Các giải pháp layer 2 nào đang giúp mở rộng quy mô Ethereum? (P1)

Gartner Research dự đoán rằng giá trị kinh doanh do blockchain tạo ra sẽ tăng trưởng nhanh chóng, đạt 176 tỷ USD vào năm 2025 và 3,1 nghìn tỷ USD vào năm 2030.

Tuy nhiên, khi mức độ phức tạp của công nghệ tăng lên, thì nhu cầu về các nhà phát triển có năng lực, những người hiểu cách xây dựng và triển khai các ứng dụng trên các mạng blockchain cũng cần thiết.

Bài viết này sẽ khám phá một số giao thức mở rộng layer 2 phổ biến nhất cho Ethereum và giải thích chúng có giá trị như thế nào đối với các ứng dụng doanh nghiệp.

Đầu tiên được đặt ra bởi Vitalik Buterin, bộ ba blockchain đề cập đến khó khăn mà các blockchain phải đối mặt trong việc đạt được bảo mật, khả năng mở rộng và phân quyền cùng một lúc. Khi chúng ta tiếp tục phát triển, một trong những thách thức chính mà các nhà phát triển blockchain đang phải vật lộn để giải quyết là khả năng của mạng blockchain để xử lý khối lượng giao dịch ngày càng tăng mà không ảnh hưởng đến bảo mật hoặc hiệu suất.

Với sự phổ biến ngày càng tăng của tiền điện tử và các ứng dụng phi tập trung, rõ ràng là các mạng blockchain hiện đang vật lộn để theo kịp nhu cầu. Do đó, phí giao dịch đã tăng vọt và thời gian giao dịch chậm lại. Biểu đồ dưới đây cho thấy phí giao dịch trên Ethereum tiếp tục tăng đột biến ngay cả khi giá giảm.

Phí giao dịch trên Ethereum. Nguồn: Báo cáo nghiên cứu Binance 2022

Tin tốt là thay vì chi phí giao dịch cao và tốc độ xử lý thấp như vậy, chúng tôi đã thấy số lượng giao dịch xảy ra trên Ethereum nhiều hơn 4,5 lần so với trên VISA vào năm 2021. Nhưng không có lý do gì để phủ nhận rằng những vấn đề này cần được giải quyết nếu blockchain để phát huy hết tiềm năng của nó.

Có một số lý do tại sao khả năng mở rộng lại quan trọng như vậy:

Phí giao dịch cao và thời gian giao dịch chậm khiến những người bình thường khó sử dụng tiền điện tử và các ứng dụng phi tập trung. Điều này hạn chế đối tượng tiềm năng của blockchain và khiến các dự án mới khó bắt đầu hơn.

Các dự án chuỗi khối không thể mở rộng quy mô đủ nhanh sẽ có khả năng bị vượt mặt bởi những dự án khác có thể làm điều đó. Điều này có thể dẫn đến sự hợp nhất trong ngành công nghiệp blockchain, do đó có thể là một tin xấu cho sự đổi mới.

Cuối cùng, các vấn đề về khả năng mở rộng cuối cùng có thể hạn chế khả năng của các hệ thống phi tập trung trong việc thách thức các hệ thống truyền thống. Ví dụ, chuỗi khối Bitcoin chỉ có thể xử lý khoảng bảy giao dịch mỗi giây. Ethereum, hiện tại, chỉ có thể xử lý 15 giao dịch mỗi giây. Trong khi đó, Visa có thể xử lý khoảng 24.000 giao dịch mỗi giây.

Điều này có tác động trực tiếp đến việc áp dụng blockchain, vì các doanh nghiệp và cá nhân ít có khả năng sử dụng blockchain hơn nếu nó không thể đáp ứng nhu cầu của họ về tốc độ và dung lượng. 

Một giải pháp khả năng mở rộng blockchain đáp ứng được tất cả các yêu cầu không tồn tại:

Khi nói đến khả năng mở rộng của blockchain, không có giải pháp nào phù hợp với tất cả. Có nhiều cách để mở rộng quy mô blockchain. Ví dụ:

Cải thiện Cơ chế Đồng thuận

Thuật toán đồng thuận là một trong những thành phần quan trọng của blockchain xác định khả năng mở rộng của nó

Ví dụ: Bitcoin và Ethereum trước đây sử dụng thuật toán đồng thuận Proof-of-Work (PoW), tốn nhiều năng lượng và chậm chạp. Điều này đã dẫn đến sự phát triển của một số dự án nhằm cải thiện khả năng mở rộng của blockchain bằng cách nâng cấp cơ chế đồng thuận.

Lấy ví dụ về Solana. Họ sử dụng thuật toán đồng thuận Proof-of-History (PoH) sáng tạo, nhanh hơn nhiều và khiến nó xử lý 50000 giao dịch mỗi giây. Nhưng vấn đề liên tục bị ngưng hoạt động đặt ra câu hỏi về sự phân quyền của nó.

Đó không chỉ là trường hợp của Solana. Tập trung hóa vẫn là sự cân bằng phổ biến giữa các blockchains layer 1 đã cố gắng trở nên dễ mở rộng hơn. Do đó, trong khi việc nâng cấp thuật toán đồng thuận có thể cải thiện khả năng mở rộng của blockchain, nó cũng có thể ảnh hưởng đến quyền riêng tư và phân quyền.

Một giải pháp tiềm năng có thể là Sharding

Ở đây, blockchain được chia thành nhiều mảnh. Có một số cách khác nhau để triển khai sharding, nhưng một cách tiếp cận phổ biến là sử dụng “chuỗi phân đoạn”.

Trong thiết lập này, mỗi node blockchain chỉ lưu trữ một bản sao của các phân đoạn mà nó chịu trách nhiệm. Điều này giúp giảm lượng dữ liệu cần trao đổi giữa các node và cũng cho phép các node xử lý các giao dịch song song. Ethereum 2.0, sự kế thừa của chuỗi khối Ethereum hiện tại, đang đi theo con đường này. Hai ví dụ nổi bật khác về chuỗi phân mảnh là Polkadot Parachains và Zilliqa.

Tuy nhiên, sharding có một số hạn chế, chẳng hạn như nhu cầu giao tiếp bổ sung giữa các phân đoạn và khả năng xảy ra mâu thuẫn nếu các phân đoạn không đạt được sự đồng thuận.

Một tùy chọn khác để mở rộng quy mô chuỗi khối là sử dụng chuỗi Layer2:

Đây là các giao thức blockchain riêng biệt tương tác với blockchain chính nhưng được thiết kế để xử lý khối lượng giao dịch cao hơn nhiều. Bằng cách chuyển một số quy trình tính toán chuyên sâu ra ngoài chuỗi, các giải pháp Layer2 có thể tăng đáng kể số lượng giao dịch mà một blockchain có thể xử lý.

Do đó, lợi ích chính của việc sử dụng giải pháp Layer2 là bạn nhận được hàng trăm, nếu không phải hàng nghìn giao dịch mỗi giây bằng cách chỉ cần ủy quyền các nhiệm vụ tính toán cho lớp thứ hai trong khi vẫn giữ các bằng chứng có thể xác minh trên chuỗi chính. Do đó, các giải pháp Layer2 có tiềm năng cung cấp tốc độ giao dịch gần như tức thì mà không phải hy sinh tính bảo mật hoặc phân quyền.

Có một số giải pháp Layer2 khác nhau đang được phát triển, mỗi giải pháp đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng.

Các loại giải pháp thay đổi tỷ lệ L2 phổ biến:

TVL của toàn bộ hệ sinh thái Ethereum là khoảng 39,29 tỷ USD, trong khi tổng giá trị bị khóa của toàn bộ các dự án công nghệ Layer 2 hiện vào khoảng 6,04 tỷ USD, tương đương 15%. Và nó đã không ngừng tăng lên. Biểu đồ dưới đây cho thấy bối cảnh Layer2 đã phát triển như thế nào trong vài năm qua:

TVL các dự án Layer 2. Nguồn: L2 Beat

Dưới đây là tất cả các công nghệ Layer2 đã tạo nên giá trị 6,04 tỷ USD này:

Rollups

Rollups là một loại giải pháp Layer2 đã trở nên rất phổ biến trong những năm gần đây. Trên thực tế, dữ liệu cho thấy rằng họ hiện đang nắm giữ hơn 95% thị phần Ethereum Layer2.

Rollups hoạt động bằng cách gộp nhiều giao dịch nhỏ thành một giao dịch nén duy nhất, sau đó sẽ được gửi tới hợp đồng thông minh tổng hợp trên chuỗi Layer 1. Khi điều này được thực hiện, Trạng thái cho tất cả các giao dịch được cập nhật. Điều này có thể được coi là tương tự như cách hoạt động của các tệp zip, trong đó nhiều tệp được kết hợp thành một tệp duy nhất để tiết kiệm dung lượng.

Chúng có ba tính năng chính:

• Tính toán được thực hiện ngoài chuỗi, tăng tốc độ

• Bằng chứng về các giao dịch và dữ liệu vẫn ở trên Layer 1 để duy trì bảo mật

• Hợp đồng thông minh tổng hợp trên Ethereum đảm bảo các giao dịch được thực hiện chính xác trên L2 bằng cách sử dụng dữ liệu trên L1

Điều này cho phép tăng thông lượng trong khi vẫn giữ được tất cả tính bảo mật và phân quyền của blockchain Layer1. Hình bên dưới giải thích cách dữ liệu không cần thiết bị bỏ qua và với sự trợ giúp của hệ thống Rollups gốc Merkle hoạt động:

Hai loại Rollups chính, Optimistic và Zero-Knowledge (ZK) thực hiện điều này khác nhau. Trong khi các bản tổng hợp lạc quan sử dụng các bằng chứng gian lận, các bản tổng hợp Zk thực hiện điều này với các bằng chứng hợp lệ.

Giải pháp Layer 2 trên Ethereum – ZK Rollup và Optimistic Rollup

Plasma

Chuỗi plasma hoạt động bằng cách sử dụng chuỗi con được gắn vào chuỗi chính. Các giao dịch sau đó sẽ được tải xuống các chuỗi con này khi mạng chính bị tắc nghẽn. Các chuỗi con này có thể tạo ra các chuỗi khối độc lập của riêng chúng, tạo cho chúng một cấu trúc giống như cây. Mỗi chuỗi này có thể phục vụ các bối cảnh và nhu cầu cụ thể.

Cấu trúc chuối plasma. Nguồn: Plasma.io

Chuỗi con và chuỗi chính có thể có các cơ chế đồng thuận khác nhau. Giống như một bản Optimistic Rollups, nó cũng có một cơ chế chống gian lận để xác thực chuỗi plasma. Mỗi chuỗi con có thể có cơ chế đồng thuận riêng để xác nhận các khối.

Vì nó không thể chạy các hợp đồng thông minh nên chỉ có thể thực hiện các hoạt động cơ bản như chuyển mã thông báo và hoán đổi. Ngoài ra, chuỗi Plasma công bố thông tin tối thiểu về trạng thái của chuỗi con. Tính khả dụng của dữ liệu là ngoài chuỗi. Do đó, chúng kém an toàn hơn vì mạng chính không thể xác minh hiệu quả các giao dịch được thực hiện trên chuỗi con.

Validium:

Cả ZK Roll-up & Validium đều là các giao thức L2 đăng các bằng chứng hợp lệ lên chuỗi chính, được xác minh bằng hợp đồng người xác minh on-chain.

Trong khi zk-rollups sử dụng tính khả dụng của dữ liệu on-chain trên L1 để lưu trữ dữ liệu, Validium lưu trữ dữ liệu ngoài chuỗi do các hạn chế về khả năng mở rộng trên chuỗi L1.

Ở đây, các nhà sản xuất khối không xuất bản dữ liệu giao dịch on-chain nhưng cung cấp một cam kết mật mã để chứng minh tính khả dụng của dữ liệu.

Cả Validium và Plasma đều sử dụng phương pháp này để tách tính khả dụng của dữ liệu khỏi sự đồng thuận và thực thi. Trong khi cả Optimistic và ZK- Rollups đều sử dụng Ethereum L1 để lưu trữ dữ liệu cuối cùng. Biểu đồ dưới đây làm rõ sự phân biệt này.

Sidechain:

Một sidechain chỉ đơn giản là một blockchain riêng biệt được gắn vào blockchain chính thông qua một chốt hai chiều. Chốt này cho phép các tài sản được chuyển qua lại giữa hai chuỗi. Và khi tài sản được rút, nó sẽ được phát hành trên Ethereum Main chain.

Một lợi thế lớn của sidechains là chúng cung cấp khả năng mở rộng tăng lên đáng kể. Bởi vì các giao dịch không còn bị giới hạn trong chuỗi chính, chúng có thể được xử lý nhanh hơn nhiều khi được chuyển sang chuỗi phụ bằng cách sử dụng cầu nối. Điều này có thể cho phép hàng nghìn hoặc thậm chí hàng triệu giao dịch mỗi giây.

Một điều cần lưu ý ở đây là một khi tài sản nằm trong chuỗi phụ, chúng không còn phụ thuộc vào sự đồng thuận của chuỗi chính. Cùng với lợi ích, điều này cũng có một số rủi ro: Nguy cơ tập trung hóa. Người xác nhận là ai? Làm thế nào họ được chọn? Sự đồng thuận hoạt động như thế nào? Cây cầu có được bảo đảm an toàn không? Vân vân.

Polygon PoS là một trong những ví dụ thành công nhất của Ethereum Side Chains.

Nhiều giao thức L2 mới nổi để tăng TPS và giảm phí:

Các giao thức Layer 2 đang bắt đầu nổi lên như một giải pháp cho cả phí giao dịch cao và thời gian giao dịch chậm. Bằng cách sử dụng các giao thức Layer 2, người dùng có thể tận dụng tốc độ và tính bảo mật của giao thức Layer 1 bên dưới đồng thời được hưởng lợi từ việc tăng thông lượng và giảm phí.

Các giao thức Layer 2 nổi bật trên Ethereum. Nguồn: Coin98

Hãy theo dõi các dự án Layer 2 nổi bật ở Các giải pháp layer 2 nào đang giúp mở rộng quy mô Ethereum? (P2)

VIC Crypto tổng hợp

Bài viết liên quan:

Layer-2 có thể là chìa khóa cho sự tăng trưởng của Ethereum trong quý tới

Giải pháp Layer 2 trên Ethereum – ZK Rollup và Optimistic Rollup

Hợp nhất có ảnh hưởng tới các nền tảng Layer 2 không?