Tại sao Ethereum cần ZK-VM: Con đường tối ưu để mở rộng

Trong số nhiều hướng mở rộng của Ethereum, ZK là hướng phức tạp nhất và cũng là then chốt nhất.

Nhìn toàn mạng, V God và Ethereum Foundation đặt cược nhiều nhất vào ZK. ZK giống như đứa con út trong gia đình Ethereum, được dồn nhiều tâm huyết nhất, nhưng tương lai lại mơ hồ nhất.

Vài ngày trước, Ethereum Foundation đã phát hành lộ trình Kohaku, đây là một kế hoạch thành phần cơ bản cho ví bảo mật. Lộ trình này một lần nữa nhấn mạnh rằng nhiều chức năng cốt lõi vẫn sẽ phụ thuộc vào việc triển khai ZK-EVM hoặc ZK-VM.

Vậy, tại sao Ethereum lại cần ZK-VM một cách cấp bách như vậy?

Câu trả lời rất đơn giản: Để nâng cao hiệu suất mà không phải đánh đổi bằng sự an toàn.

Nút thắt nâng cao hiệu suất: Xác thực toàn bộ và giới hạn GAS

Trước đây chúng ta đã đề cập, cách nâng cao hiệu suất Ethereum nhanh nhất là tăng giới hạn GAS, tức là làm cho block lớn hơn.

Nhưng vấn đề là, việc tăng giới hạn GAS có cái giá phải trả, block quá lớn sẽ là gánh nặng nặng nề cho các node.

Hiện tại, Ethereum sử dụng một mô hình xác thực gọi là “xác thực toàn bộ bởi tất cả”, tức là tất cả các node đều phải xác thực hoàn chỉnh từng block. Cơ chế này tuy đơn giản và an toàn, nhưng lại rất dư thừa.

Nếu giới hạn GAS tăng đáng kể, lượng tính toán của mỗi node cũng sẽ tăng vọt theo.

Xét đến việc khoảng cách giữa các block của Ethereum chỉ là 12 giây, trong đó còn phải dành thời gian cho việc truyền block và sắp xếp MEV, thời gian thực tế mà validator có thể dùng để xác thực chỉ khoảng 4–8 giây, gần như không còn dư địa để xử lý tải lớn hơn.

Ethereum sau khi ZK hóa: Từ “xác thực toàn bộ bởi tất cả” sang “tất cả xác thực một lần”

Nếu Ethereum L1 được ZK hóa toàn diện, mô hình xác thực sẽ chuyển từ “xác thực toàn bộ bởi tất cả” sang “tất cả xác thực một lần”. Trong mô hình này, khi một block được lắp ráp xong, trước tiên sẽ tạo ra một bằng chứng ZK.

Đặc điểm của ZK là tạo bằng chứng chậm, nhưng xác thực cực nhanh. Do đó, các node chỉ cần xác thực một lần xem bằng chứng có đúng không, mà không cần lặp lại việc thực thi tất cả giao dịch trong block.

Điều này có nghĩa là, Ethereum có thể tăng giới hạn GAS đáng kể mà không làm tăng gánh nặng cho các node.

Một ví dụ hình tượng là: Trước đây khi bạn nộp đơn xin nghỉ phép trên DingTalk (gửi giao dịch), cần từng lãnh đạo (node) kiểm tra xem bạn còn ngày phép không (xác thực toàn bộ bởi tất cả), sau khi tất cả lãnh đạo phê duyệt thì quy trình mới hoàn thành.

Sau khi ZK hóa, hệ thống sẽ xác thực trước bạn còn ngày phép, rồi cấp bằng chứng cho tất cả lãnh đạo (ZK), lúc này lãnh đạo chỉ cần tin tưởng và phê duyệt nhanh chóng (tất cả xác thực một lần).

Sau khi ZK hóa, bạn vẫn nộp đơn xin nghỉ phép (gửi giao dịch), hệ thống phát hiện bạn còn ngày phép, trực tiếp thông báo cho các lãnh đạo “người này còn phép”, và lãnh đạo hoàn toàn tin tưởng hệ thống không sai (ZK), sau đó lãnh đạo phê duyệt sẽ nhanh hơn nhiều (tất cả xác thực một lần).

Đây chính là lý do Ethereum muốn ZK hóa.

Thách thức về mật mã học và các ví dụ thực tiễn

Tất nhiên, để thực hiện tất cả những điều này đòi hỏi khối lượng công việc kỹ thuật cực lớn, độ khó về mật mã học cũng rất cao, do đó Ethereum phải hợp tác với các đội ngũ chuyên nghiệp.

Nhà nghiên cứu của Ethereum Foundation, Justin, đã đề cập đến giao thức Brevis, đây là một trong những ví dụ dẫn đầu trong lĩnh vực này hiện nay.

Brevis tập trung vào ZK-VM, công nghệ Pico Prism mới nhất của họ là một trong những giải pháp tạo bằng chứng ZK nhanh nhất trong điều kiện hiện tại.

Theo dữ liệu thử nghiệm, với quy mô block 45M GAS hiện tại của Ethereum, Brevis sử dụng 64 card RTX 5090 GPU, có thể hoàn thành 99.6% bằng chứng block trong vòng 12 giây, trong đó 96.8% block có thể tạo bằng chứng trong vòng 10 giây.

Để duy trì tính phi tập trung, Ethereum yêu cầu chi phí thiết bị tạo bằng chứng ZK không được vượt quá 100,000 USD.

Dù GPU cao cấp hơn (như H200 hoặc B200) có thể tạo bằng chứng nhanh hơn, nhưng điều đó sẽ nâng cao rào cản tham gia. Thiết kế hiện tại của Brevis vừa vặn nằm trong giới hạn này.

Tại sao “tỷ lệ hoàn thành trong 10 giây” lại quan trọng? Bởi vì block MEV thường được tạo trong 1–3 giây, cộng thêm 10 giây tạo bằng chứng vừa đủ lấp đầy khoảng cách 12 giây giữa các block.

Tóm tắt: Logic lộ trình ZK hóa của Ethereum

Ethereum muốn tăng tốc nâng cao hiệu suất L1, thì phải tăng giới hạn GAS;

Muốn tăng giới hạn GAS một cách an toàn, thì phải thúc đẩy ZK hóa;

Muốn thực hiện ZK hóa một cách tối ưu (tạo bằng chứng trong 10 giây, chi phí phần cứng dưới 100,000 USD), thì cần sự hợp tác của cộng đồng mật mã học và hệ sinh thái crypto.

ZK là hướng đi phức tạp nhất nhưng cũng chắc chắn nhất trong lộ trình mở rộng của Ethereum.

Nó không chỉ liên quan đến hiệu suất, mà còn là giải pháp tối thượng để Ethereum cân bằng giữa an toàn và phi tập trung.