Làm thế nào để mở rộng quy mô cho Ethereum?

Các ý tưởng độc đáo để phát triển các ứng dụng trong không gian DeFi đều bắt nguồn từ hệ sinh thái Ethereum. Điều này có thể thấy rõ thông qua việc Ethereum giúp định hình những mảnh ghép cần thiết của một hệ sinh thái DeFi. 

Thế nhưng, nền tảng Ethereum vẫn còn tồn đọng rất nhiều hạn chế, chẳng hạn như phí gas cao, thường xuyên xảy ra tình trạng tắc nghẽn mạng lưới. Một trong những lý do dẫn đến Ethereum gặp phải tình trạng trên là do nhu cầu giao dịch trên mạng lưới này tăng cao dẫn đến tắc nghẽn và đẩy phí gas lên cao.

Mặc dù, hiện nay thị trường tiền mã hóa có rất nhiều nền tảng blockchain Layer 1 được tạo ra để thay thế cho Ethereum. Nhưng cũng không thể phủ nhận rằng Ethereum vẫn là blockchain nhận được nhiều sự ưu ái nhất của nhà phát triển và nhà đầu tư. 

Chính vì thế, nhiều giải pháp Layer 2 được ra đời, nhằm giải quyết bài toán khó về khả năng mở rộng quy mô cho Ethereum. Các giải pháp này giúp hạn chế số lượng giao dịch cần xử lý hoặc lưu trữ cần thiết trên mạng chính để giảm bớt gánh nặng đặt lên các node của mạng lưới Ethereum. Và mỗi giải pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. 

Trong khuôn khổ bài viết này, đội ngũ Coinvn sẽ cung cấp thông tin về các giải pháp Layer 2 hiện được sử dụng trên blockchain Ethereum. Mặc dù, hiện tại các giải pháp này được sử dụng phổ biến cho Ethereum, nhưng trong tương lai nó có thể được ứng dụng cho các blockchain khác. 

Zero-knowledge Proof

Xét về định nghĩa thuần túy thì Zero-knowledge Proof (ZKP) là một tập hợp các công cụ cho phép xác thực thông tin mà không tiết lộ các giả định cơ bản. Hiểu một cách đơn giản, đây là phương pháp cho phép “Prover” có thể chứng minh với “Verifier” rằng một thông tin nào đó là hợp lệ mà không cần tiết lộ bất kỳ dữ liệu nào. Zero-knowledge Proof được phân loại thành hai loại là ZKP tương tác và ZKP không tương tác. 

Các ZKP tương tác sẽ yêu cầu Prover tiến hành một chuỗi các hoạt động để thuyết phục Verifier rằng họ có một số kiến thức nhất định. Phần lớn các hoạt động cần thiết trong ZKP tương tác bao gồm các ý tưởng xác suất toán học.

Các ZKP không tương tác thì không cần sự tương tác giữa Prover và Verifier. Trong trường hợp này, cần có thêm máy tính hoặc phần mềm cho loại ZKP này. 

Tất cả các loại Zero-knowledge Proof đều có 3 đặc điểm cơ bản như sau:

• Tính trọn vẹn: Nếu tuyên bố là đúng, Verifier có thể xác nhận rằng Prover đó có tất cả các thông tin đầu vào cần thiết.
• Tính hợp lệ: Nếu một tuyên bố sai, thì Prover không thể thuyết phục Verifier rằng họ có thông tin đầu vào cần thiết.
• Zero-knowledge: Trong trường hợp này Verifier sẽ không có thông tin nào khác để xác nhận tuyên bố đó là đúng hay sai. Thông tin và dữ liệu cá nhân của các bên khác vẫn ẩn danh. 

Zero-knowledge Proof mang lại khả năng mở rộng cho blockchain. Chính vì thế, nó được sử dụng để tăng thông lượng và giải quyết được vấn đề nghẽn mạng lưới của Ethereum. Bên cạnh đó, công nghệ 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.

Thế nhưng, công nghệ này lại yêu cầu một thiết bị chuyên dụng để giải các phương trình toán học phức tạp. Điều này đồng nghĩa với việc nhà đầu tư khó có thể sử dụng các thiết bị phổ thông để tham gia vào quá trình xác thực giao dịch.

Zk Rollup

Zk Rollup là một giải pháp mở rộng quy mô cho Ethereum, nó sẽ cam kết tất cả dữ liệu giao dịch vào chuỗi chính và xác minh các giao dịch bằng cách sử dụng Zk Snark. 

Giải thích từ ngữ: Zk Snark là viết tắt của “Zero-knowledge Succinct non-interactive argument of knowledge”. Hiểu đơn giản, Zk Snark là một phương thức để xác thực thông tin dựa trên bằng chứng thay vì dữ liệu cơ bản.

Zk Rollup sẽ tổng hợp hàng loạt các giao dịch vào một block Rollup, sau đó tạo ra bằng chứng ở ngoài chuỗi (off-chain). Lúc này, hợp đồng thông minh trên Ethereum sẽ xác thực bằng chứng đó thay vì thực hiện các giao dịch. Điều này sẽ tiết kiệm được một lượng phí gas đáng kể vì Ethereum không cần phải giải các bài toán phức tạp.

Giải pháp này được đánh giá cao hơn Optimistic Rollup vì nó cung cấp một quy trình xác minh và xác thực tính hợp lệ của giao dịch rất nhanh. Tuy nhiên, Zk Rollup lại vướng phải một nhược điểm là phí giao dịch vẫn còn khá cao khi so với các EVM Sidechain của Ethereum. Thế nhưng trong tương lai, Zk Rollup sẽ sớm nâng cấp và tìm giải pháp để giảm thiểu phí giao dịch, giúp loại bỏ rào cản về mặt tài chính cho những nhà đầu tư nhỏ lẻ.

Optimistic Rollup

Optimistic Rollup cũng là giải pháp mở rộng quy mô cho Ethereum. Nó giúp xử lý các giao dịch trên Ethereum nhanh và rẻ hơn, nhưng vẫn giữ được khả năng bảo mật của Ethereum.

Như chúng ta đã biết, để xử lý giao dịch trên chuỗi chính Ethereum, các miner phải tiến hành giải các bài toán phức tạp. Điều này làm cho tốc độ xử lý của Ethereum trở nên chậm chạp và tốn nhiều phí gas. 

Về cơ bản, Optimistic Rollup đưa ra giải pháp cải tiến khả năng mở rộng cho Ethereum bằng cách đề xuất trạng thái mới cho chuỗi chính hoặc kiểm tra lại giao dịch, thay vì phải tốn nhiều nguồn lực và thời gian để giải các bài toán phức tạp. 

Optimistic Rollup có thể cung cấp các cải tiến khả năng mở rộng lên đến 10 hoặc 100 lần, tùy thuộc vào giao dịch. Trong tương lai, con số này sẽ còn tăng hơn nữa với sự ra đời của công nghệ “Shard Chain” trên Ethereum 2.0.

Bên cạnh đó, công nghệ này sẽ cho phép các giao dịch ghi lại trên Ethereum dưới dạng “Call data”. Điều này giúp giảm tối thiểu lượng phí gas mà người dùng phải thanh toán khi thực hiện giao dịch.

Trên thực tế, cách tiếp cận của Optimistic Rollup được xây dựng dựa trên giả thuyết là các giao dịch đã gửi luôn được xác thực là đúng, cho đến khi có người chứng minh nó sai. Chính vì thế, Optimistic Rollup được cho là một giải pháp ít được tin cậy hơn. 

Mặt khác, để đảm bảo an toàn khi chuyển tiền từ Layer 2 sang Layer 1, Optimism Rollup sẽ giữ tài sản của người dùng trong vòng 7 ngày, để cung cấp cho 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 Layer 2 sang Layer 1 rất lâu.

Validium

Validium hoạt động theo cách tương tự như Zk Rollup, điểm khác biệt duy nhất là dữ liệu sẽ được lưu ngoài chuỗi. Trong trường hợp dữ liệu giao dịch không được công bố trên blockchain, thì hệ thống sẽ phải áp dụng các giả định tin cậy bổ sung. Khi đó, người dùng phải đặt niềm tin vào nhà điều hành để làm cho dữ liệu có thể truy cập ngay những lúc cần thiết.

Việc lưu trữ dữ liệu ngoài chuỗi của Validium mang lại rất nhiều lợi ích, bao gồm tốc độ xử lý giao dịch nhanh hơn. Đặc biệt là quyền riêng tư của người dùng sẽ được bảo mật hoàn toàn ngoài chuỗi, trong trường hợp này người dùng sẽ không thể tiếp cận các thông tin của giao dịch đó.

Vì dữ liệu được lưu giữ ngoài chuỗi, người dùng sẽ không thể dễ dàng hiển thị số tiền họ có trong hợp đồng thông minh. Do đó, họ phải lấy dữ liệu từ bộ chuyển tiếp để nhận tiền và họ phải đưa ra giả định về tính khả dụng của bộ chuyển tiếp.

Để giải quyết vấn đề này, StarkWare cung cấp một môi trường lưu trữ tất cả dữ liệu ngoài chuỗi và làm cho dữ liệu đó có thể truy cập công khai trong trường hợp khẩn cấp, cho phép người dùng ít phụ thuộc vào những bộ chuyển tiếp này.

Plasma

Plasma là framework cung cấp khả năng mở rộng cho Ethereum được đề xuất bởi Vitalik Buterin và Joseph Poon. Plasma sẽ tạo ra vô số các chuỗi khối phụ có khả năng hoạt động độc lập và tương tác với Ethereum bằng cách kết hợp các hợp đồng thông minh và Merkle-Tree.

Giải pháp này sẽ giúp giảm tải các giao dịch từ Ethereum sang chuỗi phụ giúp gia tăng tốc độ xử lý giao dịch và tiết kiệm chi phí hơn. Người dùng của những nền tảng Layer 2 sử dụng công nghệ Plasma không cần đặt niềm tin vào các nhà khai thác và luôn có cơ hội thu hồi tài sản của mình, ngay cả trong trường hợp các nhà khai thác gian lận.

Mặc dù sự ra mắt của Plasma đã tạo ra rất nhiều sự quan tâm trong cộng đồng Ethereum, nhưng nó cũng mang theo một số thách thức. Một trong số đó chính là thời gian chuyển tiền từ các nền tảng Layer 2 sử dụng công nghệ này về chuỗi chính Ethereum khá lâu.

Hơn nữa, Plasma không tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển hợp đồng thông minh. Chẳng hạn như OMG và Polygon hiện đã không còn ứng dụng công nghệ Plasma, khiến một số người tin rằng nó thực tế đã không còn khả dụng.

Vậy đâu là giải pháp mở rộng quy mô tốt nhất cho Ethereum?

Nhìn chung thì Optimistic Rollup đã nhận được nhiều sự quan tâm của cộng đồng nhà phát triển nhờ vào thiết kế dễ sử dụng và tương thích cao với Ethereum. Một số cái tên tiêu biểu ứng dụng công nghệ Optimistic Rollup vào nền tảng của họ là Uniswap và Synthetix.

Tương tự, các giải pháp Zk Rollup và Validium, mặc dù vẫn còn rất nhiều hạn chế đối với các hợp đồng thông minh. Tuy nhiên, cả hai công nghệ này ở thời điểm hiện tại vẫn đang được nhà phát triển ưa chuộng.

Một ưu điểm chính của Zk Rollup so với Optimistic Rollup là không giữ tài sản khi chuyển từ Layer 2 sang Layer 1. Khi đó, người dùng Zk Rollup sẽ luôn có thể rút tài sản của họ vì thông tin luôn được lưu giữ trên chuỗi. Matter Labs và StarkWare là công ty tiên phong trong việc tạo khả năng tiếp cận sử dụng các công nghệ Zero-knowledge Proof.

Đối với Plasma vì bản chất của công nghệ này không tạo điều kiện thuận tiện cho hợp đồng thông minh phát triển. Chính vì thế, nó đã không còn được ứng dụng phổ biến ở thời điểm hiện tại.

Tính đến thời điểm hiện tại, tổng giá trị bị khóa trên các nền tảng Layer 2 là khoảng 6 tỷ USD. Theo dữ liệu được thống kê từ L2BEAT, tổng giá trị tài sản bị khóa trên Arbitrum – nền tảng Layer 2 sử dụng Optimistic Rollup chiếm đến 70% tổng TVL của nền tảng Layer 2, đứng vị trí thứ nhất với 3,1 tỷ USD. Sàn giao dịch dYdX – Layer 2 sử dụng Zk Rollup, đứng ở vị trí thứ hai với 995 triệu USD. Những nền tảng Layer 2 sử dụng Validium có TVL thấp hơn so với hai công nghệ Optimistic Rollup và Zk Rollup.

Kết luận

Trên đây là những thông tin về các giải pháp Layer 2 cho Ethereum 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 Layer 2 ứng dụng các công nghệ đã đề cập trong bài viết, để có thể tìm ra những nền tảng phù hợp với nhu cầu của bản thân.