Phân tích Blockchain: Layer 2 là gì?

Giới thiệu

Crypto đang ngày càng phát triển. Tính đến tháng 6 năm 2024, có 617 triệu chủ sở hữu crypto và tổng giá trị thị trường là 2,24 triệu tỷ USD. Nhưng ngay cả với sự tăng trưởng mạnh mẽ này, công nghệ blockchain vẫn gặp phải một vấn đề lớn: khả năng mở rộng. Mạng chính của Ethereum có khả năng xử lý khoảng 15-30 giao dịch mỗi giây (TPS), điều này không cố định. Nó có thể thay đổi một chút dựa trên kích thước khối và hoạt động của mạng. Ngoài ra, việc chuyển đổi của Ethereum sang Proof of Stake (PoS) với Ethereum 2.0 sẽ cải thiện khả năng mở rộng, đặc biệt khi kết hợp với sharding.

Hãy nghĩ về các giải pháp Layer 2 (L2) như là sự tăng tốc cho blockchain. Chúng là các công nghệ ngoài chuỗi được xây dựng trên blockchain chính, Layer 1 (L1) để làm cho các giao dịch nhanh hơn, rẻ hơn và hiệu quả hơn. Một số L2 như Arbitrum, Polygon, Optimism, v.v. có thể xử lý 4.000 giao dịch mỗi giây. Không phải là họ làm điều đó hàng ngày, nhưng họ có thể khi cần thiết, điều này là một nâng cấp lớn so với tốc độ thông thường. Khả năng xử lý này có nghĩa là chúng ta có thể có những ứng dụng phức tạp hơn như DeFi, trò chơi và các vấn đề chuỗi cung ứng hoạt động trơn tru trên blockchain.

Nói tóm lại, trong khi Layer 1 bận rộn với những thay đổi lớn như tăng kích thước khối, Layer 2 sử dụng những mẹo thông minh như rollups và sidechains để tăng tốc mọi thứ mà không hy sinh tính bảo mật. Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi sâu vào Layer 2 và xem nó sẽ thay đổi thế giới blockchain như thế nào.

Giải pháp Layer 2 là gì?

Các giải pháp Layer 2 giống như gia vị bí mật giúp công nghệ blockchain phát triển lên một tầm cao mới, giải quyết những vấn đề lớn mà các blockchain Layer 1 truyền thống như Bitcoin và Ethereum không phải lúc nào cũng xử lý được. Chắc chắn rằng, các blockchain Layer 1 thực hiện công việc nặng nhọc—chúng xử lý giao dịch và giữ mọi thứ an toàn bằng các phương pháp đồng thuận như Proof of Work (PoW) hoặc Proof of Stake (PoS). Nhưng chúng thường gặp rắc rối khi phải mở rộng quy mô. Vấn đề này là một phần của "trilemma blockchain," nói rằng thật khó để đạt được khả năng mở rộng, an ninh, và phi tập trung cùng một lúc. Vì lý do này, các mạng Layer 1 có thể chậm lại, dẫn đến thời gian chờ lâu hơn và phí cao hơn, đặc biệt khi mọi thứ trở nên bận rộn. Các giải pháp Layer 2 xuất hiện để giữ cho mọi thứ hoạt động trơn tru, ngay cả khi mạng đang chịu áp lực.

Ví dụ, mạng Lightning là một trong nhiều giải pháp Layer 2 cho Bitcoin, không phải là giải pháp duy nhất, giúp giao dịch nhanh hơn và rẻ hơn bằng cách đưa chúng ra khỏi blockchain chính một chút. Hãy tưởng tượng bạn và một người bạn mở một kênh thanh toán riêng, giống như một sổ cái kỹ thuật số chỉ giữa hai bạn. Và trong khi các giao dịch diễn ra ngoài chuỗi trong mạng Lightning, chúng vẫn được hỗ trợ bởi mô hình bảo mật Layer 1 của Bitcoin thông qua các hợp đồng hash timelock (HTLCs), đảm bảo rằng các quỹ được thanh toán an toàn trên chuỗi chính trong trường hợp có tranh chấp. Phần thú vị là bạn chỉ cần cập nhật blockchain hai lần: một lần khi bạn mở kênh và một lần khi bạn đóng nó. Bằng cách này, blockchain không bị chậm lại với từng giao dịch, làm cho toàn bộ quá trình nhanh hơn và rẻ hơn. Các rollup của Ethereum—Optimistic Rollups và Zero-Knowledge (ZK) Rollups—hoạt động hơi khác nhưng với cùng một mục tiêu là giảm tải cho blockchain chính. Vậy, những giải pháp mở rộng nào đang tồn tại ở đó?

Mở rộng Layer 2 của Ethereum

Rollups

Rollups là các giao thức phần mềm hoạt động trên chuỗi chính, tối ưu hóa giao dịch và giảm tắc nghẽn. Optimistic Rollups, chẳng hạn như Base, Arbitrum, Optimism, Boba Network, gộp nhiều giao dịch thành một lô và gửi lô nén này dưới dạng dữ liệu gọi đến chuỗi chính của Ethereum. Đây là lúc mọi thứ trở nên thú vị: các rollup này giả định rằng các giao dịch là hợp lệ và gửi dữ liệu giao dịch đến chuỗi chính mà không thực hiện tính toán trên chuỗi. Nếu có tranh chấp xảy ra, các giao dịch có thể được xác minh thông qua một cơ chế thách thức đảm bảo tính hợp lệ của chúng. Tuy nhiên, nếu ai đó nghi ngờ có sai sót hoặc giao dịch gian lận, họ có thể khởi động một bằng chứng gian lận trong khoảng thời gian thách thức. Nếu bằng chứng thành công, lô sẽ bị quay lại, và người gửi có thể mất một khoản đặt cọc. Các bằng chứng gian lận trong Optimistic Rollups hoạt động bằng cách tranh chấp các chuyển tiếp trạng thái có thể không hợp lệ, điều này sau đó kích hoạt xác minh trên chuỗi. Hệ thống này giảm lượng tính toán mà chuỗi chính phải thực hiện, làm cho mọi thứ nhanh hơn và rẻ hơn, nhưng vẫn an toàn nhờ cơ chế thách thức này.

ZK Rollups, mặt khác, có cách tiếp cận khác. Thay vì giả định mọi thứ đều ổn cho đến khi có bằng chứng ngược lại, ZK Rollups sử dụng các bằng chứng mật mã, cụ thể là các lập luận kiến thức không tương tác ngắn gọn không biết (zk-SNARKs) hoặc zk-STARKs để xác thực một lô giao dịch ngoài chuỗi. Chúng tạo ra cái gọi là 'bằng chứng ngắn gọn' (thường là SNARK hoặc STARK) cho mỗi lô giao dịch." Bằng chứng này là một cách cực kỳ hiệu quả để chứng minh rằng tất cả các giao dịch trong lô đều hợp lệ mà không cần phải kiểm tra từng giao dịch một trên chuỗi chính Ethereum. Chuỗi chính chỉ cần xác minh bằng chứng này, điều này rất nhanh chóng, và sau đó nó có thể tự tin chấp nhận toàn bộ lô giao dịch. Phương pháp này cực kỳ an toàn và hiệu quả, mặc dù về mặt kỹ thuật thì có phần phức tạp hơn.

Các Chuỗi Phụ

Một loại giải pháp mở rộng khác. các chuỗi phụ gần như giống như các vũ trụ song song, hoạt động như các chuỗi khối riêng biệt bên cạnh chuỗi chính. Binance Smart Chain (hiện được biết đến là BNB Smart Chain) và Avalanche là các chuỗi khối Layer 1 với các mô hình đồng thuận riêng, không hoàn toàn là các chuỗi phụ Layer 2 cho Ethereum. Polygon hoạt động như cả một chuỗi phụ Proof of Stake và một tập hợp các giải pháp Layer 2 có bộ xác thực và cơ chế đồng thuận riêng, điều này có nghĩa là chúng có thể xử lý giao dịch độc lập, mà không cần dựa vào chuỗi chính cho mọi thứ. Phần thú vị là các chuỗi phụ thường dựa vào các cầu nối (ví dụ: cầu Plasma hoặc hợp đồng thông minh) để tạo điều kiện cho việc chuyển giao tài sản, điều này có thể không luôn hoạt động như một cái neo hai chiều thực sự như trong mạng Liquid của Bitcoin. Điều này cho phép bạn chuyển tài sản giữa chuỗi chính và chuỗi phụ, điều này đặc biệt phổ biến đối với người dùng muốn tận dụng các tính năng độc đáo của các mạng khác nhau hoặc phí giao dịch thấp hơn. Các chuỗi phụ thường sử dụng cầu nối để thực hiện điều này, cho phép giao tiếp và chuyển giao tài sản mượt mà giữa hai chuỗi, mặc dù các cơ chế đồng thuận của chúng có thể hoàn toàn khác nhau.

Kênh Trạng Thái

Một sản phẩm mở rộng khác là kênh trạng thái. Kênh trạng thái là cơ chế ngoài chuỗi cho phép người dùng thực hiện nhiều giao dịch một cách riêng tư mà không cần phát sóng từng giao dịch đến blockchain. Chỉ có các giao dịch mở và đóng được ghi lại trên chuỗi, giảm tắc nghẽn và tăng tốc độ tương tác. Kênh trạng thái là cơ chế ngoài chuỗi cho phép các bên tham gia giao dịch trực tiếp với nhau mà không cần ghi lại mọi tương tác trên chuỗi chính. Chỉ có trạng thái cuối cùng được giải quyết trên chuỗi.

Hãy tưởng tượng bạn và bạn bè có thể trò chuyện riêng tư như thế nào. Thay vì hét lên từng tin nhắn cho cả thế giới, bạn chỉ cần theo dõi cuộc trò chuyện của mình và chỉ thông báo cho mọi người kết quả cuối cùng. Đây là cách mà các kênh trạng thái hoạt động. Các kênh trạng thái yêu cầu thiết lập kênh ban đầu và thanh toán cuối cùng diễn ra trên chuỗi, sử dụng ví đa chữ ký để đảm bảo rằng các giao dịch ngoài chuỗi được các bên tham gia đồng ý. Ngoài ra, hãy lưu ý rằng các kênh trạng thái chủ yếu hữu ích cho các giao dịch lặp lại, có giá trị nhỏ (thanh toán vi mô) và không dành cho các tương tác hợp đồng thông minh phức tạp. Điều này rất hiệu quả cho những thứ như trò chơi hoặc thanh toán nhỏ

Plasma

Plasma hoàn toàn khác biệt ở chỗ nó là một khung công tác mà lưu trữ một gia đình các chuỗi khối nhỏ hơn được kết nối với chuỗi khối chính. Những chuỗi khối nhỏ hơn này, thường được gọi là chuỗi con, hoạt động theo các quy tắc và người xác thực riêng nhưng dựa vào các cam kết định kỳ với chuỗi chính để đảm bảo an ninh. Trong khi Plasma cung cấp lợi ích về khả năng mở rộng, nó gặp phải những thách thức như độ trễ trong việc hoàn tất và các vấn đề tiềm ẩn về khả năng truy cập dữ liệu. Plasma đã thấy sự giảm bớt việc áp dụng do những hạn chế về an ninh và độ hoàn tất, vì người dùng phải chờ đợi qua các khoảng thời gian thoát dài (thường là 7-14 ngày) để rút tiền về Ethereum. Điều quan trọng là chỉ ra rằng Plasma đã bị một phần nào đó vượt qua bởi các rollup, vốn hiệu quả và an toàn hơn, và một trong những triển khai sớm nhất và nổi tiếng nhất của Plasma là Mạng OMG.

Định kỳ gửi lại trạng thái giao dịch cuối cùng về Ethereum để xác thực, đảm bảo an ninh và tính cuối cùng, các chuỗi Plasma xử lý một khối lượng lớn giao dịch ngoài chuỗi, nhưng chúng bị giới hạn trong việc hỗ trợ các hợp đồng thông minh phức tạp và đã thấy sự giảm bớt trong việc áp dụng do thời gian rút tiền chậm. Các trường hợp sử dụng chính của chúng ban đầu nhắm đến các ứng dụng yêu cầu chuyển tiền đơn giản, mặc dù các giải pháp mới hơn đã vượt qua Plasma.

Bằng cách giảm tải cho mạng chính Ethereum, Plasma giảm phí và tăng tốc độ giao dịch. Tuy nhiên, việc rút tiền từ các chuỗi Plasma về Ethereum có thể mất tới 7 ngày, vì khoảng thời gian này là cần thiết để cho phép bất kỳ tranh chấp hoặc phát hiện gian lận nào trước khi tiền được hoàn toàn có sẵn trên chuỗi chính.

Ví dụ về Giải pháp Layer 2

Nhiều giải pháp Layer 2 đã được triển khai thành công trên nhiều mạng blockchain khác nhau. Dưới đây là một số ví dụ đáng chú ý:

1. Optimism

• Loại: Optimistic Rollup
• Mô tả: Optimism là một giải pháp Layer 2 của Ethereum sử dụng Optimistic Rollups để tăng thông lượng giao dịch. Nó giả định rằng các giao dịch là hợp lệ và chỉ thực hiện kiểm tra tính toán nếu có thách thức được đưa ra. Optimism giảm thiểu tính toán cần thiết trên chuỗi thông qua việc sử dụng các bằng chứng gian lận, trong khi vẫn gửi dữ liệu giao dịch tối thiểu (được nén) đến Layer 1, giảm đáng kể phí gas và tăng tốc độ giao dịch.
• Các trường hợp sử dụng: DApps, các giao thức DeFi, và bất kỳ dự án nào dựa trên Ethereum cần khả năng mở rộng.

2. Arbitrum

• Loại: Optimistic Rollup
• Mô tả: Arbitrum là một giải pháp Layer 2 khác dựa trên công nghệ Optimistic Rollup. Nó nâng cao khả năng mở rộng của Ethereum bằng cách di chuyển hầu hết quá trình xử lý giao dịch ra ngoài chuỗi trong khi vẫn duy trì an ninh của mạng chính Ethereum. Arbitrum nổi tiếng với khả năng tương thích với các hợp đồng thông minh Ethereum hiện có, giúp các nhà phát triển dễ dàng di chuyển ứng dụng của họ.
• Các trường hợp sử dụng: DeFi, trò chơi, và các ứng dụng có giao dịch cao khác.

3. Polygon (trước đây là Matic)

• Mô tả: Polygon là một giải pháp Layer 2 đa chuỗi cung cấp một khung để xây dựng các mạng blockchain liên kết với nhau. Nó kết hợp các chuỗi bên Proof-of-Stake (PoS) và công nghệ Plasma để cung cấp một giải pháp có khả năng mở rộng với tốc độ xử lý giao dịch nhanh và phí thấp. Chuỗi PoS của Polygon chạy song song với Ethereum và hỗ trợ một loạt các ứng dụng phi tập trung.
• Các trường hợp sử dụng: NFTs, DeFi, trò chơi, và nhiều DApps khác.

4. zkSync

• Loại: Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup)
• Mô tả: zkSync là một giải pháp Layer 2 sử dụng Zero-Knowledge Rollups, sử dụng các bằng chứng mật mã để xác thực giao dịch. Điều này cho phép xử lý giao dịch ngoài chuỗi hiệu quả và an toàn, với tính hợp lệ của các giao dịch này được chứng minh trên chuỗi thông qua các bằng chứng mật mã ngắn gọn. zk-Rollups thừa hưởng toàn bộ an ninh của Layer 1, khác với Optimistic Rollups phụ thuộc vào cơ chế thách thức để đảm bảo an ninh.
• Các trường hợp sử dụng: Hệ thống thanh toán, các ứng dụng DeFi, và chuyển token.

5. Loopring

• Loại: Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup)
• Mô tả: Loopring là một giao thức sàn giao dịch phi tập trung (DEX) tận dụng Zero-Knowledge Rollups để tạo điều kiện cho giao dịch có thông lượng cao và chi phí thấp trên Ethereum. Bằng cách gộp các giao dịch ngoài chuỗi và xác minh chúng bằng zk-proofs, Loopring cho phép người dùng giao dịch tài sản với phí tối thiểu và thực hiện nhanh chóng.
• Các trường hợp sử dụng: Các sàn giao dịch phi tập trung, giải pháp thanh toán, và DeFi.

6. Immutable X

• Loại: Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup)
• Mô tả: Immutable X là một giải pháp Layer 2 được thiết kế đặc biệt cho NFTs trên Ethereum. Nó sử dụng zk-Rollups để cho phép việc tạo, mua và bán NFTs nhanh chóng và không mất phí gas. Immutable X hướng tới tính trung tính carbon thông qua việc mở rộng Layer 2, giảm tiêu thụ năng lượng so với các giao dịch Layer 1 của Ethereum, làm cho nó trở thành một lựa chọn thân thiện với môi trường cho các nền tảng NFT.
• Các trường hợp sử dụng: Thị trường NFT, nền tảng trò chơi, và nghệ thuật kỹ thuật số.

7. StarkNet

• Loại: Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup)
• Mô tả: StarkNet là một zk-Rollup phi tập trung cho phép bất kỳ ứng dụng phi tập trung (DApp) nào đạt được khả năng mở rộng không giới hạn mà không làm giảm tính khả thi và an ninh của Ethereum. Nó sử dụng STARKs (Scalable Transparent ARguments of Knowledge) để đảm bảo tính hợp lệ của các giao dịch ngoài chuỗi, làm cho nó rất an toàn và có khả năng mở rộng.
• Các trường hợp sử dụng: Các DApp phức tạp, DeFi, trò chơi, và nhiều hơn nữa.

Lợi ích của Layer 2

Các sản phẩm Layer 2 giúp các blockchain giải quyết một số vấn đề lớn nhất của họ, đặc biệt là khả năng mở rộng, chi phí, tốc độ và quyền riêng tư. Bằng cách xử lý các giao dịch ngoài chuỗi chính, Layer 1, chúng làm cho các mạng blockchain có khả năng hơn, để phục vụ nhiều người dùng hơn và xử lý nhiều giao dịch hơn mà không làm giảm an ninh hoặc tính phi tập trung. Điều này có nghĩa là chi phí giao dịch thấp hơn, làm cho blockchain dễ tiếp cận hơn với mọi người, và nhanh hơn, điều này rất quan trọng cho các ứng dụng thời gian thực như trò chơi và tài chính. Và một số L2 thậm chí còn cung cấp quyền riêng tư tốt hơn bằng cách giữ nhiều chi tiết giao dịch ngoài chuỗi công khai.

Khả năng mở rộng

Giống như một cảnh sát giao thông, L2 làm sạch sự tắc nghẽn và cho phép các mạng như Ethereum và Bitcoin xử lý nhiều giao dịch hơn. Nếu không có chúng, giống như cố gắng lái xe trên một con đường cao tốc trong giờ cao điểm—chậm và gây khó chịu! Các giải pháp Layer 2 mở rộng khả năng của blockchain, cho phép thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn, điều này rất quan trọng cho các ứng dụng có khối lượng giao dịch cao.

Chi phí thấp hơn

Các giao thức Layer 2 cũng làm cho giao dịch rẻ hơn rất nhiều bằng cách giảm bớt một phần tải cho mạng chính. Điều này rất quan trọng cho các khu vực bận rộn như DeFi và trò chơi, nơi phí cao là một vấn đề lớn.

Giao dịch nhanh hơn

Tốc độ là yếu tố quan trọng trong blockchain và L2 cung cấp xác nhận giao dịch gần như ngay lập tức. Bằng cách xử lý các giao dịch ngoài chuỗi và chỉ ghi lại trạng thái cuối cùng trên chuỗi chính, các mạng Layer 2 tránh được các độ trễ đi kèm với việc xác nhận khối Layer 1.

Quyền riêng tư hơn

Quyền riêng tư ngày càng trở nên quan trọng hơn mỗi ngày và một số L2 như Zero-Knowledge (ZK) Rollups cung cấp nhiều tính năng quyền riêng tư hơn. Bằng cách xử lý các giao dịch ngoài chuỗi, các giải pháp này giữ hầu hết các chi tiết giao dịch ngoài chuỗi công khai, ẩn danh người dùng và thông tin nhạy cảm.

Layer 2 trong Tương lai

Khi blockchain phát triển, nhu cầu về các sản phẩm có khả năng mở rộng, hiệu quả và thân thiện với người dùng sẽ chỉ tăng lên. Các phát triển trong tương lai sẽ tập trung vào việc tích hợp liền mạch với các blockchain Layer 1, mở rộng các trường hợp sử dụng trên nhiều ngành và khả năng tương tác giữa các mạng L2 khác nhau. Điều này sẽ giúp blockchain mở rộng toàn cầu mà không hy sinh an ninh hoặc tính phi tập trung, làm cho Layer 2 trở thành một nhân tố quan trọng trong tương lai của blockchain. Hãy xem xét điều đó.

Tích hợp Layer 1

Một mục tiêu lớn cho L2 là làm cho chúng hoạt động với các blockchain Layer 1. Khi các công nghệ này phát triển, kết nối giữa chuỗi chính và các mở rộng L2 của nó sẽ cần trở nên liền mạch và thân thiện hơn với người dùng. Hãy tưởng tượng việc chuyển đổi giữa các lớp khác nhau mà không gặp rắc rối—điều này có nghĩa là trải nghiệm của bạn sẽ mượt mà hơn nhiều và bạn sẽ không phải đối mặt với các quy trình phức tạp. Chúng ta có thể thấy các công cụ và tính năng mới tự động chuyển giao dịch sang L2 khi L1 bị tắc nghẽn hoặc làm cho việc sử dụng các công nghệ này dễ dàng hơn mà không cần phải hiểu tất cả các chi tiết. Điều này sẽ làm cho các mạng blockchain ổn định và an toàn hơn và có khả năng xử lý nhiều lưu lượng mà không bị chậm lại.

Mở rộng các trường hợp sử dụng

L2 khá linh hoạt và việc sử dụng của chúng đi xa hơn nhiều so với việc chỉ mở rộng và tiết kiệm chi phí trong DeFi và trò chơi. Trong tương lai, chúng ta có thể thấy chúng được sử dụng trong nhiều ngành khác nhau. Ví dụ, trong quản lý chuỗi cung ứng, chúng có thể giúp theo dõi hàng hóa qua biên giới một cách hiệu quả, xử lý nhiều dữ liệu một cách dễ dàng. Ngay cả các ngành không phải blockchain như y tế và viễn thông cũng có thể bắt đầu sử dụng các giải pháp L2 để quản lý thông tin nhạy cảm. Tốc độ, tiết kiệm chi phí và khả năng mở rộng của L2 làm cho nó trở thành một lựa chọn tuyệt vời cho bất kỳ ngành nào cần quản lý dữ liệu phi tập trung hiệu suất cao. Khi công nghệ tiến bộ, chúng ta sẽ thấy L2 được sử dụng theo những cách mới và sáng tạo để giải quyết các vấn đề trong ngành.

Kết luận

L2 sẽ là chìa khóa cho thế giới blockchain giải quyết những vấn đề lớn về khả năng mở rộng, chi phí và tính khả dụng đã kìm hãm việc áp dụng rộng rãi các mạng phi tập trung. Khi các công nghệ này tiến bộ, chúng sẽ làm cho các nền tảng blockchain hoạt động tốt hơn, xử lý nhiều người dùng và giao dịch toàn cầu và vẫn an toàn và phi tập trung. Tương lai đang rất sáng sủa cho L2, có rất nhiều điều để mong đợi. Chúng ta sẽ thấy sự tích hợp tốt hơn với các blockchain Layer 1, các trường hợp sử dụng mới trên nhiều ngành và khả năng tương tác giữa các mạng. Điều này không chỉ làm cho các hệ thống blockchain hiện tại hiệu quả hơn mà còn mở ra những cơ hội mới cho các ứng dụng phi tập trung trong các ngành khác nhau, định hình tương lai của blockchain.