Ethereum đối mặt “phình to trạng thái”, EF đề xuất 3 hướng cải tổ

Nhóm Stateless Consensus thuộc Ethereum Foundation (EF) vừa công bố một loạt đề xuất nhằm kiểm soát tình trạng “phình to trạng thái” (state bloat), cảnh báo rằng kho dữ liệu ngày càng mở rộng của mạng lưới — bao gồm tài khoản, dữ liệu lưu trữ hợp đồng và bytecode — đang trở nên ngày càng khó lưu trữ, phục vụ và đồng bộ đối với các nhà vận hành node.

Trong Ethereum, “state” đại diện cho toàn bộ những gì mạng lưới đang ghi nhận tại một thời điểm, từ số dư tài khoản, dữ liệu hợp đồng thông minh cho đến mã nguồn vận hành các ứng dụng. EF nhấn mạnh rằng Ethereum hiện đã trở thành một phần hạ tầng toàn cầu quan trọng, xử lý và quyết toán “hàng tỷ USD giá trị” cũng như điều phối hoạt động của hàng nghìn ứng dụng.

Tuy nhiên, chính tầm quan trọng đó lại tạo ra một vấn đề mang tính cấu trúc: state của Ethereum chỉ tăng lên theo thời gian và không bao giờ thu hẹp.

Khi lượng dữ liệu tiếp tục tích lũy, việc vận hành một full node trở nên tốn kém hơn và dễ gặp rủi ro hơn. EF cảnh báo rằng nếu state trở nên quá lớn, quá tập trung hoặc quá khó để phục vụ, toàn bộ các lớp của hệ sinh thái sẽ trở nên mong manh hơn, chi phí cao hơn và khó duy trì tính phi tập trung.

Các cải tiến mở rộng quy mô như Layer 2, EIP-4844 (proto-danksharding) hay việc nâng giới hạn gas đã giúp tăng thông lượng hoạt động, nhưng đồng thời cũng đẩy nhanh tốc độ tăng trưởng của state. Theo các nhà nghiên cứu, nếu chỉ còn một nhóm nhỏ các nhà vận hành chuyên nghiệp đủ khả năng lưu trữ và phục vụ toàn bộ state, khả năng chống kiểm duyệt, tính trung lập và khả năng phục hồi của Ethereum có nguy cơ suy yếu.

Nhóm Stateless Consensus cho biết họ đang tiến hành các bài kiểm tra chịu tải nhằm xác định thời điểm mà tăng trưởng state trở thành nút thắt mở rộng, khi kích thước state khiến node khó theo kịp “đầu chuỗi”, hoặc khi các client bắt đầu gặp lỗi trong điều kiện state quá lớn.

Stateless validation và bài toán lưu trữ dữ liệu

Trong lộ trình dài hạn, Ethereum hướng tới mô hình stateless, cho phép validator xác thực block mà không cần nắm giữ toàn bộ state. Cách tiếp cận này giúp giảm gánh nặng cho validator và mở đường cho thông lượng cao hơn, nhưng đồng thời chuyển trách nhiệm lưu trữ state lịch sử sang một nhóm nhỏ các thực thể chuyên biệt.

Theo EF, trong một thiết kế stateless, phần lớn state nhiều khả năng sẽ chỉ được lưu trữ bởi các block builder, nhà cung cấp RPC và các đơn vị hạ tầng chuyên sâu như MEV searcher hay trình khám phá block. Sự tập trung này làm dấy lên lo ngại về đồng bộ, khả năng chống kiểm duyệt và khả năng chống chịu trước sự cố hoặc áp lực bên ngoài.

Ba hướng tiếp cận được đề xuất

Để giải quyết bài toán lưu trữ và phục vụ state, nhóm nghiên cứu đưa ra ba hướng tiếp cận chính.

Thứ nhất là State Expiry, theo đó dữ liệu không còn hoạt động sẽ bị loại khỏi tập state đang sử dụng, nhưng vẫn có thể được “hồi sinh” nếu người dùng cung cấp bằng chứng hợp lệ. EF cho biết khoảng 80% state hiện nay không được đụng tới trong hơn một năm, song tất cả node vẫn buộc phải lưu trữ. Hai biến thể đang được cân nhắc gồm mô hình “đánh dấu – hết hạn – khôi phục” và mô hình “multi-era”, trong đó dữ liệu được chia theo các kỷ nguyên và đóng băng các phần cũ.

Thứ hai là State Archive, tách state “nóng” và state “lạnh”. Dữ liệu nóng được giới hạn kích thước và truy cập nhanh, trong khi dữ liệu lạnh vẫn được lưu trữ để phục vụ mục đích lịch sử và xác minh. Cách này giúp hiệu năng node duy trì tương đối ổn định theo thời gian, thay vì suy giảm khi blockchain ngày càng già.

Thứ ba là Partial Statelessness, cho phép node chỉ lưu trữ một phần state, trong khi ví và light client sẽ tự cache dữ liệu mà chúng cần. Điều này có thể mở rộng sự tham gia của cộng đồng bằng cách giảm chi phí lưu trữ và giảm phụ thuộc vào các nhà cung cấp RPC lớn.

Điểm chung của cả ba hướng tiếp cận là nhằm giảm vai trò của state như một nút thắt hiệu năng, hạ thấp chi phí lưu trữ và giúp việc phục vụ dữ liệu trở nên dễ dàng hơn.

Hướng đi tiếp theo

Ethereum Foundation cho biết họ đang ưu tiên các giải pháp mang tính thực tiễn, có thể mang lại lợi ích ngay trong hiện tại, đồng thời vẫn tương thích với các thay đổi giao thức lớn hơn trong tương lai. Các trọng tâm trước mắt bao gồm phát triển archive, cải thiện hạ tầng RPC và đơn giản hóa việc vận hành các node stateless từng phần.

EF cũng kêu gọi các nhà phát triển, nhà vận hành node và đội ngũ hạ tầng tham gia đóng góp. Tổ chức nhấn mạnh rằng đây là những đề xuất mở, không phản ánh sự đồng thuận chung trong toàn bộ Ethereum Foundation, vốn bao gồm nhiều quan điểm đa dạng trong mảng giao thức và nghiên cứu.

Động thái này diễn ra trong bối cảnh EF đang tăng cường truyền thông về lộ trình phát triển dài hạn của Ethereum. Gần đây, tổ chức đã công bố sáng kiến Interop Layer nhằm giúp hệ sinh thái Layer 2 “vận hành như một chuỗi thống nhất”, đồng thời trải qua các thay đổi về lãnh đạo, tái cấu trúc R&D, điều chỉnh ngân quỹ và chính thức khởi động lịch hard fork hai lần mỗi năm với bản nâng cấp Fusaka.