Zcash ra mắt node mới Zakura: thanh toán ẩn danh có thể đạt 50.000 TPS, mục tiêu sánh ngang Visa và Mastercard

作者：Coindesk

Biên dịch：深潮 TechFlow

深潮导读：Zcash hiện tại chỉ xử lý được khoảng 1 giao dịch ẩn danh mỗi giây. Mục tiêu của nút mới Zakura là đạt 50.000 TPS trong khi vẫn đảm bảo quyền riêng tư hoàn toàn—mức xử lý tương đương Visa và Mastercard. Đây là một tín hiệu quan trọng đối với tất cả những ai quan tâm đến thanh toán ẩn danh và mở rộng quy mô blockchain: quyền riêng tư và hiệu năng không còn là bài toán phải đánh đổi.

Những người đang tái xây dựng Zcash có một giấc mơ: đạt đến trình độ của các “ông lớn” thanh toán toàn cầu Visa và Mastercard, đồng thời vẫn giữ được tính hoàn toàn có thể xác minh và các cam kết bảo mật mạnh mẽ, xử lý hàng chục nghìn giao dịch mỗi giây.

Cái ghép đầu tiên của kế hoạch này là Zakura, một phần mềm nút đầy đủ (full node) hoàn toàn mới được phát hành vào thứ Tư với phiên bản 1.0.0. Nó được duy trì bởi Sean Bowe—một trong những thành viên sáng lập của mật mã không tri thức (zero-knowledge) của Zcash—và Dev Ojha, đồng sáng lập của Osmosis và hiện là người phụ trách tại Valar Group. Cả hai đội đều được tài trợ bằng các khoản quyên góp ZEC cá nhân, chứ không phải từ công ty hay quỹ.

“Giấc mơ của chúng tôi là hỗ trợ thanh toán trên toàn cầu. Mastercard và Visa xử lý hơn 50.000 giao dịch mỗi giây; đó là ngưỡng tối thiểu của chúng tôi. Theo các phương án mật mã hiện tại của Zcash, mức giao dịch này đòi hỏi nút phải có thông lượng hơn 500 MB mỗi giây”, một bài blog viết. “Ngăn xếp công nghệ hiện tại không đạt được mục tiêu đó. Công nghệ mật mã mà nhóm chúng tôi đang phát triển sẽ thu hẹp phần lớn khoảng cách.”

Full node là chương trình lưu giữ bản sao hoàn chỉnh của blockchain—ở đây là sổ cái Zcash—và tự kiểm tra độc lập từng giao dịch có tuân thủ các quy tắc của mạng hay không. Zakura là phiên bản rẽ nhánh của phần mềm nút của quỹ (foundation) Zebra—tức là nó được xây dựng lại từ mã chính thức của quỹ.

Quy tắc đồng thuận là “sổ tay quy tắc” mà mỗi nút thực thi chung, quyết định mạng chấp nhận những khối (block) và giao dịch nào là hợp lệ. Nếu một nút áp dụng các quy tắc khác, nó sẽ tách chuỗi và ngừng theo cùng một nhánh chuỗi với các nút khác.

Cắt tỉa, snapshot và khả năng tương thích

Zakura cũng có thể cắt tỉa (prune), tức là xóa dữ liệu cũ của chuỗi mà nút không còn cần, qua đó giảm đáng kể dung lượng đĩa. Điều này giúp thu gọn chuỗi xuống đủ nhỏ; nhóm đã phát hành sẵn một bản sao. Sau khi loại bỏ dữ liệu cũ, dung lượng khoảng 11 GB, nút mới có thể tải trực tiếp mà không cần tự kéo toàn bộ lịch sử từ các nút khác theo từng khối.

Nhờ vậy, việc chạy từ trạng thái “zero” đến hoạt động chỉ mất chưa tới hai phút; nhóm cho biết “nhanh hơn 680 lần”.

Chế độ tương thích cũng tái hiện các giao diện của ứng dụng khách gốc zcashd, vốn sẽ kết thúc vòng đời vào ngày 18 tháng 7, do đó các tích hợp ví và sàn được xây dựng cho nó có thể tiếp tục hoạt động bình thường.

Mục tiêu thông lượng và vai trò của Tachyon

Lý do để xây dựng tất cả điều này là bài toán về số học.

Mastercard và Visa xử lý hơn 50.000 giao dịch mỗi giây, nhóm gọi con số này là “ngưỡng tối thiểu, không phải mục tiêu”. Phương án mật mã hiện tại của Zcash đòi hỏi mỗi nút phải nhận và xác minh hơn 500 MB dữ liệu mỗi giây để theo kịp, vì mỗi giao dịch ẩn danh đều mang theo một “bằng chứng” (proof) và kích thước của bằng chứng rất lớn.

Con số này xấp xỉ tương đương việc cứ mỗi 10 giây liên tục nhận một đĩa DVD đầy đủ; hiện không có phần mềm Zcash nào tiến gần mức đó. Nhưng điểm mấu chốt là phải hiểu nguyên nhân của từng nút thắt cổ chai.

Dự án Tachyon của Bowe đang giải quyết vấn đề này thông qua chứng minh đệ quy: một bằng chứng có thể chứng minh tính đúng đắn của hàng nghìn bằng chứng khác, từ đó giảm mạnh lượng dữ liệu cần phải kiểm tra ở lớp đồng thuận.

Trong phương án Tachyon, nút chỉ xác minh một bằng chứng đơn lẻ thay vì hàng nghìn bằng chứng; nhóm cho rằng nhu cầu dữ liệu cho lớp đồng thuận sẽ giảm từ mỗi giây 100 MB xuống 500 MB, và họ tin rằng điều này có thể đạt được về mặt kỹ thuật nhờ tối ưu/engineering cẩn thận.

Nút thắt của ví và giải pháp PIR của Valar

Ví lại đối mặt với một vấn đề khác. Vì Zcash che giấu bên nhận của giao dịch, ví không thể hỏi máy chủ “những giao dịch nào thuộc về tôi” mà không làm lộ thông tin của chính nó. Nó buộc phải tải mọi thứ về rồi tự kiểm tra từng giao dịch; đó là lý do phần mềm ví chỉ có thể đạt tối đa khoảng 1 giao dịch mỗi giây.

Để loại bỏ nút thắt này, Valar Group đang nghiên cứu công nghệ truy xuất thông tin riêng tư (private information retrieval), cho phép ví lấy dữ liệu của mình từ máy chủ mà máy chủ không biết ví đang yêu cầu các mục nào.

Truyền khối nhanh

Truyền khối nhanh nghĩa là lan truyền khối mới được khai thác trong mạng blockchain nhanh nhất có thể. Zakura là lớp phần mềm chịu trách nhiệm cho việc này.

Nó phải đủ nhanh để truyền các khối mới giữa các nút, để lượng lớn bằng chứng và lưu lượng của ví có thể được thực hiện. Nó đi kèm một hệ thống thử nghiệm nhằm truyền mỗi khối đến mọi nút trong vòng nửa giây; hiện mặc định đang tắt.

Các thử nghiệm gần đây cho những ý tưởng này sẽ đến vào cuối tháng 7. Ironwood, tên chính thức là NU6.3, sẽ được kích hoạt ở khối mainnet 3.428.143, vào khoảng 8:00 sáng theo giờ miền Đông ngày 28 tháng 7, và Zakura đã hỗ trợ nó kể từ thời điểm phát hành.

Bowe cho biết vào ngày 10 tháng 7 rằng tất cả các tổ chức chính đều cam kết kích hoạt ở độ cao này, muộn hơn một tuần so với kế hoạch ban đầu—do các nhà cung cấp sàn giao dịch và ví cần thời gian chuẩn bị.

Nguồn gốc của Ironwood

Ironwood tồn tại vì một lỗ hổng suýt nữa đã phá hủy Zcash vào gần cuối tháng 6. cái gọi là “shielded pool” là lớp riêng tư của mạng, nơi ẩn số tiền và những người tham gia, còn các bằng chứng zero-knowledge đóng vai trò như “bằng chứng” toán học.

Vào ngày 29 tháng 5, nhà nghiên cứu của Shielded Labs là Taylor Hornby phát hiện rằng mạch (circuit) bằng chứng của Orchard—theo pool shielded mới nhất—chứa một lỗ hổng về tính đúng đắn (soundness), cho phép kẻ tấn công “đúc” ZEC giả một cách vô hình trên chuỗi. Lỗ hổng này tồn tại từ khi Orchard được kích hoạt vào tháng 5 năm 2022.

Các nhà phát triển đã vô hiệu hóa Orchard bằng phản ứng khẩn cấp hoàn thành ngày 2 tháng 6, rồi khôi phục lại bằng cách phân nhánh cứng (hard fork) NU6.2 vào ngày 3 tháng 6 tại khối 3.364.600 với mạch đã được sửa.

Bản vá không thể giải quyết bốn năm lỗ hổng đã mở từ trước. Bằng chứng zero-knowledge ngoài việc xác minh đúng sự thật đó ra thì không tiết lộ bất kỳ thông tin nào khác, nên trên chuỗi không có bản ghi về các giao dịch Orchard nào đã chuyển gì—không ai có thể chứng minh rằng không hề có ZEC giả được tạo ra.

Ironwood được xây dựng để giải quyết vấn đề này. Cái gọi là “cánh cửa quay” ở rìa pool giới hạn những nội dung có thể đi ra và đi vào; nó tận dụng thực tế rằng số lượng ZEC vào/ra pool shielded là công khai, ngay cả khi giao dịch bên trong là riêng tư. Việc đóng Orchard để ngăn gửi mới khiến cánh cửa quay trở thành lối ra duy nhất, và bất kỳ đồng tiền giả nào bên trong sẽ bị mắc kẹt ở đó.

Nói đơn giản: số dư “chân thật” có thể rút ra theo thời gian, còn đồng tiền giả có thể bị ngăn không cho thoát hoàn toàn để đi vào lưu thông cung tiền. Thiết lập này nhốt mọi hành vi cố gắng bơm quá mức vào ranh giới, khôi phục độ tin cậy của việc cung cấp token.