Native Rollup của Ethereum: Tương lai Layer 2 hay chỉ là thử nghiệm?

Native Rollup giúp Ethereum tự xác thực giao dịch mà không cần bằng chứng gian lận hay SNARK, đơn giản hóa việc xây dựng Layer 2 và tăng cường bảo mật. Tuy nhiên, mô hình này vẫn đối mặt thách thức về tính tương thích và hiệu suất.

nghianq

Published a day ago

8 min read

Giải pháp thay thế cho Optimistic & ZK-Rollup?

Trong hai năm qua, Ethereum đã kiên trì theo đuổi lộ trình “tập trung vào rollup” – một chiến lược xử lý giao dịch off-chain nhưng vẫn đảm bảo bảo mật bằng các bằng chứng on-chain. Tuy nhiên, cách làm này có điểm yếu lớn: Ethereum không thể tự xác thực giao dịch của các rollup theo cơ chế gốc của EVM.

Điều này buộc các giải pháp Layer 2 (L2) xây dựng hệ thống bằng chứng riêng, như Optimistic Rollup phải sử dụng bằng chứng gian lận (fraud proof), còn ZK-Rollup dùng bằng chứng không tương tác (SNARK proof). Cả hai hệ thống này đều đòi hỏi các nhóm phát triển xây dựng hạ tầng riêng, phức tạp và tốn kém.

Không chỉ vậy, mỗi khi Ethereum nâng cấp qua hard fork, các rollup lại phải cập nhật mã nguồn để duy trì tính tương thích, đôi khi còn cần cả các hội đồng bảo mật để kiểm soát rủi ro. Trước những thách thức đó, một ý tưởng đang nổi lên và có thể thay đổi hoàn toàn cách Ethereum mở rộng: Native Rollup.

Native Rollup là mô hình rollup có mục tiêu nâng cao bảo mật và đơn giản hóa việc phát triển các L2 của Ethereum. Thay vì phải xây dựng hệ thống xác thực riêng như Optimistic hay ZK-Rollup, Native Rollup có thể tận dụng trực tiếp môi trường thực thi của Ethereum để xác minh trạng thái, giúp giảm thiểu rủi ro và tối ưu hiệu suất.

Ý tưởng về Native Rollup thực chất không phải mới. Trước đó, Vitalik Buterin từng đề xuất khái niệm “EVM trong EVM” vào năm 2017 – một dạng precompile (hàm biên dịch trước) giúp mở rộng khả năng xác thực trên Ethereum.

Thuật ngữ “Native Rollup” cũng trải qua nhiều lần đổi tên, từ “enshrined rollup” đến “canonical rollup”, trước khi chính thức được chọn để nhấn mạnh rằng các rollup hiện tại có thể nâng cấp lên mô hình này mà không cần xây dựng lại từ đầu.

Ý tưởng này nhận được ủng hộ mạnh mẽ từ cộng đồng Ethereum. “Native Rollup sẽ là công cụ linh hoạt và mạnh mẽ giúp Base gắn kết chặt chẽ hơn với Ethereum, đồng thời tăng cường bảo mật”, Jesse Pollak – trưởng nhóm phát triển L2 Base, nhận định.

Native Rollup hoạt động như thế nào?

Native Rollup hoạt động dựa trên EXECUTE precompile – một hàm tích hợp trực tiếp vào Ethereum, cho phép blockchain xác thực trạng thái của các L2 mà không cần hệ thống bằng chứng phức tạp.

Cụ thể, Ethereum sẽ nhận các thông tin như pre_state_root và post_state_root (trạng thái Merkle trước và sau giao dịch), trace (danh sách giao dịch và bằng chứng truy xuất trạng thái), cùng gas_used (lượng gas tiêu thụ), sau đó hàm EXECUTE precompile sẽ tái thực thi (re-execute) các giao dịch. Nếu đúng, nó sẽ trả về kết quả True, đảm bảo trạng thái cuối cùng của rollup là hợp lệ.

native rollup re execution — Quy trình tái thực thi trong Native Rollup. Nguồn: Taiko Labs

Với Native Rollup, Ethereum có hai cách xác minh trạng thái: tái thực thi giao dịch và bằng chứng SNARK. Trong giai đoạn đầu phát triển của Native Rollup, các validator có thể kiểm tra bằng cách chạy lại toàn bộ giao dịch để đảm bảo tính chính xác, nhưng phương pháp này tốn tài nguyên và có thể làm giảm thông lượng rollup.

Để tối ưu hóa, hệ thống sẽ dần chuyển sang bằng chứng SNARK, nơi Ethereum chỉ cần xác thực một bằng chứng nhỏ gọn thay vì kiểm tra từng giao dịch riêng lẻ.

Lợi thế của Native Rollup

Lợi thế lớn nhất của Native Rollup so với các L2 hiện nay là mô hình này có thể kế thừa trực tiếp bảo mật từ Ethereum mà không cần các hệ thống chứng minh phức tạp hay hội đồng bảo mật riêng.

Điều này giúp loại bỏ nhiều rủi ro liên quan đến bảo mật mà các L2 truyền thống gặp phải. “Tiền trên Native Rollup sẽ an toàn như trên Ethereum, không có bất kỳ rủi ro nào từ bên thứ ba”, Alex Hook – nhà nghiên cứu tại 2077 Research và CEO Untronfi, khẳng định.

Native Rollup cũng giúp đơn giản hóa việc phát triển rollup khi các dự án không còn cần xây dựng hệ thống bằng chứng riêng, như Ladislaus từ Ethereum Foundation nhận định: “Chỉ cần vài dòng code gọi hàm precompile, Native Rollup có thể kế thừa toàn bộ bảo mật của Ethereum”.

Ngoài ra, Native Rollup còn giúp L2 tự động cập nhật theo Ethereum mà không cần chỉnh sửa thủ công hay thông qua cơ chế quản trị, đảm bảo tương thích EVM dài hạn. Quan trọng hơn, Native Rollup có thể giảm sự phụ thuộc vào sequencer tập trung, giúp L2 phi tập trung và an toàn hơn.

Nhìn chung, Native Rollup không chỉ cắt giảm gánh nặng phát triển (ít code và ít bảo trì hơn) mà còn tăng cường bảo mật, khi mọi hoạt động xác thực đều diễn ra trong môi trường đã được battle-test của Ethereum. Trong tương lai, nếu Ethereum tối ưu hóa chi phí xác thực SNARK, Native Rollup có thể giúp các L2 đạt đến mức độ phi tập trung ngang bằng Ethereum.

Không chỉ toàn điểm cộng: Tương thích kém với L2 hiện tại

Rào cản lớn nhất trong việc áp dụng Native Rollup là khả năng tương thích với hệ sinh thái L2 hiện tại. Ed Felten – đồng sáng lập Offchain Labs (Arbitrum), cho rằng nhiều cơ chế phổ biến của L2 hiện tại như nạp rút tài sản cross-chain, định dạng giao dịch hay mô hình gas có thể không tương thích với Native Rollup.

“Đa số rollup hiện nay, dù tự nhận tương đương EVM, thực tế đều có những tinh chỉnh riêng”, 2077 Research nhận xét. “Do đó, các dự án sẽ mất nhiều công sức để chuyển đổi sang mô hình Native Rollup”.

Một rào cản khác là chi phí dữ liệu (DA - Data Availability), do cơ chế EXECUTE precompile yêu cầu cung cấp bằng chứng trạng thái (state witness) để xác minh.

Scroll Research chỉ ra rằng "trong trường hợp xấu nhất, một block EVM với 30 triệu gas có thể cần đến khoảng 300 MB dữ liệu state witness", làm tăng chi phí lưu trữ dữ liệu lên 5 - 10 lần, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả vận hành của Native Rollup.

Giai đoạn đầu của Native Rollup sẽ dựa vào việc tái thực thi giao dịch trên Ethereum, nhưng điều này lại đặt ra bài toán về hiệu suất.

Justin Drake – nhà nghiên cứu tại Ethereum Foundation, coi đây là "bước đệm ban đầu", nhưng thừa nhận việc để Ethereum tái thực thi tất cả giao dịch của L2 “sẽ rất chậm và đi ngược mục tiêu của rollup – đó là di chuyển phần xử lý khỏi lớp nền Ethereum vốn chậm chạp”.

Giải pháp dài hạn là sử dụng SNARK để xác minh, nhưng công nghệ ZK vẫn đang trong quá trình hoàn thiện, chưa thể triển khai ngay lập tức.

Cuối cùng, thiết kế Native Rollup có thể hạn chế sự đa dạng của hệ sinh thái L2. Những rollup sử dụng VM khác như SVM, MoveVM hay CairoVM có thể gặp khó khăn, thậm chí không thể chuyển sang mô hình Native Rollup mà không thay đổi nhiều về kiến trúc.

Mảnh ghép quan trọng trong tương lai Ethereum

Theo 2077 Research, trong tương lai, các rollup sẽ chia thành nhiều nhóm khác nhau – như rollup dành cho doanh nghiệp, rollup tối ưu hiệu suất và Native Rollup "chuẩn Ethereum", mỗi loại sẽ phục vụ một mục đích riêng. Các bộ công cụ phổ biến như OP Stack hay Arbitrum Orbit Stack hoàn toàn có thể được nâng cấp để trở thành Native Rollup.

Một hướng đi đáng chú ý khác là sự kết hợp giữa Native Rollup và Based Rollup để tạo ra "Ultra Sound Rollup" – mô hình tận dụng Ethereum cả trong việc sắp xếp giao dịch (sequencing) lẫn xác thực thực thi (execution verification). Điều này có thể giúp nền tảng đạt mức độ trustless tối đa và mở ra tiềm năng xử lý giao dịch gần như tức thì.

Việc triển khai Native Rollup vẫn đang trong giai đoạn đầu và cần thêm thời gian để hoàn thiện. Theo dự đoán của Justin Drake, một phiên bản thử nghiệm có thể xuất hiện trong vòng 18 tháng tới.

Đọc thêm: Ethereum đạt 100,000 TPS với MegaETH: Đột phá hay cú trượt dài khỏi phi tập trung?