Như chúng ta đều biết, Ethereum nói riêng và các blockchain Layer 1 khác nói chung đều gặp những vấn đề nhất định trong việc mở rộng mạng lưới của mình. Vào những khung thời gian cao điểm, người dùng thậm chí còn phải hàng trăm USD phí giao dịch trên Ethereum mà còn không biết liệu rằng giao dịch có được thực hiện thành công hay không. Chính vì vậy mà các giải pháp Layer 2 đã ra đời với mục tiêu cải thiện trải nghiệm người dùng thông qua việc giải quyết các vấn đề liên quan đến tính mở rộng nhưng đồng thời vẫn được thừa hưởng tính bảo mật từ Ethereum

Ở thời điểm hiện tại, có nhiều giải pháp Layer 2 đã ra đời và phát triển như State Channel, Plasma, Sidechain, Rollups,… Trong đó, Rollups là một giải pháp đang được cộng động thảo luận và quan tâm khá nhiều trong thời gian gần đây. Bài viết này mình sẽ phân tích về giải pháp Layer 2 này, về tình trạng hiện tại cũng như tiềm năng phát triển trong tương lai nhé

Bối cảnh

Có lẽ không cần phải nói quá nhiều, những ai đã tham gia vào thị trường Crypto đủ lâu đều sẽ nhận ra ở thời điểm hiện tại và có thể là một khoảng thời gian tương đối lâu nữa trong tương lai, Ethereum vẫn sẽ là một blockchain và là hệ sinh thái hàng đầu dẫn dắt thị trường. Điều đó đã được chứng minh một cách rõ ràng theo thời gian, và rõ nét có thể là từ sự bùng nổ của “DeFi Summer” 2020. Đã có thời điểm TVL của hệ sinh thái Ethereum lên đến hơn 110 tỷ USD, cùng với đó hàng trăm Dapps được xây dựng và phát triển theo từng ngày. Không phải quá khi nói rằng, Ethereum là cái nôi sản sinh ra phần lớn các trend trong thị trường, góp phần không nhỏ tạo nên sự bùng nổ của Crypto trong 2 năm vừa qua như NFT, DeFi, GameFi,…

Tuy nhiên, chính điều đó cũng đã tạo ra rất nhiều vấn đề cho Ethereum. Blockchain là một công nghệ mới với tuổi đời còn khá trẻ, chính vì vậy sự phát triển và mở rộng quá nhanh của Ethereum cùng với đó là cơn sốt Crypto bùng nổ trên toàn cầu đã thu hút lượng lớn người dùng tham gia vào thị trường này. Cơ sở hạ tầng của Ethereum vốn chưa thể phát triển kịp để đáp ứng lượng giao dịch và người dùng quá lớn vào những khung thời gian cao điểm đặc biệt khi thị trường bước vào giai đoạn tăng trưởng. Điều này đã khiến cho Ethereum thường xuyên gặp phải tình trạng tắc nghẽn mạng lưới, phí gas tăng cao và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến trải nghiệm người dùng trong một khoảng thời gian dài. Có những lúc phí gas để thực hiện mỗi giao dịch có thể lên đến hàng trăm USD, hàng ngàn USD mà thậm chí người dùng còn chẳng biết giao dịch có thể thực hiện được hay không. Chi phí sử dụng trở nên ngày càng đắt đỏ đối với người dùng hiện tại và ngày càng khó tiếp cận với những người dùng mới, đối với 1 blockchain hàng đầu và mục tiêu luôn hướng đến “Mass adoption” như Ethereum thì việc này rõ ràng là không thể chấp nhận được 

Rollups 

Rollups là một giải pháp mở rộng Layer 2 giúp xử lý các giao dịch ngoài chuỗi nhưng vẫn giữ được tính bảo mật của Ethereum. Chính điều này khiến nó trở nên khác với các sidechain như Polygon, giải pháp Layer 2 sử dụng cơ chế đồng thuận của Ethereum và được validators của Ethereum xác minh giao dịch, trong khi đó các sidechain có cơ chế đồng thuận riêng với số lượng validators riêng, do đó Sidechain không bảo mật bằng Layer 2

Cơ chế hoạt động của Rollups có thể hiểu đơn giản là hệ thống tính toán ngoài chuỗi  thực hiện chức năng tính toán giao dịch, thực thi Smart Contracts sau đó gom lại, nén và gửi kết quả vào chain để xác nhận. Nhờ vào việc gửi ngược dữ liệu giao dịch về Layer 1 để xác thực trong các block, Rollups giúp làm giảm tải lên Ethereum trong khi vẫn được thừa hưởng tính bảo mật của nó

Như vậy có thể thấy, Rollups có thể giúp làm giảm phí gas, tăng khối lượng giao dịch và mở rộng quy mô Ethereum. Chính Vitalik – Buterin cũng cho rằng các giải pháp mở rộng như Rollups sẽ đóng một vai trò quan trọng đối blockchain Ethereum trong hiện tại và tương lai kể cả sau khi The Merge thành công và tiến tới Sharding. Hiện tại, đang có 2 loại Rollups chính là Optimistic Rollups vs Zk-Rollups 

Optimistic Rollups (ORs)

Optimistic Rollups là hệ thống tính toán ngoài chuỗi hỗ trợ tính toán giao dịch và gom chúng lại (roll) rồi gửi kết quả về Layer 1. Optimistic Rollups dùng Fraud Proofs để ngăn chặn giao dịch gian lận được đưa về Layer 1. Vì bản chất cơ chế hoạt động của nó khá phức tạp nên mình sẽ cố gắng diễn giải một cách đơn giản nhất có thể: 

Optimistic Rollups sẽ tổng hợp các giao dịch lại với nhau thành nhiều đợt trước khi gửi về Ethereum, điều này cho phép phân bổ chi phí trong mỗi đợt dẫn đến có thể giảm phí gas trên người dùng cuối. Bên cạnh đó, Optimistic Rollups cũng sử dụng các công nghệ nén để giảm thiểu lượng data gửi về Ethereum. Optimistic Rollups sẽ mặc định các giao dịch ngoài chuỗi là hợp lệ và do đó khi gửi data trở về ngược lại Ethereum sẽ không bao gồm bất kì bằng chứng nào chứng minh các giao dịch là chính xác và hợp lệ. 

Thay vào đó, Optimistic Rollups sẽ dựa vào Fraud Proofs để phát hiện ác giao dịch gian lận. Sau khi các dữ liệu được gửi về Ethereum, các Verifier nodes đảm nhiệm chức năng xác thực sẽ kiểm tra tính hợp lệ của các giao dịch bằng các tính toán các Fraud Proofs. Nếu phát hiện gian lận trong giao dịch thì Verifier nodes sẽ gửi Fraud Proofs vào network và buộc ORs phải điều chỉnh và thực hiện lại giao dịch sao cho phù hợp. Lúc này các Sequencers (là các nodes với nhiệm vụ liên tục cập nhật trạng thái của Layer 1 và ORs) chịu trách nhiệm gửi về các giao dịch không hợp lệ sẽ phải chịu phạt

Trái lại, nếu các dữ liệu giao dịch được gửi về Ethereum không phát hiện Fraud Proofs thì các giao dịch đó đều được coi là chính xác, hợp lệ và được chấp nhận trên Ethereum. Để khuyến khích việc các giao dịch được xử lý hợp lệ, những người dùng sẽ phải stake ETH để chạy các Verifier nodes, họ sẽ nhận được phần thưởng khi hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình hoặc số tiền stake của họ sẽ bị cắt, chuyển tới người phát hiện lỗi trong trường hợp họ gửi một giao dịch gian lận lên trên chuỗi Ethereum

Như vậy nói tóm lại, ý tưởng của Optimistic Rollups là nó sẽ giả định tất cả dữ liệu được “roll” lại với nhau đều chính xác và hợp lệ để đảm bảo việc xử lý các giao dịch trở nên nhanh chóng hơn. Việc kiểm tra các giao dịch có chính xác và hợp lệ hay không sẽ do các Verifier nodes thực hiện khi chúng được gửi về Ethereum, nếu phát hiện giao dịch không hợp lệ Verifier nodes sẽ gửi các Fraud Proofs buộc các giao dịch phải được thực hiện lại

ZK Rollups (ZKRs)

ZK Rollups hay Zero-knowledge Rollups cũng là một giải pháp giúp xử lý các giao dịch ngoài chuỗi nhằm giảm tải áp lực lên Ethereum nhưng vẫn đảm bảo được tính bảo mật tương tự như Optimistic Rollups. Tuy nhiên, về bản chất cơ chế hoạt động thì chúng lại hoàn toàn khác biệt nhau 

ZK Rollups cho phép tổng hợp một lượng lớn hàng ngàn các giao dịch ngoài chuỗi và gửi ngược lại về Layer 1 tương tự như Optimistic Rollups nhưng điều khác biệt ở đây là ORs sẽ mặc định tất cả giao dịch đều là hợp lệ thì ZK Rollups sẽ tạo ra các Validity Proofs  hay còn gọi là các SNARK (Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) gửi về Ethereum Mainnet

Về bản chất, các SNARK này là các bằng chứng xác thực cho các giao dịch trên ZKR đã được mã hoá để gửi về Layer 1 xác nhận. Với sự phát triển và ứng dụng của công nghệ Zero Knowledge, các ZK Proofs này sẽ giúp cho việc Smart Contract trên Ethereum xác nhận giao dịch có hợp lệ hay không mà không cần phải show trực tiếp các giao dịch này ra. ZKP làm được như vậy là nhờ vào toán học

Khác với ORs, các giao dịch sẽ không được xem là hợp lệ cho đến khi các Proofs của ZKR được Smart Contract của ZKR trên Layer 1 xác nhận là hợp lệ. Nhờ có công nghệ mã hóa Zero-Knowledge cho nên, ZKR sẽ loại bỏ Verifiers và dùng Smart Contract để xác minh giao dịch gửi về từ ZKR. Điều này có thể giúp tiết kiệm nhiều gas fee vì xác minh Proof rẻ hơn nhiều so với việc thực hiện lại tính toán

Nói tóm lại, ý tưởng hoạt động của ZK Rollups sẽ khá trái ngược với Optimistic Rollups, chúng dựa các Zk Proofs là các bằng chứng xác thực được mã hoá cho phép bất kỳ ai xác minh rằng các giao dịch là hợp lệ mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nào về giao dịch 

Tổng kết

Trên đây là một số thông tin và phân tích cơ bản nhất của mình về Rollups. Ở thời điểm hiện tại, Rollups được nhiều người kỳ vọng là giải pháp Layer 2 sẽ phát triển mạnh mẽ hơn nữa trong tương lai nhằm giải quyết vấn đề về tính mở rộng của Ethereum. Khó có thể nói trước được tương lai sẽ diễn ra điều gì nhưng trong ngắn hạn, có thể chúng ta sẽ được chứng kiến cuộc chiến diễn ra giữa Optimisic Rollups và ZK Rollups để thu hút người dùng và dòng tiền. Hy vọng bài viết này có thể cung cấp cho anh em những kiến thức cần thiết và bổ ích.