Tóm lược
Sự phổ biến của tiền mã hóa và blockchain đang tăng lên theo cấp số nhân, số lượng người dùng và giao dịch trên blockchain cũng vậy. Mặc dù blockchain là một giải pháp mang tính cách mạng, nhưng khả năng mở rộng - khả năng phát triển của hệ thống để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng - luôn là một thách thức. Các mạng blockchain công khai có độ phi tập trung và bảo mật cao thường phải vật lộn để đạt được thông lượng cao.
Vấn đề này thường được gọi là Blockchain Trilemma (3 vấn đề nan giải của blockchain). Nội dung của điều này tuyên bố rằng gần như không thể có được một hệ thống phi tập trung đồng thời đạt được mức độ phi tập trung, bảo mật và khả năng mở rộng cao như nhau. Trên thực tế, các mạng blockchain chỉ có thể có hai trong ba yếu tố trên.
Tuy nhiên, may mắn thay, hàng nghìn người đam mê và chuyên gia đang nghiên cứu các giải pháp mở rộng quy mô mới. Một số giải pháp được thiết kế theo hướng điều chỉnh kiến trúc của blockchain chính (Layer 1), trong khi các giải pháp khác nhắm mục tiêu đến các giao thức Layer 2 hoạt động ở trên lớp mạng cơ sở.
Giới thiệu
Với một số lượng lớn blockchain và tiền mã hóa hiện có, có thể bạn không biết mình đang sử dụng các blockchain Layer 1 hay Layer 2. Có nhiều lợi ích trong việc che giấu đi sự phức tạp của blockchain, nhưng bạn cũng nên tìm hiểu về hệ thống mà bạn đang đầu tư hoặc sử dụng. Với bài viết này, bạn sẽ hiểu đâu là sự khác biệt giữa các blockchain Layer 1 và Layer 2, cùng với việc tìm hiểu các giải pháp mở rộng khác nhau.
Blockchain Layer 1 và Layer 2 là gì?
Thuật ngữ Layer 1 đề cập đến cấp cơ sở của kiến trúc blockchain. Đó là cấu trúc chính của một mạng blockchain. Các chuỗi như Bitcoin, Ethereum và BNB là những ví dụ về các blockchain layer 1. Layer 2 đề cập đến các mạng được xây dựng trên các blockchain khác. Vì vậy, nếu Bitcoin là Layer 1, thì Lightning Network chạy trên nó là một ví dụ về Layer 2.
Các cải tiến về khả năng mở rộng mạng lưới blockchain có thể được phân loại thành các giải pháp Layer 1 và Layer 2. Layer 1 thay đổi trực tiếp các quy tắc và cơ chế của blockchain ban đầu. Trong khi đó, Layer 2 là phương pháp sử dụng một mạng song song bên ngoài để tạo điều kiện thuận lợi cho các giao dịch từ chuỗi chính.
Tại sao khả năng mở rộng của blockchain lại quan trọng?
Hãy tưởng tượng một con đường cao tốc mới được xây giữa một thành phố lớn và một vùng ngoại ô đang phát triển nhanh chóng. Khi lượng phương tiện lưu thông qua đường cao tốc tăng lên và tình trạng tắc nghẽn trở nên phổ biến - đặc biệt là trong giờ cao điểm - thì thời gian trung bình để đi từ A đến B có thể tăng lên đáng kể. Sự phát triển của cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ có một giới hạn, trong khi nhu cầu thì ngày càng lớn.
Bây giờ, các nhà chức trách có thể làm gì để giúp nhiều người hơn đi qua tuyến đường này và làm thế nào để đi nhanh hơn? Một giải pháp để cải thiện đường cao tốc là bổ sung thêm làn đường cho hai bên. Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng thực hiện được vì nó là một giải pháp đắt tiền và có thể gây ra rắc rối đáng kể cho những người đã sử dụng đường cao tốc cũ. Một giải pháp thay thế sáng tạo là xem xét các cách tiếp cận khác nhau sao cho không liên quan đến việc thay đổi cơ sở hạ tầng cốt lõi, chẳng hạn như xây dựng các tuyến đường dịch vụ bổ sung hoặc thậm chí tạo ra tuyến vận chuyển đường sắt nhẹ dọc theo đường cao tốc.
Trong thế giới của công nghệ blockchain, đường cao tốc chính sẽ là Layer 1 (lớp thứ nhất, mạng chính), trong khi các đường dịch vụ bổ sung sẽ là giải pháp Layer 2 (lớp thứ 2, mạng thứ cấp để cải thiện năng lực tổng thể).
Bitcoin, Ethereum và Polkadot đều được xem là các blockchain Layer 1. Chúng là các blockchain lớp cơ sở, đóng vai trò xử lý và ghi lại các giao dịch cho hệ sinh thái tương ứng, có một loại tiền mã hóa gốc - thường được sử dụng để thanh toán phí và cung các cấp tiện ích khác. Polygon là một ví dụ về giải pháp mở rộng quy mô Layer 2 cho Ethereum. Mạng Polygon thường xuyên cung cấp các trạm kiểm soát đối với mạng chính Ethereum để cập nhật trạng thái của mạng.
Thông lượng là một yếu tố quan trọng của một blockchain. Nó là thước đo tốc độ và hiệu quả cho biết có bao nhiêu giao dịch có thể được xử lý và ghi lại trong một khung thời gian cụ thể. Khi số lượng người dùng và số lượng giao dịch đồng thời tăng lên, việc sử dụng một blockchain Layer 1 có thể trở nên chậm chạp và tốn kém. Điều này đặc biệt đúng với các blockchain Layer 1 sử dụng cơ chế Proof of Work thay vì Proof of Stake.
Các vấn đề hiện tại của Layer 1
Bitcoin và Ethereum là những ví dụ điển hình về mạng Layer 1 đang gặp vấn đề về quy mô. Cả hai đều bảo vệ mạng thông qua mô hình đồng thuận phân tán. Điều này có nghĩa là tất cả các giao dịch được xác minh bởi nhiều node trước khi được xác thực. Tất cả các node thợ đào được gọi cạnh tranh để giải một câu đố tính toán phức tạp và những thợ đào thành công sẽ được thưởng bằng tiền mã hóa gốc của mạng.
Nói cách khác, tất cả các giao dịch yêu cầu xác minh độc lập từ một số node trước khi được xác nhận. Đây là một cách hiệu quả để ghi nhật ký và ghi lại dữ liệu chính xác, đã được xác minh vào blockchain; đồng thời giảm thiểu nguy cơ tấn công bởi những kẻ xấu. Tuy nhiên, với những mạng lưới phổ biến như Ethereum hoặc Bitcoin, nhu cầu thông lượng sẽ trở thành một vấn đề ngày càng nghiêm trọng. Trong thời gian mạng bị tắc nghẽn, người dùng sẽ phải đối mặt với thời gian xác nhận chậm hơn và phí giao dịch cao hơn.
Các giải pháp mở rộng Layer 1 hoạt động như thế nào?
Có một số cách phổ biến để các blockchain Layer 1 có thể tăng thông lượng và dung lượng mạng tổng thể. Với các blockchain sử dụng cơ chế đồng thuận Proof of Work, việc chuyển đổi sang Proof of Stake có thể là một lựa chọn để tăng số giao dịch trên mỗi giây (TPS) trong khi có thể giảm chi phí xử lý. Tuy nhiên, vẫn có nhiều quan điểm trái chiều từ cộng đồng tiền mã hóa về lợi ích và các tác động lâu dài của Proof of Stake.
Các giải pháp mở rộng trên mạng Layer 1 thường được đề xuất bởi đội ngũ phát triển của dự án. Tùy thuộc vào từng giải pháp, cộng đồng có thể sẽ cần hard fork hoặc soft fork mạng. Một số thay đổi nhỏ có khả năng tương thích ngược, chẳng hạn như bản cập nhật SegWit của Bitcoin.
Những thay đổi lớn hơn, như tăng kích thước khối của Bitcoin lên 8MB, yêu cầu một đợt hard fork. Điều này tạo ra hai phiên bản của blockchain, một phiên bản có cập nhật và một phiên bản không cập nhật. Một tùy chọn khác để tăng thông lượng mạng là sharding (phân đoạn). Công nghệ này phân chia các hoạt động của blockchain thành nhiều phần nhỏ hơn để có thể xử lý dữ liệu đồng thời thay vì tuần tự.
Các giải pháp mở rộng Layer 2 hoạt động như thế nào?
Như đã thảo luận, Layer 2 là các giải pháp xây dựng trên các mạng thứ cấp hoạt động song song hoặc độc lập với chuỗi chính.
Các rollup
Các rollup tổng hợp không có kiến thức (loại phổ biến nhất) gói các giao dịch Layer 2 ngoài chuỗi và gửi chúng dưới dạng một giao dịch trên chuỗi chính. Các hệ thống này sử dụng các bằng chứng hợp lệ để kiểm tra tính toàn vẹn của các giao dịch. Nội dung được lưu giữ trên chuỗi ban đầu với hợp đồng thông minh bắc cầu và hợp đồng thông minh xác nhận việc tổng hợp đang hoạt động như dự kiến. Điều này cung cấp sự bảo mật cho mạng gốc nhưng lại tốn ít tài nguyên hơn.
Các sidechain
Sidechain là các mạng blockchain độc lập , hoạt động với các nhóm xác thực riêng của chúng. Điều này có nghĩa là hợp đồng thông minh bắc cầu trên chuỗi chính không xác minh tính hợp lệ của mạng sidechain. Do đó, bạn cần tin tưởng rằng sidechain đang hoạt động chính xác vì nó có thể kiểm soát các tài sản trên chuỗi gốc.
Các kênh trạng thái
Kênh trạng thái là môi trường giao tiếp hai chiều giữa các bên giao dịch. Các bên niêm phong một phần của blockchain cơ bản và kết nối nó với một kênh giao dịch ngoài chuỗi. Điều này thường được thực hiện thông qua hợp đồng thông minh được thỏa thuận trước hoặc một đa chữ ký. Sau đó, các bên sẽ thực hiện một giao dịch hoặc một loạt giao dịch ngoài chuỗi mà không cần gửi ngay dữ liệu giao dịch đến sổ cái phân tán cơ sở (tức chuỗi chính). Sau khi tất cả các giao dịch trong tập hợp hoàn tất, “trạng thái” cuối cùng của kênh sẽ được truyền tới blockchain này để xác thực. Cơ chế này cho phép cải thiện tốc độ giao dịch và làm tăng dung lượng chung của mạng. Các giải pháp như Bitcoin Lightning Network và Raiden của Ethereum hoạt động dựa trên các kênh trạng thái.
Các blockchain lồng nhau
Giải pháp này dựa trên một tập hợp các chuỗi thứ cấp nằm trên blockchain chính - blockchain "cha mẹ". Các blockchain lồng nhau hoạt động theo các quy tắc và thông số do chuỗi bố mẹ đặt ra. Chuỗi chính không tham gia vào việc thực hiện các giao dịch và vai trò của nó chỉ giới hạn ở việc giải quyết các tranh chấp khi cần thiết. Công việc hàng ngày được giao cho các chuỗi “con”, thứ đưa các giao dịch đã xử lý trở lại chuỗi chính sau khi hoàn toàn ra khỏi chuỗi chính. Dự án Plasma của OmiseGO là một ví dụ cho giải pháp blockchain Layer 2 lồng nhau.
Hạn chế của các giải pháp mở rộng Layer 1 và Layer 2
Cả hai giải pháp Layer 1 và Layer 2 đều có những ưu và nhược điểm riêng. Làm việc trên Layer 1 có thể giúp bạn cải tiến giao thức trên quy mô lớn. Tuy nhiên, điều này cũng có nghĩa là những người xác thực phải được thuyết phục để chấp nhận những thay đổi thông qua một đợt hard fork.
Một ví dụ có thể xảy ra là những người xác thực có thể không muốn thay đổi từ cơ chế đồng thuận Bằng chứng công việc sang Bằng chứng cổ phần. Lý do là vì những thợ đào sẽ mất đi thu nhập khi chuyển sang một hệ thống hiệu quả hơn. Từ đó, khiến blockchain không thể cải thiện khả năng mở rộng.
Layer 2 cung cấp cách cải thiện khả năng mở rộng nhanh hơn nhiều. Tuy nhiên, tùy thuộc vào phương pháp được sử dụng, bạn có thể sẽ phải hi sinh rất nhiều tính bảo mật của blockchain ban đầu. Người dùng tin tưởng các mạng như Ethereum và Bitcoin vì khả năng phục hồi và theo dõi bảo mật của nó. Nếu loại bỏ các khía cạnh của Layer 1, bạn thường phải dựa vào đội ngũ và mạng của Layer 2 để đạt hiệu quả và tính bảo mật.
Sau Layer 1 và Layer 2 sẽ là gì?
Một câu hỏi quan trọng là liệu chúng ta có cần đến các giải pháp Layer 2 khi các Layer 1 đang trở nên dễ mở rộng hơn hay không. Các blockchain hiện tại đã được cải thiện, các mạng mới với khả năng mở rộng tốt hơn cũng được tạo ra. Tuy nhiên, sẽ mất nhiều thời gian để các hệ thống lớn có thể cải thiện khả năng mở rộng và điều đó không được đảm bảo chắc chắn. Tùy chọn khả dĩ nhất là Layer 1 tập trung vào bảo mật và cho phép mạng Layer 2 điều chỉnh các dịch vụ của chúng cho phù hợp với các trường hợp sử dụng cụ thể.
Trong tương lai gần, nhiều khả năng các chuỗi lớn như Ethereum vẫn sẽ thống trị cộng đồng người dùng và nhà phát triển. Tuy nhiên, sự lớn mạnh, phi tập trung và danh tiếng đáng tin cậy của nó cũng tạo ra cơ sở vững chắc cho các giải pháp Layer 2 được phát triển.
Tổng kết
Kể từ khi tiền mã hóa ra đời, việc tìm kiếm các giải pháp mở rộng đã tạo ra hai hướng tiếp cận: cải tiến Layer 1 và các giải pháp Layer 2. Nếu bạn có một danh mục đầu tư tiền mã hóa đa dạng, rất có thể bạn đã từng sử dụng cả mạng Layer 1 và Layer 2. Bây giờ, bạn đã hiểu sự khác biệt giữa hai phương pháp này cũng như hướng tiếp cận và các cách chúng giải quyết bài toán mở rộng quy mô blockchain.