Giải pháp mở rộng blockchain 101
Nhiều công ty đã và đang ứng dụng blockchain nhằm cải thiện mô hình kinh doanh và vận hành kể từ đầu năm 2014. Đến tháng 9 năm 2021, 81 trong số 100 công ty hàng đầu dựa trên vốn hóa thị trường đã sử dụng công nghệ blockchain - và con số này được dự kiến sẽ còn tăng lên trong những năm tới.
Các nhà phân tích dự báo rằng giá trị của thị trường blockchain toàn cầu sẽ tăng từ 4,7 tỷ đô la vào năm 2021 lên 163,8 tỷ đô la vào năm 2029 - với tốc độ tăng trưởng hằng năm là 56,3% - mang lại sự tăng trưởng vượt bậc cho blockchain có thể mở rộng (scalable blockchain).
Các giải pháp mở rộng blockchain được tạo ra để phát triển ngành công nghiệp blockchain và đẩy nhanh tốc độ tăng trưởng của nó. CoinMarketCap hiện theo dõi 43 dự án tập trung vào các giải pháp mở rộng. Mặc dù con số này chưa phản ảnh toàn bộ số lượng những giải pháp mở rộng hiện có, song nó giúp chỉ ra những vấn đề lớn về khả năng mở rộng mà công nghệ blockchain đang phải đối mặt.
Nhưng trước khi đi sâu vào vấn đề đó - ta cần trả lời mở rộng (scale) blockchain thực chất là gì?
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ tập trung phân tích:
Mở rộng blockchain là gì và các vấn đề hiện hữu
Các giải pháp mở rộng blockchain và các loại giải pháp hiện có
Những lưu ý đối với doanh nghiệp
Khả năng mở rộng của blockchain là gì?
Khả năng mở rộng mô tả khả năng tăng khả năng của mạng blockchain.
Nếu tốc độ kết nối internet thông thường bị giới hạn bởi đường cáp, băng thông, nhà cung cấp dịch vụ và phần cứng phụ trợ thì tương tự, khả năng xử lý dữ liệu của một blockchain bị giới hạn bởi số lượng giao dịch, các node, khả năng xử lý, v.v.
Các nhà phát triển blockchain phải đối mặt với 3 thách thức lớn hay còn được gọi là “blockchain trilemma": phi tập trung (decentralization), bảo mật (security) và tốc độ (speed) xử lý giao dịch.
Nhiều blockchains layer-1 như Ethereum, Binance Smart Chain và Solana, đã cố gắng xây dựng một mạng lưới tối ưu cả 3 khía cạnh này, nhưng hiện tại không có mạng nào có thể bảo đảm thành công cả 3 yếu tố. Tuy nhiên, tốc độ mạng ổn định là điều kiện vô cùng cần thiết để bất kỳ hệ sinh thái blockchain nào có thể hoạt động tốt, vì vậy không có gì đáng ngạc nhiên khi xuất hiện ngày càng nhiều các dự án mở rộng layer- 2, được xây dựng trên nền tảng của các blockchain layer-1, nhằm giải quyết vấn đề này.
Các vấn đề về khả năng mở rộng với blockchain
Khi chúng tôi dự đoán rằng công nghệ blockchain sẽ được ứng dụng rộng rãi hơn trên toàn cầu trong những năm tới, chúng tôi cũng mong đợi sự phát triển của các giải pháp mở rộng layer-2. Hiệu suất của một mạng blockchain và kéo theo đó là khả năng mở rộng của nó là những yếu tố hạn chế ảnh hưởng đến việc thu hút công chúng trở thành khách hàng, việc triển khai các ứng dụng phi tập trung (dApps) và chất lượng hoạt động chung của hệ sinh thái.
Để tăng khả năng mở rộng của blockchain, các nhà phát triển phải giải quyết các giới hạn về dung lượng, phí giao dịch, kích thước khối, thời gian phản hồi, v.v. Trong bài viết này, chúng tôi tập trung xem xét Ethereum để hiểu được các vấn đề chung về khả năng mở rộng tồn tại trong blockchain này. Những vấn đề này đại diện cho hầu hết các blockchains layer-1 khác.
Tốc độ và khối lượng giao dịch
Số giao dịch mỗi giây (transaction per second - TPS) được cho là số liệu quan trọng nhất trong blockchain. Visa có thể xử lý khoảng 1.700 giao dịch mỗi giây trong khi Ethereum hiện đang ở mức chỉ 15 giao dịch mỗi giây. Người dùng Ethereum thường xuyên phải đối mặt với sự chậm trễ trong xử lý giao dịch hoặc trì hoãn hoàn thành do khối lượng giao dịch lớn và tắc nghẽn mạng. Nếu thông lượng hệ thống không cao, trải nghiệm người dùng sẽ rất khó để trở nên mượt mà & thuận tiện.
Chi phí mỗi giao dịch
Chi phí giao dịch cao gây ảnh hưởng đến mạng Ethereum. Tùy thuộc vào mức độ tắc nghẽn của mạng tại một thời điểm cụ thể, phí gas có thể dao động từ vài cent đến vài trăm đô la cho mỗi giao dịch. Do phí gas biến động nên người dùng thường đợi lưu lượng mạng giảm để có chi phí thấp hơn. Người dùng thậm chí không muốn trả tiền để thực hiện các giao dịch, chứ chưa nói đến việc đợi các giao dịch được xử lý.
Thời gian đóng khối và kích thước khối
Mặc dù thời gian đóng khối của Ethereum hiện tại đang ở mức khoảng 14 giây, nhưng tốc độ này vẫn chưa đủ để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của ngành công nghiệp blockchain. Việc tăng kích thước của khối giúp nhồi nhét nhiều giao dịch hơn trên mỗi khối, song nó ảnh hưởng xấu đến thời gian đóng khối và tăng yêu cầu lưu trữ đối với các node.
Đề xuất cải tiến Ethereum EIP-4488 gợi ý sử dụng kích thước khối 1,5MB để giảm chi phí liên quan đến thời gian và giới hạn khối. Tuy nhiên, đề xuất này vẫn chưa được triển khai và vì thế hiệu quả của nó vẫn chưa được xác định.
Bản đồ thị trường này chỉ bao gồm các công ty tư nhân, đang hoạt động và không bao gồm tất cả các dự án tồn tại.
Các giải pháp mở rộng rất phong phú
Các blockchain layer-1 liên tục tìm cách để từng bước cải thiện việc mở rộng. Bitcoin đã giới thiệu SegWit nhằm thay đổi cấu trúc giao dịch và tăng dung lượng khối. Ethereum đang làm việc để chuyển sang cơ chế Proof of Stake (PoS) và giới thiệu sharding để tăng tốc độ giao dịch và hiệu quả trong việc xác thực khối. Cardano đang làm việc để phát triển một blockchain giải quyết tất cả những thiếu sót của các layer-1 nổi bật nhất.
Tuy nhiên, các blockchain layer-1 cần rất nhiều thời gian để triển khai các cải tiến này trong khi nhu cầu cần có các blockchain hiệu quả vẫn đang tiếp tục tăng lên trên toàn thế giới. Đây là lúc các giải pháp mở rộng cho các blockchains layer-1 phát huy tác dụng.
Sidechains là gì?
Sidechain là một mạng blockchain riêng biệt hoạt động dựa trên một mạng chính (mainnet) hoặc blockchain mẹ khác. Giữa sidechain và mạng chính tồn tại một chốt (peg) hai chiều cho phép các tài sản số có thể được luân chuyển qua lại, tức là khiến mạng lưới đạt được tính tương tác (interoperability), giống như một đường hầm hai chiều nơi ô tô có thể chạy theo cả hai hướng. Các sidechain sở hữu các thuật toán đồng thuận cho phép tính toán ngoài chuỗi (off-chain), do đó giảm tải trên mạng chính.
Polygon
Polygon được tạo ra như một framework để xây dựng và kết nối các mạng blockchain dựa trên Ethereum. Nó tìm cách giải quyết các hạn chế lớn về khả năng mở rộng của Ethereum như thông lượng và tốc độ giao dịch. Các blockchains được khởi chạy trên mạng này có thể giao tiếp với nhau hay giao tiếp với mạng chính Ethereum thông qua khả năng truyền thông điệp tùy ý của chúng. Được hỗ trợ bởi cơ chế đồng thuận PoS, Polygon cung cấp khả năng tương tác giữa các dApp trong lĩnh vực DeFi, trò chơi và NFT.
Skale
Skale được xây dựng để tăng khả năng giao dịch của Ethereum trong khi giảm chi phí và độ trễ. Như đã nêu trong whitepaper của mình, Skale ban đầu tập trung vào Ethereum, "mạng sẽ phát triển để hỗ trợ các Security Layer blockchains (lớp bảo mật layer-1) khác theo thời gian và đóng vai trò là lớp thực thi và tương tác giữa các công nghệ phi tập trung khác nhau."
Các nhà phát triển Solidity không chỉ có thể xây dựng các hợp đồng thông minh có tốc độ thực thi nhanh trên Skale mà họ còn có thể xây dựng các sidechain có cấu hình cao và có thể tương tác.
Rollups là gì?
Rollups là các giải pháp layer-2, dưới dạng hợp đồng thông minh, tập trung vào việc cải thiện khả năng mở rộng và bảo mật. Đóng vai trò chuyển tiếp giữa chuỗi chính và giao thức layer-2, các giao dịch được thực hiện bên ngoài mạngi Ethereum. Sau đó, rollup sẽ phân lô (batch) và nén dữ liệu, dữ liệu này sau đó được gửi đến chuỗi chính Ethereum. Tất cả hoạt động này giúp giảm tải tính toán cần thiết để xử lý các giao dịch trên chuỗi chính.
Để ngăn chặn các giao dịch gian lận và để xác minh các giao dịch theo đợt một cách chính xác, hai loại giải pháp rollups đã được tạo ra.
Optimistic rollups
Bằng chứng gian lận (fraud proof) được sử dụng trong optimistic rollups - kiểu rollup mặc định coi các giao dịch là chính xác và hợp lệ. Optimistic rollups hoạt động trên một hệ thống giải quyết tranh chấp chỉ tập trung đưa ra các bằng chứng cho thấy một giao dịch không hợp lệ đã được thực hiện. Bất cứ khi nào các giao dịch gian lận bị phát hiện, bằng chứng gian lận đối với giao dịch đó có thể được cung cấp.
Cùng xem xét một ví dụ trong đó hai bên đã đặt cược ETH - một bên gửi một lô dữ liệu giao dịch trong khi bên kia gửi bằng chứng gian lận (fraud proof). Bất kỳ hoạt động gian lận nào từ một trong hai bên sẽ khiến họ mất một lượng ETH đã staked.
Các dự án optimistic rollup hàng đầu bao gồm Arbitrum, Optimism và Boba Network, đã huy động được 45 triệu đô la trong vòng Series A vào tháng 4 năm 2022.
Zero-knowledge rollups
Zero-knowledge (ZK) sử dụng các bằng chứng hợp lệ, là các bằng chứng mật mã được gọi là Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge (ZK-SNARK). ZK-SNARK cho phép người dùng gửi các giao dịch được mã hóa ngay lập tức để xác định xem một bằng chứng có hợp lệ hay không mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nào ngoài bản xác thực giao dịch.
ZK rollups tích hợp với các sidechain để giảm tài nguyên lưu trữ và tính toán cần thiết cho việc xác thực khối giao dịch được xử lý trên chuỗi chính. Ví dụ: thay vì xử lý hàng trăm giao dịch riêng lẻ, thay vào đó, các giao dịch có thể được cuộn lại và xử lý thông qua một giao dịch duy nhất. Immutable X sử dụng các ZK rollups để cải thiện khả năng mở rộng và loại bỏ phí gas trong các NFT dựa trên Ethereum. Polygon Hermez là một dự án khác tập trung việc nâng cao thông lượng đối với việc chuyển đổi và hoán đổi token chi phí thấp.
Kênh (channel) là gì?
Các channel giúp việc giao tiếp giữa các kênh giao dịch off-chain và một blockchain vận dụng nhiều cơ chế khác nhau để tăng tốc độ và dung lượng giao dịch. Người dùng sẽ chỉ cần gửi tổng cộng hai giao dịch trên chuỗi, trong khi thực tế họ có thể thực hiện nhiều giao dịch ngoài chuỗi.
Ví dụ: người dùng có thể khóa một số lượng nhất định ETH trong một hợp đồng multisig, đây chính là giao dịch onchain đầu tiên. Khi channel được mở ra, những người dùng khác có thể thực hiện nhiều giao dịch off-chain. Khi tương tác được hoàn thành, một giao dịch tổng hợp sẽ được gửi trên chuỗi, giúp cập nhật trạng thái. Connext, Kchannels và Perun là những dự án sử dụng channel để mở rộng blockchain.
Cầu (bridge) là gì?
Cầu nối cho phép các blockchain tương tác với các sidechain của nó. Khả năng tương tác này hỗ trợ việc chuyển các token, hướng dẫn hợp đồng thông minh và dữ liệu giữa các nền tảng này.
Sau đó, người dùng có thể triển khai (deploy) các tài sản số từ một dApp blockchain này sang một dApp blockchain khác, thực hiện các giao dịch với tốc độ nhanh và tiết kiệm chi phí hơn (các giao dịch này được tổ chức trên các chain chậm hơn nhưng được xử lý trên các chain nhanh hơn) và triển khai các dApp trên nhiều blockchain. Một số dự án bridges đáng chú ý bao gồm Binance Bridge và Avalanche Bridge.
Chọn giải pháp mở rộng phù hợp cho doanh nghiệp của bạn
Khi việc ứng dụng & sử dụng blockchain tăng lên trên toàn cầu, các giải pháp mở rộng sẽ là cần thiết để đáp ứng nhu cầu trong khi các blockchains layer-1 tìm cách cải thiện tốc độ.
Bất kì loại hình kinh doanh nào cũng có các giải pháp mở rộng blockchain phù hợp. Các blockchain được cấp phép như Hyperledger Fabric và Consensys Quorum là lý tưởng cho hoạt động doanh nghiệp; trong khi đó, đối với các dự án nhỏ hơn, các giải pháp layer-2 đã có thể đảm bảo yêu cầu mong muốn.
Ví dụ: thay vì phát triển các dApp cho một ứng dụng thanh toán trên chuỗi chính Ethereum, các doanh nghiệp có thể sử dụng các hệ sinh thái sidechain như SKALE, Polygon PoS hoặc Loom Network để xử lý các giao dịch một cách dễ dàng.
Trong khi đó, state channels như Perun hoặc Connext có thể là giải pháp phù hợp nếu bạn đang cần giao dịch Ethereum ngang hàng miễn phí & ngay lập tức.
Nếu bạn muốn sử dụng tài sản số của mình trên một chain khác hãy tìm một nền tảng sử dụng các cross-chain bridges (cầu liên chuỗi) và nghiên cứu thêm các khả năng khác mà hệ sinh thái đó sở hữu.
Dù nhu cầu của bạn là gì, luôn có một giải pháp phù hợp cho bạn.
Link bài gốc của Team Blockdata
Dịch bởi Thuy Ngoc. Biên tập và đăng tải bởi Paven Do.
If You love the post, you may wish to donate for this special charity: https://www.carryforwardvietnam.org/donate/
Nếu bạn thích bài viết, bạn có thể đóng góp cho dự án từ thiện: https://www.carryforwardvietnam.org/donate/