Ethereum Mainnet và Beacon Chain sau The Merge

Trước The Merge

Trước The Merge (tháng 9/2022), Ethereum Mainnet và Beacon Chain là hai blockchain độc lập:

Ethereum Mainnet: Là blockchain chính của Ethereum, sử dụng Proof of Work (PoW). Nó xử lý các giao dịch, hợp đồng thông minh, và lưu trữ trạng thái (state) thông qua lớp thực thi (execution layer). Các client như Geth, Erigon, hoặc Nethermind quản lý lớp này.
Beacon Chain: Là blockchain PoS riêng biệt, ra mắt vào tháng 12/2020, hoạt động song song với Mainnet. Nó quản lý các validator, đồng thuận PoS, và chuẩn bị cho quá trình chuyển đổi từ PoW sang PoS. Các client như Lighthouse, Prysm, hoặc Teku quản lý Beacon Chain.

Hai chuỗi này không tương tác trực tiếp, nhưng các validator trên Beacon Chain cần stake 32 ETH thông qua một hợp đồng thông minh trên Mainnet (deposit contract). Beacon Chain chỉ đóng vai trò như một “chuỗi thử nghiệm” cho PoS, không xử lý giao dịch người dùng.

Sau The Merge

The Merge là quá trình Ethereum Mainnet chuyển từ PoW sang PoS, hợp nhất lớp thực thi (execution layer, tức Ethereum Mainnet cũ) với lớp đồng thuận (consensus layer, tức Beacon Chain). Sau The Merge:

Beacon Chain trở thành lớp đồng thuận chính thức của Ethereum Mainnet.
Ethereum Mainnet cũ (PoW) chuyển thành lớp thực thi, chịu trách nhiệm xử lý giao dịch, hợp đồng thông minh, và lưu trữ trạng thái.
Các client thực thi (như Erigon, Geth) và client đồng thuận (như Caplin, Lighthouse) giờ đây hoạt động cùng nhau để duy trì một mạng Ethereum thống nhất.

Là một chuỗi hay hai blockchain độc lập?

Trả lời: Sau The Merge, Ethereum Mainnet không còn là hai blockchain độc lập mà hoạt động như một chuỗi duy nhất với hai lớp logic riêng biệt:

Lớp thực thi (Execution Layer): Xử lý giao dịch, EVM, và trạng thái blockchain. Đây là phần tiếp nối của Ethereum Mainnet PoW cũ, nhưng giờ được điều khiển bởi PoS.
Lớp đồng thuận (Consensus Layer): Quản lý đồng thuận PoS, validator, và lịch trình đề xuất khối. Đây là phần kế thừa từ Beacon Chain.

Tuy nhiên, về mặt kỹ thuật, hai lớp này có thể được xem như hai thành phần logic riêng biệt trong cùng một hệ thống:

Dữ liệu riêng biệt:
- Lớp thực thi lưu trữ dữ liệu trạng thái (state), khối, và giao dịch trong cơ sở dữ liệu key-value (như MDBX trong Erigon).
- Lớp đồng thuận lưu trữ trạng thái validator, lịch sử chứng thực (attestations), và các khối Beacon trong cơ sở dữ liệu riêng (thường là SQLite hoặc LevelDB).
Client riêng biệt:
- Client thực thi (Erigon, Geth) và client đồng thuận (Caplin, Lighthouse) giao tiếp qua Engine API (theo chuẩn EIP-3675).
- Ví dụ: Khi một validator đề xuất khối, client đồng thuận gửi payload khối (block payload) tới client thực thi qua Engine API để xử lý giao dịch và cập nhật trạng thái.
Đồng bộ hóa chung: Cả hai lớp cần đồng bộ hóa để duy trì tính nhất quán của chuỗi. Một khối Ethereum hoàn chỉnh bao gồm:
- Execution Payload: Chứa giao dịch và dữ liệu từ lớp thực thi.
- Beacon Block: Chứa thông tin đồng thuận (chứng thực, đề xuất validator).

Vì vậy, dù hai lớp này có dữ liệu và logic riêng, chúng không phải là blockchain độc lập mà là hai phần của cùng một chuỗi Ethereum, được đồng bộ hóa chặt chẽ để tạo thành một hệ thống thống nhất.

Minh họa hoạt động

Hãy tưởng tượng Ethereum Mainnet hiện tại như một cỗ máy với hai bộ phận:

Lớp thực thi: “Nhà máy sản xuất” giao dịch, chạy EVM, và lưu trữ trạng thái.
Lớp đồng thuận: “Bộ điều khiển” quyết định thứ tự và tính hợp lệ của các khối, sử dụng PoS và validator.
Engine API: “Đường dây liên lạc” giữa hai bộ phận, đảm bảo chúng phối hợp nhịp nhàng.

Khi một validator đề xuất khối:

Client đồng thuận (như Caplin) tạo một Beacon Block và yêu cầu client thực thi (như Erigon) xây dựng Execution Payload (chứa giao dịch).
Client thực thi trả về payload, được đưa vào Beacon Block.
Các validator khác chứng thực khối này, và chuỗi tiến triển.

Tại sao không coi là hai blockchain?

Chuỗi khối duy nhất: Mỗi khối Ethereum sau The Merge chứa cả dữ liệu thực thi (giao dịch) và dữ liệu đồng thuận (chứng thực), được liên kết qua hash cha-con (parent hash). Không có hai chuỗi song song như trước.
Tính phụ thuộc: Lớp thực thi không thể hoạt động mà không có lớp đồng thuận (vì PoS quyết định khối hợp lệ), và lớp đồng thuận cần lớp thực thi để xử lý giao dịch.
Trạng thái thống nhất: Người dùng chỉ thấy một Ethereum Mainnet với số dư, hợp đồng, và giao dịch được quản lý bởi cả hai lớp.

Ví dụ thực tế

Khi bạn gửi giao dịch trên Ethereum Mainnet hôm nay (24/04/2025):

Giao dịch được gửi đến một node Erigon (lớp thực thi), vào mempool.
Validator được chọn (qua lớp đồng thuận, chạy Caplin) gom giao dịch từ mempool, tạo khối mới.
Khối được phát sóng, các validator khác chứng thực, và chuỗi được cập nhật.
Người dùng chỉ thấy một chuỗi khối duy nhất trên Etherscan, với các khối chứa cả giao dịch và thông tin đồng thuận.

Lưu ý thêm

Sharding trong tương lai: Ethereum có kế hoạch triển khai sharding (Danksharding, theo EIP-4844), nhưng ngay cả khi đó, các shard sẽ vẫn thuộc cùng một hệ thống Ethereum, không phải blockchain độc lập.
Erigon và Caplin: Trong Erigon v3.0.2, Caplin tích hợp lớp đồng thuận, giúp đơn giản hóa việc chạy node, nhưng nó vẫn giao tiếp với lớp thực thi qua Engine API, phản ánh thiết kế hai lớp.

Kết luận

Sau The Merge, Ethereum Mainnet không còn là hai blockchain độc lập mà là một chuỗi duy nhất với hai lớp: lớp thực thi (tiếp nối Ethereum Mainnet cũ) và lớp đồng thuận (kế thừa Beacon Chain). Hai lớp này phối hợp chặt chẽ qua Engine API, tạo thành một hệ thống thống nhất.