Tại sao blockchain tồn tại các lớp khác nhau?

Tổng quan

Blockchain mang tính cách mạng theo nhiều cách, từ các ứng dụng của nó đến các giao thức khác nhau phát triển mạnh trên nền tảng công nghệ này. Có thể nói blockchain làm cho sự tồn tại của con người trở nên dễ dàng hơn. Tác động rõ ràng hơn của blockchain là đối với lĩnh vực tài chính, điều này đã tạo ra một kỷ nguyên mới cho hệ thống tiền tệ.

Blockchain được cấu thành bởi một số yếu tố nhất định. Trong đó, một số khía cạnh và kịch bản ứng dụng của blockchain, chẳng hạn như peer-to-peer, rất rõ ràng và dễ nhận biết hơn những khía cạnh khác. Một trong những khía cạnh chưa được hiểu rõ của blockchain có liên quan đến các lớp blockchain hay còn gọi là các Layer.

Bài viết này đóng vai trò như một ống kính, phóng đại khái niệm về các lớp blockchain và mục đích đằng sau mỗi lớp với tiêu điểm ở các Layer 2.

Nhìn lại lịch sử

Trong những ngày đầu, quá trình phát triển của blockchain gặp rất nhiều vấn đề về niềm tin với hệ thống tiền tệ. Vấn đề này xảy ra sau khi Vàng không còn là tiêu chuẩn tiền tệ và Fiat đã được chấp nhận làm tiêu chuẩn tiền tệ mới.

Giao thức giống như blockchain đầu tiên được tạo ra vào cuối những năm 90 bởi Tiến sĩ David Shuam, người đã thảo luận về “Hệ thống máy tính được thiết lập, duy trì và tin cậy bởi các nhóm đáng ngờ lẫn nhau” trong luận án của mình. Lý thuyết của ông đã được xác định rõ ràng trên giấy, mặc dù ông đã thất bại trong nỗ lực thực hiện nó trên thực tế.

Stuart Haber và W. Scott Stornetta đã nghiên cứu thêm về nó. Bộ đôi đã phát triển các thành phần quan trọng hữu ích trong việc tạo ra blockchain, chẳng hạn như Merkle Tree.

Bất chấp nỗ lực từ David, Stuart và Scott, phải đến khi một người hoặc một nhóm người dưới bút danh “Satoshi Nakamoto” vào năm 2008 mới đưa ra ý tưởng về thứ trở thành blockchain đầu tiên. Satoshi tin rằng “Một phiên bản tiền mã hóa hoàn toàn ngang hàng sẽ cho phép các khoản thanh toán trực tuyến được gửi trực tiếp từ bên này sang bên khác mà không cần thông qua tổ chức tài chính”. Blockchain đã được triển khai cho Bitcoin và đóng vai trò như một sổ cái công khai cho tất cả các giao dịch thông qua nó.

Về cốt lõi, blockchain mà Satoshi Nakamoto đưa ra được thành lập trên hệ thống ngang hàng, sổ cái kỹ thuật số và khóa mật mã. Quá trình xác thực để xác thực các giao dịch trên blockchain có thể thực hiện được thông qua cơ chế đồng thuận, cơ chế đầu tiên là bằng chứng công việc (PoW).

Blockchain được tạo ra hiệu quả thông qua một số thành phần khác – mang lại cho nó nhiều chức năng hơn.

Một lưu ý quan trọng là “mọi giải pháp đều có một lỗ hổng duy nhất” – điều này cũng giống như blockchain của Satoshi. Để hiểu lỗ hổng duy nhất của blockchain, trước tiên chúng ta hãy cùng xem xét nền tảng quan trọng nhất, đó chính là khái niệm về blockchain.

Blockchain là gì?

Định nghĩa đơn giản nhất của blockchain là một hệ thống ghi lại các giao dịch tiền mã hóa theo một cách bất biến và được phân phối trên một mạng máy tính. Việc quy đổi những giao dịch đó bằng tiền mã hóa không thể thay đổi và biên lai xác minh giao dịch được lưu trữ ở định dạng giống như sổ cái được gọi là khối.

Trang web nội dung nổi bật Wikipedia coi blockchain là “một loại công nghệ sổ cái kỹ thuật số (DLT) bao gồm một danh sách ngày càng tăng các bản ghi, được gọi là khối, được liên kết an toàn với nhau bằng cách sử dụng mật mã.”

Blockchain được thiết kế để khắc phục vấn đề tin cậy, bằng cách buộc các cơ quan quản lý trung ương, như Ngân hàng và các bên thứ ba khác. Khách hàng và doanh nghiệp có nhiều lựa chọn hơn, bao gồm giao dịch nhanh hơn và thanh toán xuyên biên giới dễ dàng mà không hoàn toàn phụ thuộc vào bên thứ ba.

Để toàn bộ hệ thống này phát triển mạnh mẽ như chúng ta hiện đang trải qua, có những khái niệm quan trọng đáng được nêu bật ở thời điểm này, nó bao gồm kiến ​​trúc blockchain và đi sâu vào các thành phần của kiến ​​trúc.

Kiến trúc blockchain

Kiến trúc blockchain là một phần riêng biệt của blockchain cho phép nó hoạt động theo cách thức phi tập trung, hoặc thậm chí tốt hơn, nó giữ cho hoạt động trơn tru.

Kiến trúc này bao gồm năm thành phần chính, đó là:

Lớp cơ sở hạ tầng phần cứng được gọi là lớp máy khách/máy chủ và được tạo bởi các máy ảo, tin nhắn, dịch vụ…

Lớp dữ liệu chủ yếu giải quyết việc lưu trữ các giao dịch thành các khối, nó bao gồm hàm băm, chữ ký số, Merkel Tree…

Lớp mạng liên quan đến khả năng kết nối của các nút được kích hoạt bởi hệ thống mạng ngang hàng.

Lớp đồng thuận là tất cả về tính hợp lệ, đây được coi là lớp thiết yếu trong hầu hết các trường hợp, nó được tạo thành từ bằng chứng công việc, bằng chứng cổ phần, ủy quyền chống công việc… Nó đảm bảo tính hợp lệ và bảo mật của một khối.

Cuối cùng, lớp ứng dụng là một phần của kiến ​​trúc lưu trữ hợp đồng thông minh và Dapp là phần đại diện cho giao diện người dùng (giao diện người dùng).

Mỗi thành phần tập hợp kiến ​​trúc blockchain, đảm bảo hệ thống được bảo mật, phi tập trung và hoạt động trên hệ thống ngang hàng.

Các lớp blockchain

Các lớp blockchain được minh họa tốt nhất bằng cách xác định từng thuật ngữ riêng biệt và sau đó hợp nhất cả hai định nghĩa. Mục đích của blockchain đã được thảo luận trong đoạn trên và đã đến lúc giải thích khái niệm Layer.

Các lớp xác định các mức khác nhau mà tại đó các thành phần tồn tại như mức đó đại diện cho một tập hợp các chức năng có thể tương tác và giao tiếp với một thành phần khác.

Các lớp blockchain đại diện cho các cấp độ khác nhau mà tại đó các giao thức blockchain khác tồn tại, làm cho các giao thức này giao tiếp và tương tác. Các cấp độ này của các giao thức blockchain phân chia theo thứ bậc.

Một số lớp blockchain tồn tại bao gồm lớp 0, lớp 1, lớp 2 và lớp 3. Chúng ta hãy cùng tìm hiểu qua các lớp 0 và 1, sau đó lý giải tại sao các lớp khác lại xuất hiện nhanh chóng ngay sau đó.

Layer 0

Blockchain Layer 0 là lớp cơ sở và là khối xây dựng cho lớp 1 thông qua khả năng tương tác xuyên chuỗi. Chúng bao gồm thiết bị phần cứng, mạng, nút… Lớp 0 có nhiều công dụng, bao gồm xây dựng các doanh nghiệp và Dapp (Decentralized Application) dựa trên blockchain, xác thực lược đồ và nguồn dữ liệu, tiền mã hóa đúc…

Layer 1

Đây là lớp blockchain cao nhất mà các lớp khác được xây dựng trên đó. Đây là lớp nhúng các quy tắc mà mạng áp dụng, bao gồm các ngôn ngữ mã hóa và cơ chế đồng thuận. Trong trường hợp của Bitcoin – nó sử dụng cơ chế Proof of Work, tương tự như Ethereum. Giao thức lớp một cho Cardano, Algorand và Tezos sử dụng cơ chế đồng thuận Proof of Stake.

Hơn nữa, Layer 1 xử lý việc tạo và bổ sung các khối vào blockchain. Chúng được gọi là lớp thực thi.

Tuy nhiên, blockchain phải có ba thuộc tính để hoạt động tốt: Phân quyền, khả năng mở rộng và bảo mật. Với giao thức Layer 1, ba tiêu chí này không được đáp ứng, dẫn đến sự cố về bộ ba bất khả thi của blockchain.

Bộ ba bất khả thi của blockchain là nói về các giao thức lớp một không có ba đặc tính này cần thiết để hoạt động tốt. Đó là một sự đánh đổi và nó phải hy sinh một trong những thứ này để có thể hoạt động đầy đủ. Trong hầu hết các trường hợp, các mạng đã hy sinh khả năng mở rộng. Để hiểu lý do tại sao khả năng mở rộng bị hạn chế, hãy cùng giải thích các thuật ngữ tạo nên bộ ba blockchain.

Mạng phi tập trung: Một mạng được vận hành bởi một loạt các nút, đảm bảo web không bị kiểm soát bởi cơ quan trung ương.

Bảo mật: Điều này ngụ ý về cơ bản bảo vệ dữ liệu khỏi bị tấn công. Các lợi ích khác bao gồm giải quyết vấn đề chi tiêu gấp đôi.

Khả năng mở rộng: Điều này xử lý thông lượng mạng. Theo đó, tức là số lượng giao dịch mỗi giây (TPS) mà một mạng có thể xử lý.

Nhiều mạng như Bitcoin và Ethereum tập trung vào bảo mật và phân quyền, bỏ qua khả năng mở rộng. Khả năng mở rộng liên quan đến thông lượng hoặc thời gian thực hiện của các giao dịch và việc hy sinh khả năng mở rộng đã dẫn đến phí gas cao của Ethereum. Điều này có nghĩa là họ không thể xử lý các giao dịch nhanh hơn mà không ảnh hưởng đến hai yếu tố còn lại là phân quyền và bảo mật – những thứ quan trọng hơn.

Vấn đề cố hữu này về khả năng mở rộng với các giao thức Layer 1 đã dẫn đến việc tạo ra giao thức Layer 2, giúp nó mở rộng thông lượng giao dịch và thời gian thực hiện.

Layer 2 

Giao thức Layer 2 là mức kế tiếp nằm trên giao thức Layer 1. Layer 2 chủ yếu tồn tại để giúp giải quyết vấn đề về khả năng mở rộng của blockchain Layer 1, đạt được thông qua một số phương tiện, một trong số đó là cơ chế ngoài chuỗi để thực hiện các giao dịch.

Các giao thức Layer 2 bao gồm kênh trạng thái được triển khai để mở rộng quy mô Bitcoin, một ví dụ là mạng Lightning và một ví dụ khác là Sidechain được triển khai để mở rộng thông lượng Ethereum.

Lớp 2 hoạt động độc lập với blockchain lớp một, về cơ bản loại bỏ phần lớn công việc khỏi chuỗi chính (Layer 1) và thực hiện nó ngoài chuỗi. Điều này cho phép Layer 1 tập trung nhiều hơn vào việc đáp ứng bảo mật và Layer 2 xử lý thông lượng, 

Layer 3

Giao thức Layer 3 thường được coi là lớp ứng dụng. Giao thức Layer 3 là một phần của chuỗi khối mà người dùng tương tác và nó được chia thành hai phần, đó là ứng dụng và thực thi.

Tính năng ứng dụng bao gồm các ứng dụng thu hút người dùng tương tác với blockchain. Ngược lại, lớp thực thi là phần trừu tượng bao gồm các quy tắc và hợp đồng thông minh điều chỉnh các Dapp.

Tóm lại, cả lớp ứng dụng và lớp thực thi đều hoạt động song song với nhau. Ví dụ về các giao thức Layer 3 là Automated Market Makers, Decentralized Exchange…

Lời kết

Các giao thức phân lớp là điều cần thiết để blockchain theo kịp bằng cách duy trì phân quyền, tăng cường bảo mật và cải thiện khả năng mở rộng. Trong tương lai, các giải pháp tiên tiến sẽ được đưa ra để cải thiện trải nghiệm người dùng, tăng hiệu quả của các chuỗi khối và giao thức phân lớp.