Blockchain là một công nghệ mang tính cách mạng cho phép trao đổi dữ liệu an toàn và minh bạch. Nó sử dụng một loạt các lớp để lưu trữ và xử lý thông tin, được gọi là Lớp 0-3. Mỗi lớp có mục đích và chức năng riêng, cho phép tạo ra một hệ thống toàn diện có thể xử lý nhiều loại giao dịch khác nhau.
Blockchain được định nghĩa là công nghệ sổ cái phân tán (DLT) tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi tài sản kỹ thuật số an toàn và đáng tin cậy giữa hai hoặc nhiều bên. Đây là một hệ thống độc đáo có chức năng như một mạng mở, phi tập trung để lưu trữ dữ liệu trên nhiều máy tính cùng một lúc.
Lớp 1
Để xác thực và hoàn tất các giao dịch, Lớp 1 là chuỗi khối cơ sở mà trên đó có thể xây dựng nhiều lớp khác. Chúng có thể hoạt động độc lập với các blockchain khác.
Layer1 có thể được chia thành ba phân đoạn:
Lớp dữ liệu- chịu trách nhiệm lưu trữ tất cả dữ liệu liên quan đến giao dịch trong mạng. Điều này bao gồm những thứ như lịch sử giao dịch, số dư, địa chỉ, v.v. Lớp này cũng giúp xác thực từng giao dịch bằng cách sử dụng thuật toán mã hóa (băm) để đảm bảo tính chính xác và bảo mật.
Lớp mạng- chịu trách nhiệm xử lý thông tin liên lạc giữa những người dùng trên mạng blockchain. Nó chịu trách nhiệm phát sóng các giao dịch và các tin nhắn khác trên mạng, cũng như xác minh tính chính xác và hợp pháp của các tin nhắn này.
Lớp đồng thuận - cho phép blockchain đạt được thỏa thuận về một bộ quy tắc mà tất cả người dùng phải tuân theo khi thực hiện giao dịch. Nó đảm bảo rằng tất cả các giao dịch đều hợp lệ và cập nhật bằng cách sử dụng các thuật toán đồng thuận như Proof of Work, Proof of Stake hoặc Byzantine Fault Tolerance.
Lớp Ứng dụng/Hợp đồng thông minh là nơi hầu hết các chức năng diễn ra trong mạng blockchain. Lớp này chứa mã (hoặc hợp đồng thông minh) có thể được sử dụng để xây dựng các ứng dụng chạy trên hệ sinh thái blockchain. Các ứng dụng này có thể thực hiện các giao dịch và lưu trữ dữ liệu một cách an toàn, phân tán. Không phải tất cả các giao thức lớp 1 đều có chức năng hợp đồng thông minh.
Ví dụ về các mạng như vậy là Bitcoin, Solana, Ethereum và Cardano — tất cả đều có mã thông báo riêng. Mã thông báo này được sử dụng thay cho phí giao dịch và đóng vai trò khuyến khích những người tham gia mạng tham gia mạng.
Mặc dù những đồng tiền này có mệnh giá khác nhau dựa trên dự án cơ bản nhưng mục đích của chúng vẫn không thay đổi: cung cấp cơ chế hỗ trợ kinh tế cho chức năng của blockchain.
Mạng lớp 1 gặp vấn đề với việc mở rộng quy mô vì blockchain gặp khó khăn trong việc xử lý số lượng giao dịch mà mạng yêu cầu. Điều này dẫn đến phí giao dịch tăng mạnh.
Blockchain Trilemma, một thuật ngữ do Vitalik Buterin đặt ra, thường được viện dẫn khi thảo luận về các giải pháp tiềm năng cho vấn đề này; về cơ bản cần phải cân bằng giữa phân cấp, bảo mật và khả năng mở rộng.
Nhiều cách tiếp cận trong số này có sự cân bằng riêng; chẳng hạn như tài trợ cho các siêu nút – qua đó mua siêu máy tính và máy chủ lớn – để tăng khả năng mở rộng nhưng tạo ra một chuỗi khối tập trung vốn có.
Các phương pháp giải quyết bộ ba bất khả thi của blockchain:
Tăng kích thước khối
Việc tăng kích thước khối của mạng Lớp 1 có thể xử lý hiệu quả nhiều giao dịch hơn. Tuy nhiên, việc duy trì một khối lớn vô hạn là không khả thi vì các khối lớn hơn có nghĩa là tốc độ giao dịch chậm hơn do yêu cầu dữ liệu tăng lên và khả năng phân cấp giảm. Điều này hoạt động như một giới hạn đối với khả năng mở rộng thông qua việc tăng kích thước khối, hạn chế việc tăng hiệu suất với chi phí tiềm ẩn là giảm tính bảo mật.
Thay đổi cơ chế đồng thuận
Mặc dù các cơ chế bằng chứng công việc (POW) vẫn tồn tại nhưng chúng kém bền vững và có khả năng mở rộng kém hơn so với các cơ chế bằng chứng cổ phần (POS). Đây là lý do tại sao Ethereum chuyển từ POW sang POS; mục đích là cung cấp một thuật toán đồng thuận an toàn và đáng tin cậy hơn để tạo ra kết quả tốt hơn về khả năng mở rộng.
Phân mảnh
Sharding là một kỹ thuật phân vùng cơ sở dữ liệu được sử dụng để mở rộng hiệu suất của cơ sở dữ liệu phân tán. Bằng cách phân đoạn và phân phối sổ cái blockchain trên nhiều nút, phân đoạn mang lại khả năng mở rộng nâng cao giúp tăng thông lượng giao dịch vì nhiều phân đoạn có thể xử lý các giao dịch song song. Điều này dẫn đến hiệu suất được cải thiện và giảm đáng kể thời gian xử lý khi so sánh với phương pháp nối tiếp truyền thống.
Tương tự như việc ăn một chiếc bánh được chia thành từng lát. Theo cách này, ngay cả khi khối lượng dữ liệu tăng lên hoặc bất kỳ sự tắc nghẽn mạng nào, các mạng được phân chia sẽ hiệu quả hơn nhiều vì tất cả các nút tham gia đều hoạt động đồng bộ với nhau trong quá trình xử lý giao dịch.
Lớp 2
Các giao thức Lớp 2 được xây dựng dựa trên chuỗi khối Lớp 1 để giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng của nó mà không làm lớp cơ sở bị quá tải.
Điều này được thực hiện bằng cách tạo một khung thứ cấp, được gọi là “ngoài chuỗi”, cho phép thông lượng liên lạc tốt hơn và thời gian giao dịch nhanh hơn Lớp 1 có thể hỗ trợ.
Sử dụng giao thức Lớp 2, tốc độ giao dịch được cải thiện và thông lượng giao dịch được tăng lên, nghĩa là có thể xử lý nhiều giao dịch hơn cùng một lúc trong một khoảng thời gian xác định. Điều này có thể cực kỳ có lợi khi mạng chính bị tắc nghẽn và hoạt động chậm lại, vì nó giúp giảm chi phí phí giao dịch và cải thiện hiệu suất tổng thể.
Dưới đây là một số cách mà Layer2 giải quyết được vấn đề về khả năng mở rộng:
Kênh truyền hình
Các kênh cung cấp giải pháp Lớp 2 cho phép người dùng tham gia nhiều giao dịch ngoài chuỗi trước khi nó được báo cáo trên lớp cơ sở. Điều này cho phép các giao dịch nhanh hơn và hiệu quả hơn. Có hai loại kênh: kênh thanh toán và kênh trạng thái. Các kênh thanh toán chỉ cho phép thanh toán, trong khi các kênh trạng thái cho phép các hoạt động rộng hơn nhiều như các hoạt động thường diễn ra trên blockchain, chẳng hạn như xử lý các hợp đồng thông minh.
Nhược điểm là người dùng tham gia phải được mạng biết đến, do đó việc tham gia mở là điều không thể. Đồng thời, tất cả người dùng sẽ phải khóa mã thông báo của họ trong hợp đồng thông minh nhiều chữ ký trước khi tham gia vào kênh.
Huyết tương
Được tạo bởi Joseph Poon và Vitalik Buterin, khung Plasma sử dụng hợp đồng thông minh và cây số để tạo ra “chuỗi con”, là bản sao của chuỗi khối gốc – còn được gọi là “chuỗi gốc”.
Phương thức này cho phép các giao dịch được chuyển từ chuỗi chính sang chuỗi con, từ đó cải thiện tốc độ giao dịch và giảm phí giao dịch, đồng thời hoạt động tốt với các trường hợp cụ thể như ví kỹ thuật số.
Các nhà phát triển Plasma đã thiết kế nó đặc biệt để đảm bảo rằng không người dùng nào có thể giao dịch trước khi một khoảng thời gian chờ đợi cụ thể kết thúc.
Tuy nhiên, hệ thống này không thể được sử dụng để giúp mở rộng quy mô các hợp đồng thông minh có mục đích chung.
Chuỗi bên
Sidechains, là các chuỗi khối hoạt động song song với chuỗi khối chính hoặc Lớp 1, có một số tính năng riêng biệt khiến chúng khác biệt với các chuỗi khối cổ điển. Sidechain đi kèm với các chuỗi khối độc lập của riêng chúng, thường sử dụng các cơ chế đồng thuận khác nhau và có các yêu cầu về kích thước khối khác nhau so với Lớp 1.
Tuy nhiên, mặc dù thực tế là các sidechain có chuỗi độc lập riêng nhưng chúng vẫn kết nối với Lớp 1 bằng cách sử dụng một máy ảo dùng chung. Điều này có nghĩa là bất kỳ hợp đồng hoặc giao dịch nào có thể được sử dụng trên mạng Lớp 1 cũng có sẵn để sử dụng trên các chuỗi bên, tạo ra cơ sở hạ tầng mở rộng về khả năng tương tác giữa hai loại chuỗi.
Bản tổng hợp
Việc tổng hợp hoàn thành việc mở rộng quy mô bằng cách nhóm nhiều giao dịch trên sidechain thành một giao dịch duy nhất trên lớp cơ sở và sử dụng SNARK (đối số kiến thức không tương tác ngắn gọn) làm bằng chứng mật mã.
Mặc dù có hai loại tổng hợp – tổng hợp ZK và tổng hợp lạc quan – sự khác biệt nằm ở khả năng di chuyển giữa các lớp.
Các bản tổng hợp lạc quan sử dụng một máy ảo cho phép di chuyển dễ dàng hơn từ Lớp 1 sang Lớp 2, trong khi các bản tổng hợp ZK bỏ qua tính năng này để có hiệu quả và tốc độ cao hơn.
Lớp0
Các giao thức lớp 0 đóng vai trò then chốt trong việc cho phép di chuyển tài sản, hoàn thiện trải nghiệm người dùng và giảm bớt các trở ngại liên quan đến khả năng tương tác giữa các chuỗi. Các giao thức này cung cấp cho các dự án blockchain ở Lớp 1 một giải pháp hiệu quả để giải quyết các vấn đề lớn, chẳng hạn như khó di chuyển giữa các hệ sinh thái Lớp 1.
Không chỉ có một thiết kế cho một bộ giao thức Layer0; các cơ chế đồng thuận riêng biệt và các tham số khối có thể được áp dụng cho các mục đích khác biệt. Một số mã thông báo Layer0 đóng vai trò là bộ lọc chống thư rác hiệu quả, trong đó người dùng phải đặt cọc các mã thông báo này trước khi họ có thể truy cập vào hệ sinh thái được liên kết.
Cosmos là giao thức Lớp 0, nổi tiếng với bộ công cụ nguồn mở, bao gồm Tendermint, Cosmos SDK và IBC. Những dịch vụ này cho phép các nhà phát triển xây dựng liền mạch các giải pháp blockchain của riêng họ trong một môi trường có thể tương tác; kiến trúc tương hỗ cho phép các thành phần tương tác với nhau một cách tự do. Tầm nhìn hợp tác về một thế giới ảo này đã thành hiện thực trong Cosmoshood, vì nó được những người ủng hộ tận tâm của nó đặt ra một cách đáng yêu – cho phép các mạng blockchain phát triển độc lập nhưng vẫn tồn tại chung, thể hiện ‘Internet of Blockchain’.
Một ví dụ phổ biến khác là Polkadot.
Lớp 3
Lớp 3 là giao thức hỗ trợ các giải pháp dựa trên blockchain. Thường được gọi là “lớp ứng dụng”, nó cung cấp hướng dẫn để các giao thức Lớp 1 xử lý. Điều này cho phép dapp, trò chơi, lưu trữ phân tán và các ứng dụng khác được xây dựng trên nền tảng blockchain hoạt động bình thường.
Nếu không có những ứng dụng này, chỉ riêng các giao thức Lớp 1 sẽ khá hạn chế về tính hữu dụng; Lớp 3 rất cần thiết để giải phóng sức mạnh của chúng.
Lớp 4?
Layer4 không tồn tại, các lớp được thảo luận được gọi là bốn lớp của blockchain, nhưng điều này là do chúng ta bắt đầu đếm từ 0 trong thế giới lập trình.
Phần kết luận
Khả năng mở rộng của mạng blockchain phụ thuộc nhiều vào kiến trúc và công nghệ mà chúng sử dụng. Mỗi lớp của mạng phục vụ một mục đích quan trọng là cho phép thông lượng và khả năng tương tác cao hơn với các chuỗi khối khác. Các giao thức Lớp 1 tạo thành lớp cơ sở hoặc chuỗi khối chính, trong khi các giao thức sidechain, rollups và Lớp 0 cung cấp hỗ trợ bổ sung cho việc mở rộng quy mô.
Giao thức lớp 3 cung cấp hướng dẫn cho phép người dùng truy cập các ứng dụng được xây dựng trên toàn bộ hệ thống. Cùng với nhau, những yếu tố này đều góp phần tạo ra một cơ sở hạ tầng không tin cậy mạnh mẽ có khả năng xử lý các giao dịch quy mô lớn một cách an toàn.