ก้าวกระโดดครั้งถัดไปของ Ethereum ในการขยายเครือข่าย อาจมาจากการทำให้ทุกคนหยุดทำงานซ้ำ

เรื่องนี้คืออะไร

Vitalik Buterin ผู้ร่วมก่อตั้งอีเธอเรียม ออกมาเสนอวิสัยทัศน์เมื่อวันที่ 27 กันยายน ว่า ความก้าวหน้าด้านวิทยาการเข้ารหัสลับ (cryptography) อาจพลิกบทบาทของ "การกระจายอำนาจ" (decentralization) จากสิ่งที่เคยเป็นต้นทุนด้านประสิทธิภาพ ให้กลายเป็นข้อได้เปรียบด้านการขยายเครือข่ายของอีเธอเรียม

เขาอธิบายเป้าหมายระยะยาวของอีเธอเรียมว่าเป็น "คอมพิวเตอร์โลกเชิงรหัสลับ" (cryptographic world computer) ซึ่งเป็นสถาปัตยกรรมที่การประมวลผลและข้อมูลสามารถกระจายไปยังผู้เข้าร่วมต่างๆ ได้มากขึ้น ขณะที่ "หลักฐานขนาดกะทัดรัด" (compact proofs) ช่วยให้คนอื่นตรวจสอบได้อย่างถูกต้นทุนว่าผลลัพธ์นั้นคำนวณมาถูกต้องจริง

ทำไมเรื่องนี้ถึงสำคัญ

โมเดลบล็อกเชนแบบดั้งเดิมกำหนดให้ทุกโหนดดาวน์โหลดธุรกรรมและคำนวณซ้ำในสิ่งที่เหมือนกันเกือบทั้งหมด วิธีนี้ปลอดภัยและโปร่งใส แต่แลกมาด้วยภาระมหาศาลที่ทุกคนต้องแบก

Buterin เขียนว่า "การเปลี่ยนแปลงที่อาจสำคัญที่สุด" คือการที่ decentralization กำลังก้าวข้ามการเป็นภาระที่ยอมรับเพื่อแลกกับความปลอดภัยและความทนทาน ไปสู่การเป็นจุดแข็งด้านประสิทธิภาพในบางกรณี เครือข่ายที่กระจายตัวสามารถจัดเก็บข้อมูลได้ปริมาณมากกว่า และรันการประมวลผลแบบขนานได้มากกว่า รวมถึงงานที่เกี่ยวกับ mempool ของธุรกรรม

แนวคิดนี้จุดประกายความทะเยอทะยานดั้งเดิมของอีเธอเรียมอีกครั้ง นักพัฒนาในช่วงกลางทศวรรษ 2010 เคยคิดจะกระจายชิ้นส่วนการประมวลผลไปยังผู้เข้าร่วมต่างๆ คล้ายวิธีที่ระบบศูนย์กลางแบ่งภาระระหว่างเซิร์ฟเวอร์ แต่ติดอุปสรรคที่การตรวจสอบ เพราะเมื่อแบ่งงานออกไป ก็เกิดปัญหาใหม่ว่าจะยืนยันได้อย่างไรว่าทุกคนทำงานส่วนของตนถูกต้อง

หลักฐานเชิงรหัสลับสมัยใหม่เข้ามาเติมช่องว่างนี้ และต้นทุนการคำนวณของมันก็ลดลงอย่างต่อเนื่อง

อีเธอเรียมจะเปลี่ยนจาก "คำนวณซ้ำ" ไปสู่ "งานที่ตรวจสอบได้" อย่างไร

การเปลี่ยนแปลงนี้เป็นส่วนหนึ่งของการยกเครื่องครั้งใหญ่ที่ Buterin มองว่าจะทำให้อีเธอเรียมราวปี 2030 แตกต่างเชิงคุณภาพจากระบบบล็อกเชนที่ถือกำเนิดพร้อมบิตคอยน์

โมเดลการตรวจสอบในอนาคตของอีเธอเรียมจะพึ่งพาการสุ่มตัวอย่างข้อมูลและหลักฐานเชิงรหัสลับแบบกระชับมากขึ้น แทนการบังคับให้ทุก validator ดาวน์โหลดและรันทุกอย่างด้วยตนเอง กลไก consensus ก็มุ่งสู่การออกแบบ proof-of-stake ที่ปรับให้เหมาะสมยิ่งขึ้น ขณะที่การสร้างบล็อกถูกแบ่งให้ผู้เข้าร่วมหลายราย แทนที่จะอยู่ในมือผู้ผลิตเพียงรายเดียว

เทคโนโลยี zero-knowledge เป็นหัวใจของทิศทางนี้อยู่แล้ว โมเดล L1 zkEVM ที่อีเธอเรียมเสนอ จะให้ prover เฉพาะทางรันบล็อกและสร้างหลักฐานว่าการรันนั้นถูกต้อง ซึ่งโหนดอื่นสามารถตรวจสอบได้ถูกกว่าการรันธุรกรรมทุกตัวซ้ำมาก อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้ยังอยู่ระหว่างการวิจัยและยังไม่ถูกนำไปใช้ในไคลเอนต์อีเธอเรียมที่ใช้งานจริง

ถ้า roadmap ทำงานตามที่ตั้งใจ ผลลัพธ์คือเครือข่ายที่ "การทำงาน" กับ "การตรวจงาน" แยกออกจากกันมากขึ้นเรื่อยๆ

Buterin มองว่าการแยกนี้จะช่วยให้อีเธอเรียมรักษาความปลอดภัยจากการตรวจสอบในวงกว้างไว้ได้ พร้อมกับดึงโครงสร้างพื้นฐานแบบกระจายมาใช้สำหรับการประมวลผล การจัดเก็บ และอาจรวมถึงความเป็นส่วนตัวมากขึ้น โครงสร้างพื้นฐานรอบอีเธอเรียมยังอาจแข่งขันกันด้าน latency ได้ดุดันขึ้น แม้ตัวเชนหลักจะไม่มีทางเข้าใกล้ความเร็วตอบสนองของเซิร์ฟเวอร์ศูนย์กลางก็ตาม

เขาเรียกระบบปลายทางนี้ว่าเป็นแบบผสม ที่รวมคุณสมบัติบล็อกเชนดั้งเดิมเข้ากับการตรวจสอบเชิงรหัสลับ ความเป็นส่วนตัว และองค์ประกอบกระจายตัวที่ทำงานนอกเชนหลัก

สิ่งนี้กระทบคนที่สร้างแอปบนอีเธอเรียมอย่างไร

การเปลี่ยนผ่านอาจเปลี่ยนเศรษฐศาสตร์ของการสร้างแอปพลิเคชันบนอีเธอเรียม

บนบล็อกเชนทั่วไป นักพัฒนามักคิดถึงปริมาณข้อมูลหรือการประมวลผลที่แอปใช้ แต่ Buterin คาดว่า "โครงสร้าง" ของการประมวลผลนั้นจะสำคัญขึ้นเรื่อยๆ เมื่ออีเธอเรียมพยายามทำขนานงานระหว่างผู้เข้าร่วมต่างๆ

แอปที่รวมการประมวลผล interdependent ปริมาณมากไว้ในธุรกรรมต่อเนื่องเพียงชุดเดียวอาจมีต้นทุนสูงขึ้นเมื่อเทียบกัน ขณะที่งานซึ่งแยกเป็นองค์ประกอบชัดเจนและสามารถทำขนาน รวมกลุ่ม หรือตัดทิ้งได้ อาจถูกลง

นั่นจะจูงใจนักพัฒนาให้ออกแบบแอปโดยคำนึงถึง dependencies ที่เป็นอิสระต่อกัน แทนที่จะมองอีเธอเรียมเป็นเครื่องจักรเครื่องเดียวที่รันการประมวลผลใดก็ได้ตามลำดับ

เมื่อเวลาผ่านไป Buterin เสนอว่าอีเธอเรียมอาจลู่เข้าหาโมเดลที่ข้อมูลซึ่งจำเป็นต่อการจัดลำดับและการเปลี่ยน state ที่จัดเรียงใหม่ไม่ได้ ยังคงอยู่บนเชน ขณะที่การประมวลผลโดยรอบจำนวนมากถูกประมวลและรวมกลุ่มก่อนถึงบล็อก

โมเดลแบบนี้จะผลักอีเธอเรียมเข้าใกล้การเป็นชั้นประสานงานและตรวจสอบสำหรับการประมวลผลแบบกระจาย มากกว่าระบบที่เชนหลักลงมือทำทุก operation ด้วยตัวเอง

แต่ความแตกต่างนี้ยังเป็นเพียงภาพอนาคตเป็นส่วนใหญ่ roadmap ของอีเธอเรียมมีความพยายามวิจัยหลายสายที่มุ่งลดสิ่งที่ validator ทั่วไปต้องจัดเก็บหรือคำนวณ ขณะที่เทคโนโลยีอีกหลายอย่างที่สถาปัตยกรรมกว้างๆ ต้องใช้ยังไม่เสร็จสมบูรณ์

State กลายเป็นข้อจำกัดที่แก้ยากกว่า

การทำให้การประมวลผลตรวจสอบได้ ไม่ได้ลบความจำเป็นในการได้มาซึ่งข้อมูลที่การประมวลผลนั้นต้องพึ่งพา

Buterin ชี้ว่าการจัดการและทำขนานการเข้าถึง state ที่เติบโตขึ้นของอีเธอเรียม เป็นความท้าทายเชิงระบบที่ยากกว่าสำหรับสถาปัตยกรรมนี้ state ประกอบด้วยยอดคงเหลือในบัญชี ที่จัดเก็บของ smart contract และข้อมูลอื่นที่จำเป็นต่อการรู้ว่าเครือข่ายมีหน้าตาอย่างไรในปัจจุบัน ก่อนจะคำนวณการเปลี่ยนสถานะครั้งถัดไป

นักวิจัยอีเธอเรียมกำลังไล่ตามหลายแนวทางเพื่อลดภาระนี้ ตัวอย่างเช่น weak statelessness จะให้ validator ส่วนใหญ่ตรวจสอบบล็อกได้โดยไม่ต้องดูแลฐานข้อมูล state ทั้งหมด ขณะที่ผู้ผลิตบล็อกยังเข้าถึง state ที่จำเป็นสำหรับสร้างบล็อกและสร้าง witness ข้อเสนอนี้ยังอยู่ในการวิจัยและต้องพึ่งการเปลี่ยนแปลงอื่นในสถาปัตยกรรมอีเธอเรียม

นั่นหมายความว่าหลักฐานเชิงรหัสลับทำให้การตรวจผลลัพธ์ของการประมวลผลถูกลงอย่างมาก โดยไม่ทำให้ความต้องการข้อมูลต้นทางหายไป เครือข่ายยังต้องพัฒนาวิธีจัดเก็บ ดึงคืน และทำขนานการเข้าถึง state ที่เชื่อถือได้ เมื่องานถูกแบ่งให้ผู้เข้าร่วมมากขึ้น

Buterin กล่าวว่าอีเธอเรียมมีแนวทางที่เป็นไปได้สำหรับปัญหานี้ แต่การออกแบบจะต้องวิวัฒน์ไปพร้อมกับแอปพลิเคชันที่จะรันบนเครือข่ายในที่สุด

ขั้นถัดไปบน roadmap และสิ่งที่ยังต้องพิสูจน์

การเปลี่ยนผ่านนี้เริ่มเข้าสู่ roadmap ของโปรโตคอลอีเธอเรียมแล้ว Buterin กล่าวว่า Hegotá ซึ่งปัจจุบันวางแผนไว้ปี 2027 อาจเป็นฟอร์ก "ปกติ" ครั้งสุดท้ายที่นักพัฒนาจากยุคก่อนของอีเธอเรียมยังจำรูปแบบได้ การอัปเกรดหลังจากนั้นคาดว่าจะพึ่งพา recursive proofs การตรวจสอบเชิงรูปแบบอัตโนมัติ (automated formal verification) consensus ที่ปรับให้เหมาะสม และวิทยาการเข้ารหัสต้านควอนตัมมากขึ้น

PeerDAS ได้เริ่มการเปลี่ยนผ่านนี้แล้ว สิ่งที่จะตามมาจะทดสอบว่าอีเธอเรียมสามารถกระจายการประมวลผลได้มากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยไม่กลับไปสร้างข้อกำหนดเดิมที่ทุกคนต้องทำงานซ้ำ และโครงสร้างพื้นฐาน state ของมันจะตามทันวิทยาการเข้ารหัสที่ทำให้การแบ่งงานนี้เป็นไปได้หรือไม่