ZK Chains và Hyperbridge: Kiến trúc mở rộng mới cho Ethereum

Bối cảnh: Ethereum cần mở rộng theo chiều ngang

Ethereum hiện xử lý khoảng hơn 10 giao dịch mỗi giây, trong khi mục tiêu dài hạn của hệ sinh thái blockchain là phục vụ quy mô lớn hơn nhiều, có thể lên tới hàng triệu giao dịch mỗi giây nếu hoạt động tài chính toàn cầu được đưa lên on-chain. Theo Matter Labs, thách thức lớn nằm ở bản chất phi tập trung của blockchain: càng muốn duy trì bảo mật và khả năng kiểm chứng, việc mở rộng càng phức tạp.

Một hướng đi lâu nay được xem là “mục tiêu tối thượng” là mở rộng theo chiều ngang. Tương tự internet, nơi nhiều máy chủ cùng lưu trữ các website khác nhau, nhiều blockchain hoặc shard có thể chạy song song và phục vụ các ứng dụng riêng biệt. Các hệ sinh thái như Polkadot, Cosmos, Near hay tầm nhìn Ethereum 2.0 trước đây đều từng thử nghiệm mô hình nhiều chain hoặc nhiều shard.

Tuy nhiên, vấn đề cốt lõi là khả năng tin cậy và tương tác giữa các chain. Các shard hoặc chain riêng biệt thường không thể hoàn toàn tin tưởng lẫn nhau nếu không có cơ chế xác minh mạnh mẽ.

Hạn chế của cầu nối hiện tại

Theo bài viết, hiện trạng cầu nối cross-chain vẫn còn nhiều bất cập. Một số giải pháp như atomic swap cho phép hoán đổi tài sản không cần niềm tin giữa các blockchain, nhưng không phù hợp với việc truyền thông điệp tổng quát.

Các cầu nối dựa trên khuyến khích kinh tế thường yêu cầu operator khóa tài sản và có thể bị phạt thông qua quy trình trọng tài. Cách tiếp cận này tạo ra nhiều điểm rủi ro: quy trình phân xử không hoàn toàn trustless, tài sản cross-chain thường là tài sản tổng hợp thay vì tài sản gốc, thanh khoản bị phân mảnh và smart contract cầu nối có thể trở thành điểm tấn công.

Ngoài ra, khi một chain hard fork, hệ sinh thái cầu nối cũng có thể bị ảnh hưởng. Trong bối cảnh hoạt động cross-chain ngày càng phổ biến, một lỗ hổng trong cầu nối có thể buộc nhiều chain phải phối hợp hard fork, đòi hỏi đồng thuận xã hội ở quy mô lớn.

ZK Chains và Hyperbridge

Giải pháp được Matter Labs đề xuất là ZK Chains kết hợp Hyperbridge. Tên gọi Hyperbridge lấy cảm hứng từ web truyền thống, nơi người dùng di chuyển giữa các trang bằng hyperlink. Trong mô hình này, các rollup được kết nối với nhau thông qua một hệ thống cầu nối native, tạo thành mạng lưới ZK Chains.

Điểm khác biệt chính là các rollup sử dụng hợp đồng cầu nối chung trên L1 và cầu nối native giữa các rollup. L1, cụ thể là Ethereum, đóng vai trò nguồn sự thật duy nhất. Nhờ đó, các rollup không thể tự ý hard fork theo cách làm suy yếu toàn bộ hệ thống cầu nối.

Hyperbridge được mô tả là một hệ thống smart contract xác minh Merkle proof về giao dịch diễn ra trên các chain khác. Tài sản gốc được khóa trong hợp đồng cầu nối chung trên L1, giúp thanh khoản trong hệ sinh thái được hợp nhất thay vì phân mảnh theo từng cầu nối riêng lẻ.

Vì sao zero-knowledge đóng vai trò trung tâm?

Matter Labs cho rằng các optimistic rollup gặp hạn chế trong cầu nối trustless vì thời gian finality trên L1 quá chậm. Ngược lại, ZK rollup có thể hoàn tất settlement trên L1 trong vài phút nhờ validity proof. Bằng chứng mật mã cho phép các chain xác minh trạng thái của nhau với mức độ bảo mật cao hơn so với mô hình chỉ dựa vào khuyến khích kinh tế.

Điều này mở đường cho khả năng tương tác nhanh hơn giữa các ZK Chains. Thời gian bridge được kỳ vọng phụ thuộc vào thời gian settlement của bằng chứng, thường trong khoảng 1–15 phút tùy chain.

Trải nghiệm người dùng và account abstraction

Một mục tiêu quan trọng của ZK Chains là cải thiện trải nghiệm người dùng Web3. Ví có thể hiển thị tài sản trên nhiều chain, trong khi relayer xử lý việc bridge, burn và mint tài sản ở phía sau. Với account abstraction, nhiều thao tác có thể được gộp lại, giúp giao dịch cross-chain trông giống như giao dịch thông thường trên một chain duy nhất.

Ví dụ, một giao dịch cross-chain với Uniswap có thể bắt đầu từ ví người dùng, sau đó relayer chuyển ETH sang chain có Uniswap, swap sang DAI, rồi chuyển DAI trở lại chain ban đầu. Các bước này có thể được đóng gói thành một giao dịch “bán nguyên tử”, hoàn tất trong vài phút.

Khả năng mở rộng hyperscale

ZK Chains cũng hướng tới khả năng mở rộng thông qua shared prover. Nếu mỗi ZK Chain tự gửi proof lên Ethereum, tải trên L1 vẫn tăng theo số lượng chain. Shared prover có thể tổng hợp proof từ nhiều ZK Chains và settlement lên L1 trong một proof duy nhất.

Cơ chế này được thiết kế là tùy chọn: các ZK Chains có thể tham gia để giảm chi phí hoặc tự settlement trực tiếp lên Ethereum với chi phí cao hơn. Ngoài ra, Matter Labs cũng nhắc tới hướng mở rộng fractal như L3 và các lớp cao hơn, tiếp tục mở rộng kiến trúc ZK theo nhiều tầng.