Tổng hợp các giải pháp mở rộng Layer-2

Tổng quan

Các hệ sinh thái blockchain đang gặp thách thức lớn trong việc mở rộng để đáp ứng với nhu cầu sử dụng mà không phải hy sinh tính bảo mật và phi tập trung.

Với sự phát triển nhanh chóng của tài chính phi tập trung (DeFi), NFT và game khiến mạng Ethereum bị tắc nghẽn liên tục cùng với phí giao dịch đắt đỏ, khả năng chỉ xử lý được vài giao dịch mỗi giây của Ethereum, làm cho nhiều Dapp không khả dụng.

Sự chuyển đổi của Ethereum sang bằng chứng cổ phần (PoS) có thể giảm bớt một số áp lực đó ở layer-1, với việc phân tách mạng Ethereum thành các chuỗi hoặc phân đoạn mới để phân tán tải, giảm tắc nghẽn và tăng giao dịch mỗi giây.

Tuy nhiên, việc triển khai tốn rất nhiều thời gian trong khi nhu cầu sử dụng ngày càng tăng đã thúc đẩy việc áp dụng công nghệ layer-2 chạy trên layer-1 của Ethereum, thay vì cố gắng cải thiện hiệu suất ở lớp cơ sở.

Layer-2 và công nghệ liên quan đến một số giải pháp mở rộng quy mô Ethereum.  Mỗi giải pháp đều có những lợi ích và sự đánh đổi riêng. Những cái tên phổ biến như Plasma, Sidechain, State channel và Payment Channel, Optimistic rollup, ZK-rollup, Validium, Aggregator.

Plasma

Chuỗi plasma là các blockchain riêng biệt neo vào Ethereum, đôi khi được gọi là chuỗi con, vì chúng hoạt động như các bản sao nhỏ hơn của mạng chính Ethereum. Plasma kết hợp các hợp đồng thông minh và xác minh mật mã để giảm tải các giao dịch từ chuỗi mẹ.

Mỗi chuỗi có cơ chế riêng để xác thực khối. Chuỗi Plasma báo cáo định kỳ lại cho chuỗi chính Ethereum, sử dụng bảo mật của nó để giải quyết các tranh chấp khi bị thách thức thông qua bằng chứng gian lận.

Chuỗi plasma hỗ trợ giao dịch với thông lượng cao với chi phí thấp. Tuy nhiên, chỉ các giao dịch cơ bản như chuyển token và hoán đổi mới được hỗ trợ. Việc rút tiền theo chuỗi có thể kéo dài để chờ thách thức.

Một số dự án cung cấp triển khai Plasma để tích hợp dApp, bao gồm OMG Network và LeapDAO.

Sidechain

Các sidechains layer-2 là các blockchain độc lập, tương thích với máy ảo Ethereum (EVM) và chạy song song với chuỗi chính Ethereum. Các node xác thực (validator) trong mạng sidechain chịu trách nhiệm xác nhận và xử lý các giao dịch, thêm khối và duy trì các quy tắc đồng thuận của riêng sidechain để cung cấp các giao dịch hiệu quả hơn.

Khả năng tương thích đạt được thông qua cầu nối hai chiều với Ethereum, nhưng sidechain không được kế thừa tính bảo mật của Ethereum, mà trực tiếp chịu trách nhiệm.

Sidechain sử dụng công nghệ đã được thiết lập và hỗ trợ các giao dịch phức tạp hơn với khả năng tương thích EVM, mặc dù chúng ít phi tập trung hơn và dựa vào cơ chế đồng thuận của riêng chúng thay vì bảo mật của layer-1.

Các dự án cung cấp triển khai sidechain bao gồm POA Network và xDai chain.

State channel và Payment Channel

State channel sử dụng hợp đồng đa chữ ký giúp người tham gia giao dịch nhanh chóng và thường xuyên ngoài chuỗi quay trở lại layer-1 để có tính chính xác như yêu cầu.

State channel có thể quản lý các tương tác phức tạp hơn như một trò chơi, trong khi payment channel là state channel được đơn giản hóa chỉ giải quyết các khoản thanh toán giữa hai người tham gia.

State channel với thông lượng cao với chi phí rất thấp khiến chúng lý tưởng cho các giao dịch nhỏ. Tuy nhiên, thời gian và chi phí để thiết lập và giải quyết các channel không phải là phù hợp cho việc thanh toán một lần, cần phải có sự linh hoạt và tiền phải bị khóa trong các payment channel mở.

Các dự án chính tận dụng state channel trên Ethereum là Celer, Perun và Raiden.

Optimistic Rollup

Optimistic Rollup nằm song song với chuỗi chính Ethereum ở layer-2. Chúng giúp các giao dịch được thực hiện với giá rẻ và có quy mô theo lô bên ngoài layer- 1, trong khi vẫn sử dụng tính bảo mật của lớp cơ sở Ethereum.

Các lần triển khai Optimistic Rollup cung cấp các cải tiến khả năng mở rộng lên đến 100 lần vì chúng không chạy bất kỳ tính toán nào theo mặc định, và có thể tăng thêm trong tương lai với sự ra đời của Ethereum sharding.

Các Optimistic Rollup cho rằng các giao dịch là hợp lệ, và chỉ chạy tính toán nếu bị thách thức thông qua một biện pháp chống gian lận. Optimistic Rollup sử dụng một hệ thống liên kết, và bất kỳ ai được chứng minh phải trách nhiệm về một giao dịch gian lận hoặc thách thức thì sẽ bị mất cổ phần.

Optimistic Rollup có thể xử lý mọi thứ được thực hiện trên Ethereum layer-1 vì chúng tương thích với EVM và Solidity. Tất cả dữ liệu giao dịch được lưu trữ trên layer-1, nên Optimistic Rollup vẫn an toàn và phi tập trung. Đồng thời, họ đang cung cấp khả năng mở rộng thực thi. Tuy nhiên, có thể mất nhiều thời gian chờ đợi cho các giao dịch trên chuỗi do những thách thức gian lận tiềm ẩn.

Optimistic Rollup hỗ trợ cả thanh toán đơn giản và các hợp đồng thông minh phức tạp, nên phù hợp các ứng dụng DeFi, với Optimism, Arbitrum và Cartesi trong số nhiều dự án triển khai.

ZK-Rollup

Zero-Knowledge Rollup hay ZK-Rollup, đóng gói các giao dịch ngoài chuỗi và tạo ra bằng chứng mật mã, được gọi là SNARK. Ngược lại với Optimistic Rollup, ZK-rollups chạy tính toán ngoài chuỗi và gửi các bằng chứng hợp lệ này đến chuỗi layer-1.

Hợp đồng thông minh ZK-rollup duy trì trạng thái của tất cả các giao dịch trên layer-2 và chỉ có thể được cập nhật với bằng chứng hợp lệ. ZK-rollups chỉ cần bằng chứng hợp lệ thay vì tất cả dữ liệu giao dịch, nên việc xác thực một khối nhanh hơn và rẻ hơn vì nó bao gồm ít dữ liệu hơn và yêu cầu ít gas hơn.

Ngoài ra, do hợp đồng ZK-rollup đã xác minh các giao dịch, nên không có sự chậm trễ trong việc chuyển từ layer-2 sang layer-1. Do đó, ZK-proof cung cấp thời gian hoàn thiện nhanh hơn trong khi vẫn bảo mật và phi tập trung vì dữ liệu cần thiết để khôi phục trạng thái được lưu trữ trên Ethereum layer-1.

Tuy nhiên, một số ZK-rollup không có hỗ trợ EVM và các bằng chứng tính hợp lệ cần nhiều tính toán, khiến chúng không phù hợp với các dApp có ít hoạt động trên chuỗi.

Một số dự án triển khai ZK-Rollup như zkSync, ZKSwap, StarkWare, Loopring và nhiều dự án khác.

Validium

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

Rút tiền trên Validium không bị chậm trễ, hiệu quả sử dụng vốn được cải thiện và không dễ bị tấn công nhờ sử dụng hệ thống chống gian lận. Tuy nhiên, chuỗi Validium hỗ trợ hạn chế các hợp đồng thông minh.

Các dự án cung cấp triển khai Validium bao gồm Loopring và StarkWare, Immutable X.

Aggregator

Polygon tập hợp các giải pháp layer-2 này, trở thành mạng layer-2 phát triển nhanh nhất, mang cơ sở hạ tầng blockchain đến với người dùng bằng cách mở ra khả năng truy cập, khả năng sử dụng và các trường hợp sử dụng của các ứng dụng phi tập trung trên mạng lưới blockchain của Ethereum.

Bộ giải pháp khả năng mở rộng layer-2 của Polygon đã nhận ​​sự chấp nhận từ các nền tảng như Aave, SushiSwap và 1inch.

CVI, chỉ số biến động phi tập trung cho không gian tiền điện tử được cung cấp bởi mạng COTI, đã tích hợp với Polygon. Người dùng CVI có thể mở các vị thế, cung cấp thanh khoản và stake, trong khi xử lý các giao dịch từ blockchain ETH chính.

Tổng kết

Không có giải pháp mở rộng nào có thể một mình thực hiện tầm nhìn an toàn, phi tập trung và có thể mở rộng của Ethereum 2.0, tránh tình trạng tắc nghẽn và phí cao.

Sharding chắc chắn sẽ giúp mở rộng quy mô trên chuỗi ở layer-1, nhưng các giải pháp layer-2 ngoài chuỗi có thể linh hoạt điều chỉnh theo các nhu cầu riêng, và sự đánh đổi có thể chấp nhận được của rất nhiều dự án dApp đang được phát triển là chìa khóa cho tương lai của blockchain.

Toàn bộ hệ sinh thái cùng các giải pháp layer-2 khác nhau có thể tồn tại và phối hợp với nhau một cách hài hòa để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của việc áp dụng chính thống, tiếp tục giúp giảm tắc nghẽn và ngăn chặn các điểm thất bại duy nhất khi chúng ta chuyển đổi vào thế giới của Web 3.0.

Nguồn: cryptopotato.