Bản cập nhật Beam Chain sẽ thay đổi vị thế của Ethereum

Đề xuất cải tiến lớp đồng thuận Beam Chain được xem là bản cập nhật lớn nhất của Ethereum trong năm nay, liệu nó sẽ giúp Ethereum chiếm lại ưu thế từ Sui và Solana?

Hunt

Published Jan 25 2025

Updated Jan 26 2025

8 min read

Đề xuất Beam chain là gì?

Theo nghiên cứu từ 2077 Research, năm 2024 đánh dấu một cột mốc quan trọng trong sự phát triển của Ethereum, với những nâng cấp lớn nhằm cải thiện khả năng mở rộng và bảo mật của mạng lưới.

phí gas zora base — Phí gas trên Zora và Base đã giảm mạnh sau bản cập nhật Dencun vào 2024. Nguồn: @oplabspbc

Đáng chú ý nhất là đề xuất Beam Chain, một cải tiến mang tính cách mạng đối với lớp đồng thuận của Ethereum, thay thế Beacon Chain hiện tại bằng một mô hình mới giúp tăng tốc độ xử lý giao dịch, giảm tải cho validators và bảo vệ mạng lưới trước các cuộc tấn công từ máy tính lượng tử.

Được công bố bởi nhà nghiên cứu Ethereum Justin Drake tại Devcon, Beam Chain nhanh chóng trở thành một trong những chủ đề được thảo luận nhiều nhất trong cộng đồng. Đề xuất này nhắm đến việc giải quyết ba vấn đề chính mà Beacon Chain đang gặp phải: tối ưu hóa MEV, tận dụng tiến bộ của công nghệ SNARK và loại bỏ các vấn đề kỹ thuật tồn đọng.

Với những cải tiến lớn, Beam Chain có thể giúp Ethereum cạnh tranh tốt hơn với các blockchain layer 1 như Solana và Sui, vốn đang thu hút sự chú ý nhờ khả năng xử lý giao dịch nhanh hơn và chi phí thấp hơn.

block trên beacon chain — Block trên Ethereum Beacon Chain được truyền rất nhanh. Nguồn: Gossipsub Message Propagation Latency

Điểm đặc biệt của Beam Chain

Một trong những thay đổi quan trọng của Beam Chain là giảm thời gian block từ 12 giây xuống còn 4 giây và cải thiện finality (thời gian giao dịch được xác thực thành công) từ 15 phút xuống chỉ còn 12 giây. Điều này không chỉ giúp người dùng có trải nghiệm giao dịch nhanh hơn mà còn giúp các rollups dựa trên Ethereum hoạt động hiệu quả hơn.

Theo 2077 Research, Ethereum hiện đang gặp vấn đề khi các rollups di chuyển phần lớn hoạt động ra khỏi mainnet, khiến lượng phí giao dịch thu được từ các layer 2 suy giảm đáng kể. Với Beam Chain, Ethereum có thể xử lý giao dịch nhanh hơn mà không cần phải dựa quá nhiều vào các giải pháp mở rộng quy mô bên ngoài.

Beam Chain cũng đề xuất Orbit SSF (Single Slot Finality), một cơ chế giúp finality đạt được ngay trong một slot (~12 giây) thay vì phải chờ 2-3 epochs như hiện tại. Orbit SSF cải tiến hệ thống validator bằng cách thay thế các ủy ban validators nhỏ lẻ bằng một "siêu ủy ban", nơi những validators có lượng stake lớn sẽ được ưu tiên tham gia xác nhận block, giúp đảm bảo tính bảo mật mà không cần tăng số lượng validator quá mức. Cơ chế này có thể giúp Ethereum đạt finality nhanh hơn mà không ảnh hưởng đến độ tin cậy của mạng lưới.

Bên cạnh đó, Beam Chain còn tập trung vào việc snark hóa chuỗi (Chain Snarkification), sử dụng ZK-SNARKs để thay thế quá trình tái thực thi block. Hiện tại, Ethereum yêu cầu validators phải thực thi lại toàn bộ block để xác minh trạng thái của blockchain, gây tiêu tốn tài nguyên và làm tăng yêu cầu phần cứng.

beam chain chuyển đổi trạng thái — Cách Beam Chain triển khai quá trình chuyển đổi trạng thái và tích hợp zkVMs. Nguồn: 2077 Research

Với Beam Chain, thay vì thực thi toàn bộ giao dịch, validators chỉ cần xác minh một bằng chứng SNARK nhỏ gọn, giúp giảm đáng kể lượng dữ liệu cần truyền tải và giảm tải cho hệ thống.

Theo 2077 Research, một trong những thách thức lớn của Ethereum hiện tại là yêu cầu phần cứng quá cao đối với validators, khiến việc vận hành một node trở nên khó khăn với những người có tài nguyên hạn chế.

Beam Chain có thể khắc phục điều này bằng cách cho phép validators chạy node ngay cả trên các thiết bị có cấu hình thấp như điện thoại di động hoặc smartwatch, nhờ vào việc sử dụng bằng chứng SNARK thay vì tải toàn bộ blockchain. Điều này có thể giúp mở rộng số lượng validators, tăng cường tính phi tập trung của mạng lưới trong khi vẫn duy trì hiệu suất cao.

Ngoài việc tối ưu hóa hiệu suất, Beam Chain cũng tập trung vào bảo mật trước máy tính lượng tử, một vấn đề mà nhiều blockchain lớn đang bắt đầu xem xét.

Ethereum hiện sử dụng chữ ký BLS (Boneh–Lynn–Shacham) để validators xác thực giao dịch, tuy nhiên, loại chữ ký này dựa trên đường cong elliptic, một dạng mật mã có thể bị phá vỡ bởi máy tính lượng tử trong tương lai.

Để giải quyết vấn đề này, Beam Chain đề xuất chữ ký dựa trên hash (hash-based signatures), một loại chữ ký có khả năng chống lại các cuộc tấn công từ máy tính lượng tử.

Một thách thức khác là chữ ký hash-based không hỗ trợ tổng hợp như BLS, điều này có thể làm tăng dung lượng dữ liệu cần truyền giữa các validators. Beam Chain khắc phục vấn đề này bằng cách sử dụng Proof Aggregation, một công nghệ ZK giúp tổng hợp nhiều chữ ký lượng tử thành một bằng chứng duy nhất.

Cách tiếp cận này giúp Ethereum vừa duy trì hiệu suất cao như hiện tại vừa bảo vệ mạng lưới trước các mối đe dọa từ máy tính lượng tử.

Một thành phần quan trọng khác của Beam Chain là zkVM (Zero-Knowledge Virtual Machine), một máy ảo có khả năng tạo bằng chứng ZK cho bất kỳ chương trình nào. zkVM giúp Ethereum biên dịch các giao dịch và xác thực trạng thái blockchain bằng ZK-SNARKs mà không làm ảnh hưởng đến các thành phần khác của hệ thống.

Điều này đảm bảo rằng Ethereum có thể triển khai Beam Chain mà không làm gián đoạn hệ sinh thái hiện tại, đồng thời giúp duy trì tính phi tập trung bằng cách hỗ trợ các clients Ethereum khác nhau như Prysm, Lighthouse, Teku và Nimbus.

Vấn đề còn tồn tại của Beam Chain

Mặc dù Beam Chain mang lại nhiều lợi ích tiềm năng, nhưng việc triển khai nó sẽ không hề đơn giản. Theo 2077 Research, một trong những trở ngại lớn nhất là Ethereum hiện có quá nhiều consensus clients (phần mềm đồng thuận), và tất cả các client này sẽ cần được cập nhật để hỗ trợ Beam Chain.

Quá trình này có thể mất nhiều năm để hoàn tất, vì nó đòi hỏi sự đồng thuận rộng rãi từ cộng đồng. Ngoài ra, zkVM và ZK-SNARKs vẫn đang được tối ưu hóa, và Ethereum cần đảm bảo rằng các bằng chứng ZK có thể được tạo ra nhanh chóng để không làm ảnh hưởng đến hiệu suất mạng lưới.

Việc chuyển đổi sang Beam Chain cũng có thể gây ra một số gián đoạn cho các dApps và giao thức layer 2 đang chạy trên Ethereum. Nếu không có kế hoạch triển khai hợp lý, quá trình này có thể khiến mạng lưới mất ổn định trong ngắn hạn.

Tuy nhiên, 2077 Research nhận định rằng nếu Ethereum không thực hiện các cải tiến về tốc độ và khả năng mở rộng, họ có thể mất thị phần vào tay các blockchain mới nổi như Solana và Sui.

tỷ lệ sử dụng consensus clients trong mạng ethereum pos — Tỷ lệ sử dụng của các consensus clients trong mạng lưới Ethereum PoS. Nguồn: 2077

Tóm lại, Beam Chain là một trong những đề xuất quan trọng nhất đối với tương lai của Ethereum. Nếu được triển khai thành công, nó có thể giúp Ethereum giảm thời gian xử lý giao dịch xuống còn 4 giây, đạt finality trong 12 giây, bảo vệ mạng lưới trước máy tính lượng tử và giúp validators vận hành node dễ dàng hơn.

Tuy nhiên, những thách thức trong quá trình triển khai vẫn còn rất lớn, và việc Beam Chain có thể trở thành hiện thực hay không vẫn còn là một câu hỏi mở.

Đọc thêm: Sự trỗi dậy của AI: Cơ hội và thách thức