Nâng cấp Starknet Cairo là một thay đổi mang tính cách mạng

Bản nâng cấp Quantum Leap của Starknet đã biến một trong những Layer 2 chậm nhất thành một L2 tốc độ nhanh chưa từng thấy, và tất cả nhờ một sự điều chỉnh đột phá trong công nghệ.

Phiên bản cập nhật mới nhất của Starknet, Starknet Cairo (v.0.12.), đã vươn lên với tiềm năng tạo nên một trong những sự tăng tốc đáng kinh ngạc nhất trong thế giới blockchain. Thực tế, hiệu suất tăng cường của nó đã khiến cộng đồng tiền điện tử gọi đây là “Quantum Leap Starknet”.

Cho đến thời điểm này, Starknet chỉ xử lý dưới 2 giao dịch mỗi giây (TPS), một tốc độ chậm hơn cả mạng chính Ethereum, mặc dù nhiệm vụ cốt lõi của Starknet là giảm tắc nghẽn trên blockchain Ethereum.

Tuy nhiên, Bản nâng cấp Cairo của Starknet hứa hẹn có khả năng tăng khả năng xử lý giao dịch lên đến 20 lần hoặc thậm chí nhiều hơn. Tất cả điều này liên quan đến cách sắp xếp thứ tự giao dịch, cùng với cách truy cập công cụ xác thực của mạng được tối ưu hóa.

Thay đổi trình sắp xếp thứ tự, Starknet đã loại bỏ những yếu điểm lớn giữa các phần tử trong hệ thống phụ trợ, đảm bảo rằng giao dịch của người dùng được nhóm lại, chứng minh, và hoàn tất một cách nhanh chóng hơn.

Tại sao trình sắp xếp thứ tự Starknet quan trọng đến vậy?

Tương tự như tất cả các Lớp 2 không thông thạo, Starknet chứng minh hàng loạt giao dịch (hoặc “cuộn chúng”) và sau đó gửi chúng đến Ethereum Lớp 1 để xác minh và ghi lại trên chuỗi. Vì thế, giao dịch đạt được sự bảo mật của Lớp 1 cùng với tính linh hoạt mở rộng của Lớp 2.

Dưới đây là cách hệ thống chứng minh Starknet hoạt động:

• Trước hết, trình sắp xếp thứ tự sắp xếp hàng loạt giao dịch theo thứ tự chính xác. Sau đó, nó thực hiện xử lý chúng, tạo ra chuỗi hành động hoặc thay đổi trạng thái (ví dụ: cập nhật số dư của người dùng) và sau đó gửi giao dịch đến người chứng minh.
• Prover, một sản phẩm của StarkWare, kiểm tra từng giao dịch để đảm bảo tính hợp lệ và cung cấp bằng chứng toán học về sự thay đổi trạng thái trước và sau giao dịch. Tiếp theo, người chứng minh sẽ gửi một bản ghi chứa bằng chứng cho tất cả các giao dịch trong lô, được gọi là bằng chứng hợp lệ, trở lại Lớp 1 Ethereum.
• Trình xác minh Lớp 1 Ethereum, một hợp đồng thông minh, đặt ra cho người chứng minh một loạt thách thức toán học để chứng minh rằng họ đã tuân theo đúng bước cho từng giao dịch.

Đây là sơ đồ minh họa cấu trúc:

Trình sắp xếp thứ tự Starknet, ở cơ bản, đóng vai trò tương tự như trở ngại đối với những người đề xuất và trình xác minh Lớp 1 Ethereum. Nó xử lý giao dịch, liên kết chúng với nhau và tạo thành khối. Trong thực tế, trình sắp xếp thứ tự rất quan trọng vì một số lý do sau:

1. Nó đảm bảo rằng mọi giao dịch được thực hiện đúng cách với trạng thái hiện tại của Starknet.
2. Nó ngăn chặn việc chi tiêu kép, nơi người dùng có thể tiêu tài sản của họ hai lần.
3. Nó đảm bảo người chứng minh có khả năng xử lý giao dịch theo thứ tự, với độ hiệu quả tối thiểu.

Nhưng vấn đề với trình sắp xếp thứ tự Starknet là gì?

Ban đầu, Starknet đã xây dựng trình sắp xếp thứ tự của mình bằng Python, một ngôn ngữ lập trình ra đời từ lâu trước khi chuỗi khối trở thành hiện thực. Python ra mắt vào năm 1991, 18 năm trước Bitcoin, và không phải là một ngôn ngữ phù hợp cho các hệ thống có hiệu suất cao. Vì thế, trình sắp xếp thứ tự của Starknet không thể xử lý giao dịch với độ nhanh cần, dẫn đến tạo ra những nguy cơ về tắc nghẽn trước khi giao dịch được xử lý xong.

Trong vài tháng gần đây, nhóm phát triển Starknet đã tiến hành nghiên cứu và phát triển một trình sắp xếp thứ tự hoàn toàn mới, sử dụng ngôn ngữ Rust – một ngôn ngữ nhanh chóng và linh hoạt hơn Python.

Rust và Python: Tại sao Starknet quyết định chuyển đổi ngôn ngữ trong bản nâng cấp Cairo?

Python, một ngôn ngữ kịch bản, tránh việc biên dịch trước khi mã được chuyển đổi thành mã byte có thể đọc trên máy tính. Tuy nhiên, điều này dẫn đến việc mã phải được diễn giải, tạo ra lực cản, kết hợp với sự thực tế rằng Python sử dụng kiểu động. Do đó, ngôn ngữ này không đạt hiệu suất nhanh chóng, đặc biệt là trong việc mã hóa và giải mã.

Rust, ngược lại, tự động biên dịch và không có chế độ thu gom rác, điều này giúp nó đạt được hiệu suất cao. Trên thực tế, Rust đã trở thành nền tảng cho nhiều dự án blockchain, bao gồm Solana và Polkadot.

Những sự tăng tốc này sẽ tiếp tục được cải thiện thông qua một tính năng mới và tối ưu hóa:

1. Trình chặn, một phần cốt lõi của trình sắp xếp thứ tự, tạo ra sự khác biệt và trạng thái khối.
2. Máy ảo Cairo, cho phép thực hiện các hợp đồng viết bằng ngôn ngữ Cairo trên mạng Starknet.
3. Hệ thống quản lý trạng thái cục bộ, sử dụng Papyrus, tận dụng sức mạnh của cơ sở dữ liệu cục bộ và cấu trúc lưu trữ key-value đơn giản.

Tất cả điều này đều được thực hiện bằng Rust.

Theo StarkWare, trong bài viết trên Medium về Bản nâng cấp Cairo, việc chuyển từ trình sắp xếp thứ tự ban đầu dựa trên Python sang trình sắp xếp thứ tự mới dựa trên Rust “đã được xây dựng đặc biệt cho các yêu cầu của mạng phi tập trung, hiệu suất cao”.

Còn những thay đổi nào khác sẽ ảnh hưởng đến bản nâng cấp Starknet Cairo?

Thực tế, việc nâng cấp trình sắp xếp thứ tự chỉ là một phần trong một loạt thay đổi, với nhiều thay đổi khác đang được thực hiện. Các cải tiến bao gồm việc giảm thiểu thời gian lãng phí do giao dịch không hợp lệ và tăng hiệu suất mạng Starknet.

Tuy nhiên, đừng lo lắng, chúng tôi sẽ trình bày chi tiết về những điều này trong các bài viết sắp tới. Tại thời điểm hiện tại (Starknet v.012.0), việc chuyển đổi sang Rust, kết hợp với những cải tiến như Blockifier mới, Cairo VM và hệ thống quản lý trạng thái cục bộ, đều là bước phát triển quan trọng mà bạn không nên bỏ lỡ.

Mặc dù bạn có thể không nhìn thấy sự thay đổi này một cách trực tiếp, nhưng chắc chắn bạn sẽ cảm nhận được sự cải thiện này.

Nguồn