Hiểu về các giải pháp mở rộng quy mô cho blockchain

Khi nhiều người dùng sử dụng blockchain, đòi hỏi hệ thống mạng lưới của blockchain đó phải mở rộng quy mô để có thể xử lý các giao dịch với thời gian và mức phí hợp lý. Hiện tại, thị trường tiền mã hóa có 4 cơ chế mở rộng quy mô chính, đó là Proof of Stake, Sharding, Rollup và Sidechain.

Bộ ba tiêu chí cần có của một blockchain hoàn hảo

Như đã đề cập trong bài viết “giải pháp mở rộng quy mô Layer 2 có phải là cơ hội đầu tư trong năm 2022?”, bộ ba tiêu chí của một blockchain hoàn hảo bao gồm: Phi tập trung, có khả năng mở rộng và bảo mật.

Hầu hết các blockchain Layer 1 hiện nay chỉ đáp ứng được tối đa 2 tiêu chí. Tức là chúng có thể đánh đổi khả năng bảo mật để lấy khả năng mở rộng và ngược lại, hoặc đánh đổi tính phi tập trung để lấy hai khả năng còn lại.

Mặc dù, trong những năm qua, thị trường tiền mã hóa liên tục xuất hiện các blockchain Layer 1 mới, tuy nhiên chúng vẫn không giải quyết triệt để vấn đề đó. Tính đến thời điểm hiện tại, thị trường vẫn chưa có một blockchain Layer 1 nào đáp ứng đủ 3 tiêu chí trên.

Tuy nhiên, cùng với sự phát triển của thị trường tiền mã hóa, nhu cầu giao dịch ngày càng tăng cao. Các nền tảng blockchain Layer 1 đi đầu trong thị trường như Ethereum, phải liên tục nghiên cứu, cải thiện tốc độ xử lý giao dịch của chính nó. 

Bên cạnh đó, các nhà phát triển blockchain cũng giúp sức nghiên cứu ra nhiều giải pháp mở rộng quy mô để giải quyết các vấn đề hiện hữu từ lâu trong không gian blockchain. Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ đi tìm hiểu từng giải pháp mở rộng quy mô cho blockchain, đầu tiên sẽ là Proof of Stake.

Proof of Stake (PoS)

Proof of Stake (PoS) là một cơ chế đồng thuận hoạt động bằng cách giao các công việc khai thác cho các trình xác nhận. Thay vì cho phép các thợ đào sử dụng các sức mạnh tính toán từ thiết bị chuyên dụng để khai thác khối như Proof of Work (PoW), PoS cho phép nhà đầu tư stake các đồng coin tương ứng với blockchain để trở thành người xác thực. Điều này cho phép phân bổ tài nguyên hiệu quả hơn vì cần rất ít thời gian và sức mạnh tính toán để có thể khai thác khối của blockchain PoS.

Ưu và nhược điểm của PoS

Ưu điểm

Không ô nhiễm môi trường: Tiết kiệm năng lượng trong quá trình khai thác, giúp các nền tảng blockchain trở nên thân thiện với môi trường hơn.

Thông lượng mạng cao: Tốc độ xử lý giao dịch nhanh và phí giao dịch cũng rẻ hơn.

Nhược điểm

Tập trung hóa: Những người có tỷ lệ nắm giữ token càng cao trong các pool staking, thì quyền kiểm soát mạng lưới càng lớn.

Bảo mật: Một số người cho rằng trình xác thực ngẫu nhiên trong PoS sẽ khiến một nút đơn lẻ khó kiểm soát 51% sức mạnh tính toán của mạng lưới tại một thời điểm nhất định. Do đó, mức độ bảo mật của PoS thấp hơn so với PoW.

Sharding

Sharding được hiểu đơn giản là việc chia nhỏ một chuỗi khối thành nhiều phân đoạn. Chuỗi phân đoạn chứa dữ liệu và nguồn cấp dữ liệu, nó đảm nhận nhiệm vụ điều phối thông tin giữa các phân đoạn để đảm bảo ngăn ngừa xung đột của cả hệ thống mạng lưới.

Ví dụ: Ethereum 2.0 có kế hoạch sử dụng Sharding để tạo 64 phân đoạn cho mạng lưới của nó trong thời gian sắp tới.

Ưu và nhược điểm của Sharding

Ưu điểm

An toàn: Trình xác thực ngẫu nhiên của các trung tâm ở từng phân đoạn cho khả năng bảo mật cao hơn.

Giảm gánh nặng lưu trữ: Để lưu trữ dữ liệu trên một phân đoạn duy nhất, các node không cần quá nhiều không gian như lưu trữ dữ liệu trên toàn bộ mạng lưới.

Nhược điểm

Những thách thức về kỹ thuật: Một Sharding thành công sẽ yêu cầu các phân đoạn khác nhau giao tiếp hiệu quả thông qua Beacon Chain. Điều này là một thách thức về mặt kỹ thuật cho nhiều nhà phát triển, ngay cả đối với nhóm Ethereum

Không tương thích với các giao thức PoW: Sharding an toàn là vì nó chỉ định ngẫu nhiên các trình xác thực cho các phân đoạn khác nhau thông qua cơ chế PoS. Điều này lại rất khó thực hiện trong các giao thức PoW.

Bảo mật Sharding: Trung tâm ngẫu nhiên

Khi một node kiểm soát 51% phân đoạn trên mạng lưới blockchain sẽ gây ra các vấn đề liên quan đến bảo mật. Điều này đã được giảm thiểu bằng cách lựa chọn ngẫu nhiên bộ phận trung tâm của các trình xác thực cho mỗi phân đoạn, khiến các node trong mạng lưới khó bắt tay nhau để giành quyền kiểm soát.

Với cơ chế lựa chọn ngẫu nhiên này, Sharding thực sự là một giải pháp giúp các blockchain trở nên an toàn hơn. Các trung tâm ngẫu nhiên sẽ giúp Sharding hoạt động tốt cho PoS.

Rollup

Rollup được hiểu đơn giản là một cách gửi nhiều giao dịch tới chuỗi khối dưới dạng một phần dữ liệu duy nhất, có hai loại Rollup:

• Zk Rollup (Zero-knowledge Rollup)
• Optimistic Rollup

Zk Rollup

Zk Rollup là một giải pháp mở rộng quy mô cho các blockchain, hiện tại nó được ứng dụng trên Ethereum. Giải pháp này sẽ xác thực tất cả các giao dịch thông qua PoW bên ngoài chuỗi chính. Sau đó, người xác thực (validator) sẽ gửi bản tổng hợp và bằng chứng xác thực của họ đến chuỗi chính. 

Optimistic Rollup

Tương tự như Zk Rollup, Optimistic Rollup cũng là một giải pháp mở rộng quy mô cho các blockchain và hiện được sử dụng cho blockchain Ethereum. Nó có khả năng xử lý các giao dịch trên Ethereum nhanh và rẻ hơn, nhưng nó vẫn giữ được khả năng bảo mật của Ethereum. 

Optimistic Rollup giả định rằng tất cả các giao dịch được gửi đến mạng lưới là đúng, cho đến khi có người chứng minh nó sai. Giải pháp này không liên quan đến PoW, nhưng nó sẽ dựa vào cộng đồng để xác định các giao dịch có dấu hiệu gian lận. Khi điều này xảy ra, người đã gửi bản Rollup có thể sẽ bị loại khỏi hệ thống.

Để đảm bảo an toàn khi chuyển tiền từ blockchain Layer 2 sang blockchain Layer 1, Optimism Rollup sẽ giữ tài sản của người dùng trong vòng 7 ngày, để cung cấp cho cộng đồng (trong trường hợp này được gọi là người xác thực) đủ thời gian để phát hiện và đánh dấu bất kỳ giao dịch gian lận. Điều này dẫn đến một nhược điểm, tốc độ xử lý giao dịch chuyển từ blockchain Layer 2 sang blockchain Layer 1 rất lâu.

Để hiểu rõ hai giải pháp này, nhà đầu tư có thể tham khảo bài viết “làm thế nào để mở rộng quy mô cho Ethereum?”.

Ưu và nhược điểm của các giải pháp Rollup

Ưu điểm

Các giải pháp của Rollup giúp các blockchain tăng thông lượng, giải quyết được vấn đề tắc nghẽn mạng lưới. Đáng chú ý là nó đã được ứng dụng để tạo ra nhiều dự án blockchain Layer 2 cho Ethereum. 

Ngoài ra, các giải pháp này giúp đảm bảo quyền riêng tư khi xác nhận tính trọn vẹn và chính xác của dữ liệu mà không cần tiết lộ những thông tin, dữ liệu quan trọng.

Nhược điểm

Tiềm năng mở rộng có hạn: Optimistic Rollup được ước tính có tiềm năng mở rộng từ 10 đến 100 lần, trong khi tiềm năng mở rộng của Zk Rollup dự kiến ​​sẽ lớn hơn nhưng vẫn chưa được chứng minh.

Khả năng tương thích: Mức độ tương thích với EVM của các giải pháp này tương đối thấp, vì thế để các giao thức hiện có của Ethereum sử dụng chúng để phát triển là một thách thức lớn. (Khả năng tương thích EVM có nghĩa là các nhà phát triển có thể lấy dòng code đã viết trước đó và chạy nó trên một môi trường tương tự thay vì xây dựng từ đầu).

Thanh khoản bị phân mảnh: Việc thanh khoản bị phân mảnh giữa các giao dịch Rollup và giao dịch thông thường sẽ dẫn đến rủi ro trượt giá khá cao.

Sidechain

Sidechain là các chuỗi khối riêng biệt được kết nối với chuỗi chính bằng cầu nối. Sự khác biệt giữa Sidechain và các giải pháp Rollup chính là quy trình bảo mật, khai thác phần thưởng của chuỗi phụ hoàn toàn độc lập với chuỗi chính.

Cầu nối

Cầu nối giữa chuỗi chính và chuỗi phụ liên quan đến chốt hai chiều. Di chuyển tiền từ chuỗi chính sang chuỗi phụ được gọi là khóa (locking), còn quá trình ngược lại được gọi là giải phóng (releasing).

Locking: Các tài sản trong chuỗi chính của nhà đầu tư sẽ bị khóa trong một kho tiền (vault). Đổi lại, nhà đầu tư sẽ nhận được tài sản từ Sidechain có giá trị tương đương.

Releasing: Các tài sản trong chuỗi chính của nhà đầu tư được giải phóng từ kho tiền. Đổi lại, số tài sản có giá trị tương đương trên Sidechain của nhà đầu tư sẽ bị đốt.

Quá trình khóa & giải phóng thường được quản lý bởi một liên kết, có thể là các cá nhân hoặc dòng code. Nói cách khác, chuỗi phụ thường tập trung hơn chuỗi chính, làm cho chúng kém an toàn hơn, đổi lại cho tốc độ xử lý giao dịch nhanh hơn chuỗi chính.

Ưu và nhược điểm của Sidechain

Ưu điểm

Có thể sử dụng lâu dài: Sau khi một Sidechain được xây dựng, nó có thể được sử dụng nhiều lần.

Các chức năng mới: Chuỗi phụ có thể phát triển các chức năng mới không thể tạo trên chuỗi chính.

Ví dụ: Rootstock (RSK) là một Sidechain của Bitcoin có thể xử lý các hợp đồng thông minh – điều mà Bitcoin không thể làm.

Thử nghiệm: Sidechain cho phép các nhà phát triển thử nghiệm dự án của họ mà không phải chịu phí đắt đỏ từ chuỗi chính.

Nhược điểm

Các Sidechain phức tạp có thể chậm và tốn kém để phát triển vì nó đòi hỏi một quy mô nhất định của các công cụ khai thác và cơ sở hạ tầng của riêng nó.

Vậy giải pháp mở rộng nào là tốt nhất?

Các giải pháp mở rộng quy mô blockchain không loại trừ lẫn nhau, tức là nhà phát triển có thể xử lý Rollup trong Sidechain và PoS cũng có nhiệm vụ hỗ trợ Sharding hoạt động. 

Nhìn chung thì các giải pháp Rollup đã nhận được nhiều sự quan tâm của cộng đồng nhà phát triển nhờ vào thiết kế dễ sử dụng.

Các giải pháp còn lại cũng không thua kém về mức độ hiệu quả và an toàn. Sidechain là giải pháp tập trung, nó không đáp ứng được tiêu chí phi tập trung. Điều này dường như không đáp ứng được nhu cầu của người dùng DeFi. 

Tuy nhiên, nhiều chuyên gia cho rằng Rollup và Sharding là những giải pháp tốt nhất để mở rộng quy mô cho blockchain. Chính vì thế, Sidechain được cho là giải pháp mở rộng quy mô tạm thời, cho đến khi Sharding có thể được triển khai thành công trên các blockchain lớn như Ethereum và Solana. 

Kết luận

Trên đây là những thông tin về các giải pháp mở rộng quy mô cho blockchain phổ biến nhất hiện nay. Mỗi một giải pháp đều có những ưu và nhược điểm khác nhau. Nhà đầu tư có thể trải nghiệm các nền tảng ứng dụng các công nghệ đã đề cập trong bài viết, để có thể tìm ra giải pháp phù hợp với nhu cầu của bản thân.