Trong công nghệ blockchain, thuật ngữ “mở rộng quy mô” đề cập đến việc gia tăng tốc độ thông lượng, được đo bằng số lượng giao dịch thực hiện mỗi giây (TPS). Giờ đây, khi tiền điện tử ngày càng được sử dụng phổ biến trong cuộc sống hàng ngày, việc tạo các layer trở nên cần thiết để bảo mật mạng, lưu trữ hồ sơ tốt hơn…
Khái niệm cơ bản về Layer 1 và Layer 2
Layer 1 là gì?
Layer 1 (Lớp1) là thuật ngữ được sử dụng để mô tả kiến trúc blockchain chính cơ bản như Bitcoin hay Ethereum.
Layer 2 là gì?
Layer 2 (Lớp 2) là một lớp mạng phủ nằm trên chuỗi khối cơ bản, ví dụ như Lightning Network, Arbitrum, Polygon,…
Các giải pháp mở rộng Layer 1, Layer 2
Giải pháp Layer 1 (lớp 1)
Các giải pháp mở rộng quy mô lớp 1 tăng cường lớp cơ sở của chính giao thức blockchain để cải thiện khả năng mở rộng. Một số phương pháp hiện đang được phát triển – và thực hành – để cải thiện khả năng mở rộng của mạng blockchain một cách trực tiếp.
Đây là cách nó hoạt động: Các giải pháp lớp 1 thay đổi trực tiếp các quy tắc của giao thức để tăng dung lượng và tốc độ giao dịch, đồng thời cung cấp nhiều người dùng và dữ liệu hơn. Các giải pháp mở rộng quy mô lớp 1 có thể đòi hỏi, ví dụ, tăng lượng dữ liệu chứa trong mỗi khối hoặc tăng tốc độ xác nhận các khối, để tăng thông lượng mạng tổng thể.
Các cập nhật cơ bản khác đối với blockchain để đạt được quy mô mạng Lớp-1 bao gồm:
- Thay đổi giao thức đồng thuận
- Sharding
Thay đổi giao thức đồng thuận
Nhiều dự án như Ethereum đang chuyển từ các giao thức đồng thuận cũ hơn, phức tạp hơn như Proof-of-Work (PoW) sang các giao thức nhanh hơn và ít lãng phí hơn như Proof-of-Stake (PoS). Bitcoin và Ethereum đều sử dụng PoW, trong đó các thợ đào giải quyết các phương trình mật mã khó bằng cách sử dụng sức mạnh tính toán của chúng. Mặc dù PoW khá an toàn nhưng vấn đề là nó có thể rất chậm. Bitcoin chỉ quản lý 7 giao dịch mỗi giây, trong khi Ethereum chỉ có thể quản lý 15–20 vào một ngày đẹp trời. Đây là lý do tại sao Ethereum đang tìm cách thay đổi từ PoW sang PoS (thông qua giao thức Casper).
Sharding
Sharding là một cơ chế được điều chỉnh từ cơ sở dữ liệu phân tán đã trở thành một trong những giải pháp mở rộng lớp 1 phổ biến nhất, mặc dù bản chất có phần thử nghiệm của nó trong lĩnh vực blockchain. Sharding dẫn đến việc phá vỡ trạng thái của toàn bộ mạng blockchain thành các tập dữ liệu riêng biệt được gọi là “shard” – một nhiệm vụ dễ quản lý hơn là yêu cầu tất cả các nút duy trì toàn bộ mạng. Các phân đoạn mạng này đồng thời được xử lý song song bởi mạng, cho phép thực hiện công việc tuần tự trên nhiều giao dịch.
Hơn nữa, mỗi nút mạng được gán cho một phân đoạn cụ thể thay vì duy trì toàn bộ bản sao của chuỗi khối. Các phân đoạn riêng lẻ cung cấp bằng chứng cho chuỗi chính và tương tác với nhau để chia sẻ địa chỉ, số dư và trạng thái chung bằng cách sử dụng các giao thức truyền thông phân đoạn chéo. Ethereum 2.0 là một giao thức blockchain cao cấp đang khám phá các phân đoạn, cùng với Zilliqa , Tezos và Qtum.
Giải pháp Layer 2 (lớp 2)
Lớp-2 đề cập đến một mạng hoặc công nghệ hoạt động trên nền tảng của một giao thức blockchain cơ bản để cải thiện khả năng mở rộng và hiệu quả của nó. Loại giải pháp mở rộng quy mô này đòi hỏi phải chuyển một phần gánh nặng giao dịch của giao thức blockchain sang một kiến trúc hệ thống liền kề, sau đó xử lý gánh nặng của quá trình xử lý của mạng và sau đó chỉ báo cáo lại chuỗi khối chính để hoàn thiện kết quả của nó. Bằng cách trừu tượng hóa phần lớn quá trình xử lý dữ liệu thành kiến trúc phụ trợ, blockchain lớp cơ sở trở nên ít tắc nghẽn hơn – và cuối cùng là khả năng mở rộng cao hơn.
Các giải pháp lớp 2 bao gồm:
- Blockchain lồng nhau
- Kênh trạng thái
- Sidechains
Blockchain lồng nhau
Một blockchain lồng nhau về cơ bản là một blockchain bên trong – hay nói đúng hơn là trên đỉnh – một blockchain khác. Kiến trúc chuỗi khối lồng nhau thường liên quan đến một chuỗi khối chính đặt các thông số cho một mạng rộng hơn, trong khi các quá trình thực thi được thực hiện trên một trang web được kết nối với nhau của các chuỗi thứ cấp. Nhiều cấp độ blockchain có thể được xây dựng dựa trên một chuỗi chính, với mỗi cấp độ sử dụng kết nối cha-con. Các ủy quyền của chuỗi cha làm việc cho các chuỗi con xử lý và trả lại cho chuỗi mẹ sau khi hoàn thành. Blockchain cơ sở bên dưới không tham gia vào các chức năng mạng của chuỗi thứ cấp trừ khi cần giải quyết tranh chấp.
Việc phân phối công việc theo mô hình này làm giảm gánh nặng xử lý trên chuỗi chính để cải thiện khả năng mở rộng theo cấp số nhân. Các dự án OMG Plasma là một ví dụ về Layer-2 cơ sở hạ tầng blockchain lồng nhau mà được sử dụng trên giao thức Layer-1 Ethereum để tạo điều kiện nhanh hơn và giao dịch rẻ hơn.
Kênh trạng thái
Kênh trạng thái tạo điều kiện giao tiếp hai chiều giữa chuỗi khối và các kênh giao dịch ngoài chuỗi , đồng thời cải thiện năng lực và tốc độ giao dịch tổng thể. Một kênh trạng thái không yêu cầu xác nhận bởi các nút của mạng Layer-1. Thay vào đó, nó là một tài nguyên liền kề mạng được phong tỏa bằng cách sử dụng cơ chế đa chữ ký hoặc hợp đồng thông minh. Khi một giao dịch hoặc một loạt giao dịch được hoàn thành trên một kênh trạng thái, “trạng thái” cuối cùng của “kênh” và tất cả các chuyển đổi vốn có của nó sẽ được ghi lại vào chuỗi khối cơ bản. Liquid Network, Celer, Bitcoin Lightning và Mạng Raiden của Ethereum là những ví dụ về các kênh trạng thái. Trong sự cân bằng giữa bộ ba Blockchain, các kênh nhà nước hy sinh một số mức độ phi tập trung để đạt được khả năng mở rộng lớn hơn.
Sidechains
Một sidechain là một chuỗi giao dịch liền kề với blockchain thường được sử dụng cho các giao dịch hàng loạt lớn. Sidechains sử dụng cơ chế đồng thuận độc lập – tức là tách biệt với chuỗi ban đầu – có thể được tối ưu hóa về tốc độ và khả năng mở rộng. Với kiến trúc sidechain, vai trò chính của chuỗi chính là duy trì bảo mật tổng thể, xác nhận hồ sơ giao dịch theo đợt và giải quyết tranh chấp. Sidechains được phân biệt với các kênh trạng thái theo một số cách tích hợp. Thứ nhất, các giao dịch sidechain không phải là riêng tư giữa những người tham gia – chúng được ghi lại công khai vào sổ cái. Hơn nữa, vi phạm bảo mật của sidechain không ảnh hưởng đến chuỗi chính hoặc các sidechain khác. Việc thiết lập một sidechain có thể đòi hỏi nỗ lực đáng kể, vì cơ sở hạ tầng thường được xây dựng từ đầu.
Ưu điểm của mỗi giải pháp
Ưu điểm của Giải pháp Layer-1
Điểm chuyên nghiệp nhất là không cần thêm bất cứ thứ gì lên trên kiến trúc hiện có. Tuy nhiên, nó vẫn không phải là không có vấn đề của nó, điều này dẫn chúng ta đến phần tiếp theo.
Ưu điểm của Layer 2
- Điểm chuyên nghiệp lớn nhất là nó không gây rối với giao thức blockchain cơ bản.
- Các giải pháp Layer 2 như kênh trạng thái và đặc biệt là Lightning Network, để thực hiện nhiều giao dịch vi mô mà không mất thời gian xác minh thợ đào và trả phí giao dịch không cần thiết.
Vấn đề tồn tại của cả hai giải pháp
Có hai vấn đề quan trọng với các giải pháp khả năng mở rộng Layer 1 và Layer 2.
Thứ nhất, chúng tôi gặp vấn đề lớn với việc thêm các giải pháp này vào các giao thức hiện có. Ethereum và Bitcoin đều có giá trị vốn hóa thị trường hàng tỷ đô la. Hàng triệu USD được giao dịch mỗi ngày bằng cách sử dụng hai loại tiền điện tử này. Đây là lý do tại sao việc thêm các mã và biến chứng không cần thiết để thử nghiệm với các giao thức này và chơi với rất nhiều tiền là không hợp lý.
Thứ hai, ngay cả khi bạn tạo một giao thức từ đầu, có tích hợp các kỹ thuật này, chúng vẫn có thể không giải quyết được vấn đề nan giải về khả năng mở rộng.
Thuật ngữ “bộ ba khả năng mở rộng” được đặt ra bởi người sáng lập Ethereum Vitalik Buterin. Đó là sự đánh đổi mà các dự án blockchain phải thực hiện khi quyết định cách tối ưu hóa kiến trúc của chúng, bằng cách cân bằng giữa ba thuộc tính sau – phân quyền, bảo mật và khả năng mở rộng. Ví dụ. Bitcoin muốn tối ưu hóa bảo mật và phân quyền, đó là lý do tại sao họ phải thỏa hiệp về khả năng mở rộng.
Vậy giải pháp là gì?
Giải pháp là xây dựng một giao thức từ đầu với các giải pháp này được tích hợp sẵn. Thêm vào đó, nó cũng có thể giải quyết vấn đề nan giải về khả năng mở rộng. Người đoạt giải Turing, Silvio Micali đang xây dựng một dự án có tên “Algorand”, dự án đang cố gắng thực hiện chính xác điều đó. Algorand sử dụng một giao thức đồng thuận được gọi là Bằng chứng cổ phần thuần túy (PPoS).
Trong PPoS:
- Người lãnh đạo và người xác minh được chọn (SV) được chọn từ mỗi bước của Thỏa thuận Byzantine.
- Chi phí tính toán mà một người dùng phải đối mặt chỉ liên quan đến việc tạo và xác minh chữ ký cũng như các hoạt động đếm đơn giản.
- Chi phí không phụ thuộc vào số lượng người dùng được chọn cho mỗi khối. Con số này là không đổi và không bị ảnh hưởng bởi quy mô của toàn mạng.
- Tăng sức mạnh tính toán trực tiếp cải thiện hiệu suất, giúp Algorand có thể mở rộng một cách hoàn hảo. Điều này có nghĩa là khi mạng tăng về quy mô, nó sẽ duy trì tốc độ giao dịch cao mà không phải chịu thêm chi phí.
Kết luận
Khả năng mở rộng là lý do lớn nhất ngăn cản việc áp dụng chính thống tiền mã hóa. Để đảm bảo rằng tiền mã hóa có thể mở rộng và đủ nhanh cho các giao dịch hàng ngày, chúng ta cần các giao thức được xây dựng đặc biệt để giải quyết vấn đề này.
Các giải pháp mở rộng Layer 1 và Layer 2 kể trên là hai mặt của cùng một đồng tiền mã hóa: Chúng là các chiến lược được thiết kế để làm cho mạng blockchain nhanh hơn và có khả năng đáp ứng tốt hơn cho cơ sở người dùng đang tăng nhanh. Các chiến lược này cũng không loại trừ lẫn nhau và nhiều mạng blockchain đang khám phá sự kết hợp của các giải pháp mở rộng Layer 1 và Layer 2 để đạt được khả năng mở rộng tăng lên mà không phải hy sinh tính bảo mật hoặc phân cấp đầy đủ.
