Giải mã Lớp Dữ Liệu Có Sẵn: Tại sao nó lại quan trọng để mở rộng quy mô Blockchain qua Rollups

Công nghệ blockchain đã thu hút sự chú ý toàn cầu, nhưng một thách thức cơ bản vẫn tiếp tục cản trở việc phổ biến rộng rãi: khả năng mở rộng. Khi khối lượng giao dịch tăng cao và mạng lưới bị tắc nghẽn, các chuỗi Layer-1 như Bitcoin và Ethereum gặp khó khăn với phí gas cao chót vót và thời gian xử lý chậm hơn. Đến đây, các giải pháp Layer-2—đặc biệt là rollup—xuất hiện, hợp nhất nhiều giao dịch thành các gói nhỏ để giảm tải cho mạng lưới. Nhưng đằng sau sáng kiến này là một thành phần quan trọng nhưng thường bị bỏ qua: lớp khả dụng dữ liệu. Phần kiến trúc này không chỉ là một chi tiết kỹ thuật; nó là nền tảng cho phép các rollup thực hiện lời hứa về khả năng mở rộng trong khi vẫn duy trì an ninh và phân quyền.

Điều gì làm cho lớp khả dụng dữ liệu trở thành xương sống hạ tầng của blockchain?

Hãy tưởng tượng blockchain như một thành phố rộng lớn, nơi thông tin liên tục chảy vào và ra. Lớp khả dụng dữ liệu hoạt động như hạ tầng cốt lõi của thành phố—đường xá, cầu cống, mạng lưới truyền thông—đảm bảo dữ liệu không chỉ được lưu trữ mà còn luôn có thể truy cập và xác minh liên tục bởi tất cả các thành viên mạng.

Lớp này phục vụ hai mục đích chính thiết yếu cho hoạt động của blockchain. Thứ nhất, nó đảm bảo rằng dữ liệu giao dịch luôn sẵn sàng khi cần, tạo điều kiện cho các thành viên mạng tự xác minh giao dịch mà không cần tin tưởng vào một trung tâm quyền lực nào. Thứ hai, nó đóng vai trò như một lớp bảo vệ chống kiểm duyệt và sửa đổi trái phép, cho phép mô hình xác minh không tin cậy—đặc trưng của công nghệ blockchain. Nếu không có lớp khả dụng dữ liệu vững chắc, ngay cả những giải pháp khả năng mở rộng sáng tạo nhất cũng sẽ sụp đổ dưới sức nặng của dữ liệu không thể xác minh.

Điều tinh tế của thiết kế này nằm ở sự đơn giản: bằng cách tách biệt vấn đề khả dụng dữ liệu khỏi các chức năng khác của blockchain, hệ thống trở nên linh hoạt và hiệu quả hơn. Các nút mạng không cần phải tải xuống và xác minh mọi giao dịch—họ có thể xác minh bằng mã hóa rằng dữ liệu tồn tại và có thể truy xuất mà không phải gánh vác toàn bộ công suất tính toán.

Lớp khả dụng dữ liệu thúc đẩy các giải pháp rollup như thế nào

Rollup đã nổi lên như một giải pháp khả năng mở rộng đầy hứa hẹn nhất chính xác vì chúng hoạt động hài hòa với hạ tầng khả dụng dữ liệu. Mối quan hệ này mang tính cộng sinh: rollup nén dữ liệu giao dịch, trong khi lớp khả dụng dữ liệu đảm bảo dữ liệu nén này vẫn có thể truy cập để xác minh.

Có hai kiến trúc rollup chính, mỗi loại tận dụng khả dụng dữ liệu theo cách riêng. Zero-Knowledge (ZK) Rollups sử dụng các bằng chứng mật mã để xác thực giao dịch ngoài chuỗi trước khi gửi chúng lên chuỗi chính. Trong khi đó, Optimistic Rollups giả định rằng các giao dịch là hợp lệ theo mặc định, nhưng có các cơ chế xác minh cho các giao dịch tranh chấp. Trong cả hai mô hình, lớp khả dụng dữ liệu cung cấp lớp xác minh quan trọng—đảm bảo rằng dữ liệu giao dịch có thể được truy xuất và kiểm tra bởi bất kỳ thành viên hoặc validator nào cần xác minh tính chính xác.

Điều này tạo ra một hiệu ứng mạnh mẽ: khi lớp khả dụng dữ liệu xử lý việc lưu trữ dữ liệu và chứng minh khả năng truy xuất, các rollup có thể tập trung hoàn toàn vào việc sắp xếp và thực thi giao dịch. Việc tách biệt các trách nhiệm này làm tăng khả năng xử lý tổng thể trong khi vẫn duy trì an ninh. Một hạ tầng khả dụng dữ liệu vững chắc cho phép rollup đạt được nhiều kết quả chuyển đổi:

• Cấu trúc an ninh nâng cao: Bằng cách đảm bảo dữ liệu giao dịch có thể xác minh dễ dàng, lớp khả dụng dữ liệu cải thiện đáng kể các đặc tính an ninh của các giải pháp rollup, khiến chúng trở thành các lựa chọn đáng tin cậy để mở rộng mạng lưới blockchain trong khi vẫn giữ được các đảm bảo về tính toàn vẹn mà người dùng mong đợi.

• Cải tiến khả năng mở rộng đáng kể: Với hạ tầng khả dụng dữ liệu riêng biệt, rollup có thể xử lý khối lượng giao dịch tăng theo cấp số nhân, trực tiếp giải quyết nút thắt về khả năng mở rộng đã hạn chế việc chấp nhận blockchain.

• Giảm đáng kể chi phí giao dịch: Sự phối hợp giữa rollup và lớp khả dụng dữ liệu cho phép phí giao dịch giảm đến hàng trăm lần, làm cho công nghệ blockchain trở nên kinh tế hơn và dễ tiếp cận hơn với người dùng và nhà phát triển chính thống.

• Trải nghiệm người dùng vượt trội: Các cải tiến về khả năng xử lý, đảm bảo an ninh và chi phí hiệu quả tạo ra trải nghiệm hấp dẫn, thúc đẩy sự chấp nhận rộng rãi và tích hợp trong các ứng dụng.

Hệ sinh thái các dự án khả dụng dữ liệu đang định hình lại blockchain

Thị trường lớp khả dụng dữ liệu đang chứng kiến sự đổi mới mạnh mẽ. Dưới đây là phân tích các dự án hàng đầu đang thúc đẩy hạ tầng quan trọng này:

Celestia: Tiên phong kiến trúc mô-đun

Celestia nổi bật với cách tiếp cận mô-đun trong thiết kế blockchain. Thay vì cố gắng tối ưu hóa thực thi, đồng thuận và khả dụng dữ liệu trong một cấu trúc duy nhất, Celestia tách riêng các chức năng này thành các lớp độc lập chuyên biệt. Phương pháp này cho phép các nhà phát triển ra mắt các chuỗi tùy chỉnh với độ an toàn và khả năng mở rộng phù hợp với yêu cầu riêng của họ.

Celestia sử dụng các bằng chứng khả dụng dữ liệu dựa trên mã hóa xóa (erasure coding)—kỹ thuật chia dữ liệu thành các phần dư thừa để toàn bộ dữ liệu có thể được khôi phục từ một phần nhỏ. Phương pháp này giúp các validator không cần tải xuống toàn bộ khối để chứng minh khả dụng dữ liệu, giảm đáng kể yêu cầu phần cứng. Token TIA bảo vệ mạng qua staking, đồng thời phục vụ chức năng quản trị và thanh toán phí giao dịch trong hệ sinh thái Celestia.

EigenDA: Khả dụng dữ liệu gốc Ethereum

EigenDA hướng tới các rollup của Ethereum với cách tiếp cận mới: tận dụng hệ sinh thái EigenLayer để cung cấp bảo mật chia sẻ cho dịch vụ khả dụng dữ liệu. Bằng cách cho phép các staker Ethereum “đặt cược lại” ETH của họ để xác minh khả dụng dữ liệu, EigenDA tạo ra một hạ tầng an toàn về mặt kinh tế, đặc biệt dành cho nhu cầu dữ liệu của rollup.

Hệ thống sử dụng mã hóa xóa và cam kết KZG (một dạng cam kết mật mã) để thực hiện các hoạt động dữ liệu hiệu quả. Điều làm EigenDA đặc biệt hấp dẫn là khả năng xử lý dữ liệu—kiểm tra riêng cho thấy tốc độ 10 MBps, với kế hoạch mở rộng tới 1 GBps. Việc tập trung vào giảm chi phí vốn thông qua bảo mật chia sẻ và giảm yêu cầu lưu trữ cho các nhà vận hành làm cho nó trở thành lựa chọn kinh tế hấp dẫn cho các nhà vận hành rollup.

Avail: Hạ tầng dữ liệu tập trung vào chủ quyền

Ra mắt bởi Polygon, Avail ưu tiên khả năng mở rộng và khả năng tương tác cho các ứng dụng Web3. Nó hoạt động như một lớp khả dụng dữ liệu nền tảng, hỗ trợ rõ ràng các rollup chủ quyền—các ứng dụng muốn sử dụng Avail để khả dụng dữ liệu trong khi vận hành môi trường thực thi riêng của mình.

Kiến trúc kỹ thuật của Avail kết hợp mã hóa xóa, cam kết vector và các phương pháp xác minh dữ liệu hiệu quả và an toàn. Một điểm đặc biệt tinh tế trong thiết kế của nó là: các khách hàng nhẹ có thể lấy mẫu ngẫu nhiên các phần nhỏ của dữ liệu, và bằng cách tổng hợp các mẫu từ nhiều khách hàng trong mạng, Avail có thể xác minh rằng toàn bộ dữ liệu khối tồn tại mà không cần từng khách hàng tải xuống toàn bộ khối. Phương pháp xác minh thống kê này duy trì các đảm bảo về an ninh trong khi giảm đáng kể yêu cầu tài nguyên. Các mối quan hệ đối tác của Avail với StarkWare chứng tỏ tầm quan trọng của nó trong việc thúc đẩy các giải pháp mở rộng cho nhiều ứng dụng blockchain.

KYVE: Hạ tầng xác minh dữ liệu phi tập trung

KYVE mang đến một cách tiếp cận khác cho vấn đề dữ liệu: nó hoạt động như một giao thức xác minh và truyền dữ liệu phi tập trung. Thay vì chỉ lưu trữ dữ liệu khả dụng, KYVE đảm bảo tính bất biến của dữ liệu, xác minh tính toàn vẹn và cho phép truy xuất dễ dàng qua các lớp lưu trữ khác nhau.

Giao thức này về cơ bản kết nối các lớp lưu trữ và khả dụng dữ liệu khác nhau, tạo ra giao diện tiêu chuẩn cho trải nghiệm dữ liệu trong toàn bộ hệ sinh thái. Sự hậu thuẫn của các quỹ lớn như NEAR, Solana và các công ty đầu tư như Coinbase Ventures làm nổi bật tầm quan trọng của KYVE. Dự án hướng tới cung cấp Data Rollups như một Dịch vụ (DRaaS), cho phép các nhà phát triển và nhà vận hành rollup truy cập hạ tầng dữ liệu chuyên nghiệp. Token KYVE thúc đẩy an ninh mạng qua cơ chế Proof of Stake và cho phép quản trị phi tập trung.

NEAR DA: Khả dụng dữ liệu chi phí thấp cho Ethereum

Ra mắt bởi NEAR Foundation vào cuối 2023, NEAR DA nhắm tới giảm chi phí khả dụng dữ liệu cho các rollup của Ethereum. Bằng cách cung cấp lưu trữ calldata rẻ hơn đáng kể so với Layer 1 của Ethereum—khoảng 8.000 lần rẻ hơn—NEAR DA giúp các giải pháp rollup phức tạp trở nên khả thi về mặt kinh tế cho nhiều dự án hơn.

NEAR DA tích hợp với NEAR Open Web Stack, cung cấp cho các nhà phát triển rollup các công cụ bổ sung như FastAuth để đơn giản hóa quá trình onboarding người dùng và thư viện toàn diện cho phát triển frontend phi tập trung. Điều này định vị NEAR không chỉ là nhà cung cấp khả dụng dữ liệu mà còn là nền tảng toàn diện cho phát triển blockchain mô-đun trên Ethereum.

Storj: Lưu trữ đám mây phi tập trung với các ưu đãi kinh tế

Storj tiếp cận khả dụng dữ liệu qua lăng kính của lưu trữ đám mây phi tập trung. Nó phân phối các phần tệp mã hóa qua mạng lưới các nút độc lập toàn cầu, loại bỏ các điểm thất bại đơn lẻ đồng thời nâng cao quyền riêng tư và bảo mật. Mỗi tệp được mã hóa bằng AES-256-GCM trước khi chia thành các mảnh nhỏ và phân phối.

Mạng gồm ba thành phần: Storage Nodes (nút lưu trữ, kiếm token STORJ), Uplink Clients (công cụ phát triển cho các thao tác tệp), và Satellites (quản lý quyền truy cập, siêu dữ liệu và kế toán). Mô hình giá dựa trên sử dụng thực tế và khả năng tương thích với Amazon S3 giúp Storj hấp dẫn với các nhà phát triển. Bằng cách khuyến khích các nhà vận hành nút bằng các khoản thanh toán nhỏ, Storj tạo ra một mạng lưới lưu trữ tự duy trì.

Filecoin: Lưu trữ phi tập trung bền vững quy mô lớn

Filecoin hoạt động như một thị trường lưu trữ peer-to-peer, nơi người dùng mua lưu trữ từ các nhà cung cấp phân tán. Bằng cách kết hợp xác minh mật mã và các ưu đãi kinh tế, Filecoin đảm bảo dữ liệu không chỉ được lưu trữ mà còn được duy trì và có thể truy xuất liên tục theo thời gian.

Giao thức sử dụng các cơ chế chứng minh đặc biệt: proof-of-replication (PoRep) xác minh rằng các nhà cung cấp thực sự đang lưu trữ dữ liệu họ tuyên bố, trong khi proof-of-spacetime (PoSt) chứng minh việc lưu trữ liên tục trong thời gian dài. Sự tích hợp của Filecoin với IPFS tạo thành một tổ hợp mạnh mẽ—IPFS xử lý phân phối dữ liệu theo địa chỉ nội dung, còn Filecoin bổ sung lớp ưu đãi kinh tế đảm bảo tính bền vững. Các nhà phát triển bị thu hút bởi tiềm năng quy mô lớn của Filecoin, khả năng tương thích IPFS và chi phí thấp hơn so với các lựa chọn lưu trữ tập trung.

Những thách thức lớn đối mặt với hạ tầng khả dụng dữ liệu

Dù đã có tiến bộ đáng kể, các lớp khả dụng dữ liệu vẫn đối mặt với nhiều trở ngại:

Khả năng mở rộng lưu trữ và hạn chế kinh tế: Khi mạng blockchain xử lý khối lượng giao dịch ngày càng cao, yêu cầu lưu trữ cũng tăng theo cấp số nhân. Thách thức này càng phức tạp hơn vì dữ liệu phải luôn có thể truy cập và xác minh mật mã, tạo ra các nút thắt về tính toán và lưu trữ đe dọa lợi ích chi phí mà các lớp khả dụng dữ liệu hướng tới.

Giới hạn hạ tầng mạng: Các lớp khả dụng dữ liệu phụ thuộc vào hạ tầng mạng mạnh mẽ, có khả năng phân phối dữ liệu nhanh chóng. Băng thông hạn chế và biến động độ trễ trên toàn cầu tạo ra các điểm ma sát có thể làm chậm xác nhận giao dịch và làm giảm lợi ích hiệu suất của các giải pháp rollup.

Chi phí xác minh tính toán: Việc xác minh tính toàn vẹn và xác thực của lượng dữ liệu khổng lồ đòi hỏi tài nguyên tính toán đáng kể. Khi dữ liệu tăng lên, các nút khách nhẹ có thể gặp trở ngại trong xác minh, đặc biệt là khi tham gia vào bảo mật mạng với phần cứng hạn chế.

Phức tạp trong khả năng tương tác chuỗi chéo: Sự phát triển của các mạng blockchain đòi hỏi các lớp khả dụng dữ liệu hoạt động liền mạch qua nhiều chuỗi khác nhau. Các rollup kết nối nhiều chuỗi phải đối mặt với các thách thức trong duy trì khả năng khả dụng và toàn vẹn dữ liệu xuyên suốt các cơ chế đồng thuận khác nhau.

Cân bằng giữa phân quyền và khả năng mở rộng: Thách thức cốt lõi vẫn còn đó: tăng cường phân quyền thường làm giảm khả năng mở rộng, trong khi các giải pháp dữ liệu tập trung làm suy yếu các đặc tính không tin cậy của blockchain. Tìm ra điểm cân bằng giữa các lực lượng mâu thuẫn này vẫn là một bài toán mở.

Con đường phía trước: Khả dụng dữ liệu như nền tảng khả năng mở rộng

Mối quan hệ cộng sinh giữa hạ tầng khả dụng dữ liệu và các giải pháp rollup đánh dấu một bước ngoặt trong phát triển blockchain. Khi các đổi mới tích tụ—cải tiến nén dữ liệu, giao thức liên chuỗi nâng cao, kỹ thuật xác minh mật mã tiên tiến—hệ sinh thái blockchain sẽ có thêm các công cụ mạnh mẽ để mở rộng quy mô thực tế.

Lớp khả dụng dữ liệu đã tiến hóa từ một chi tiết kỹ thuật mờ nhạt thành trụ cột trung tâm của kiến trúc blockchain. Việc tiếp tục hoàn thiện nó sẽ quyết định tốc độ công nghệ blockchain đạt được khả năng mở rộng, hiệu quả và trải nghiệm người dùng cần thiết để trở thành tiêu chuẩn phổ biến. Đối với các nhà phát triển, validator và người dùng, hiểu rõ về lớp khả dụng dữ liệu cung cấp cái nhìn sâu sắc về lý do tại sao các giải pháp rollup hiện đại là bước tiến thực sự hướng tới lời hứa của hệ sinh thái blockchain.