Ethereum đặt mục tiêu chuyển đổi kháng lượng tử vào tháng 12/2029

Ethereum(ETH) đang thúc đẩy kế hoạch chuyển đổi lớp 1 (L1) sang hệ thống kháng lượng tử vào tháng 12/2029. Kế hoạch dài hạn này bao gồm việc thay đổi không chỉ chữ ký tài khoản mà cả hệ thống mật mã của các lớp đồng thuận và khả dụng dữ liệu.

Đội ngũ giao thức của Ethereum Foundation đã thảo luận về khả năng mở rộng, quyền riêng tư, bảo mật lượng tử, kiểm chứng hình thức và chính sách phát hành ETH trong buổi Reddit AMA ngày 16. Ethereum Foundation nêu mục tiêu hoàn tất công tác chuẩn bị kháng lượng tử vào tháng 12/2029 trong tài liệu ưu tiên, đồng thời giải thích rằng lịch trình có thể thay đổi tùy vào tiến độ nghiên cứu và triển khai.

Phạm vi chuyển đổi kháng lượng tử không giới hạn ở một số chức năng tài khoản. Tài khoản người dùng sẽ phải áp dụng phương thức ký mới, lớp đồng thuận cần thay thế chữ ký BLS và phương thức tổng hợp, trong khi lớp khả dụng dữ liệu phải điều chỉnh sự phụ thuộc vào KZG.

Công nghệ tài khoản trọng tâm được đề xuất là giao dịch khung (frame transaction). Công nghệ này cho phép lập trình việc xác minh và thực thi giao dịch cũng như thanh toán phí gas, qua đó mở ra lộ trình chuyển từ khóa secp256k1 hiện tại sang các phương thức ký khác.

Việc áp dụng phương thức ký mới và sử dụng chúng với chi phí thấp trong giao dịch thực tế là hai bài toán riêng biệt. Vitalik Buterin, nhà đồng sáng lập Ethereum, đã so sánh chi phí tính toán và dữ liệu của chữ ký ECDSA ở mức khoảng 4.000 gas với chữ ký kháng lượng tử thuộc nhóm SPHINCS ở khoảng 100.000-250.000 gas tùy tham số. Việc tổng hợp chữ ký và sử dụng bằng chứng được xem là những nhiệm vụ tiếp theo.

Nghiên cứu về bằng chứng thực thi của Ethereum cũng được tiến hành song song với quá trình chuyển đổi kháng lượng tử. ZK-EVM là công nghệ chứng minh kết quả thực thi, giúp trình xác thực không phải trực tiếp thực thi lại mọi khối. Việc tích hợp zkVM dựa trên RISC-V với các ứng dụng khách, cùng hoạt động thử nghiệm và phát triển công cụ mã nguồn mở, cũng đang được thúc đẩy.

Giai đoạn quan trọng hiện nay là xác định liệu EIP-8025, đề xuất đưa bằng chứng thực thi tùy chọn vào mạng, có thể được đưa vào Hegotá hay không. Sau khi tích lũy kinh nghiệm vận hành với bằng chứng tùy chọn, phương án mở rộng việc xác minh bằng chứng thành quy trình mặc định sẽ được xem xét nếu các điều kiện về hiệu suất và bảo mật được đáp ứng.

Dự báo về tốc độ tạo bằng chứng theo thời gian thực vẫn còn trái chiều. Một số đội ngũ nêu khả năng chứng minh phần lớn các khối mainnet trong khoảng 2 giây vào năm 2027, trong khi các nhà nghiên cứu khác cho rằng giới hạn gas, precompile mới và cấu trúc khối có thể làm tăng gánh nặng chứng minh, khiến việc bắt buộc áp dụng cần được trì hoãn.

Hệ thống bằng chứng có thể giảm tải thiết bị cho trình xác thực nhưng cũng kéo theo rủi ro tập trung hóa. Việc tạo bằng chứng có thể cần phần cứng chuyên dụng, trong khi xác minh có thể được thực hiện với chi phí tương đối thấp. Vì vậy, nghiên cứu về hạ thấp rào cản phần cứng và hệ thống chứng minh phi tập trung đang được tiến hành nhằm ngăn cấu trúc quyền lực tập trung vào các bên xây dựng và tạo bằng chứng.

Quyền riêng tư được thảo luận theo hướng tích hợp vào tài khoản và hạ tầng giao dịch thay vì chỉ là một tính năng riêng biệt. Giao dịch khung và FOCIL được xem là những phương tiện giúp các ứng dụng quyền riêng tư sử dụng mempool công khai giảm phụ thuộc vào một bên trung chuyển cụ thể.

Thời điểm triển khai giao dịch riêng tư vẫn còn nhiều ý kiến khác nhau. Một số nhà nghiên cứu đề cập khả năng hỗ trợ giao dịch riêng tư gốc vào năm 2027, nhưng cũng có quan điểm cho rằng khả năng đưa một pool riêng tư duy nhất tích hợp trong giao thức vào sử dụng trước cuối năm 2028 là thấp.

Kiểm chứng hình thức được đưa ra như một biện pháp bảo đảm an toàn cho những thay đổi công nghệ này. Các hoạt động đang được tiến hành gồm chứng minh bảo mật của phương thức ký, kiểm tra ràng buộc mạch zkVM và xác minh chương trình thực thi EVM. Dù đã có trường hợp phát hiện và sửa lỗi thực tế, quá trình kiểm chứng đầu cuối từ cấu phần mật mã đến mã thực thi vẫn chưa hoàn tất.

Cải thiện tính hoàn tất sẽ được tiến hành theo từng bước, thay vì triển khai ngay tính hoàn tất trong một slot duy nhất. Việc tách chức năng tạo khối và hoàn tất có thể giúp rút thời gian hoàn tất từ khoảng 16 phút xuống khoảng 4 phút trong giai đoạn đầu, hướng tới mục tiêu dài hạn ở mức 1-2 slot.

Chính sách phát hành ETH vẫn là một vấn đề đồng thuận riêng, tách khỏi lộ trình công nghệ. Một số nhà nghiên cứu cho rằng phần thưởng staking liên tục có thể tạo gánh nặng tương đối cho những người không staking, trong khi ý kiến phản đối cho rằng giảm lượng phát hành có thể khiến các trình xác thực độc lập khó tham gia hơn.

Buổi AMA chưa đưa ra quyết định cuối cùng về việc giảm lượng phát hành hay giới hạn tỷ lệ staking. Trong nội bộ Ethereum Foundation cũng có ý kiến cho rằng trước khi xây dựng đề án cải cách cần có mô hình giải thích quy mô staking và cơ cấu người tham gia, đánh giá tác động của các cơ chế khuyến khích và tiến hành thảo luận với cộng đồng.

Cuộc thảo luận cho thấy bước tiếp theo của Ethereum không phải là một lần nâng cấp đơn lẻ, mà là quá trình điều chỉnh cấu trúc tài khoản, hệ thống mật mã, bằng chứng thực thi, quyền riêng tư và thiết kế đồng thuận qua nhiều hard fork. Trong diễn biến trước đó khi mục tiêu chuyển đổi kháng lượng tử vào năm 2029 của Ethereum được công bố, ý tưởng về giao dịch khung và chuyển đổi theo từng lớp đã được kết nối với các nghiên cứu về tài khoản, bằng chứng và quyền riêng tư tại buổi AMA lần này.