Tổng quan các giải pháp mở rộng cho Ethereum

Mục Lục

Số lượng người dùng trên Ethereum đang tăng tưởng một cách nhanh chóng khiến mạng lưới gặp phải những giới hạn nhất định. Điều này đã làm tăng chi phí sử dụng mạng lưới và tốc độ giao dịch chậm.

Mọi tính toán xảy ra là kết quả của một giao dịch trên mạng lưới Ethereum đều phải gánh chịu một mức phí. Mức phí này được trả dưới đơn vị được gọi là “gas”.

Mức phí giao dịch này sẽ được gửi đến địa chỉ người thụ hưởng là các nhà khai thác mạng lưới. Vì các thợ đào đang tốn công sức để chạy tính toán và xác thực giao dịch, nên họ sẽ nhận được phần thưởng là phí gas.

Giá gas mà người gửi sẵn sàng trả càng cao thì giá trị mà người khai thác thu được từ giao dịch đó càng lớn, do đó càng có nhiều khả năng thợ đào sẽ ưu tiên chọn xử lý giao dịch đó.

Chính ví vậy, khi nhu cầu sử dụng mạng lưới tăng cao, số lượng giao dịch tăng, dẫn tới cuộc đua phí gas để giao dịch được xác thực.

Hình trên đây là đồ thị về mức phí giao dịch trung bình trên mạng lưới của Ethereum kể từ năm 2018. Như mọi người có thể thấy mức phí giao dịch mà người dùng cần phải trả cho 1 giao dịch đã tăng đáng kể, từ vài đô la trong các năm trước đến vài chục đô la.

Đây chỉ là mức phí trung bình, thực tế có thời điểm ghi nhận mức phí cao nhất của một giao dịch lên đến hơn $400 cho một giao dịch.

Một lí do khác dẫn đến việc tăng phí gas là do giá trị của token $ETH tăng trưởng mạnh trong thời gian vừa qua. Tuy nhiên, không thể phủ nhận rằng mạng lưới Ethereum đang gặp vấn đề về chi phí giao dịch và tốc độ, đòi hỏi cấp thiết các giải pháp mở rộng cho mạng lưới Ethereum.

Mục tiêu chính của khả năng mở rộng là nâng cao tốc độ giao dịch và thông lượng giao dịch (nhiều giao dịch hơn trong vòng một giây), mà không phải hy sinh tính phi tập trung và bảo mật.

Có rất nhiều các giải pháp, các dự án được nghiên cứu, thử nghiệm cũng như triển khai để cùng đạt được mục tiêu duy nhất: cải thiện mạng lưới Ethereum. Theo đó, chúng ta nhóm các giải pháp vào 2 nhóm chính:

  • Mở rộng quy mô trên chuỗi (On-chain Scaling)
  • Mở rộng quy mô ngoài chuỗi (Off-chain Scaling)

Chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu tổng quan các giải pháp trong từng nhóm này.

Mở rộng quy mô trên chuỗi

Phương pháp này yêu cầu sự thay đổi trực tiếp đến giao thức Ethereum.

Mở rộng quy mô trên chuỗi đề cập đến bất kỳ sự gia tăng nào về dung lượng ở lớp blockchain cốt lõi. Quy định mở rộng quy mô trên chuỗi phổ biến nhất là tăng số lượng dữ liệu có thể phù hợp trong mỗi khối. Bằng cách tăng giới hạn dữ liệu, bạn có thể phù hợp với nhiều giao dịch hơn trong mỗi khoảng thời gian khối 13 giây. Các ví dụ khác về mở rộng quy mô trên chuỗi tập trung vào chữ ký và thao tác lượng dữ liệu cần thiết cho một giao dịch hợp lệ.

Một trong các hạn chế của việc mở rộng quy mô trên chuỗi là nó đòi hỏi các yêu cầu tính toán lớn mà các nhà khai thác nút (node operator) phải đáp ứng để tham gia vào mạng. Càng có ít full node, mạng càng trở nên tập trung hơn vì người khai thác càng dễ hành xử ác ý. Việc mở rộng quy mô trên chuỗi cũng đòi hỏi sự đồng thuận mạnh mẽ của cộng đồng trước khi nó được triển khai. Điều này đã được chứng minh là khó thực hiện vì bất kỳ thay đổi nào cũng cần được phê duyệt thông qua một đợt hard fork.

Sharding hiện là một giải pháp chính của phương pháp mở rộng quy mô trên chuỗi.

Sharding là gì?

Sharing là quá trình chia nhỏ cơ sở dữ liệu theo chiều ngang để dàn trải tải. Trong mạng lưới Ethereum, sharing sẽ giảm tắc nghẽn mạng và tăng giao dịch mỗi giây bằng cách tạo chuỗi mới, được gọi là “phân đoạn”. Điều này cũng sẽ giảm tải cho mỗi trình xác thực, những người sẽ không còn bị yêu cầu xử lý toàn bộ tất cả các giao dịch trên toàn mạng.

Đặc điểm của Sharding

  • Mọi người đều có thể khởi chạy một nodeSharding là một cách tốt để mở rộng quy mô nếu bạn muốn giữ cho mọi thứ được phân cấp vì giải pháp thay thế là mở rộng quy mô bằng cách tăng kích thước của cơ sở dữ liệu hiện có. Điều này sẽ làm cho Ethereum ít truy cập hơn đối với các trình xác thực mạng vì họ cần những máy tính mạnh mẽ và đắt tiền. Với chuỗi phân đoạn, trình xác thực chỉ cần lưu trữ / chạy dữ liệu cho phân đoạn mà họ đang xác thực, không phải toàn bộ mạng (như những gì xảy ra ngày nay). Điều này tăng tốc mọi thứ và giảm đáng kể yêu cầu phần cứng.
  • Nhiều người hơn tham gia vào mạng lướiSharding cuối cùng sẽ cho phép bạn chạy Ethereum trên máy tính xách tay hoặc điện thoại cá nhân. Vì vậy, nhiều người sẽ có thể tham gia, trong một mạng lưới Ethereum phân mảnh. Điều này sẽ tăng tính bảo mật vì mạng càng phi tập trung thì khả nặng bị tấn công bảo mật càng thấp.

Theo như lộ trình thì Shard chain sẽ được triển khai vào năm 2022, phụ thuộc vào tiến độ của quá trình Merge giữa Ethereum mainnet và Beacon Chain, trong lộ trình nâng cấp Ethereum lên 2.0 (Sẽ được mô tả chi tiết trong một bài viết khác )

Mở rộng quy mô ngoài chuỗi

Các giải pháp ngoài chuỗi được triển khai riêng biệt với Layer 1 Mainnet – không yêu cầu thay đổi đến giao thức Ethereum hiện tại.

Một số giải pháp, được gọi là giải pháp “lớp 2”, có được sự bảo mật của mình trực tiếp từ sự đồng thuận của Ethereum ở lớp 1, như các giải pháp rollups, state channels.

Một vài giải pháp khác sẽ hướng đến việc tạo ra các chuỗi mới dưới nhiều hình thức khác nhau, duy trì tính bảo mật tự có của mình, độc lập với Ethereum mainnet. Đó là các giải pháp sidechain hay plasma chain. Các giải pháp này giao tiếp với Mainnet, nhưng bảo mật của chúng theo các cách khác nhau để đạt được nhiều mục tiêu.

Rollups

Rollups là các giải pháp mà giao dịch được thực hiện bên ngoài chuỗi Ethereum chính nhưng dữ liệu giao dịch được đăng trên layer 1. Việc kế thừa các thuộc tính của Layer 1 trong khi thực thi các giao dịch bên ngoài chuỗi là một đặc tính đặc trưng của Rollup.

Có hai loại giải pháp Rollups với mô hình bảo mật khác nhau:

  • Optimistic rollups
  • Zero-knowledge rollups

Điểm khác nhau của 2 giải pháp này nằm ở quy trinh xem xét tính hợp lệ của dữ liệu.

Với Optimistic rollup, sau khi giao dịch được xử lý, thông tin giao dịch được gửi lên chuỗi, dữ liệu giao dịch được cho là đúng cho đến khi có ai đó gửi bằng chứng chứng minh dữ liệu giao dịch kia là gian lận hoặc không đúng.

Ngược lại, đối với Zero-knowledge rollup, thông tin giao dịch được gửi kèm theo bằng chứng mật mã lên chuỗi. Nói một cách khác, dữ liệu mặc định được cho là sai cho đến khi được chứng minh là đúng.

Một số các dự án nổi bật sử dụng giải pháp Optimistic Rollups:

  • Arbitrum
  • Optimism
  • Boba
  • Fuel Network
  • Cartesi

Có phần trái ngược với Optimistic Rollup là giải pháp Zero Knowledge Rollup (ZK-Rollup). Với ZK-Rollup, sau khi xử lý, thông tin giao dịch được gửi kèm theo bằng chứng mật mã lên chuỗi Layer 1. Với việc sử dụng bằng chứng xác thực, ZK-Rollup cung cấp nhiều khả năng mở rộng cao và độ trễ thấp hơn Optimistic Rollup.

Một số các dự án nổi bật sử dụng giải pháp ZK- Rollups:

  • Loopring
  • Starkware
  • zkSync
  • Polygon Hermez
  • zkTube

State Channel

Giải pháp State channel tận dụng hợp đồng multisig để cho phép người tham gia giao dịch ngoài chuỗi một cách thoải mái và tự do. Trước khi có thể thực hiện giao dịch, người tham gia phải khóa 1 lượng token ETH vào ví multisig, để tạo ra một kênh giao dịch gọi là channel. Với kênh giao dịch này, cả 2 bên sẽ có thể tự do giao dịch bao nhiêu tùy ý. Khi giao dịch kết thúc, thông tin giao dịch sẽ được gửi đến chuỗi khối gốc (Layer 1).

(Nguồn ảnh: education.district0x.io)

Một số dự án nổi bật sử dụng giải pháp State Channel:

  • Connext
  • Kchannels
  • Perun
  • Raiden

Sidechain

Sidechain là những blockchain độc lập tương thích với EVM chạy song song với Mainnet Layer 1. Nó sở hữu thuật toán đồng thuận riêng của mình và được kết nối đến Mainnet bởi 1 cầu nối 2 chiều.

Đặc điểm nổi bật của sidechain là nó hoạt động giống như chuỗi Ethereum chính vì nó dựa trên EVM. Nó không sử dụng Ethereum mà nó chính là Ethereum. Điều này có nghĩa nếu bạn muốn sử dụng dapp của mình trên một sidechain, thì vấn đề chỉ là triển khai mã của bạn cho sidechain này. Sẽ không có quá nhiều sự khác biệt như khi chạy trên Mainnet Ethereum.

Các dự án sử dụng giải pháp sidechain:

  • xDAI
  • POA Network

Plasma

Plasma chain là một chuỗi khối riêng biệt được neo vào chuỗi Ethereum chính và sử dụng các bằng chứng gian lận để phan xử các tranh chấp. Các chuỗi này đôi khi được gọi là chuỗi “con” vì chúng về cơ bản là các bản sao nhỏ hơn của Ethereum Mainnet.

Merkle tree cho phép tạo ra một ngăn xếp vô hạn của các chuỗi này có thể hoạt động để giảm tải băng thông từ các chuỗi chính (bao gồm cả Mainnet). Những điều này có được sự bảo mật của chúng thông qua các bằng chứng gian lận và mỗi chuỗi con có cơ chế riêng để xác thực khối.

Một số sự dự án triển khai chuỗi plasma như:

  • OMG Network
  • Polygon
  • Gluon
  • Gazelle
  • LeapDAO

Validium

Validium sử dụng các bằng chứng hợp lệ như ZK-rollups, nhưng thay vào đó, dữ liệu không được lưu trữ trên Ethereum lớp 1, cho phép khả năng mở rộng lên đến 10.000 giao dịch mỗi giây trên mỗi chuỗi Validium, trong đó nhiều giao dịch có thể chạy song song.

Validium không có sự chậm trễ khi rút tiền, cải thiện hiệu quả sử dụng vốn và không dễ bị tấn công kinh tế nhất định mà các dApp giá trị cao phải đối mặt bằng cách sử dụng hệ thống chống gian lận. Tuy nhiên, chuỗi Validium có hỗ trợ hợp đồng thông minh hạn chế.

Các dự án sử dụng giải pháp Validium:

  • DeversiFi
  • ImmutableX

Kết luận

Mạng lưới Ethereum đang có nhiều vấn đề cần cải thiện về phí giao dịch, tốc độ và thông lượng giao dịch. Những điểm hạn chế này cùng với sự mở rộng của các blockchain layer 1 với các ưu điểm như tốc độ xử lý giao dịch nhanh, chi phí giao dịch không đáng kể, đã tạo ra rào cản cho người dùng tiếp cận với các ứng dụng trên mạng lưới Ethereum.

Rất nhiều các báo cáo chỉ ra rằng một số các dApp lớn trên Ethereum giờ chỉ còn là sân chơi của những cá mập, cá voi, với những giao dịch lớn mà chi phí giao dịch không còn là vấn đề đối với họ.

Còn với một lượng lớn những người dùng mới, việc chi phí giao dịch cao và tốc độ xử lý giao dịch chậm thực sự là rào cản đối với họ.

Tuy nhiên, không thể phủ nhận rằng Ethereum vẫn là một blockchain số 1 hiện nay về số lượng người dùng, các ứng dụng dApp cũng như số lượng các nhà phát triển. Điều này tạo ra cơ hội cũng như thách thức với các nhà phát triển mạng lưới cũng như các dự án mở rộng cho Ethereum.

Và dĩ nhiên, ở thời điểm hiện tại, rất khó để nói rằng một giải pháp hay một dự án mở rộng nào dành chiến thắng trong cuộc đua này. Một số dự án tập trung vào một giải pháp cụ thể nhưng cũng có những dự án đang cố gắng tạo ra một bộ các sản phẩm sử dụng nhiều công nghệ khác nhau. Theo đánh giá cá nhân của mình, cuộc đua này sẽ còn rất cạnh tranh trong thời gian tới.

Trên đây là bài viết tổng quan về các giải pháp mở rộng cho Ethereum, nằm trong chuỗi rất nhiều các bài viết về dự án Layer 2 sắp tới mà bên mình thực hiện.

Mình rất hy vọng nhận được nhiều góp ý của mọi người.

Nếu bạn quan tâm đến các thông tin khác của thị trường và các dự án, hãy đăng ký và tham gia các nhóm, channel của CoinF dưới đây để được thảo luận cùng các admin và nhiều member khác trong cộng đồng:

Youtube Channel

Telegram channel

Telegram Group

Twitter CoinF

Discord

Bạn có thể để lại bình luận bên dưới để có thể trao đổi với CoinF!

Lượt xem: 210
5/5