GIẢI THÍCH VỀ UNCLE BLOCK TRONG ETHEREUM

Trong Ethereum, thuật ngữ "khối chú" dùng để chỉ các khối hợp lệ được khai thác gần như đồng thời với khối chính tắc nhưng không trở thành một phần của blockchain chính. Thay vì bị bỏ rơi như trong Bitcoin, các khối này vẫn nhận được một phần thưởng vì đã đóng góp vào tính phi tập trung và bảo mật của mạng lưới.

Để hiểu mục đích của khối chú, hãy xem xét cách thức hoạt động của các hệ thống phi tập trung như Ethereum. Các thợ đào cạnh tranh để giải các câu đố mật mã và phát khối của họ lên mạng lưới. Do độ trễ mạng, các thợ đào khác nhau có thể giải câu đố gần như cùng lúc và truyền các phiên bản khối khác nhau của họ đến các nút xung quanh. Cuối cùng, mạng lưới đồng ý chọn một khối để tiếp tục chuỗi, loại bỏ các khối khác thành khối chú.

Ý tưởng bao gồm các khối chú bắt nguồn từ nhu cầu giải quyết vấn đề phi tập trung do độ trễ truyền khối. Trong khai thác phi tập trung, các nút gần với nút khởi tạo khối hơn có khả năng cao hơn trong việc thêm khối tiếp theo trước khi các nút khác nhận được nó. Sự bất bình đẳng này làm suy yếu tính công bằng, khuyến khích sự tập trung hóa xung quanh các trung tâm có độ trễ thấp. Giải pháp của Ethereum là đưa các khối chú (uncle block) vào cấu trúc chuỗi bằng cách nhận diện các nỗ lực tính toán của chúng và tích hợp chúng vào hệ thống độ khó và phần thưởng.

Theo thiết kế giao thức Ethereum (ban đầu theo Proof-of-Work), một khối chuẩn có thể tham chiếu đến tối đa hai khối chú từ bảy thế hệ trước. Việc đưa các khối chú này vào không chỉ mang lại phần thưởng bổ sung nhỏ cho thợ đào (lên đến 87,5% phần thưởng khối chính) mà còn góp phần vào tính bảo mật tổng thể của chuỗi bằng cách tăng sức mạnh băm hiệu quả được tích hợp vào tính toán độ khó của mạng.

Ngoài phần thưởng và tính công bằng, các khối chú còn có vai trò bảo mật chống lại khai thác ích kỷ. Trong các chiến lược khai thác ích kỷ, kẻ xấu cố gắng giữ lại các khối được tìm thấy để giành lợi thế. Bằng cách tích hợp các khối chú, Ethereum đã giảm thiểu hiệu quả của các cuộc tấn công như vậy bằng cách thừa nhận những nỗ lực suýt thành công của các thợ đào, những người phát tán các khối mà không có ác ý nhưng lại thua cuộc trong cuộc đua lan truyền.

Quan điểm của Ethereum về các khối chú khác với cách xử lý các khối cũ của Bitcoin. Trong Bitcoin, những khối này trở thành "mồ côi" - không có phần thưởng hay sự công nhận - do đó góp phần gây lãng phí năng lượng và thúc đẩy tập trung hóa. Ngược lại, các khối chú của Ethereum đại diện cho sự thừa nhận về đóng góp một phần của khối vào các mục tiêu bảo mật và phi tập trung của hệ thống.

Điều quan trọng cần lưu ý là việc sử dụng các khối chú gắn liền trực tiếp với mô hình Proof-of-Work, và việc Ethereum chuyển sang Proof-of-Stake trong khuôn khổ "The Merge" vào tháng 9 năm 2022 đã khiến các khối chú trở nên lỗi thời. Tuy nhiên, chức năng lịch sử của chúng cung cấp cái nhìn sâu sắc thiết yếu về cách Ethereum ưu tiên tính bao hàm và công bằng mạng lưới trong những năm đầu hoạt động.

Các khối chú (Uncle Block) hiện không còn được tạo ra trong Ethereum nữa, nhưng việc hiểu được mục đích của chúng mang lại kiến ​​thức cơ bản về sự phát triển đồng thuận của Ethereum và các mục tiêu của mạng lưới về sự tham gia công bằng, phi tập trung và tính mạnh mẽ.

Ethereum chính thức giới thiệu khối chú (uncle block) như một phần của hệ thống đồng thuận và phần thưởng khối nhằm giải quyết tình trạng thiếu hiệu quả hiện hữu trong các mạng lưới khai thác. Việc đưa chúng vào là rất cần thiết trong những năm đầu của Ethereum, đặc biệt là theo mô hình Bằng chứng Công việc (PoW) trước năm 2022. Hãy cùng khám phá cách khối chú được tích hợp về mặt kỹ thuật vào kiến ​​trúc của Ethereum.

Khối chú được hướng dẫn từ giao thức GHOST (Greedy Heaviest Observed SubTree - Cây con quan sát tham lam nặng nhất). Không giống như quy tắc lựa chọn chuỗi tuyến tính của Bitcoin, GHOST cho phép xem xét một phần các nhánh không trở thành chuỗi chính, do đó phản ánh nỗ lực trên toàn mạng lưới một cách công bằng hơn. Ethereum đã áp dụng một phiên bản đơn giản hóa bằng cách cho phép các khối chú (uncle) đóng góp vào bảo mật của chuỗi chính và đóng vai trò trong việc tính toán độ khó tổng thể.

Yêu cầu và Điều kiện Chính

• Các khối chú (uncle) phải hợp lệ và được khai thác đồng thời hoặc ngay trước khối cha.
• Chúng phải nằm trong vòng sáu thế hệ tính từ khối tham chiếu.
• Chúng không thể được tham chiếu nhiều hơn một lần; việc đưa vào chỉ được phép một lần cho mỗi chuỗi chính tắc.
• Tối đa hai khối chú (uncle) cho mỗi khối được cho phép.

Theo các quy tắc của Ethereum trước khi chuyển sang Proof-of-Stake, khi một thợ đào đưa các khối chú (uncle) vào, họ sẽ nhận được phần thưởng bổ sung. Phần thưởng này là 1/32 ETH đến 7/8 ETH tùy thuộc vào khoảng cách giữa khối chú (uncle) và khối chính tắc. Hơn nữa, bản thân các "unclesminer" cũng nhận được phần thưởng, khuyến khích họ công bố khối của mình ngay cả khi nó có nguy cơ bị gạt sang một bên do độ trễ lan truyền.

Về mặt kỹ thuật, các khối "unclesHash" được tham chiếu trong trường "unclesHash" của tiêu đề khối. Khối bao gồm các "uncles" duy trì một danh sách, mặc dù không mở rộng chuỗi chính tắc, nhưng đã trở thành một phần của lịch sử trạng thái chính thức.

Sự hỗ trợ của cộng đồng và nhà phát triển cho hệ thống này rất đáng kể, đặc biệt là trong việc giảm thiểu sự tập trung hóa. Các kiến ​​trúc sư mạng như Vitalik Buterin thường nhấn mạnh mục tiêu của Ethereum là hiện thân cho sự phân phối tài nguyên công bằng và phi tập trung hơn—nơi mà các lợi thế về mặt địa lý hoặc phần cứng không được tưởng thưởng một cách quá đáng thông qua việc dẫn dắt lan truyền không công bằng.

Mức độ liên quan về mặt thống kê

Trong kỷ nguyên PoW của Ethereum, việc đưa "uncles" vào khá thường xuyên, đặc biệt là trong thời kỳ tắc nghẽn mạng cao hoặc việc sử dụng máy khách lỗi thời. Trên thực tế, các máy đào cũ hơn hoặc những máy có kết nối mạng kém tối ưu hơn thường có tỷ lệ sản xuất khối chú cao hơn. Các nền tảng đo lường như Etherscan cung cấp khả năng theo dõi trực tiếp tỷ lệ khối chú, thường dao động từ 5% đến 20%, chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện mạng và phân bổ tỷ lệ băm.

Ngoài ra, các thợ đào thường sử dụng chiến lược khai thác chú trong động lực nhóm để tối đa hóa phần thưởng cho những người tham gia. Các chiến lược này khá lành tính và nằm trong các tiêu chuẩn giao thức, phản ánh khả năng thích ứng với thiết kế hệ sinh thái toàn diện của Ethereum.

Mặc dù có một số phức tạp về mặt kỹ thuật, chính sách khối chú của Ethereum đã thể hiện lập trường tiên tiến trong việc thúc đẩy sự tham gia trên toàn mạng lưới và giảm thiểu tỷ lệ khai thác mồ côi thường gặp trong các cấu trúc PoW truyền thống.

Sau khi Ethereum chuyển sang Proof-of-Stake (PoS) vào tháng 9 năm 2022—một sự kiện được biết đến rộng rãi với tên gọi "The Merge"—các cơ chế cơ bản chi phối việc sản xuất khối đã trải qua một sự thay đổi to lớn. Không còn phụ thuộc vào việc khai thác tiêu tốn nhiều năng lượng, Ethereum đã thay thế các thợ đào bằng các trình xác thực và loại bỏ hoàn toàn nhu cầu về các khối chú. Tuy nhiên, di sản của các khối chú vẫn còn in sâu trong lịch sử phát triển của Ethereum.

Theo PoS, việc đề cử và xác thực các khối tuân theo các thuật toán xác định thay vì tính toán brute-force. Do đó, không có tình huống "gần thắng" đồng thời do xung đột hàm băm hoặc độ trễ lan truyền mạng. Do đó, quá trình hoàn thiện khối không còn chỗ cho các khối chú nữa—nó mang tính chất tuyến tính và cuối cùng, được điều phối thông qua các phương pháp như xác thực và thời gian khe trong Chuỗi Beacon của Ethereum.

Tuy nhiên, các khối chú đã dạy cho chúng ta những bài học quan trọng về bảo mật chuỗi, tính công bằng và sự tham gia của mạng lưới. Chúng đóng vai trò là giải pháp của Ethereum cho vấn đề khối mồ côi do cấu trúc của Bitcoin đặt ra, củng cố nguyên tắc rằng những đóng góp một phần cho nỗ lực mạng lưới xứng đáng được ghi nhận. Hơn nữa, các ưu đãi liên quan đến khối chú có thể đã góp phần duy trì hoạt động khai thác Ethereum phi tập trung lâu hơn, so với động lực khai thác tập trung cao độ của Bitcoin.

Các cuộc thảo luận hồi cứu giữa các nhà phát triển cốt lõi của Ethereum thường nhắc đến khối chú trong các cuộc tranh luận về chính sách thưởng và tính bao trùm của mạng lưới. Ví dụ, sự phát triển của các chính sách EIP (Đề xuất Cải tiến Ethereum) đã đưa cơ sở đạo đức được tích hợp trong việc xử lý khối chú vào các mô hình khuyến khích xác thực mới - đảm bảo tính đặc thù của sự công nhận vẫn hiện diện ngay cả trong các khuôn khổ thiết kế PoS.

Ý nghĩa về Giáo dục và Lịch sử

Đối với các nhà giáo dục, sinh viên và nhà phát triển đang nghiên cứu về sự phát triển của Ethereum, khối chú cung cấp một nghiên cứu điển hình thực tế về lý thuyết phi tập trung và việc điều chỉnh giao thức. Chúng gói gọn mong muốn vốn có của Ethereum trong việc thúc đẩy các chính sách mạng lưới bình đẳng bằng cách giải quyết các vấn đề về độ trễ và phi tập trung vốn đã làm tê liệt các khuôn khổ blockchain ban đầu.

Ngoài ra, đối với các nhà phân tích mạng hoặc sử gia blockchain, khối chú đóng vai trò là chỉ báo về tình trạng mạng lưới Ethereum theo thời gian. Ví dụ: tỷ lệ khối chú tăng có thể cho thấy sự gia tăng tắc nghẽn, lan truyền không đồng đều hoặc chênh lệch phiên bản phần mềm. Các số liệu này tiếp tục được sử dụng trong các phân tích hồi cứu về hành vi mạng lưới từ thời kỳ trước khi Merge.

Cuối cùng, mặc dù đã lỗi thời về mặt vận hành, khối chú đã ảnh hưởng đến các thiết kế blockchain khác. Một số dự án dựa trên hoặc lấy cảm hứng từ Ethereum vẫn giữ nguyên các chiến lược bao gồm tương tự cho các khối cũ, với lý do mang lại lợi ích cho tính phi tập trung và công bằng. Do đó, những ý tưởng đầu tiên được triển khai thông qua mô hình chú của Ethereum tiếp tục định hướng cho các cuộc thảo luận rộng rãi hơn về thiết kế đồng thuận và kiến ​​trúc blockchain trên toàn thế giới.

Tóm lại, các khối chú không chỉ là một chi tiết kỹ thuật đã được giải quyết—chúng là minh chứng mang tính biểu tượng và chức năng cho sự quản trị chủ động và cam kết của Ethereum về sự tham gia công bằng trong các hệ thống không cần cấp phép.