Quy mô là vấn đề lớn,với các blockchain gốc như Ethereum chỉ có thể xử lý 15-20 giao dịch nhỏ mỗi giây.

Ngoài ra còn có những vấn đề khác, bao gồm giá xăng cao và quyền riêng tư đáng ngờ. Về mặt lý thuyết, các blockchain gốc có thể thực hiện những thay đổi giải quyết những vấn đề này, nhưng nó hầu như luôn phải trả giá bằng phi tập trung hoá – raison d’etre để sử dụng blockchain ngay từ đầu.

Vậy làm thế nào để chúng ta thực hiện các giải pháp blockchain cho quy mô, quyền riêng tư và hiệu quả chi phí mà không phải hy sinh phi tập trung hoá?

Đó là nơi công nghệ blockchain Lớp 2 xuất hiện.

Công nghệ Blockchain lớp 2 là gì?

Công nghệ blockchain lớp 2 thường được gọi là giải pháp “ngoài chuỗi”. Mục đích chính của nó là mở rộng dung lượng giao dịch blockchain trong khi vẫn giữ được lợi ích phi tập trung hoá của một giao thức phân tán.

Giải quyết vấn đề khả năng mở rộng sẽ giúp ích đáng kể cho việc áp dụng chính thống blockchain.

Để xây dựng một hệ sinh thái blockchain tốt, chúng ta cần một vài điều trong kiến trúc để cân bằng nhu cầu bảo mật, phi tập trung hoá và khả năng mở rộng. Các hệ thống công nghệ blockchain lớp 2 là những hệ thống kết nối để nói, Ethereum và dựa vào Ethereum như một lớp cơ bản của bảo mật và cuối cùng.

Nói cách khác, thay vì thay đổi Ethereum cơ bản, chúng tôi thêm các hợp đồng thông minh trên giao thức blockchain chính tương tác với các hoạt động ngoài chuỗi.

Công nghệ blockchain layer 2 hoạt động như thế nào?

Lớp 2 nền tảng và giao thức xử lý dữ liệu theo cách làm giảm gánh nặng mà lớp cơ sở (chuỗi gốc) thường chịu. Bằng cách giảm tải các giao dịch từ chuỗi chính lên các nền tảng lớp 2, mạng blockchain có thể xử lý thông lượng giao dịch cao hơn nhiều.

Các mạng blockchain như Bitcoin và Ethereum phải đối mặt với những hạn chế về quy mô vốn có. Ethereum xử lý khoảng 15-20 giao dịch/giây so với PayPal và Visa với vài trăm giao dịch/giây và vài nghìn giao dịch/giây tương ứng.

Tại sao kiến trúc blockchain này tụt hậu trong xử lý?

Khi một giao dịch xảy ra, phải có sự đồng thuận toàn cầu trên mạng phi tập trung. Tất cả các nút trên mạng giữ một bản sao đầy đủ của các giao dịch để xác thực các giao dịch trên mạng. Nó được thiết kế để giải quyết vấn đề chi tiêu kép mà không cần dựa vào người trung gian.

Mạng Blockchain có thể đóng vai trò là lớp 1 (tức là lớp cơ sở) của hệ sinh thái web phi tập trung. Mục tiêu cuối cùng là ‘phi tập trung hoá lại’ cơ sở hạ tầng, giao thức, ứng dụng và các lớp khác nhau của web trên toàn thế giới.

Các giải pháp được xếp tầng. Lớp 1 đóng vai trò là lớp bảo mật neo giao dịch dữ liệu theo cách bất biến, được bảo mật bằng mật mã mà không cần cơ quan trung ương. Elizabeth Starks của Lightning Labs gọi blockchain là “lớp cơ sở cho Internet phi tập trung”.

Lớp 2 cho phép bạn cắt giảm ồ ạt xử lý dữ liệu trên blockchain bằng cách chạy các tính toán ngoài chuỗi. Chuỗi cơ sở vẫn sẽ là thẩm phán cuối cùng (trọng tài) khi có tranh chấp (đây là kinh tế cryptoecon).

Lợi ích chính của lớp thứ hai là nó giảm thiểu lượng lưu trữ dữ liệu trên lớp cơ sở. Loại bỏ các giao dịch ra khỏi lớp cơ sở, trong khi vẫn neo vào nó, sẽ giải phóng các tài nguyên xử lý để làm những việc khác trong khi vẫn nhận được lợi ích bảo mật và phi tập trung hoá.

Công nghệ Layer 2 cho phép những gì?

Các mạng blockchain như Bitcoin và Ethereum phải đối mặt với những hạn chế về quy mô vốn có. Ethereum xử lý khoảng 15-20 giao dịch/giây so với PayPal và Visa với vài trăm giao dịch/giây và vài nghìn giao dịch/giây tương ứng.

Tại sao kiến trúc blockchain này tụt hậu trong xử lý?

Khi một giao dịch xảy ra, phải có sự đồng thuận toàn cầu trên mạng phi tập trung. Tất cả các nút trên mạng giữ một bản sao đầy đủ của các giao dịch để xác thực các giao dịch trên mạng. Nó được thiết kế để giải quyết vấn đề chi tiêu kép mà không cần dựa vào người trung gian.

Mạng Blockchain có thể đóng vai trò là lớp 1 (tức là lớp cơ sở) của hệ sinh thái web phi tập trung. Mục tiêu cuối cùng là ‘phi tập trung hoá lại’ cơ sở hạ tầng, giao thức, ứng dụng và các lớp khác nhau của web trên toàn thế giới.

Các giải pháp được xếp tầng. Lớp 1 đóng vai trò là lớp bảo mật neo giao dịch dữ liệu theo cách bất biến, được bảo mật bằng mật mã mà không cần cơ quan trung ương. Elizabeth Starks của Lightning Labs gọi blockchain là “lớp cơ sở cho Internet phi tập trung”.

Lớp 2 cho phép bạn cắt giảm ồ ạt xử lý dữ liệu trên blockchain bằng cách chạy các tính toán ngoài chuỗi. Chuỗi cơ sở vẫn sẽ là thẩm phán cuối cùng (trọng tài) khi có tranh chấp (đây là kinh tế cryptoecon).

Lợi ích chính của lớp thứ hai là nó giảm thiểu lượng lưu trữ dữ liệu trên lớp cơ sở. Loại bỏ các giao dịch ra khỏi lớp cơ sở, trong khi vẫn neo vào nó, sẽ giải phóng các tài nguyên xử lý để làm những việc khác trong khi vẫn nhận được lợi ích bảo mật và phi tập trung hoá.

Hiện tại, các giải pháp khả năng mở rộng chính trên các giao thức hiện có khác nhau có thể được tóm tắt trong 4 loại:

• Payment/State Channel (L2),trong đó ví dụ nổi tiếng nhất là Lightining Network cho BTC và Raiden for ETH, nơi thanh toán diễn ra thông qua các kênh thanh toán ủy thác ngoài chuỗi;
• Zero Knowledge Rollups (L2),tức là, một giải pháp thực hiện và lưu các giao dịch ngoài chuỗi bằng cách nhóm (Rollups) trong một giao dịch bằng chứng (Zero Knowledge) về tính hợp lệ của tất cả những người trong đó;
• Plasma (L2),tức là, sự kết hợp giữa Hợp đồng thông minh và xác minh mật mã xảy ra trong các chuỗi thứ cấp, mỗi chuỗi có cơ chế xác nhận khối riêng;
• Sidechains,tức là một blockchain riêng biệt chạy song song với blockchain chính và hoạt động độc lập. Nó có thuật toán đồng thuận riêng (ví dụ: Bằng chứng thẩm quyền) và được kết nối với mainnet bằng một nước muối chuyên dụng;
• Sharding (L1),là việc phân vùng Blockchain chính thành các chuỗi con, hoặc các mảnh vỡ, có chứa trạng thái độc lập của riêng chúng để phân phối tải. Cách tiếp cận này đòi hỏi phải sửa đổi Blockchain chính và dễ thực hiện hơn với Proof of Stake.

Các giao thức lớp 2 vẫn còn rất trẻ và đang trong giai đoạn phát triển / nghiên cứu, nhưng chúng đã được biết đến trong môi trường trong một thời gian khá dài và chắc chắn là bước quan trọng trong việc đảm bảo tiền điện tử có một tương lai chính thống.

Giải pháp lớp 2

Chúng ta hãy xem xét các giải pháp lớp 2 sau:

• Kênh trạng thái .
• Blockchain lồng nhau.

Kênh trạng thái

Kênh trạng thái là một kênh giao tiếp hai chiều giữa những người tham gia, cho phép họ tiến hành các tương tác, thường xảy ra trên blockchain, ngoài blockchain. Làm điều này giúp cắt giảm thời gian chờ đợi vì bạn không còn phụ thuộc vào bên thứ ba như thợ mỏ. Đây là cách một kênh trạng thái hoạt động:

• Một phần của blockchain được niêm phong thông qua nhiều chữ ký hoặc một số loại hợp đồng thông minh, được người tham gia đồng ý trước.
• Những người tham gia có thể tương tác trực tiếp với nhau mà không cần gửi bất cứ điều gì cho các thợ mỏ.
• Khi toàn bộ giao dịch kết thúc, trạng thái cuối cùng của kênh được thêm vào blockchain.

Lightning Network của Bitcoin và Raiden Network của Ethereum là hai giải pháp kênh trạng thái phổ biến nhất. Cả hai đều sử dụng Hợp đồng Timelock Hashed (HTLCs) để thực hiện các kênh trạng thái . Trong khi Lightning Network cho phép người tham gia thực hiện một số lượng lớn các giao dịch vi mô trong một khoảng thời gian giới hạn, Raiden cũng sẽ cho phép người tham gia chạy các hợp đồng thông minh thông qua các kênh của họ.

Blockchain lồng nhau

 

Hiện tại, OmiseGO, một dApp dựa trên Ethereum, đang làm việc trên một giải pháp blockchain lồng nhau được gọi là Plasma. Nguyên tắc thiết kế của plasma khá đơn giản:

• Blockchain cơ bản chính sẽ đặt ra các quy tắc cơ bản của toàn bộ hệ thống này. Nó sẽ không trực tiếp tham gia vào bất kỳ hoạt động nào trừ khi cần giải quyết một số tranh chấp.
• Sẽ có nhiều cấp độ blockchain nằm trên đỉnh của chuỗi chính. Các cấp độ này sẽ được kết nối với nhau để tạo thành một kết nối chuỗi cha mẹ-con cái. Các đại biểu chuỗi mẹ làm việc giữa các chuỗi con của nó. Các chuỗi trẻ em sau đó thực hiện các hành động này và gửi kết quả trở lại chuỗi cha mẹ.
• Giải pháp này không chỉ làm giảm đáng kể tải trong chuỗi gốc, mà nếu được thực hiện đúng cách, nó sẽ làm tăng khả năng mở rộng theo cấp số nhân.

Ưu điểm giải pháp layer-2

• Chuyên gia lớn nhất là nó không gây rối với giao thức blockchain cơ bản.
• Các giải pháp lớp 2 như các kênh trạng thái , và đặc biệt là mạng lightning, để tiến hành nhiều giao dịch vi mô mà không lãng phí thời gian với xác minh thợ mỏ và trả phí giao dịch không cần thiết.

Giải pháp lớp 1

Cuối cùng, chúng tôi có các giải pháp lớp 1. Điều này về cơ bản có nghĩa là cải thiện giao thức cơ bản để làm cho hệ thống tổng thể có khả năng mở rộng hơn. Hai giải pháp layer-1 phổ biến nhất là:

• Thay đổi giao thức đồng thuận.
• Sharding.

Thay đổi giao thức đồng thuận

Nhiều dự án như Ethereum đang chuyển từ các giao thức đồng thuận cũ hơn, rườm rà hơn như Proof-of-Work (PoW) sang các giao thức nhanh hơn và ít lãng phí hơn như Proof-of-Stake (PoS). Bitcoin và Ethereum đều sử dụng PoW, trong đó các thợ mỏ giải quyết các phương trình cứng về mật mã bằng cách sử dụng sức mạnh tính toán của họ. Trong khi PoW khá an toàn, vấn đề là nó có thể rất chậm. Bitcoin chỉ quản lý 7 giao dịch mỗi giây, trong khi Ethereum chỉ có thể quản lý 15-20 vào một ngày đẹp trời. Đây là lý do tại sao Ethereum đang tìm cách thay đổi từ PoW sang PoS (thông qua giao thức Casper).

Sharding

Sharding là một trong những phương pháp mở rộng lớp 1 phổ biến nhất mà nhiều dự án hiện đang làm việc. Thay vì làm cho một mạng lưới hoạt động tuần tự trên mỗi giao dịch, sharding sẽ phá vỡ các tập giao dịch này thành các tập dữ liệu nhỏ được gọi là “mảnh vỡ”. Những mảnh vỡ này sau đó có thể được xử lý song song bởi mạng riêng.

Ưu điểm giải pháp layer-1

Chuyên nghiệp lớn nhất là không cần phải thêm bất cứ điều gì lên trên kiến trúc hiện có. Tuy nhiên, nó vẫn không phải là không có vấn đề của nó, dẫn chúng ta đến phần tiếp theo.

Vấn đề lớn nhất với cả Layer-1 và Layer-2

Có hai vấn đề quan trọng với các giải pháp khả năng mở rộng Layer-1 và Layer-2.

Thứ nhất, có một vấn đề lớn với việc thêm các giải pháp này vào các giao thức đã có sẵn. Ethereum và Bitcoin đều có vốn hóa thị trường trị giá hàng tỷ đô la. Hàng triệu đô la được giao dịch mỗi ngày bằng cách sử dụng hai loại tiền điện tử này. Đây là lý do tại sao nó không có ý nghĩa để thêm các mã và biến chứng không cần thiết để thử nghiệm với các giao thức này và chơi xung quanh với rất nhiều tiền. Thứ hai, ngay cả khi bạn tạo một giao thức từ đầu, có các kỹ thuật này tích hợp, chúng vẫn có thể không giải quyết được ba vấn đề khả năng mở rộng.

Thuật ngữ “trilemma khả năng mở rộng” được đặt ra bởi người sáng lập Ethereum Vitalik Buterin. Đó là một sự đánh đổi mà các dự án blockchain phải thực hiện khi quyết định cách tối ưu hóa kiến trúc của chúng, bằng cách cân bằng giữa ba trong số các thuộc tính sau đây – phi tập trung hoá, bảo mật và khả năng mở rộng. Ví dụ. Bitcoin muốn tối ưu hóa bảo mật và phi tập trung hoá, đó là lý do tại sao cuối cùng họ ảnh hưởng đến khả năng mở rộng.