Giải thích các giải pháp mở rộng Layer-2 trên Ethereum

Tại sao Ethereum cần đến giải pháp mở rộng?

Mở rộng layer trên Ethereum luôn là một trong những chủ đề được thảo luận nhiều nhất kể từ khi blockchain này ra mắt. Các cuộc tranh luận ngày càng gay gắt hơn khi việc tắc nghẽn mạng nghiêm trọng xảy ra thường xuyên trên Ethereum. 

Sự kiện đầu tiên khiến Ethereum cần “gấp” các giải pháp mở rộng Layer-2 chính là cuộc gọi vốn ICO của CryptoKitties vào năm 2017. Sự kiện này diễn ra trên Ethereum đã làm tắc nghẽn toàn bộ hệ thống mạng, khiến phí gas tăng cao đột biến. 

Tình trạng tắc nghẽn trên Ethereum lại càng trầm trọng khi DeFi, NFT và Yield Farming phát triển mạnh. Đã có lúc phí gas lên đến hơn 500 gwei và người dùng không thể xác nhận giao dịch của mình trong một khoảng thời gian khá dài. 

Khi nói đến việc mở rộng trên Ethereum hoặc các blockchain nói chung, có 2 giải pháp chính để thực hiện: mở rộng layer chính (Layer-1) hoặc mở rộng bằng cách chuyển bớt một số hoạt động sang Layer khác (Layer-2). 

Layer-1 và Layer-2 là gì ?

Layer-1 là thuật ngữ được sử dụng để mô tả kiến trúc blockchain chính cơ bản như Bitcoin hay Ethereum.

Layer 2 là thuật ngữ chung nói về các giải pháp mở rộng trên Ethereum. Nhiệm vụ của giải pháp Layer-2 là cải thiện khả năng xử lý, tốc độ và phí giao dịch trên Layer-1.  

Các Layer-2 được xây dựng dựa trên Layer-1. Thừa hưởng tính bảo mật cao từ các Layer-1 là một trong những điểm khác biệt giữa Layer-2 với các giải pháp mở rộng khác trên Ethereum. 

Ethereum hiện có thể xử lý khoảng 15 giao dịch/giây trên Layer-1. Và việc mở rộng Layer-2 có thể làm tăng đáng kể số lượng giao dịch trên Ethereum. Dự kiến Layer-2 sẽ giúp Ethereum xử lý lên đến 100,000 giao dịch/giây sau khi hoàn thành các chuỗi shard để lưu trữ dữ liệu. 

Liệu Ethereum 2.0 có phải giải pháp mở rộng của Ethereum không?

Ethereum 2.0 sử dụng thuật toán Proof-of-Stake và sharding giúp tăng khối lượng giao dịch trên Layer-1. Nhưng ngay cả khi xuất hiện Ethereum 2.0, Ethereum vẫn cần các Layer-2 để xử lý được hàng trăm nghìn hoặc thậm chí hàng triệu giao dịch mỗi giây trong tương lai.

Về mặt lý thuyết, chúng ta có thể không quan tâm đến Layer-2 và tập trung hoàn toàn vào việc mở rộng chỉ trên Layer-1. Giải pháp này sẽ yêu cầu các node cần hoạt động hết công suất để xử lý các giao dịch nhanh chóng hơn. Điều này có thể làm mất tính phi tập trung và giảm đáng kể tính bảo mật trên Ethereum. 

Quay về thực tế, cần đối mặt với vấn đề là chúng ta không thể đánh đổi tính bảo mật và phi tập trung để có được giải pháp mở rộng cho Ethereum. Vì thế Layer-2 chính là lựa chọn duy nhất cho việc “make Ethereum great again”.

Giải pháp mở rộng Layer-2

Giải pháp mở rộng Layer-2 là thuật ngữ chung về các giải pháp giúp cải thiện các tính năng của Layer-1 bằng cách xử lý giao dịch off-chain (bên ngoài Layer-1). Các tính năng mà  Layer-2 có thể cải thiện là khối lượng, tốc độ giao dịch và phí gas trên Layer-1.  

Trên thực tế, có rất nhiều giải pháp mở rộng cho các blockchain Layer-1. Một số giải pháp sẽ hướng tới việc tăng khối lượng giao dịch của Ethereum từ gần đến trung hạn, một số sẽ hướng tới từ trung đến dài hạn. 

Các giải pháp mở rộng chỉ dành riêng cho Ethereum, ví dụ như Payment Channel (Channel thanh toán). Bên cạnh đó cũng có các giải pháp như Optimistic Rollup, ZK Rollop sẽ sử dụng được cho nhiều blockchain Layer-1 khác ngoài Ethereum. 

Channel

Channel là giải pháp mở rộng giúp người dùng giao dịch peer-to-peer off-chain. Giải pháp này được xây dựng tương tự như Lightning Network của Bitcoin. Về cơ bản, channel là các kênh thanh toán trong đó người dùng có thể  giao dịch bên ngoài Layer-1 và trở lại khi họ kết thúc giao dịch. 

Ví dụ: Giả sử A và B muốn gửi cho nhau một số ETH. Nếu họ muốn chia số tiền này thành nhiều lần giao dịch, họ có thể thực hiện việc này bên ngoài chuỗi (off-chain) và sau đó quay lại chuỗi chính (main-chain) khi họ ngừng giao dịch. 

Để mở một channel, A và B đều sẽ gửi ETH đến một ví multisig. Sau đó, họ có thể gửi cho nhau bao nhiêu giao dịch tùy thích miễn là họ lưu trữ từng chữ ký giao dịch off-chain. Sau khi kết thúc, cả 2 đóng channel và nhận lại tiền đã bị khoá trước đó. 

Plasma

Plasma là một giải pháp Layer-2 được đề xuất bởi Joseph Poon và Vitalik Buterin. Đây là một Framework để xây dựng các ứng dụng có thể mở rộng trên Ethereum. 

Cấu trúc của Plasma cho phép tạo ra vô số các blọckchain con (child chain) có khả năng hoạt động độc lập và tương tác với Ethereum bằng cách sử dụng thuật toán Merkle-Tree để kết hợp các smart contract. 

Khái niệm về Plasma khá đơn giản: Bạn có thể tạo ra số lượng không giới hạn các blockchain con – bản sao của blockchain Ethereum miễn có thể xác minh được mọi thông tin trên các blockchain đó là hợp lệ. Giải pháp Plasma giúp Layer-1 cải thiện được tốc độ giao dịch và giảm đáng kể phí giao dịch.

Sidechain

Sidechain là các blockchain riêng biệt, hoạt động độc lập và vận hành song song với Ethereum Mainnet. 

Sidechain có khả năng tương tác với Ethereum bằng cách sử dụng Ethereum Virtual Machine (Máy ảo Ethereum). Chính vì thế các contract được triển khai trên Ethereum có thể được triển khai trực tiếp đến sidechain. xDai là một ví dụ về một sidechain như vậy.

Rollups

Rollups là giải pháp mở rộng hoạt động bằng cách “cuộn” các giao dịch sidechain thành một giao dịch duy nhất và tạo bằng chứng mật mã, còn được gọi là SNARK. Chỉ có các bằng chứng này mới được gửi đến Layer-1.

Với Rollups, tất cả trạng thái giao dịch và quá trình thực hiện đều được xử lý trong sidechain. Layer chính Ethereum chỉ lưu trữ dữ liệu giao dịch.

Có 2 loại Rollups: Zk rollups và optimistic rollups.

Mặc dù nhanh và hoạt động hiệu quả hơn optimistic rollups nhưng Zk rollups không có tính tương thích với nhiều smart contract có tính phức tạp cao.

Trong khi đó, Optimistic Rollups chạy một máy ảo tương thích EVM được gọi là OVM (Optimistic Virtual Machine) cho phép thực hiện các smart contract trên Ethereum. Điều này thực sự quan trọng vì nó giúp các  smart contract dễ dàng triển khai hơn. 

Một trong những dự án nổi bật nhất đang sử dụng phương thức Optimistic rollups là Optimism.

Trong khi đó, khi nói đến Zk rollups, Loopring và DeversiFi là những ví dụ điển hình. 

Tổng kết

Mong rằng bài viết sẽ giúp bạn hiểu căn bản về giải pháp Layer 2 và ứng dụng của các Layer này trên Ethereum cũng như các blockchain Layer-1. Hãy theo dõi Coinvn để cập nhật thêm nhiều thông tin bổ ích về kiến thức, tin tức và dự án liên quan đến thị trường tiền điện tử nhé!