Các điểm chính
Bộ ba vấn đề nan giải của blockchain giải thích thách thức trong việc cân bằng giữa khả năng bảo mật, tính phi tập trung và khả năng mở rộng trong các mạng lưới blockchain.
Việc cải thiện một thuộc tính này thường phải đánh đổi bằng một hoặc cả hai thuộc tính còn lại.
Các blockchain khác nhau sử dụng nhiều phương pháp kỹ thuật như cơ chế đồng thuận thay thế, giải pháp Lớp 2 và sharding để giải quyết bộ ba vấn đề nan giải.
Mặc dù chưa có blockchain nào hoàn toàn "giải quyết" được bộ ba vấn đề nan giải nhưng ngành này vẫn tiếp tục đổi mới hướng tới những thiết kế cân bằng hơn.
Giới thiệu
Do blockchain chỉ có thể xử lý một lượng giao dịch có hạn mỗi giây nên nhiều người cho rằng để áp dụng công nghệ này trên toàn cầu thì blockchain phải có khả năng xử lý nhiều dữ liệu hơn với tốc độ nhanh hơn. Điều này sẽ cho phép nhiều người sử dụng mạng lưới hơn mà không làm chậm hoặc tốn kém.
Tuy nhiên, thiết kế cơ bản của nhiều mạng lưới phi tập trung khiến cho việc tăng khả năng mở rộng đi kèm sự suy yếu về tính phi tập trung hoặc khả năng bảo mật. Đây được gọi là bộ ba vấn đề nan giải của blockchain. Các nhà phát triển đang nghiên cứu nhiều giải pháp như cơ chế đồng thuận mới, sharding và mạng lưới Lớp 2.
Bộ ba vấn đề nan giải của blockchain
Theo thuật ngữ cơ bản, blockchain là một cơ sở dữ liệu kỹ thuật số phân tán. Các block dữ liệu được sắp xếp theo thứ tự thời gian. Các block được liên kết và bảo mật bằng bằng chứng mật mã. Việc triển khai công nghệ này trên các ngành khác nhau đã và đang thay đổi cách chúng ta làm việc và sinh sống.
Với ý tưởng về blockchain phi tập trung và an toàn, chúng ta có thể hình dung về viễn cảnh các mạng lưới hoặc thị trường không cần phải dựa vào bên thứ ba để hoạt động. Tuy nhiên, các chuyên gia đều nhất trí rằng nếu công nghệ này được áp dụng rộng rãi hơn thì bộ ba vấn đề nan giải của blockchain phải được giải quyết.
Được phổ biến bởi nhà đồng sáng lập Ethereum là Vitalik Buterin, bộ ba vấn đề nan giải của blockchain đề cập đến ý tưởng rằng các blockchain khó có thể đạt đến trạng thái tối ưu của cả ba thuộc tính cùng một lúc. Việc tăng cường một trong những thuộc tính này thường đồng nghĩa với việc phải đánh đổi một hoặc cả hai thuộc tính còn lại.
Tính phi tập trung
Các mạng lưới blockchain được thiết kế phi tập trung, nghĩa là không một cá nhân, công ty hay tổ chức nào có thể kiểm soát chúng. Mạng lưới dành cho bất kỳ ai muốn tham gia và quyền kiểm soát được phân bổ cho tất cả người tham gia. Mọi người đều có quyền truy cập vào cùng một sổ cái và nếu một người tham gia cố gắng gian lận hệ thống bằng cách thay đổi dữ liệu có lợi cho họ thì phần còn lại của mạng lưới có thể xác minh và từ chối dữ liệu gian lận đó.
Hãy xem xét điểm khác biệt giữa Bitcoin và hệ thống ngân hàng truyền thống. Các ngân hàng đứng ở giữa và tạo ra sự tin tưởng giữa những người giao dịch, đồng thời đảm bảo tất cả các hồ sơ được lưu giữ chính xác. Tuy nhiên, blockchain Bitcoin chia sẻ tất cả dữ liệu đó với mọi người trên mạng lưới để họ có thể kiểm tra và xác nhận dữ liệu trước khi dữ liệu được thêm vào cơ sở dữ liệu kỹ thuật số. Kết quả là một hệ thống có thể tồn tại mà không cần đến bên thứ ba.
Phi tập trung còn là nền tảng của Web3. Trong khi Web2 chiếm phần lớn Internet hiện nay với các trang web và ứng dụng do các công ty kiểm soát thì Web3 cho phép người dùng kiểm soát dữ liệu và danh tính của mình.
Tuy nhiên, phi tập trung cũng đi kèm sự đánh đổi. Do nhiều người dùng phải đạt được sự đồng thuận cho mỗi giao dịch nên việc xử lý thường chậm hơn so với các hệ thống tập trung. Điều này khiến khả năng mở rộng (khả năng xử lý nhiều giao dịch mỗi giây) trở thành thách thức chính đối với các mạng lưới phi tập trung.
Bảo mật blockchain
Bảo mật là yếu tố thiết yếu đối với bất kỳ blockchain nào bởi vì nếu không có bảo mật, kẻ tấn công có thể xâm nhập mạng lưới và thay đổi lịch sử giao dịch. Dù hệ thống có tập trung hay phi tập trung thì bảo mật vẫn không được đảm bảo. Các hệ thống tập trung có thể hưởng lợi từ việc kiểm soát chặt chẽ hơn và ra quyết định nhanh hơn nhưng chúng cũng tạo ra một điểm yếu duy nhất và phụ thuộc nhiều vào chất lượng của các đội ngũ bảo mật.
Trong các hệ thống phi tập trung, việc bảo mật phải đạt được mà không phụ thuộc vào một cơ quan quản lý tập trung. Ví dụ: Bitcoin sử dụng kết hợp kỹ thuật mật mã học với cơ chế đồng thuận có tên là Bằng chứng xử lý (PoW). Mỗi block dữ liệu được liên kết với block trước đó thông qua chữ ký số duy nhất (hash), giúp phát hiện ngay lập tức mọi hành vi can thiệp.
PoW bổ sung thêm một lớp bảo vệ nữa bằng cách yêu cầu những người tham gia mạng lưới, được gọi là thợ đào, giải các câu đố toán học phức tạp thông qua các phép tính băm mở rộng trước khi xác thực giao dịch. Điều này khiến cho các cuộc tấn công trở nên tốn kém và khó thực hiện. Do hoạt động đào Bitcoin được thiết kế để sử dụng nhiều tài nguyên nên nó chậm hơn một số phương pháp khác.
Cũng cần lưu ý rằng, càng có nhiều người tham gia (node) mạng lưới thì mạng lưới càng an toàn. Mạng lưới càng lớn thì kẻ xấu càng khó nắm quyền kiểm soát hệ thống hơn.
Về lý thuyết, nếu một cá nhân hoặc nhóm người kiểm soát được hơn một nửa sức mạnh của mạng lưới thì họ có thể thực hiện cuộc tấn công 51%, việc này có thể tạo điều kiện cho các hành vi gian lận như lặp chi.
Khả năng mở rộng blockchain
Khả năng mở rộng đề cập đến khả năng xử lý lượng giao dịch mỗi giây (TPS) ngày càng tăng của blockchain. Để công nghệ blockchain có thể hỗ trợ việc áp dụng rộng rãi và phục vụ tiềm năng hàng tỷ người dùng, nó phải xử lý giao dịch một cách nhanh chóng với chi phí thấp và đáng tin cậy. Trên thực tế, khả năng mở rộng thường được xếp sau tính phi tập trung và khả năng bảo mật, vốn là hai nguyên tắc nền tảng trong thiết kế blockchain.
Các hệ thống thanh toán tập trung như Visa có thể xử lý hàng nghìn giao dịch mỗi giây vì chúng hoạt động trong một môi trường khép kín và cấp phép. Chúng không yêu cầu sự đồng thuận toàn cầu từ hàng nghìn node độc lập, điều này cho phép xử lý giao dịch gần như ngay lập tức.
Ngược lại, các blockchain công khai phải xử lý mọi giao dịch thông qua nhiều validator độc lập. Cơ chế xác minh phân tán này làm chậm hiệu suất: Lớp cơ sở của Bitcoin xử lý trung bình khoảng 5 TPS còn Ethereum xử lý khoảng 18 TPS.
Ngay cả khi cơ chế đồng thuận Bằng chứng cổ phần (PoS) thay thế PoW trong một số mạng lưới thì nhu cầu đạt được sự đồng thuận toàn cầu vẫn tạo ra những ràng buộc nhất định. Nếu không có giải pháp mở rộng hiệu quả thì khi mức sử dụng tăng vọt có thể dẫn đến tình trạng tắc nghẽn mạng lưới, thời gian giao dịch lâu hơn và phí cao hơn.
Giải quyết bộ ba vấn đề nan giải của blockchain
Giải pháp cơ bản và rõ ràng nhất cho bộ ba vấn đề nan giải blockchain là giảm số lượng validator (node) của mạng lưới để đổi lấy khả năng mở rộng và tốc độ cao hơn. Nhưng làm như vậy sẽ dẫn đến tính phi tập trung bị suy yếu bởi quyền kiểm soát dần được giao cho một số ít người tham gia hơn. Điều đó cũng sẽ dẫn đến sự suy yếu về khả năng bảo mật vì ít người tham gia hơn đồng nghĩa với khả năng mạng lưới bị tấn công cao hơn.
Đây chính là bộ ba vấn đề nan giải: tính phi tập trung và khả năng bảo mật có mối liên hệ chặt chẽ với nhau và cách mà blockchain được xây dựng khiến việc tăng khả năng mở rộng trở nên khó khăn mà không làm suy yếu một hoặc cả hai yếu tố trên. Câu hỏi lớn đặt ra là làm thế nào để tăng tốc độ blockchain mà không ảnh hưởng đến những đặc tính làm nên độ tin cậy vốn có của nó.
Các bước tiến đang diễn ra
Không có giải pháp hoàn hảo nào cho bộ ba vấn đề nan giải này. Tuy nhiên, các nhà phát triển và nhà nghiên cứu đã khám phá nhiều phương pháp tiếp cận và nhiều phương pháp trong số đó đã cho thấy kết quả đầy hứa hẹn. Một số bước tiến đáng chú ý bao gồm:
1. Sharding
Sharding chia blockchain thành các phân vùng nhỏ hơn, hay các shard, mỗi phân vùng có sổ cái riêng và khả năng xử lý giao dịch độc lập. Chuỗi chính điều phối hoạt động tương tác giữa các shard, giảm tải cho từng chuỗi đơn lẻ và cải thiện khả năng mở rộng.
Ví dụ: NEAR Protocol sử dụng mô hình sharding có tên là Nightshade 2.0, mô hình này mở rộng quy mô một cách linh hoạt bằng cách chia mạng lưới thành nhiều shard song song. Tính đến tháng 8 năm 2025, mạng lưới vận hành 8 shard đang hoạt động và có thể hoàn tất giao dịch trong khoảng 600 mili giây.
2. Các cơ chế đồng thuận khác
Một trong những lý do khiến bộ ba vấn đề nan giải tồn tại trong mạng lưới Bitcoin là do cơ chế hoạt động của PoW để đảm bảo khả năng bảo mật. Vì vậy, việc tìm một cách khác để đạt được sự đồng thuận là một trong những cách tiếp cận để giải quyết bộ ba vấn đề nan giải này.
Trong blockchain PoS, những người tham gia xác thực giao dịch phải stake (khóa) các token của họ. Từ đó, không cần các máy đào chuyên dụng cao. Việc thêm nhiều trình xác thực vào mạng rẻ, đơn giản và dễ tiếp cận hơn. PoS chỉ là một trong nhiều cách tiếp cận khác nhau đối với các cơ chế đồng thuận có tính đến khả năng mở rộng.
Một phương pháp khác là Bằng chứng uỷ quyền (PoA), sử dụng danh tính của validator thay vì coin được stake để bảo mật mạng lưới. Trong các hệ thống PoA, chỉ một số lượng nhỏ người tham gia đáng tin cậy được phê duyệt trước để xác minh giao dịch và tạo block. Điều này có thể mang lại khả năng mở rộng cao hơn nhưng làm giảm tính phi tập trung.
Một số mạng lưới blockchain sử dụng mô hình kết hợp để cân bằng các đánh đổi. Ví dụ: BNB Smart Chain sử dụng cơ chế Bằng chứng quyền hạn stake (PoSA), trong đó validator stake BNB để tham gia tạo block, đạt được thời gian tạo block khoảng 3 giây. Mạng lưới Conflux kết hợp các yếu tố của PoW với cấu trúc Đồ thị có định hướng không tuần hoàn (DAG) để cải thiện thông lượng giao dịch mà vẫn giữ được các đặc tính bảo mật của PoW.
3. Giải pháp Lớp 2
Một cách tiếp cận khác để giải quyết bộ ba vấn đề nan giải là xây dựng dựa trên một blockchain hiện có thay vì thay đổi lớp cơ sở của nó. Lớp 2 xử lý giao dịch bên ngoài chuỗi chính rồi đưa kết quả trở lại chuỗi chính. Điều này giúp giảm tình trạng tắc nghẽn, giảm phí và duy trì khả năng bảo mật của lớp cơ sở.
Rollup gom nhiều giao dịch ngoài chuỗi và gửi một bằng chứng nén duy nhất đến chuỗi chính để xác minh. Các optimistic rollup như Arbitrum giả định giao dịch là hợp lệ trừ khi bị thách thức, trong khi các zero-knowledge (ZK) rollup như Scroll sử dụng bằng chứng mật mã để xác nhận tính hợp lệ mà không tiết lộ mọi chi tiết. Ethereum ngày càng tập trung vào rollup, với nhiều hoạt động tài chính phi tập trung (DeFi), trò chơi và NFT diễn ra trên Lớp 2 để cải thiện tốc độ và giảm chi phí.
Các kênh trạng thái cho phép người tham gia thực hiện giao dịch ngoài chuỗi, chỉ có trạng thái mở và đóng được ghi lại trên blockchain. Lightning Network của Bitcoin là một ví dụ nổi tiếng về việc sử dụng kênh trạng thái để hỗ trợ giao dịch nhanh chóng với chi phí thấp bằng cách giữ hầu hết hoạt động ở ngoài chuỗi mà vẫn dựa vào lớp cơ sở Bitcoin để hoàn tất giao dịch cuối cùng.
Tổng kết
Bộ ba vấn đề nan giải của blockchain vẫn là một thách thức lớn cản trở công nghệ này đạt được tiềm năng tối đa. Tuy nhiên, những nỗ lực đang được triển khai như lộ trình tập trung vào rollup của Ethereum và sự phát triển của các blockchain dạng mô-đun hiệu suất cao cho thấy những hướng đi đầy hứa hẹn. Mục đích của các sáng kiến đổi mới này là tăng cường khả năng mở rộng mà không ảnh hưởng đến khả năng bảo mật hoặc tính phi tập trung, đưa ngành này tiến gần hơn đến tương lai mà blockchain có thể hỗ trợ các ứng dụng ở quy mô toàn cầu.
Đọc thêm:
Tuyên bố từ chối trách nhiệm: Nội dung này được trình bày cho bạn trên cơ sở “nguyên trạng” chỉ nhằm mục đích cung cấp thông tin chung và phổ biến kiến thức, mà không phải là sự cam đoan hay bảo đảm dưới bất kỳ hình thức nào. Nội dung này không nên hiểu là lời khuyên tài chính, pháp lý hoặc chuyên môn khác, cũng như không nhằm mục đích khuyến nghị mua bất kỳ sản phẩm hoặc dịch vụ cụ thể nào. Bạn nên tham khảo lời khuyên từ các cố vấn chuyên môn thích hợp. Sản phẩm được đề cập trong bài viết này có thể không được cung cấp tại khu vực của bạn. Trong trường hợp bài viết được đóng góp bởi người đóng góp bên thứ ba, xin lưu ý rằng những quan điểm thể hiện đó thuộc về người đóng góp bên thứ ba và không nhất thiết phản ánh quan điểm của Binance Academy. Vui lòng đọc toàn bộ tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết thêm chi tiết. Giá tài sản kỹ thuật số có thể biến động. Giá trị khoản đầu tư của bạn có thể tăng hoặc giảm và có thể bạn sẽ không nhận lại được số tiền đã đầu tư. Bạn hoàn toàn chịu trách nhiệm về các quyết định đầu tư của mình và Binance Academy không chịu trách nhiệm pháp lý về bất kỳ tổn thất nào mà bạn có thể phải chịu. Tài liệu này không nên hiểu là lời khuyên tài chính, pháp lý hoặc chuyên môn khác. Để biết thêm thông tin, vui lòng xem Điều khoản sử dụng và Cảnh báo rủi ro của chúng tôi.