thay đổi ở CL: Xóa hợp đồng tiền gửi trên CL. Tiền gửi của validator được đưa trực tiếp vào các block trên EL dưới dạng danh sách các hoạt động gửi tiền (list of deposit operations). Các consensus client sẽ trực tiếp xử lý các khoản tiền gửi này, loại bỏ sự cần thiết của hợp đồng tiền gửi.
• Thay đổi ở EL: EL bổ sung định dạng giao dịch tiền gửi (DEPOSIT_REQUEST_TYPE). Định dạng này dành các giao dịch tiền gửi của validator, bổ sung các thông tin cần thiết để CL xử lý. Ngoài ra, cấu trúc block cũng được sửa đổi để phù hợp với danh sách các hoạt động gửi tiền.

Bên cạnh đó, thiết kế mới mà EIP-6110 giới thiệu cũng sẽ giảm độ phức tạp trong thiết kế Ethereum client, cùng với EIP-7002, đây cũng là một trong những sự tối ưu hóa cần thiết để tiến tới Verkle Tree, nâng cấp lớn tiếp theo của Ethereum EL.

EIP-7002: Execution Layer Triggerable Exits

Khi người dùng stake ETH để trở thành validator, người dùng có hai tùy chọn là tự vận hành validator (solo staking) hoặc ủy quyền cho bên thứ ba. Solo staking yêu cầu người dùng tự quản lý validator của mình, trong khi hoạt động thông qua bên thứ ba liên quan đến việc tin tưởng nhà điều hành node (Node Operator) duy trì validator thay cho người dùng.

Để giảm độ tin cậy của quá trình trên, validator được thiết kế hoạt động với 2 loại khóa (key) là active key (khóa hoạt động) và withdrawal credentials (chứng thực rút tiền). Các khóa này được tạo và nắm giữ bởi hai bên liên quan là Staker và người vận hành node (NO, Node Operator). 

Active key dùng để ký (sign) thực hiện nhiệm vụ của validator, bao gồm: xác minh giao dịch, chứng thực các block, tổng hợp chứng thực và đề xuất block (verifying transactions, attesting blocks, aggregating attestations, proposing blocks). Withdrawal credentials đại diện quyền sở hữu số ETH được khóa trong validator.

Tuy nhiên, quá trình rút tiền từ hoạt động delegated staked vẫn cần sự tin tưởng giữa các bên liên quan, vì NO cần ký (sign) để staker có thể rút tiền của họ.

EIP-7002 EIP giới thiệu một cơ chế cơ chế thoát mới để staker có quyền kiểm soát với Validator của mình hơn, cho phép họ rút tiền bằng withdrawal credentials thay vì dựa vào active key của NO để kích hoạt hoạt động rút tiền. Điều này tăng cường tính đơn giản, bảo mật và phân quyền (decentralization) của các hoạt động staking được ủy quyền.

Tương tự như EIP-6110, EIP-7002 tác động đến CL nhưng vẫn sẽ yêu cầu thực hiện những thay đổi nhỏ trên EL.

EIP-7549: Move committee index outside attestation

EIP-7549 sẽ thực hiện thay đổi nhỏ trên CL cho việc tổng hợp các phiếu bầu (aggregating attestations) trên CL hiệu quả hơn và có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau, từ mức độ phức tạp từ thấp đến cao. Ngoài ra, EIP-7549 còn là tiền đề cho sự phát triển của PeerDAS (EIP-7594).

EIP-2537: Precompile for BLS12-381 curve operations

EIP-2537 đề xuất thêm một Precompile vào EVM. Precompile cho phép thực hiện hiệu quả các hoạt động trên đường cong BLS12-381, bao gồm cả các hoạt động xác minh chữ ký BLS.

Precompile: một đoạn mã được triển khai sẵn trong EVM để thực hiện các phép tính phức tạp một cách hiệu quả.

EIP-3074: AUTH and AUTHCALL opcodes

EIP-3074 là một nâng cấp liên quan đến EL. EIP bổ sung 2 opcodes mới là AUTH và AUTHCALL vào EVM.

Hai Opcode này cho phép EOA (Externally Owned Account) ủy quyền cho các smart contract cụ thể để hành động thay mặt họ, về cơ bản, EIP-3074 cho phép các loại giao dịch phức tạp hơn trực tiếp từ EOA.

Đọc thêm: EIP-3074 là gì? Đề xuất biến ví điện tử thành hợp đồng thông minh.

EIP-7251: Increase the MAX_EFFECTIVE_BALANCE

EIP-7251 là một nâng cấp liên quan đến CL. EIP này thay đổi số lượng ETH cần thiết để trở thành một validator từ cố định 32 ETH thành một khoản từ 32 ETH đến 2048 ETH.

Mặc dù EIP-7251 trông giống như một thay đổi đơn giản, nhưng việc tăng maxEB của validator là một trong những thay đổi quan trọng, có tác động to lớn đối với Ethereum protocol.

Tầm quan trọng của EIP-7251 (maxEB)

Decentralization hay phi tập trung là một trong những khía cạnh quan trọng mà Ethereum ưu tiên. Thuộc tính phi tập trung giúp tăng tính dự phòng và khả năng phục hồi cho hệ thống.

Sau khi chuyển qua sử dụng đồng thuận PoS, Ethereum tiếp tục giữ tầm nhìn về việc phân cấp hệ thống, validator của mạng lưới yêu cấu hình phần cứng và băng thông khá thấp khi so với các mạng lưới cùng phân khúc. Đồng thời, validator yêu cầu thế chấp tài chính cố định là 32 ETH / validator.

Hệ quả của thiết kế trên là số lượng Validator gia tăng nhanh chóng, hiện tại đã vượt 1 triệu validator. Số lượng validator quá lớn gây gánh nặng tính toán lên P2P network vì có rất nhiều thông báo cần xử lý và nhiều chứng thực hơn để tổng hợp. Ngoài ra, điều này còn tạo ra sự phức tạp cho việc triển khai các thay đổi mã trong tương lai.

Ý tưởng chính của EIP-7251 là thay đổi thiết lập số dư ETH cần thiết để trở thành validator từ cố định 32 ETH sang một thiết lập linh hoạt hơn 32 - 2,048 ETH. Ethereum vẫn sẽ giữ nguyên số lượng Ethereum tối thiểu cần thiết để chạy validator tức là 32 ETH, nhưng tăng giới hạn trên lên 2,048 ETH để giảm số lượng validator cần vận hành cho người dùng hoặc thực thể gửi ETH số lượng lớn.

Tác động của EIP-7251 bao gồm:

• Giảm số lượng validator: Các NO (Node Operator) lớn có thể hợp nhất vốn của họ và vận hành ít validator. Điều này giúp quản lý dễ dàng hơn và cho phép hưởng phần thưởng gộp.
• Giảm mức sử dụng băng thông trên lớp P2P của Ethereum và đặt nền tảng cho các nâng cấp trong tương lai như ePBS (enshrine Proposer-Builder Separation) và SSF (Single-Slot Finality).

Tổng kết

Trọng tâm của Pectra đang là ổn định CL sau những nâng cấp lớn như EIP-4844. Đồng thời thực hiện những tối ưu hóa cần thiết trên CL và EL để chuẩn bị cho sự nâng cấp lớn trên EL như Verkle Tree.