Hiểu về nền tảng của mạng lưới Crypto: Giải thích về các Blockchain Layer 1

Các loại tiền điện tử như Bitcoin về cơ bản thách thức hệ thống tài chính truyền thống thông qua sự phân quyền, tuy nhiên sự vắng mặt của kiểm soát trung tâm này không dẫn đến hỗn loạn. Ngược lại, điều trái ngược lại đúng — khi xem xét hạ tầng kỹ thuật bên dưới các hệ thống crypto, ta nhận thấy rõ các kỹ thuật tinh vi và thiết kế tỉ mỉ. Để bất kỳ loại tiền kỹ thuật số nào hoạt động một cách đáng tin cậy, nó cần các giao thức đáng tin cậy và độc lập có khả năng quản lý các giao dịch ngang hàng an toàn. Đối với hầu hết các sáng kiến tiền điện tử, một blockchain lớp 1 (L1) đóng vai trò là hạ tầng nền tảng của toàn bộ kiến trúc hệ thống của họ. Phần này sẽ xem xét blockchain lớp 1 là gì, tầm quan trọng của chúng trong hệ sinh thái crypto, các cơ chế vận hành của chúng, và lý do tại sao chúng là thành phần không thể thay thế trong phát triển tiền điện tử.

Tại sao Blockchain lớp 1 lại cần thiết cho kiến trúc tiền điện tử

Blockchain lớp 1 (L1) hoạt động như các giao thức nền tảng cho phép các mạng lưới tiền điện tử vận hành một cách độc lập và an toàn. Hãy xem chúng như là các cơ quan lập pháp và thực thi cho các dự án crypto — chúng thiết lập và duy trì các quy tắc điều chỉnh toàn bộ hệ thống. Mã nguồn của một giao thức L1 xác định các tiêu chuẩn vận hành mà tất cả các thành viên mạng (gọi là nút) phải tuân thủ để phát sóng, xác minh và ghi nhận các giao dịch mới trên sổ cái phân tán. Các đặc điểm kỹ thuật của mã L1 chứa đựng các hướng dẫn toàn diện về cách hoạt động của tiền điện tử từ đầu đến cuối.

Vì blockchain lớp 1 chiếm vị trí thấp nhất trong cấu trúc của một hệ thống tiền điện tử, chúng đóng vai trò là nền tảng hoặc lớp cơ sở chính. Các chuyên gia trong ngành thường dùng các thuật ngữ như “mainnet” và L1 thay thế cho nhau, vì giao thức L1 bao gồm tất cả các yêu cầu vận hành quan trọng cho một mạng lưới tiền điện tử hoạt động. Nếu không có kiến trúc blockchain lớp 1 vững chắc, các loại tiền điện tử sẽ thiếu cấu trúc tổ chức cần thiết để xử lý các giao dịch một cách đáng tin cậy trên quy mô lớn.

Vai trò của các cơ chế đồng thuận trong an ninh của Giao thức lớp 1

Mỗi loại tiền điện tử đều thực thi các tiêu chuẩn mã hóa và giao thức vận hành riêng biệt, nhưng blockchain lớp 1 đòi hỏi một cơ chế đồng thuận — một thành phần công nghệ then chốt — để thiết lập sự tin cậy lẫn nhau giữa các nhà vận hành mạng phân quyền. Các cơ chế này sử dụng các quy trình thuật toán để thiết lập và thực thi các hướng dẫn về cách các giao dịch tiền điện tử được xử lý và xác thực đúng đắn.

Blockchain Bitcoin minh họa rõ điều này qua mô hình đồng thuận proof-of-work (PoW), trong đó các thành viên mạng tham gia vào cuộc thi tính toán mỗi 10 phút, giải các câu đố toán học phức tạp để thêm các khối giao dịch mới vào sổ cái. Các hệ thống lớp 1 khác nhau áp dụng các phương pháp tiếp cận thay thế: Ethereum và Solana, ví dụ, thực hiện cơ chế proof-of-stake (PoS), trong đó các validator khóa lượng tiền điện tử của họ để đảm bảo quyền xác nhận các giao dịch mới.

Để khuyến khích các nhà vận hành mạng tham gia các hệ thống lớp 1 này, cả mạng PoW và PoS đều phân phối tiền điện tử mới tạo ra cho các nút thành công trong việc phát hành các khối hợp lệ — validators của Bitcoin nhận BTC, trong khi validators của Ethereum nhận phần thưởng ETH. Cấu trúc khuyến khích này đảm bảo sự tham gia liên tục của mạng lưới và an ninh của hệ thống.

Ngoài các thuật toán đồng thuận, các blockchain lớp 1 còn tích hợp các giao thức bảo mật bổ sung vào mã nền tảng của chúng để bảo vệ tính toàn vẹn của giao dịch và ngăn chặn hành vi độc hại. Nhiều hệ thống PoS thực hiện các cơ chế “slashing” nhằm trừng phạt các validator hành xử sai hoặc không hoàn thành trách nhiệm của mình bằng cách loại bỏ một phần lượng stake của họ. Bitcoin sử dụng một phương pháp bảo mật khác, yêu cầu sáu xác nhận độc lập trước khi các giao dịch được ghi vĩnh viễn trên blockchain, tạo thêm lớp xác minh chống gian lận.

Blockchain lớp 1 cũng quản lý các cấu trúc phí (gọi là phí gas) và xác định lượng tiền điện tử mới được phát hành vào lưu thông. Bitcoin tự động giảm một nửa lượng BTC phát hành sau mỗi bốn năm trong một sự kiện gọi là “halving”, giảm dần nguồn cung mới theo hệ thống. Ethereum hoạt động theo cách khác, có cơ chế phát hành và phá hủy ETH linh hoạt, tự điều chỉnh tổng cung dựa trên hoạt động của mạng. Sau nâng cấp EIP-1559 vào năm 2021, Ethereum vĩnh viễn loại bỏ một phần phí giao dịch khỏi lưu thông, kiểm soát lạm phát ETH một cách hiệu quả.

Các blockchain lớp 1 chính: đặc điểm, đánh đổi và hiệu suất

Bitcoin đã giới thiệu mô hình blockchain lớp 1 thành công từ năm 2009, truyền cảm hứng cho hàng trăm dự án tiền điện tử sau này xây dựng hạ tầng L1 của riêng họ. Các loại tiền điện tử nổi bật nhất ngày nay đều dựa vào blockchain lớp 1 để bảo vệ mạng lưới và xử lý các giao dịch.

Bitcoin: Được tạo ra vào năm 2009 bởi nhà phát triển ẩn danh Satoshi Nakamoto, Bitcoin là loại tiền điện tử lâu đời nhất và có giá trị vốn hóa cao nhất. L1 của nó sử dụng mô hình đồng thuận PoW tiêu tốn nhiều năng lượng, trong đó các thành viên mạng cạnh tranh mỗi 10 phút để giải các bài toán toán học và ghi nhận các giao dịch mới. Thiết kế này ưu tiên an ninh và phân quyền hơn là tốc độ giao dịch.

Ethereum: Là loại tiền điện tử lớn thứ hai theo giá trị thị trường, Ethereum đã cách mạng hóa blockchain lớp 1 bằng cách cho phép các nhà phát triển bên thứ ba xây dựng các ứng dụng phi tập trung (dApps) trên nền tảng của nó. Ban đầu ra mắt năm 2015 theo mô hình PoW giống Bitcoin, Ethereum đã chuyển đổi mạnh mẽ trong đợt nâng cấp “Merge” năm 2022, chuyển sang cơ chế PoS, giảm đáng kể tiêu thụ năng lượng đồng thời duy trì an ninh mạng.

Litecoin: Phát triển ngay sau khi Bitcoin ra mắt, Litecoin (LTC) được thiết kế đặc biệt như một hệ thống thanh toán ngang hàng nhanh hơn và tiết kiệm hơn. Mặc dù L1 của nó sử dụng thuật toán khác so với Bitcoin, Litecoin vẫn duy trì cấu trúc PoW, cho phép tạo khối nhanh gấp khoảng bốn lần so với mạng Bitcoin.

Solana: Được xếp vào nhóm “đối thủ cạnh tranh của Ethereum,” Solana nổi bật với các lựa chọn kiến trúc đặc biệt nhấn mạnh khả năng xử lý giao dịch và hiệu quả chi phí. L1 dựa trên PoS của Solana đạt khả năng xử lý giao dịch vượt trội, lý thuyết có thể đạt tới 50.000 giao dịch mỗi giây, phù hợp cho các ứng dụng tần suất cao và người dùng muốn phí thấp nhất có thể.

Cardano: Cũng như Solana, Cardano hoạt động như một blockchain PoS lớp 1 trong nhóm cạnh tranh với Ethereum, nhưng được thành lập riêng biệt vào năm 2015 bởi Charles Hoskinson, một cựu nhà phát triển Ethereum. Cardano nhấn mạnh dựa trên nghiên cứu học thuật đã qua bình duyệt làm nền tảng phát triển giao thức và tích cực chào đón các nhà phát triển bên thứ ba xây dựng các ứng dụng phi tập trung trên hạ tầng L1 của nó.

Thách thức về khả năng mở rộng và khả năng tương tác của hệ thống lớp 1

Dù đóng vai trò thiết yếu trong việc xử lý các giao dịch an toàn và hiệu quả, các blockchain lớp 1 thường gặp khó khăn về giới hạn linh hoạt. Các thuật toán điều chỉnh của L1 được thiết kế có tính xác định cao nhằm duy trì tính nhất quán trong mạng phân quyền — mọi thành viên đều phải tuân theo các quy tắc giống nhau. Trong khi thiết kế cứng nhắc này đảm bảo dự đoán được và các đảm bảo an ninh vững chắc, nó thường mâu thuẫn với mong muốn đổi mới và nâng cao khả năng xử lý của các nhà phát triển.

Người đồng sáng lập Ethereum Vitalik Buterin đã diễn đạt rõ mối căng thẳng này qua khái niệm “trilemma blockchain,” đề xuất rằng các nhà thiết kế giao thức tiền điện tử không thể đồng thời tối ưu tất cả ba yếu tố then chốt — phân quyền, an ninh hoặc khả năng mở rộng — khi xây dựng hệ thống của họ. Các nhà phát triển vẫn đang tìm kiếm các giải pháp tiềm năng, chẳng hạn như “sharding,” chia nhỏ blockchain chính thành các phân đoạn dữ liệu độc lập. Bằng cách phân phối yêu cầu dữ liệu qua các thành viên mạng, sharding nhằm tăng tốc độ mạng và hiệu quả hoạt động.

Một hạn chế khác liên quan đến khả năng các blockchain lớp 1 khác nhau giao tiếp với nhau. Vì mỗi L1 duy trì hệ sinh thái riêng biệt với các tiêu chuẩn mã hóa độc quyền, quá trình chuyển đổi tài sản kỹ thuật số giữa các L1 hoặc truy cập các ứng dụng qua nhiều mạng lưới thường gặp vấn đề kỹ thuật hoặc không thể thực hiện. Các chuyên gia tiền điện tử gọi hạn chế kiến trúc này là “vấn đề khả năng tương tác,” thúc đẩy các dự án như Cosmos và Polkadot tập trung phát triển hạ tầng giao tiếp liên chuỗi (IBC) đáng tin cậy.

Lớp 1 so với Lớp 2: Hiểu rõ về hệ thống kiến trúc

Trong những năm đầu của tiền điện tử, thuật ngữ “lớp 1” chưa tồn tại, vì hầu hết các blockchain đều theo các mô hình vận hành tương tự và thực hiện các chức năng giống nhau — thực hiện các giao dịch và duy trì tính toàn vẹn của mạng. Khi các loại tiền điện tử mới bắt đầu xây dựng các giao thức trên các chuỗi nền tảng này, các nhà phát triển cần có thuật ngữ để phân biệt các hệ thống nền tảng với các giao thức bổ sung này, dẫn đến thuật ngữ lớp 2 (L2).

Lớp 2 đề cập đến bất kỳ hệ thống tiền điện tử nào tận dụng hạ tầng bảo mật của blockchain lớp 1 hiện có. Các giải pháp L2 thường dựa trên các đặc tính phân quyền của các hệ thống lớp 1 đã được thiết lập — đặc biệt là Ethereum — để giới thiệu các chức năng mới hoặc nâng cao khả năng xử lý giao dịch của giao thức nền tảng. Ví dụ bao gồm Arbitrum, Optimism và Polygon, xây dựng mạng lưới của họ trên Ethereum nhằm cung cấp cho người dùng xác nhận giao dịch nhanh hơn và phí giao dịch thấp hơn đáng kể. Khi người dùng tương tác với các giải pháp L2 dựa trên Ethereum này, họ chuyển tài sản kỹ thuật số của mình lên lớp phụ, sử dụng các tính năng của nó, rồi sau đó hoàn tất giao dịch trở lại trên mainnet Ethereum.

Các giải pháp L2 đôi khi phát hành các tài sản kỹ thuật số riêng của chúng, nhưng khác biệt căn bản so với tiền điện tử lớp 1 — chúng được gọi là “token” chứ không phải “coin.” Sự khác biệt chính nằm ở chỗ chúng tồn tại như các phần bổ sung cho hệ sinh thái của L1, trong khi coin là thành phần cốt lõi của giao thức của L1. Coin là phương tiện thanh toán chính của blockchain tương ứng, còn token là các tính năng bổ sung trong hệ sinh thái đó. Các token L2 phổ biến gồm MATIC của Polygon, ARB của Arbitrum và OP của Optimism, mỗi loại đại diện cho giá trị trong môi trường lớp 2 của chúng, nhưng cuối cùng đều dựa trên blockchain lớp 1 cha của chúng.

Hiểu rõ về blockchain lớp 1 cung cấp nền tảng thiết yếu để hiểu cách các hệ thống tiền điện tử hiện đại tổ chức, bảo vệ và mở rộng mạng lưới của chúng. Khi nền kinh tế kỹ thuật số tiếp tục phát triển, blockchain lớp 1 vẫn là hạ tầng nền tảng mà mọi đổi mới trong tiền điện tử đều dựa vào.