NEAR Protocol: Giải thích về Xác thực không trạng thái

Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Bài viết này chỉ dành cho mục đích cung cấp thông tin và không cấu thành lời khuyên tài chính hoặc đầu tư. Thị trường tiền điện tử có tính biến động và đầu cơ cao. Hãy tham khảo ý kiến của một cố vấn tài chính đủ điều kiện trước khi đưa ra các quyết định đầu tư.

Mục lục

• Nguồn gốc của NEAR: Người sáng lập, Lịch sử và Sứ mệnh
• Cách NEAR Protocol hoạt động: Đồng thuận, Token và những điều cơ bản
• Hệ sinh thái NEAR: Những gì bạn có thể xây dựng và làm
• Hiểu về Phân mảnh Blockchain: Nền tảng cho mọi thứ tiếp theo
• Lộ trình phân mảnh Nightshade: Từ ra mắt đến Xác thực phi trạng thái
• Xác thực phi trạng thái NEAR là gì?
• NEAR so với Ethereum so với Solana: So sánh kiến trúc
• Câu hỏi thường gặp
• Kết luận: Tại sao Xác thực phi trạng thái lại quan trọng đối với tương lai của NEAR

NEAR Protocol là một blockchain proof-of-stake lớp 1 được thiết kế để mở rộng thông qua kiến trúc sharding có tên là Nightshade. Tiền điện tử gốc của nó, token NEAR, dùng để chi trả phí gas, validator Staking và quản trị giao thức. Bản nâng cấp xác thực không trạng thái (Giai đoạn 2 của lộ trình Nightshade) của giao thức giúp giảm yêu cầu phần cứng cho validator và thúc đẩy tính phi tập trung của mạng lưới, đồng thời hướng tới mục tiêu đạt hơn 100.000 giao dịch mỗi giây (TPS) khi hoạt động ở quy mô tối đa.

Bộ ba bất khả thi của Blockchain, thường được cho là của Vitalik Buterin, cho rằng một Blockchain chỉ có thể đạt được tối đa hai trong ba đặc tính cùng một lúc: khả năng mở rộng, bảo mật và tính phi tập trung. Các lựa chọn kiến trúc của NEAR Protocol, đặc biệt là xác thực không trạng thái (stateless validation), được thiết kế để giải quyết cả ba. Sau khi đọc xong bài viết này, bạn sẽ có thể giải thích NEAR Protocol là gì, mô tả sự khác biệt giữa xác thực không trạng thái và xác thực có trạng thái (stateful validation), hiểu nhiệm vụ của các nhân chứng trạng thái (state witnesses) và trình xác thực phân đoạn (chunk validators), cũng như xác định vị trí của xác thực không trạng thái trên lộ trình phát triển của NEAR so với các nỗ lực về kiến trúc không trạng thái của chính Ethereum.

Nguồn gốc của NEAR: Những người sáng lập, Lịch sử và Sứ mệnh

NEAR Protocol được thành lập vào năm 2018 bởi Illia Polosukhin và Alexander Skidanov. Polosukhin là đồng tác giả của bài báo mang tính bước ngoặt năm 2017 có tiêu đề "Attention Is All You Need", công trình nghiên cứu đã giới thiệu kiến trúc Transformer, nền tảng cho các mô hình ngôn ngữ lớn ngày nay bao gồm GPT và BERT. Skidanov là cựu kỹ sư Google với nền tảng nghiên cứu về các hệ thống phân tán. Những chứng nhận chuyên môn kết hợp của họ đã giúp NEAR Protocol ngay từ khi thành lập nằm trong tay các nhà nghiên cứu từng thực hiện những công trình nền tảng trong lĩnh vực học máy và tính toán phân tán quy mô lớn.

Động lực sáng lập là rất thực tế: xây dựng một blockchain lớp 1 mà các nhà phát triển có thể thực sự triển khai ứng dụng mà không phải hy sinh khả năng mở rộng. Thời điểm đó, các blockchain hiện có buộc các nhà phát triển phải lựa chọn giữa trải nghiệm của nhà phát triển và thông lượng mạng. Mục tiêu thiết kế của NEAR là phá vỡ sự đánh đổi đó thông qua một kiến trúc phân mảnh được xây dựng từ đầu.

NEAR Protocol ra mắt mainnet vào tháng 4 năm 2020. Tổ chức NEAR Foundation, là một tổ chức phi lợi nhuận, quản lý sự phát triển của giao thức, các chương trình tài trợ và sự phát triển của hệ sinh thái. Foundation khác với NEAR Protocol mạng lưới và từ NEAR token tài sản. Sự khác biệt này rất quan trọng khi đọc các thông báo chính thức về dự án.

Cách thức hoạt động của NEAR Protocol: Cơ chế đồng thuận, Token và những điều cơ bản

NEAR Protocol bảo mật mạng lưới của mình thông qua mô hình đồng thuận Proof-of-Stake, trong đó các validator sẽ stake token NEAR làm tài sản thế chấp kinh tế để tham gia vào quá trình sản xuất và xác thực khối.

Proof-of-Stake: Cách NEAR Bảo Mật Mạng Lưới

Proof-of-Stake là cơ chế đồng thuận mà NEAR sử dụng để lựa chọn các validator và bảo mật mạng lưới trước các hành vi không trung thực. Các validator khóa token NEAR làm tài sản thế chấp kinh tế thông qua một quy trình gọi là staking. Sau đó, họ được chọn để tạo các block dựa trên quy mô stake của họ. NEAR sử dụng mô hình proof-of-stake (PoS) ngưỡng: các validator vượt qua ngưỡng stake tối thiểu sẽ đủ điều kiện để được lựa chọn, với mức stake lớn hơn sẽ làm tăng xác suất được chọn. Các validator có hành vi không trung thực có nguy cơ bị slashing, đây là cơ chế xử phạt tiêu hủy một phần token đã stake của validator nếu họ vi phạm các quy tắc giao thức hoặc ngừng hoạt động.

Tính cuối cùng của khối trên NEAR được điều chỉnh bởi một thuật toán có tên là Doomslug, cho phép sản xuất khối diễn ra mà không cần chờ đợi tính cuối cùng chịu lỗi theo phương thức Byzantine đầy đủ trên mỗi khối. Doomslug xử lý cách các khối đạt được tính cuối cùng; Nightshade xử lý cách chuỗi được phân chia trên các shard. Đây là các thành phần riêng biệt của kiến trúc NEAR, không phải là các thuật ngữ có thể thay thế cho nhau.

Các yêu cầu phần cứng của validator được định hình trực tiếp bởi thiết kế sharding của NEAR. Trước khi có xác thực phi trạng thái (stateless validation), các validator lưu trữ trạng thái phân đoạn đầy đủ đã phải đối mặt với những yêu cầu đáng kể về ổ đĩa và bộ nhớ. Mối liên hệ giữa chi phí phần cứng và sự tham gia của validator chính là vấn đề kiến trúc mà xác thực phi trạng thái được thiết kế để giải quyết. Thông tin chi tiết có trong tài liệu dành cho validator của NEAR Protocol.

Token của NEAR: Phí Gas, Staking và Quản trị Giao thức

Token NEAR là tiền điện tử nguyên bản của NEAR Protocol, phục vụ ba chức năng chính: thanh toán phí gas (chi phí giao dịch được trả cho các validator để xử lý hoạt động mạng), cung cấp tài sản thế chấp staking cho các validator, và cho phép tham gia vào quản trị giao thức.

NEAR tạo khối khoảng mỗi giây. Mạng hiện đang xử lý hàng nghìn giao dịch mỗi giây (TPS) trên các shard đang hoạt động của nó, với mục tiêu kiến trúc dài hạn là hơn 100.000 TPS khi phân mảnh đầy đủ (full sharding) với xác thực không trạng thái (stateless validation). Con số đó là mục tiêu thiết kế, không phải là tuyên bố về hiệu suất hiện tại. Kiến trúc được xây dựng để đạt được thông lượng đó bằng cách phân phối việc xử lý giao dịch trên các shard song song thay vì xử lý mọi giao dịch trên một chuỗi duy nhất. Phần thưởng Staking bù đắp cho các trình xác thực vì sự tham gia của họ vào bảo mật mạng như một ưu đãi tham gia mạng, không phải là một sản phẩm đầu tư.

Hệ sinh thái NEAR: Những gì bạn có thể xây dựng và làm

NEAR Protocol hỗ trợ một loạt các ứng dụng phi tập trung (dApps) trên DeFi, Gaming, NFT và các nền tảng mạng xã hội Web3. Các thành phần hệ sinh thái sau đây cung cấp cho các nhà phát triển và người dùng nhiều cách để tương tác với mạng lưới:

• Phát triển Hợp đồng Thông minh: Các hợp đồng trên NEAR được viết bằng Rust hoặc JavaScript/TypeScript và được biên dịch thành WebAssembly (WASM), một định dạng nhị phân di động được sử dụng làm môi trường chạy thực thi hợp đồng thông minh trên NEAR. Bộ SDK của NEAR hỗ trợ cả hai ngôn ngữ, giúp Nền tảng này dễ dàng tiếp cận với một lượng lớn các nhà phát triển.
• Khả năng tiếp cận của nhà phát triển Ethereum: Aurora, lớp tương thích EVM của NEAR, cho phép các nhà phát triển Ethereum triển khai các hợp đồng thông minh Solidity hiện có trên NEAR với những sửa đổi tối thiểu. Aurora là một sản phẩm riêng biệt được xây dựng trên NEAR Protocol, không thuộc môi trường WASM gốc của NEAR.
• Di chuyển tài sản đa chuỗi: Rainbow Bridge, cầu nối tài sản Ethereum của NEAR, cho phép chuyển tài sản giữa NEAR Protocol và Ethereum một cách tin cậy. Tin cậy ở đây có nghĩa là cầu nối hoạt động mà không yêu cầu sự tin tưởng vào một bên tập trung, cho phép người dùng di chuyển token giữa hai mạng mà không cần dựa vào một bên lưu ký tập trung.
• Tính sẵn có của dữ liệu cho rollups: NEAR cũng cung cấp một lớp tính sẵn có của dữ liệu (NEAR DA) cho phép các rollups Ethereum và các chuỗi khác sử dụng kiến trúc sharded của NEAR để có tính sẵn có dữ liệu với chi phí thấp và thông lượng cao, mở rộng lợi ích của kiến trúc NEAR vượt ra ngoài hệ sinh thái của chính nó.

Các nhà phát triển đã sẵn sàng xây dựng có thể bắt đầu với tài liệu dành cho nhà phát triển NEAR tại docs.near.org, tài liệu này bao hàm toàn diện về NEAR SDK, triển khai Hợp đồng Thông minh và bộ công cụ dành cho nhà phát triển.

Hiểu rõ kiến trúc sharding của NEAR là bước tiếp theo để nắm bắt cách mạng lưới vận hành hệ sinh thái này ở quy mô lớn.

Tìm hiểu về Sharding Blockchain: Nền tảng cho mọi thứ theo sau

Sharding là kỹ thuật kiến trúc cốt lõi trong thiết kế khả năng mở rộng của NEAR Protocol, và việc hiểu về nó là nền tảng để hiểu về xác thực không trạng thái (stateless validation).

Blockchain Sharding là gì?

Blockchain sharding là một kỹ thuật phân vùng ngang, vốn được mượn từ thiết kế cơ sở dữ liệu, có tác dụng chia nhỏ khối lượng công việc xử lý giao dịch của blockchain thành nhiều phân vùng xử lý song song gọi là các shard. Thay vì mỗi node phải xử lý mọi giao dịch (như cách Bitcoin và Ethereum trước khi có sharding hoạt động), sharding cho phép xử lý song song trên nhiều chuỗi cùng lúc. Hãy hình dung nó giống như các làn thanh toán song song tại siêu thị: thay vì chỉ có một hàng đợi xử lý tất cả khách hàng theo trình tự, nhiều làn sẽ xử lý các khách hàng khác nhau cùng lúc, từ đó nhân lên thông lượng hiệu quả của hệ thống.

Sharding mang đến thách thức về điều phối mà các kiến trúc đơn chuỗi (single-chain) thường tránh được. Khi một giao dịch liên quan đến các tài khoản hoặc hợp đồng thông minh trên các shard khác nhau, giao thức phải điều phối giữa các shard để hoàn tất giao dịch đó, đòi hỏi các biên lai và tin nhắn phản hồi (callback) vượt qua ranh giới shard. Chúng được gọi là các giao dịch chéo shard (cross-shard), và việc quản lý chi phí điều phối này là một trong những vấn đề thiết kế trung tâm trong kiến trúc Blockchain phân mảnh. Nó liên quan trực tiếp đến lý do tại sao xác thực phi trạng thái (stateless validation) lại quan trọng đối với khả năng mở rộng Long-term của NEAR.

Nightshade: Kiến trúc Sharding của NEAR

Nightshade là kiến trúc sharding của NEAR Protocol, duy trì một blockchain logic duy nhất bằng cách chia nhỏ việc xử lý giao dịch trên các shard song song, mỗi shard tạo ra một tập hợp con các giao dịch gọi là một chunk cho mỗi khối. Tất cả các chunk từ mọi shard đều được bao gồm trong cùng một khối, giữ cho hệ thống trông như một chuỗi hợp nhất duy nhất, đồng thời cho phép xử lý song song bên dưới.

Đây là cách Nightshade xử lý giao dịch.

1. Mỗi tài khoản trên NEAR được chỉ định cho một shard cụ thể dựa trên ID tài khoản
2. Các giao dịch được định tuyến đến shard sở hữu tài khoản của người gửi
3. Mỗi shard tạo ra một chunk (phần giao dịch) cho chu kỳ block đó
4. Tất cả các chunk từ tất cả các shard đang hoạt động được tập hợp thành một block duy nhất
5. Những người sản xuất block (block producers) xác thực block; những người xác thực chunk (chunk validators - sau Giai đoạn 2) xác minh các chunk riêng lẻ

Tính đến năm 2024, NEAR vận hành với sáu phân đoạn (shard) đang hoạt động, theo tài liệu phân đoạn Nightshade của NEAR. Giai đoạn 3+ của lộ trình Nightshade giới thiệu tính năng phân đoạn lại động (dynamic resharding), cho phép số lượng phân đoạn tự động mở rộng dựa trên nhu cầu mạng thay vì cố định.

Các giao dịch liên shard đòi hỏi thêm các bước điều phối: shard gửi tạo ra một biên nhận, và shard nhận sẽ xử lý biên nhận đó trong một khối tiếp theo. Độ phức tạp của việc điều phối này tăng theo số lượng shard. Xác thực phi trạng thái làm giảm chi phí vận hành cho phía người xác thực trong việc quản lý trạng thái qua các ranh giới shard bằng cách tách biệt hoàn toàn việc lưu trữ trạng thái khỏi công việc xác thực, đóng góp vào việc thực thi liên shard hiệu quả hơn ở quy mô lớn.

Hiểu về quá trình phát triển theo từng giai đoạn của Nightshade là bối cảnh thiết yếu để đưa tính năng xác thực không trạng thái (stateless validation) vào lộ trình, điều mà phần tiếp theo sẽ đề cập.

Lộ trình Phân mảnh Nightshade: Từ khi ra mắt đến Xác thực phi trạng thái

Kiến trúc sharding Nightshade đã được triển khai theo từng giai đoạn, với mỗi giai đoạn thay đổi cách các trình xác thực tương tác với trạng thái shard.

Quá trình chuyển đổi từ Giai đoạn 1 sang Giai đoạn 2 là nội dung cốt lõi của bài viết này. Trong Giai đoạn 1, mỗi validator lưu trữ toàn bộ trạng thái của shard được phân công tại máy cục bộ, một gánh nặng phần cứng đáng kể và ngày càng tăng khi shard tích lũy thêm dữ liệu tài khoản và lưu trữ hợp đồng. Trong Giai đoạn 2, yêu cầu lưu trữ đó được loại bỏ hoàn toàn đối với các chunk validator: họ nhận được chính xác trạng thái cần thiết cho mỗi chunk dưới dạng một state witness, xác thực chunk và xóa bỏ witness đó.

Giai đoạn 2 (xác thực không trạng thái) là trọng tâm của phần tiếp theo: chính xác nó là gì, cách thức hoạt động và những thay đổi mà nó mang lại cho cả người xác thực và người dùng.

Xác thực Vô trạng thái NEAR là gì?

Xác thực không trạng thái là một bản nâng cấp của NEAR Protocol (Giai đoạn 2 của Nightshade), trong đó các trình xác thực chunk xác minh các chunk giao dịch mà không lưu trữ trạng thái shard đầy đủ. Thay vì duy trì dữ liệu trạng thái cục bộ liên tục, các trình xác thực nhận được chứng cứ trạng thái, là các gói dữ liệu mật mã do các nhà sản xuất khối tạo ra, chứa chính xác thông tin cần thiết để xác minh từng chunk.

Xác thực trạng thái không phải là duy nhất đối với NEAR; đó là một phương pháp kiến trúc đang được khám phá trên nhiều hệ sinh thái Blockchain. Việc triển khai của NEAR là một cách triển khai cụ thể, rõ ràng ở lớp thực thi, khác biệt với lộ trình máy khách trạng thái của Ethereum, hoạt động ở lớp truy cập dữ liệu. Thuật ngữ chính thức của NEAR cho tính năng này là "xác thực trạng thái", chứ không phải là "máy khách trạng thái" (thuật ngữ của Ethereum) hoặc "thực thi trạng thái".

Để xem thông số kỹ thuật đầy đủ, vui lòng tham khảo Thông báo về xác thực phi trạng thái của NEAR Foundation.)

Vấn đề: Tại sao xác thực có trạng thái không thể mở rộng quy mô

Trong mô hình sharding có trạng thái, mỗi validator phải lưu trữ và duy trì toàn bộ trạng thái của shard được chỉ định trên máy cục bộ. Khi blockchain phát triển, điều này tạo ra ba vấn đề ngày càng trầm trọng: lạm phát chi phí phần cứng khiến các validator nhỏ hơn bị loại trừ, áp lực tập trung hóa khiến việc xác thực tập trung vào các nhà điều hành nút có nguồn vốn tốt, và trần về khả năng mở rộng, nơi việc thêm nhiều shard nhân chi phí lưu trữ lên theo tỷ lệ tương ứng trên toàn bộ tập hợp validator.

Bảng dưới đây so sánh các phương thức xác thực có trạng thái (stateful) và không trạng thái (stateless) dựa trên năm khía cạnh:

Khi mạng lưới phát triển và dữ liệu trạng thái tích tụ, mô hình trạng thái (stateful model) cuối cùng sẽ buộc phải đưa ra lựa chọn: nâng cao yêu cầu về phần cứng hơn nữa, giảm số lượng phân đoạn (shard count), hoặc chấp nhận sự tập trung hóa của các trình xác thực (validator). Xác thực không trạng thái (stateless validation) phá vỡ ràng buộc đó bằng cách tách biệt giữa bên lưu trữ trạng thái và bên xác thực giao dịch.

Giải pháp: Định nghĩa về xác thực không trạng thái

Xác thực không trạng thái loại bỏ yêu cầu lưu trữ trạng thái đối với các trình xác thực chunk. Thay vì duy trì một bản sao chép cục bộ của trạng thái shard, trình xác thực chunk nhận được chính xác dữ liệu trạng thái cần thiết cho mỗi chunk mà nó xác thực, được đóng gói dưới dạng bằng chứng trạng thái (state witness) từ trình sản xuất khối. Sau khi xác thực, bằng chứng này sẽ bị hủy bỏ. Không có hoạt động lưu trữ vĩnh viễn nào xảy ra.

Hệ quả thực tế là các trình xác thực (validator) không còn cần dung lượng đĩa lớn để lưu giữ trạng thái phân đoạn (shard state). Mạng lưới có thể tăng số lượng phân đoạn để cải thiện thông lượng mà không làm tăng tỷ lệ yêu cầu lưu trữ đối với mỗi trình xác thực. Công việc xác thực và công việc lưu trữ trạng thái hiện được thực hiện bởi các bên tham gia khác nhau với cấu hình phần cứng khác nhau: những người tạo khối (block producer) duy trì trạng thái, và những người xác thực đoạn (chunk validator) thực hiện xác minh mà không cần lưu trữ nó.

Bằng chứng trạng thái (State Witnesses): Chìa khóa mật mã

Một chứng cứ trạng thái (state witness) trong NEAR Protocol là một gói dữ liệu mật mã do nhà sản xuất khối tạo ra, chứa tất cả số dư tài khoản và giá trị lưu trữ hợp đồng mà một trình xác thực chunk (chunk validator) cần để xác minh một chunk giao dịch cụ thể, mà không yêu cầu trình xác thực lưu trữ toàn bộ trạng thái shard cục bộ.

Cơ chế hoạt động theo năm bước:

["Một nhà sản xuất khối duy trì trạng thái phân mảnh đầy đủ và tạo ra một phân đoạn cho phân mảnh được chỉ định của mình","Nhà sản xuất khối tạo ra một bằng chứng trạng thái cho phân đoạn đó, chứa các giá trị trạng thái liên quan được lấy từ cây trạng thái của NEAR (cấu trúc dữ liệu mật mã ghi lại tất cả số dư tài khoản và bộ nhớ hợp đồng)","Bằng chứng trạng thái được truyền đến các trình xác thực phân đoạn được chỉ định cho phân mảnh đó cho khối này","Các trình xác thực phân đoạn sử dụng bằng chứng để xác minh tính đúng đắn của giao dịch cho mỗi giao dịch trong phân đoạn","Các trình xác thực phân đoạn loại bỏ bằng chứng sau khi xác minh, mà không lưu trữ trạng thái lâu dài"]

Chứng nhận trạng thái giống như một biên nhận được chứng nhận từ nhà sản xuất khối. Nó chứng minh rằng tài khoản có đủ số dư và trạng thái hợp đồng là hợp lệ tại thời điểm giao dịch, mà không cần người xác thực phải nắm giữ toàn bộ sổ cái. Biên nhận chứa chính xác những gì cần thiết để xác minh giao dịch cụ thể đó, và không gì khác.

Thuật ngữ được sử dụng xuyên suốt đặc tả giao thức của NEAR là "state witness", chứ không phải "state proof" hay bất kỳ biến thể nào khác. Độc giả muốn tìm hiểu sâu về đặc tả kỹ thuật có thể tham khảo kho lưu trữ NEAR Enhancement Proposals (NEPs).

Chunk Validator với Block Producer: Hai cấp độ tham gia mạng lưới

Validator chunk trên NEAR là một node xác thực có nhiệm vụ xác minh một chunk giao dịch cụ thể bằng cách sử dụng nhân chứng trạng thái do nhà sản xuất khối cung cấp, mà không lưu trữ toàn bộ trạng thái shard cục bộ.

Nhà sản xuất khối và người xác thực phân đoạn tạo thành một kiến trúc hai lớp:

• Nhà sản xuất khối duy trì trạng thái phân đoạn đầy đủ, tạo khối và tạo chứng thực trạng thái (state witnesses) cho mỗi đoạn (chunk) mà họ tạo ra. Họ có yêu cầu phần cứng cao hơn vì phải lưu trữ và cập nhật trạng thái phân đoạn liên tục.
• Người xác thực đoạn nhận chứng thực trạng thái từ các nhà sản xuất khối, sử dụng chúng để xác minh các giao dịch trong một đoạn cụ thể và sau đó hủy các chứng thực đó. Họ không duy trì trạng thái cố định và không tạo khối.

Các trình xác thực chunk được luân chuyển ngẫu nhiên giữa các shard theo từng epoch, với mỗi epoch kéo dài khoảng 12 giờ trên NEAR. Việc luân chuyển này ngăn chặn bất kỳ trình xác thực nào bị chỉ định vào cùng một shard đủ lâu để thông đồng với những người khác hoặc trở thành bề mặt tấn công có chủ đích cho shard đó.

Vì các trình xác thực phân đoạn không lưu trữ trạng thái cố định, chi phí vốn để vận hành chúng thấp hơn đáng kể so với việc chạy một nút xác thực sản xuất khối. Điều này mở rộng phạm vi những người có thể tham gia vào việc bảo mật mạng NEAR.

Ý nghĩa của Xác thực Phi trạng thái đối với Phi tập trung hóa và Khả năng mở rộng

Xác thực không trạng thái mang lại ba kết quả liên kết với nhau cho mạng NEAR: sự phân quyền rộng hơn, khả năng mở rộng được cải thiện và tiến bộ có thể đo lường được đối với Bộ ba bất khả thi của Blockchain.

Phi tập trung hóa. Yêu cầu phần cứng thấp hơn đối với các trình xác thực phân đoạn giúp mở rộng tập hợp các trình xác thực bằng cách giảm rào cản vốn để vận hành một nút xác thực. Các nhà sản xuất khối vẫn yêu cầu thông số kỹ thuật phần cứng cao hơn, nhưng các trình xác thực phân đoạn chiếm phần lớn hơn và ngày càng tăng trong công việc xác thực tích cực khi số lượng phân đoạn tăng lên. Kết quả là một con đường rộng hơn, dễ tiếp cận hơn để tham gia bảo mật mạng.

Khả năng mở rộng. Việc tách biệt lưu trữ trạng thái khỏi công việc xác thực có nghĩa là NEAR có thể tăng số lượng phân mảnh mà không làm tăng tương ứng yêu cầu phần cứng cho mỗi trình xác thực. Mạng lưới đặt mục tiêu hơn 100.000 TPS với phân mảnh đầy đủ và xác thực phi trạng thái, đây là mục tiêu thiết kế được hỗ trợ bởi kiến trúc, chứ không phải là con số hiệu suất hiện tại. Thông lượng xác thực không còn bị tắc nghẽn bởi đầu vào/đầu ra lưu trữ trạng thái, vốn là hạn chế chính ở Giai đoạn 1.

Sự tiến bộ về bộ ba bất khả thi Blockchain. Bộ ba bất khả thi của Blockchain (thường được gán cho Vitalik Buterin) cho rằng một blockchain chỉ có thể đạt được tối đa hai trong ba yếu tố: khả năng mở rộng, bảo mật và tính phi tập trung cùng một lúc. Xác thực không trạng thái (Stateless validation) giải quyết cả ba yếu tố này cùng một lúc. Khả năng mở rộng được cải thiện thông qua thông lượng xác thực cao hơn trên mỗi phân đoạn (shard). Tính phi tập trung được cải thiện nhờ rào cản phần cứng thấp hơn đối với những người xác thực chunk. Bảo mật được cải thiện thông qua việc luân chuyển ngẫu nhiên người xác thực chunk để ngăn chặn các cuộc tấn công có chủ đích vào các phân đoạn cụ thể.

Điểm chính cần ghi nhớ:

• Xác thực không trạng thái là nâng cấp Nightshade Giai đoạn 2 của NEAR, loại bỏ yêu cầu lưu trữ trạng thái khỏi các trình xác thực phân đoạn.
• Các trình tạo khối tạo ra các chứng nhân trạng thái; các trình xác thực phân đoạn sử dụng chúng để xác minh các phân đoạn và sau đó loại bỏ chúng.
• Các trình xác thực phân đoạn không lưu trữ toàn bộ trạng thái của shard. Đây là điểm khác biệt cốt lõi so với xác thực có trạng thái.
• Yêu cầu phần cứng thấp hơn đối với các trình xác thực phân đoạn mở rộng phạm vi người có thể tham gia vào bảo mật mạng.
• NEAR đặt mục tiêu 100.000+ TPS với phân mảnh đầy đủ; xác thực không trạng thái loại bỏ một nút thắt cổ chai chính trên lộ trình đó.

Để hiểu cách tiếp cận của NEAR so với những gì Ethereum và Solana đang xây dựng, phần tiếp theo sẽ xem xét các sự đánh đổi về mặt kiến trúc giữa ba mạng lưới này.

NEAR vs. Ethereum vs. Solana: So sánh các kiến trúc

NEAR Protocol, Ethereum và Solana đại diện cho ba cách tiếp cận kiến trúc khác biệt cho cùng một thách thức cốt lõi: đạt được thông lượng giao dịch cao trên quy mô lớn. Việc hiểu rõ sự khác biệt giúp đánh giá các đánh đổi trong thiết kế của mỗi giao thức mà không xếp hạng giao thức nào vượt trội hơn.

NEAR so với Ethereum: Sharding thực thi so với Sharding dữ liệu

NEAR và Ethereum khác nhau ở ba khía cạnh kiến trúc cơ bản: cách tiếp cận sharding, việc triển khai kiến trúc không trạng thái và các công cụ dành cho nhà phát triển.

Về sharding, NEAR theo đuổi cơ chế execution sharding thông qua Nightshade. Khối lượng công việc xử lý giao dịch tự nó được chia trên các shard song song, với mỗi shard tạo ra các chunk được tập hợp lại thành các block. Ethereum theo đuổi data sharding thông qua danksharding (phương pháp phân mảnh tính khả dụng dữ liệu của Ethereum), tập trung vào việc cung cấp lưu trữ dữ liệu giá rẻ cho các Layer-2 Rollups thay vì sharding execution ở lớp cơ sở. Khả năng mở rộng thực thi của Ethereum được xử lý bởi các Rollups được xây dựng trên Top chuỗi cơ sở, không phải bằng cách phân vùng chính chuỗi cơ sở.

Về kiến trúc phi trạng thái, xác thực phi trạng thái của NEAR là một triển khai Giai đoạn 2 đang hoạt động. Ethereum có lộ trình cho các máy khách phi trạng thái được xây dựng dựa trên cây Verkle, một cấu trúc dữ liệu mật mã cho phép các máy khách nhẹ của Ethereum xác minh trạng thái mà không cần lưu trữ toàn bộ cây trạng thái, và vẫn đang được phát triển tích cực. Cả NEAR và Ethereum đều đang theo đuổi các kiến trúc phi trạng thái, nhưng ở các lớp khác nhau. Cách tiếp cận của NEAR nằm ở lớp thực thi và xác thực; công việc máy khách phi trạng thái của Ethereum hoạt động ở lớp truy cập dữ liệu. Đây là các phương pháp song song cho cùng một vấn đề cơ bản, không phải là các triển khai cạnh tranh của cùng một thiết kế.

Về công cụ dành cho nhà phát triển, NEAR sử dụng WebAssembly (WASM) làm môi trường thực thi Hợp đồng Thông minh, với Rust và JavaScript/TypeScript là các ngôn ngữ Hợp đồng Thông minh chính. Ethereum sử dụng máy ảo Ethereum (EVM) với Solidity là ngôn ngữ chính. NEAR cung cấp khả năng tương thích với EVM thông qua Aurora, giúp các nhà phát triển Solidity có thể tiếp cận mà không yêu cầu họ phải học Rust hay JavaScript để phát triển hợp đồng.

NEAR và Ethereum được thiết kế với các đánh đổi kiến trúc khác nhau, thay vì có thể so sánh trực tiếp trên một trục hiệu suất duy nhất. Đối với lộ trình chia sẻ dữ liệu chi tiết của Ethereum, hãy xem lộ trình danksharding của Ethereum.

NEAR vs. Solana: Quy mô Sharded so với Tốc độ Chuỗi đơn

Solana chọn một hướng đi khác để đạt được thông lượng cao: kiến trúc chuỗi đơn xử lý tất cả giao dịch trên một chuỗi duy nhất mà không cần phân mảnh (sharding), dựa vào yêu cầu phần cứng validator cao để duy trì hiệu suất mạng lưới. Thiết kế này đạt được thông lượng đáng kể nhưng lại đặt gánh nặng chi phí phần cứng lên mọi validator trong mạng lưới, điều này hạn chế số lượng người tham gia độc lập có thể vận hành các nút validator một cách hiệu quả về mặt kinh tế.

Kiến trúc sharding của NEAR phân bổ khối lượng công việc trên các phân mảnh song song và với cơ chế xác thực phi trạng thái, giúp giảm yêu cầu phần cứng của mỗi trình xác thực đối với các chunk validator. Sự khác biệt trong triết lý thiết kế nằm ở sự đánh đổi: Solana ưu tiên tính nhất quán về hiệu suất của chuỗi đơn; trong khi đó NEAR phân bổ tải trên các phân mảnh để duy trì khả năng tiếp cận của trình xác thực khi mở rộng thông lượng.

Những câu hỏi thường gặp về NEAR Protocol và Xác thực không trạng thái

Các câu hỏi dưới đây giải đáp những thắc mắc phổ biến nhất về NEAR Protocol và xác thực không trạng thái (stateless validation).

NEAR Protocol là gì?

NEAR Protocol là một blockchain proof-of-stake lớp 1 được thiết kế cho thông lượng cao thông qua kiến trúc phân mảnh (sharding) có tên là Nightshade. Validator stake token NEAR để tham gia sản xuất khối và bảo mật mạng. Giao thức nhắm tới 100.000+ TPS ở quy mô phân mảnh đầy đủ và ra mắt mainnet vào tháng 4 năm 2020. Nâng cấp xác thực trạng thái phi trạng thái (Phase 2) của giao thức giảm yêu cầu phần cứng cho validator và mở rộng sự tham gia vào mạng lưới.

Xác thực trạng thái phi trạng thái (stateless validation) trong NEAR là gì?

Xác thực không trạng thái là bản nâng cấp Nightshade Giai đoạn 2 của NEAR, trong đó các trình xác thực chunk xác minh các chunk giao dịch mà không cần lưu trữ toàn bộ trạng thái shard tại địa phương. Các trình tạo khối tạo ra các gói dữ liệu mã hóa được gọi là state witness cho mỗi chunk. Các trình xác thực chunk nhận các witness này, xác minh các giao dịch và loại bỏ các witness đó. Kết quả là yêu cầu phần cứng thấp hơn cho việc xác thực và mô hình tham gia của trình xác thực dễ tiếp cận hơn.

Sharding Nightshade là gì?

Nightshade là kiến trúc sharding của NEAR Protocol, duy trì một blockchain logic duy nhất, đồng thời chia nhỏ việc xử lý giao dịch trên các shard song song, mỗi shard tạo ra một khối giao dịch cho mỗi block. Tất cả các khối này được tập hợp lại thành một block duy nhất. Giao dịch được gán cho các shard dựa trên ID tài khoản. Tính đến năm 2024, NEAR vận hành sáu shard, với Giai đoạn 3+ giới thiệu tính năng phân chia lại động (dynamic resharding) để điều chỉnh số lượng shard dựa trên nhu cầu.

Ai đã tạo ra NEAR Protocol?

NEAR Protocol được đồng sáng lập vào năm 2018 bởi Illia Polosukhin và Alexander Skidanov. Polosukhin là đồng tác giả của bài báo "Attention Is All You Need" năm 2017, công trình đã giới thiệu kiến trúc Transformer đằng sau các mô hình AI hiện đại bao gồm cả GPT. Skidanov là cựu kỹ sư Google với chuyên môn về hệ thống phân tán. Giao thức này đã ra mắt trên Mainnet vào tháng 4 năm 2020, với NEAR Foundation đóng vai trò là tổ chức quản lý phi lợi nhuận.

Trình xác thực chunk là gì?

Một validator phân đoạn trên NEAR là một nút xác thực (validator node) xác minh một đoạn giao dịch cụ thể trong một khối bằng chứng chỉ trạng thái (state witness) do nhà sản xuất khối (block producer) cung cấp, mà không cần lưu trữ toàn bộ trạng thái của shard được chỉ định. Các validator phân đoạn được luân chuyển ngẫu nhiên giữa các shard mỗi kỷ nguyên, giúp giảm thiểu rủi ro thông đồng. Do không yêu cầu lưu trữ trạng thái liên tục, yêu cầu phần cứng của chúng thấp hơn đáng kể so với các validator sản xuất khối.

Chứng chỉ trạng thái là gì?

Chứng thực trạng thái (State witnesses) là các gói dữ liệu mật mã mà các nhà sản xuất khối tạo ra cho mỗi chunk mà họ sản xuất. Mỗi chứng thực chứa các số dư tài khoản và giá trị lưu trữ hợp đồng cần thiết để xác minh các giao dịch trong chunk đó, được trích xuất từ cây trạng thái (state trie). Các bên xác thực chunk sử dụng chứng thực để kiểm tra tính chính xác của giao dịch, sau đó loại bỏ nó. Chứng thực trạng thái chính là yếu tố giúp việc xác thực không trạng thái (stateless validation) trở nên khả thi: chúng mang chính xác thông tin trạng thái cần thiết để xác minh mà không yêu cầu bên xác thực phải lưu trữ toàn bộ sổ cái.

Giao thức NEAR nhanh đến mức nào?

NEAR tạo khối khoảng mỗi giây, mang lại thời gian hoàn tất giao dịch thấp so với nhiều mạng lớp 1 khác. Thông lượng duy trì hiện tại trên các shard đang hoạt động được đo bằng hàng nghìn TPS, với kiến trúc được thiết kế để đạt hơn 100.000 TPS ở quy mô phân mảnh đầy đủ và xác thực không trạng thái. Tốc độ trên NEAR có hai khía cạnh: thông lượng (TPS trên tất cả các shard) và độ trễ (thời gian hoàn tất giao dịch), cả hai đều cải thiện khi số lượng shard tăng lên theo mô hình Nightshade.

Lộ trình phân mảnh của NEAR hiện đang ở giai đoạn nào?

Vào cuối năm 2024, NEAR đang hoạt động ở Giai đoạn 2 (xác thực không trạng thái), đang hoạt động trên mainnet. Giai đoạn 0 (ra mắt mainnet không phân mảnh trạng thái) và Giai đoạn 1 (phân mảnh trạng thái với trạng thái do validator nắm giữ) đều đã hoàn thành. Giai đoạn 3+ (tái phân mảnh động, trong đó số lượng shard thay đổi theo nhu cầu) đang được phát triển tích cực. Kiểm tra trạng thái triển khai hiện tại và các cập nhật lộ trình tại near.org/blog.

NEAR khác Ethereum như thế nào?

NEAR và Ethereum khác nhau chủ yếu ở ba khía cạnh. Thứ nhất là phương pháp phân đoạn (sharding): NEAR sử dụng phân đoạn thực thi (Nightshade) để phân bổ quá trình xử lý giao dịch; Ethereum sử dụng phân đoạn dữ liệu (danksharding) để hỗ trợ các Rollups Layer-2, trong khi việc mở rộng quy mô thực thi được giao lại cho các Rollups đó. Thứ hai là tình trạng kiến trúc phi trạng thái (stateless architecture): NEAR đã kích hoạt xác thực phi trạng thái; công việc về client phi trạng thái của Ethereum thông qua cây Verkle vẫn đang trong quá trình phát triển. Thứ ba là công cụ dành cho nhà phát triển: môi trường gốc của NEAR sử dụng WASM và Rust/JavaScript; Ethereum sử dụng EVM và Solidity một cách nguyên bản.

NEAR Protocol có phải là một khoản đầu tư tốt không?

Bài viết này không đưa ra lời khuyên đầu tư và không thể đánh giá NEAR Protocol như một khoản đầu tư. Token giá cả và số liệu chấp nhận mạng lưới thay đổi nhanh chóng. Để biết thông tin về lộ trình kỹ thuật, hãy xem trang web chính thức của NEAR Foundation tại near.org. Đối với các quyết định đầu tư, hãy tham khảo dữ liệu thị trường hiện tại và phân tích tài chính độc lập từ một cố vấn tài chính đủ điều kiện.

Kết luận: Tại sao Xác thực không trạng thái lại quan trọng đối với tương lai của NEAR

Nâng cấp xác thực không trạng thái của NEAR Protocol đại diện cho sự thay đổi có ý nghĩa cấu trúc nhất đối với kiến trúc Nightshade kể từ khi ra mắt mainnet. Bằng cách tách biệt việc lưu trữ trạng thái của trình xác thực khỏi công việc xác thực thông qua các nhân chứng trạng thái (state witnesses) và trình xác thực phân đoạn (chunk validators), xác thực không trạng thái phá vỡ mối liên hệ trực tiếp giữa sự phát triển của blockchain và chi phí phần cứng của trình xác thực. Đây là giải pháp thực tế cho thách thức Bộ ba bất khả thi của Blockchain đã mở đầu bài viết này: nhiều người tham gia hơn có thể xác thực, nhiều phân đoạn (shards) hơn có thể được thêm vào và mạng lưới trở nên khó tấn công hơn thông qua việc tập trung phân đoạn mục tiêu.

Giai đoạn 3+ (chia mảnh động) là cột mốc tiếp theo trên lộ trình của NEAR. Điều này sẽ cho phép số lượng các shard đang hoạt động tự động mở rộng quy mô để đáp ứng tải mạng, thay vì yêu cầu nâng cấp giao thức thủ công. Kiến trúc được xây dựng qua Giai đoạn 2 cung cấp nền tảng cho việc mở rộng quy mô động đó hoạt động mà không làm tăng tương ứng gánh nặng phần cứng lên từng validator.

Đối với những người đọc muốn tìm hiểu sâu hơn, các bước tiếp theo sẽ phụ thuộc vào góc nhìn của bạn:

• Nhà đầu tư và nhà nghiên cứu: Theo dõi trang web chính thức của NEAR Foundation tại near.org và blog của NEAR Foundation để nhận thông báo lộ trình, cập nhật phát triển Giai đoạn 3+ và tin tức hệ sinh thái.
• Nhà phát triển: Tài liệu dành cho nhà phát triển NEAR tại docs.near.org bao gồm NEAR SDK, triển khai hợp đồng thông minh bằng Rust và JavaScript/TypeScript, cùng kiến trúc kỹ thuật đầy đủ của Nightshade.
• Trình xác thực và người vận hành nút: Tài liệu về trình xác thực NEAR Protocol) trình bày chi tiết các yêu cầu đối với trình xác thực, cơ chế Staking và các thông số kỹ thuật phần cứng cho cả nhà sản xuất khối và trình xác thực phân đoạn dưới cơ chế xác thực không trạng thái.

Xác thực không trạng thái không phải là một tinh chỉnh hiệu suất. Đó là một thiết kế lại kiến trúc về việc ai có thể tham gia bảo mật một blockchain phân mảnh, và thiết kế lại đó mang lại cho NEAR Protocol một con đường đáng tin cậy để mở rộng thông lượng mà không làm tăng sự tập trung hóa.