Giải pháp mở rộng Layer 1 và Layer 2 của chuỗi khối

Sự phổ biến của tiền điện tử và công nghệ blockchain đang tăng theo cấp số nhân, số lượng người dùng và giao dịch cũng đang tăng nhanh chóng. Tính đột phá của blockchain rõ ràng, trong khi khả năng mở rộng (khả năng hệ thống phát triển liên tục để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng) luôn là một thách thức. Các mạng lưới công cộng phi tập trung cao và an toàn thường gặp khó khăn trong việc đạt được khả năng xử lý cao.

Điều này thường được mô tả như một tình thế tiến thoái lưỡng nan của blockchain, tức là một hệ thống phi tập trung gần như không thể đồng thời đạt được cùng lúc mức độ phi tập trung, an toàn và khả năng mở rộng cao. Trên thực tế, blockchain chỉ có thể có hai trong ba yếu tố này.

Nhưng may mắn thay, hàng nghìn người đam mê và chuyên gia đang nỗ lực tìm kiếm các giải pháp mở rộng. Một số giải pháp nhằm điều chỉnh kiến trúc của các blockchain chính(Layer 1), trong khi các giải pháp khác tập trung vào các giao thức Layer 2 hoạt động trên nền tảng của mạng lưới cơ sở.

Giới thiệu

Số lượng blockchain và tiền điện tử có sẵn ngày càng nhiều, có thể bạn không biết mình đang sử dụng Layer 1 hay Layer 2. Tránh xa sự phức tạp của blockchain có thể mang lại lợi ích, nhưng việc hiểu hệ thống bạn đang đầu tư hoặc sử dụng là điều đáng giá. Bài viết này sẽ giúp bạn phân biệt giữa blockchain Layer 1 và Layer 2 cũng như các giải pháp mở rộng khác nhau.

Blockchain Layer 1 và Layer 2 là gì?

Layer 1 đề cập đến lớp nền của kiến trúc blockchain. Đây là cấu trúc chính của mạng lưới blockchain. Bitcoin, Ethereum và BNB Chain đều thuộc Layer 1 blockchain. Layer 2 là các mạng lưới xây dựng trên các blockchain khác. Do đó, nếu Bitcoin là Layer 1, thì Lightning Network hoạt động trên Bitcoin chính là một ví dụ của Layer 2.

Khả năng mở rộng của mạng lưới blockchain có thể được cải thiện thông qua các giải pháp Layer 1 và Layer 2. Giải pháp Layer 1 sẽ trực tiếp thay đổi các quy tắc và cơ chế của blockchain gốc. Giải pháp Layer 2 tận dụng một mạng lưới song song bên ngoài để thúc đẩy các giao dịch ngoài chuỗi chính.

Tại sao khả năng mở rộng của blockchain lại quan trọng đến vậy?

Hãy tưởng tượng một thành phố lớn và vùng ngoại ô phát triển nhanh của nó, có một tuyến đường cao tốc mới xây. Khi lưu lượng xe qua tuyến đường cao tốc tăng lên, tình trạng tắc nghẽn trở nên phổ biến, đặc biệt vào giờ cao điểm, thời gian trung bình di chuyển từ điểm A đến điểm B sẽ tăng rõ rệt. Với hạ tầng đường bộ có giới hạn trong khi nhu cầu ngày càng tăng, điều này không có gì lạ.

Vậy chính quyền có thể làm gì để giúp nhiều người đi làm đi qua tuyến đường này nhanh hơn? Một giải pháp là nâng cấp chính tuyến cao tốc, thêm làn xe bên cạnh. Nhưng điều này không phải lúc nào cũng khả thi vì chi phí cao và gây phiền toái cho những người sử dụng tuyến đường. Một lựa chọn khác là sáng tạo, xem xét các phương pháp không liên quan đến thay đổi hạ tầng cốt lõi, như xây dựng các đường dịch vụ phụ hoặc mở tuyến tàu nhẹ dọc theo cao tốc.

Trong thế giới công nghệ blockchain, tuyến cao tốc chính là Layer 1 (mạng chính), còn các đường dịch vụ phụ là các giải pháp Layer 2 nhằm nâng cao tổng công suất.

Bitcoin, Ethereum và Polkadot đều được xem là các blockchain Layer 1. Chúng là các blockchain nền tảng, xử lý và ghi nhận các giao dịch của hệ sinh thái của mình, đồng thời sở hữu đồng tiền mã hóa gốc — thường dùng để trả phí và cung cấp các tiện ích rộng hơn. Polygon là một ví dụ về giải pháp mở rộng Layer 2 của Ethereum. Mạng Polygon định kỳ gửi các điểm kiểm tra về mạng chính Ethereum để cập nhật trạng thái của nó.

Thông lượng là một yếu tố quan trọng của blockchain. Nó đo lường tốc độ và hiệu quả, thể hiện số lượng giao dịch có thể xử lý và ghi nhận trong một khoảng thời gian nhất định. Khi số lượng người dùng và các giao dịch diễn ra đồng thời tăng lên, việc sử dụng blockchain Layer 1 có thể trở nên chậm chạp và tốn kém. Đặc biệt đối với các blockchain dựa trên cơ chế chứng minh công việc (PoW) thay vì chứng minh cổ phần (PoS).

Vấn đề hiện tại của Layer 1

Bitcoin và Ethereum đều là các mạng Layer 1 gặp vấn đề về khả năng mở rộng. Cả hai đều sử dụng mô hình đồng thuận phân tán để đảm bảo an toàn cho mạng. Điều này có nghĩa là tất cả các giao dịch phải được xác thực bởi nhiều nút trước khi được ghi nhận. Các nút khai thác (mining nodes) cạnh tranh giải một bài toán tính toán phức tạp, và thợ mỏ thành công sẽ nhận phần thưởng bằng đồng tiền mã hóa gốc của mạng.

Nói cách khác, tất cả các giao dịch cần được xác thực độc lập bởi một số nút trước khi xác nhận. Phương pháp này giúp ghi lại dữ liệu chính xác và đã được xác minh vào blockchain, đồng thời giảm thiểu rủi ro tấn công từ các hành vi xấu. Tuy nhiên, khi mạng trở nên phổ biến như Ethereum hoặc Bitcoin, nhu cầu về khả năng xử lý sẽ trở thành một vấn đề ngày càng nghiêm trọng. Trong thời gian tắc nghẽn mạng, người dùng sẽ phải đối mặt với thời gian xác nhận chậm hơn và phí giao dịch cao hơn.

Cách hoạt động của các giải pháp mở rộng Layer 1?

Đối với các blockchain Layer 1, có một số lựa chọn để nâng cao khả năng xử lý và tổng thể dung lượng mạng. Nếu blockchain dựa trên cơ chế PoW, chuyển sang PoS có thể là một lựa chọn, giúp tăng số giao dịch mỗi giây(TPS), đồng thời giảm phí xử lý. Tuy nhiên, cộng đồng mã hóa có ý kiến khác nhau về lợi ích và tác động lâu dài của PoS.

Các giải pháp mở rộng trên mạng Layer 1 thường do nhóm phát triển dự án giới thiệu. Tùy theo giải pháp, cộng đồng có thể cần thực hiện hard fork hoặc soft fork để cập nhật mạng. Một số thay đổi nhỏ có thể tương thích ngược, như cập nhật SegWit của Bitcoin.

Các thay đổi lớn hơn, như tăng kích thước khối của Bitcoin lên 8MB, sẽ yêu cầu hard fork. Điều này tạo ra hai phiên bản của blockchain, một đã được cập nhật, một chưa. Một lựa chọn khác để nâng cao khả năng xử lý là sharding, chia nhỏ hoạt động của blockchain thành nhiều phần nhỏ hơn, có thể xử lý dữ liệu cùng lúc thay vì theo thứ tự.

Cách hoạt động của các giải pháp mở rộng Layer 2?

Như đã đề cập, các giải pháp Layer 2 dựa vào các mạng phụ hoạt động song song hoặc độc lập với chuỗi chính.

Tổng kết

Zero-knowledge rollups (một trong những loại phổ biến nhất) đóng gói các giao dịch Layer 2 ngoài chuỗi, rồi gửi một giao dịch đến chuỗi chính. Các hệ thống này sử dụng chứng minh tính hợp lệ để kiểm tra tính toàn vẹn của các giao dịch. Tài sản được lưu trữ trên chuỗi gốc qua các hợp đồng thông minh cầu nối, hợp đồng xác nhận rằng chức năng tổng hợp hoạt động đúng như mong đợi. Như vậy, vừa đảm bảo an toàn cho mạng chính, vừa giảm tiêu thụ tài nguyên của quá trình tổng hợp.

Sidechain

Sidechain là các mạng blockchain độc lập, có nhóm xác thực riêng. Điều này có nghĩa là các hợp đồng thông minh cầu nối trên chuỗi chính không xác thực tính hợp lệ của mạng sidechain. Do đó, bạn cần tin tưởng vào hoạt động của sidechain là chính xác, vì nó có thể kiểm soát tài sản trên chuỗi chính.

State channel

State channel là môi trường giao tiếp hai chiều giữa các bên giao dịch. Các bên sẽ khóa một phần của blockchain nền tảng và kết nối nó với kênh giao dịch ngoài chuỗi. Thường được thực hiện qua các hợp đồng thông minh đã thỏa thuận trước hoặc đa chữ ký. Sau đó, các bên thực hiện một giao dịch hoặc một nhóm giao dịch ngoài chuỗi, không gửi ngay dữ liệu giao dịch lên sổ cái phân tán (chuỗi chính). Khi tất cả các giao dịch trong nhóm hoàn tất, trạng thái cuối cùng của kênh sẽ được gửi ra để xác minh trên blockchain. Cơ chế này giúp tăng tốc độ xử lý giao dịch và mở rộng tổng thể mạng lưới. Các giải pháp như Lightning Network của Bitcoin và Raiden của Ethereum đều dựa trên cơ chế kênh trạng thái.

Nested blockchain

Giải pháp này dựa trên một nhóm các chuỗi phụ nằm trên chuỗi chính “cha”. Các nested blockchain hoạt động theo các quy tắc và tham số do chuỗi cha đặt ra. Chuỗi chính không tham gia thực hiện các giao dịch, chỉ đóng vai trò giải quyết tranh chấp khi cần thiết. Công việc hàng ngày được ủy thác cho các “chuỗi con”, xử lý dưới chuỗi chính và gửi các giao dịch đã xử lý trở lại chuỗi chính. Dự án Plasma của OmiseGO là một ví dụ về giải pháp nested blockchain Layer 2.

Hạn chế của các giải pháp mở rộng Layer 1 và Layer 2

Cả hai giải pháp Layer 1 và Layer 2 đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. Các cải tiến về Layer 1 có thể cung cấp các giải pháp hiệu quả nhất cho các giao thức quy mô lớn. Tuy nhiên, điều này cũng đồng nghĩa với việc phải thuyết phục các validator chấp nhận các thay đổi qua hard fork.

Các validator có thể không muốn làm như vậy, ví dụ như khi chuyển đổi từ PoW sang PoS. Chuyển sang hệ thống hiệu quả hơn sẽ khiến các thợ mỏ mất thu nhập, từ đó giảm động lực nâng cao khả năng mở rộng.

Layer 2 cung cấp một phương pháp nhanh hơn để nâng cao khả năng mở rộng. Tuy nhiên, tùy thuộc vào phương pháp sử dụng, độ an toàn của chuỗi chính có thể bị ảnh hưởng lớn. Người dùng tin tưởng vào các mạng như Ethereum và Bitcoin vì tính kháng chịu và hồ sơ an toàn của chúng. Nếu bỏ qua một số khía cạnh của Layer 1, bạn thường phải dựa vào các nhóm và mạng Layer 2 để nâng cao hiệu quả và an toàn.

Layer 1 và Layer 2 còn gì sau đó?

Một câu hỏi quan trọng là, khi khả năng mở rộng của Layer 1 được nâng cao, liệu chúng ta còn cần các giải pháp Layer 2 nữa không? Các blockchain hiện tại đã có những cải tiến và các mạng mới có khả năng mở rộng tốt hơn đã được tạo ra. Nhưng việc nâng cao khả năng mở rộng của hệ thống chính vẫn mất nhiều thời gian và không đảm bảo thành công. Lựa chọn khả thi nhất là để Layer 1 tập trung vào an toàn, còn Layer 2 tùy biến dịch vụ theo từng trường hợp sử dụng.

Trong tương lai gần, các chuỗi lớn như Ethereum có khả năng vẫn giữ vị trí thống trị vì có lượng người dùng và cộng đồng nhà phát triển lớn. Tuy nhiên, nhóm validator lớn và đáng tin cậy của chúng sẽ tạo nền tảng vững chắc cho các giải pháp Layer 2.

Tổng kết

Từ khi bắt đầu giao dịch tiền điện tử, việc cải thiện khả năng mở rộng đã thúc đẩy một phương pháp kết hợp, đó là cải tiến Layer 1 và các giải pháp Layer 2. Nếu bạn sở hữu nhiều sản phẩm mã hóa, rất có thể bạn đã tiếp xúc với cả mạng Layer 1 và Layer 2. Bây giờ, bạn đã hiểu rõ sự khác biệt giữa chúng và các phương pháp mở rộng khác nhau mà chúng cung cấp. **$BLAST **$LA **$LAYER **