Ethereum 80% dữ liệu thừa kéo sập nút, quỹ công bố ba giải pháp giảm nhẹ

Các nhà nghiên cứu của Ethereum Foundation cảnh báo rằng “sự phình to của trạng thái” đang đe dọa sự phi tập trung của mạng và chi phí lưu trữ nút tăng vọt, đề xuất ba giải pháp chính để đối phó với cuộc khủng hoảng: hết hạn trạng thái, lưu trữ trạng thái và không có trạng thái một phần.

Ethereum đang phải đối mặt với một cuộc khủng hoảng cồng kềnh trạng thái, với chi phí vận hành node tăng vọt

(Nguồn: Ethereum Foundation)

Nhóm đồng thuận không trạng thái của Ethereum Foundation gần đây đã đưa ra một cảnh báo quan trọng, chỉ ra rằng việc mở rộng hồ sơ tài khoản, lưu trữ hợp đồng và mã byte của mạng đang ngày càng trở nên khó khăn đối với các nhà khai thác nút để lưu trữ, phục vụ và đồng bộ hóa, và vấn đề này, được gọi là “trạng thái phình to”, đang đe dọa tính bền vững lâu dài của Ethereum.

“Trạng thái” của Ethereum bao gồm mọi thứ mà mạng hiện đang biết, bao gồm số dư tài khoản, lưu trữ hợp đồng và mã điều khiển các ứng dụng chạy. Tổ chức này cho biết hệ thống này đã trở thành một thành phần quan trọng của cơ sở hạ tầng toàn cầu, có khả năng “giải quyết hàng tỷ đô la giá trị” và điều phối hàng nghìn ứng dụng.

Nhưng các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng tầm quan trọng của Ethereum hiện đặt ra một vấn đề nghiêm trọng: trạng thái này sẽ chỉ phát triển chứ không phải thu hẹp. Khi lượng dữ liệu tăng lên, việc chạy một nút đầy đủ trở nên tốn kém và dễ vỡ hơn. Tổ chức đã tuyên bố thẳng thừng trong một bài đăng trên blog: “Nếu nhà nước trở nên quá lớn, quá tập trung hoặc khó duy trì, tất cả các lớp này sẽ trở nên mong manh hơn, tốn kém hơn và khó phân cấp hơn.”

Cảnh báo này không phải là báo động. Theo dữ liệu do quỹ cung cấp, mạng Ethereum đã tiếp tục bổ sung dữ liệu trạng thái hàng tuần trong năm qua và tốc độ tăng trưởng không hề chậm lại. Các cải tiến mở rộng quy mô như mở rộng quy mô Layer 2, EIP-4844 (proto-danksharding) và tăng giới hạn gas, đồng thời cho phép nhiều hoạt động hơn, cũng đã thúc đẩy sự phát triển của tiểu bang.

Phi tập trung đang bị đe dọa và chi phí cao có thể lấn át các nút nhỏ

Các nhà nghiên cứu cảnh báo rằng nếu chỉ một số nhà khai thác lành nghề có đủ khả năng lưu trữ và duy trì trạng thái nguyên vẹn của họ, khả năng chống kiểm duyệt, tính trung lập và khả năng phục hồi của Ethereum có thể giảm đi, các nhà nghiên cứu cảnh báo.

Mối quan tâm này chạm đến đề xuất giá trị cốt lõi của blockchain. Ethereum có thể được tin cậy chính xác vì bất kỳ ai cũng có thể chạy một nút để xác minh trạng thái mạng. Nhưng khi chi phí vận hành node trở nên quá cao, chỉ có các tổ chức lớn và các nhà khai thác chuyên nghiệp mới có thể mua chúng, điều này sẽ làm cho mạng lưới trở nên tập trung.

Nhóm tổ chức cho biết họ đang tích cực tiến hành các bài kiểm tra căng thẳng để xác định ba điểm bùng phát chính: Khi nào tăng trưởng của tiểu bang sẽ trở thành nút thắt cổ chai mở rộng? Khi nào quy mô trạng thái khiến các nút khó đi theo đầu chuỗi? Khi nào việc triển khai máy khách sẽ bắt đầu gặp sự cố ở quy mô trạng thái cực đoan?

Dữ liệu cụ thể hơn cho thấy khoảng 80% dữ liệu trạng thái hiện tại đã hơn một năm không được cập nhật, nhưng tất cả các nút vẫn phải lưu trữ dữ liệu này cho đến ngày hôm nay. Điều này có nghĩa là các nhà khai thác node đang trả chi phí lưu trữ cho một lượng lớn “dữ liệu lạnh” thực sự hiếm khi được truy cập, điều này rõ ràng là lãng phí tài nguyên.

Xác minh không trạng thái đưa ra những thách thức mới và chuyên môn hóa có thể dẫn đến tập trung hóa

Lộ trình dài hạn của Ethereum bao gồm “statelessness”, tập trung vào việc cho phép người xác thực xác thực các khối mà không cần giữ trạng thái đầy đủ. Mặc dù điều này làm giảm gánh nặng cho người xác thực và tăng thông lượng, nhưng nó cũng chuyển trách nhiệm lưu trữ trạng thái lịch sử cho một nhóm nhỏ hơn, chuyên biệt hơn.

Trong một thiết kế không trạng thái, “hầu hết trạng thái chỉ có thể được lưu trữ bởi các nhà xây dựng khối, nhà cung cấp RPC và các nhà khai thác chuyên nghiệp khác như người tìm kiếm MEV và trình khám phá khối”, các nhà nghiên cứu viết.

Điều này đặt ra một câu hỏi cơ bản: Liệu Ethereum có trở nên phi tập trung hơn khi xác minh trở nên nhẹ nhàng hơn nhưng lưu trữ trở nên chuyên biệt hơn hay nó chỉ đơn giản là chuyển rủi ro tập trung từ cấp độ này sang cấp độ khác?

Nhóm nghiên cứu thừa nhận rằng sự tập trung này đặt ra những thách thức trong việc đồng bộ hóa, chống lại kiểm duyệt và khả năng phục hồi trước sự gián đoạn hoặc áp lực bên ngoài. Nếu chỉ một vài nhà khai thác chuyên biệt giữ nguyên trạng thái, các thực thể này có thể trở thành mục tiêu của áp lực pháp lý hoặc các cuộc tấn công công nghệ.

Ba giải pháp chính: hết hạn, lưu trữ, không có trạng thái một phần

Nhóm đồng thuận không quốc tịch đã đề xuất ba cách tiềm năng để làm cho lưu trữ và dịch vụ của nhà nước dễ quản lý hơn, mỗi cách có sự đánh đổi riêng.

Phương pháp đầu tiên là hết hạn trạng thái, loại bỏ dữ liệu không hoạt động khỏi tập hợp đang hoạt động trong khi cho phép người dùng khôi phục dữ liệu đó thông qua chứng thực. Xem xét rằng khoảng 80% dữ liệu của tiểu bang đã không được cập nhật trong hơn một năm, cách tiếp cận này có ích ngay lập tức. Hai biến thể hiện đang được xem xét: “Đánh dấu, Hết hạn, Khôi phục” sẽ đánh dấu và xóa các mục hiếm khi sử dụng; “Hết hạn nhiều thời đại” cuộn dữ liệu sang các thời đại khác nhau và đóng băng các thời đại cũ hơn.

Ưu điểm của cách tiếp cận này là nó có thể giảm đáng kể lượng dữ liệu mà các nút cần lưu trữ liên tục, nhưng thách thức nằm ở cách thiết kế cơ chế khôi phục để đảm bảo rằng người dùng có thể truy cập dữ liệu hết hạn một cách đáng tin cậy khi cần.

Đường dẫn thứ hai là lưu trữ trạng thái, tách trạng thái nóng khỏi trạng thái lạnh. Dữ liệu nóng vẫn bị hạn chế và dễ dàng truy cập, trong khi dữ liệu lạnh được lưu để lịch sử và khả năng xác minh. Điều này cho phép hiệu suất của nút “gần như ổn định theo thời gian, thay vì giảm khi chuỗi già đi” ngay cả khi trạng thái tổng thể tăng lên.

Phương pháp này tương tự như chiến lược tách dữ liệu nóng và lạnh của cơ sở dữ liệu truyền thống, và tương đối trưởng thành về mặt kỹ thuật nhưng đòi hỏi thiết kế các tiêu chuẩn phân loại dữ liệu rõ ràng và cơ chế truy cập.

Sơ đồ cuối cùng là một phần trạng thái, cho phép các nút chỉ lưu trữ một tập hợp con của trạng thái, trong khi ví và máy khách nhẹ lưu trữ dữ liệu mà chúng phụ thuộc vào. Điều này có thể mở rộng sự tham gia bằng cách giảm chi phí lưu trữ và giảm sự phụ thuộc vào các nhà cung cấp RPC lớn.

Mục tiêu chung của cả ba cách tiếp cận là giảm trạng thái như một nút thắt cổ chai hiệu suất, giảm chi phí giữ trạng thái và làm cho nó dễ dàng hơn để phục vụ. Nhưng mỗi cách tiếp cận liên quan đến sự phức tạp kỹ thuật khác nhau và đánh đổi rủi ro tập trung.

Quỹ mời cộng đồng tham gia, nhấn mạnh rằng nó không phải là cuối cùng

Ethereum Foundation cho biết họ đang ưu tiên các sáng kiến thiết thực có thể mang lại lợi ích ngay lập tức trong khi chuẩn bị cho những thay đổi kế hoạch tham vọng hơn trong tương lai. Các biện pháp này bao gồm phát triển lưu trữ, cải thiện cơ sở hạ tầng RPC và hợp lý hóa hoạt động của một số nút không trạng thái. Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh rằng những sáng kiến này được chọn vì “chúng là tiện ích thời gian thực và khả năng tương thích chuyển tiếp”.

Đáng chú ý, quỹ đã nhấn mạnh cụ thể ở đầu bài viết rằng công việc này chỉ đại diện cho một đề xuất và không phải là một vị trí thống nhất cho toàn bộ tổ chức. “Nội dung có thể không đại diện cho sự đồng thuận và Quỹ là một tổ chức rộng lớn có các thành viên bao gồm nhiều quan điểm khác nhau trong Nghị định thư và hơn thế nữa”, nhóm nghiên cứu viết.

Công thức thận trọng này phản ánh bản chất ra quyết định của hệ sinh thái Ethereum: những thay đổi công nghệ lớn cần phải trải qua các cuộc thảo luận cộng đồng rộng rãi và quy trình xây dựng sự đồng thuận, thay vì được thúc đẩy từ trên xuống bởi một tổ chức duy nhất.

Quỹ đã mời các nhà phát triển, nhà điều hành nút và nhóm cơ sở hạ tầng tham gia thảo luận. Các nhà nghiên cứu đã viết, “Khi chúng tôi lặp lại, chúng tôi tiếp tục chia sẻ tiến bộ và các vấn đề chưa được giải quyết. Nhưng chúng ta không thể giải quyết vấn đề này một cách cô lập. Nếu bạn là nhà phát triển khách hàng, người chạy node, nhà điều hành cơ sở hạ tầng, nhà phát triển mạng Layer 2 hoặc chỉ đơn giản là quan tâm đến sự phát triển lâu dài của Ethereum, chúng tôi mời bạn tham gia: chia sẻ phản hồi của bạn về các đề xuất của chúng tôi, tham gia thảo luận trong các diễn đàn và cuộc gọi hội nghị, đồng thời giúp chúng tôi thử nghiệm các cách tiếp cận mới trong thực tế.”

Bản cập nhật này được đưa ra khi Ethereum Foundation tăng cường truyền thông về phát triển giao thức dài hạn. Tháng trước, tổ chức này đã trình bày chi tiết công việc mới về một “lớp khả năng tương tác” nhằm làm cho hệ sinh thái Layer 2 “giống như một chuỗi”. Nó cũng trải qua những thay đổi về lãnh đạo, tái cấu trúc R&D và điều chỉnh tài chính, đồng thời khởi động một chương trình hard fork mới hai lần một năm với sự ra mắt của Fusaka.

Vấn đề cồng kềnh trạng thái làm nổi bật thách thức cơ bản của việc mở rộng quy mô blockchain: làm thế nào để duy trì tính phi tập trung trong khi cải thiện hiệu suất? Ba giải pháp chính do Ethereum Foundation đề xuất đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và giải pháp nào cuối cùng được áp dụng hoặc kết hợp nhiều giải pháp, sẽ phụ thuộc vào cuộc thảo luận rộng rãi của cộng đồng và xác nhận kỹ thuật. Đối với các nhà đầu tư và nhà phát triển quan tâm đến sự phát triển lâu dài của Eureum, cuộc thảo luận này đáng được quan tâm kỹ lưỡng.