Blockchain đang bùng nổ, kéo theo nhu cầu mở rộng mạng lưới ngày càng cao. Hai giải pháp tiềm năng – Layer 1 và Layer 2 – đang thu hút sự chú ý của giới công nghệ. Bài viết này sẽ so sánh chi tiết Layer 1 và Layer 2, đặc điểm và ứng dụng của từng giải pháp.
1. Giới thiệu về Layer 1, Layer 2
1.1. Layer 1 là gì?
Blockchain Layer 1 là các blockchain nền tảng, có thể xử lý các giao dịch trực tiếp trên chuỗi. Layer 1 đóng vai trò như cơ sở hạ tầng cho các ứng dụng, giao thức và mạng lưới khác xây dựng trên nó.
Layer 1
Đặc trưng chính của một mạng Layer 1 phi tập trung công khai là cơ chế đồng thuận. Các cơ chế đồng thuận khác nhau sẽ mang lại mức độ tốc độ, bảo mật và thông lượng khác nhau.
Bitcoin, Ethereum và Cardano là những ví dụ điển hình của các blockchain Layer 1. Chúng thực hiện xử lý và bảo mật cho toàn bộ mạng lưới tiền điện tử thông qua một cơ chế đồng thuận chung, chẳng hạn như Proof of Work hoặc Proof of Stake.
1.2. Layer 2 là gì?
Blockchain Layer 2 là các giao thức mạng được xây dựng trên nền tảng của giải pháp Layer 1. Chúng tận dụng cơ sở hạ tầng bảo mật và mạng lưới của blockchain Layer 1, nhưng linh hoạt hơn trong việc mở rộng khả năng xử lý giao dịch và tổng thông lượng trên mạng.
Polygon (xây dựng trên Ethereum) và Lightning Network của Bitcoin là những ví dụ điển hình.
1.3. Tại sao giải pháp Layer 1, Layer 2 lại quan trọng?
Blockchain là một mạng lưới các nút phân tán, hoạt động độc lập để xử lý các giao dịch tiền điện tử, dựa trên cùng một bộ quy tắc hoặc cơ chế đồng thuận để xác minh tính chính xác của các giao dịch. Các giao dịch này sau đó được ghi lại theo thứ tự tuần tự, tạo thành một chuỗi các khối dữ liệu không thể thay đổi.
Thật không may, một blockchain càng phổ biến (Bitcoin là một ví dụ điển hình), thì càng cần nhiều sức mạnh xử lý để có thể đáp ứng lượng giao dịch ngày càng tăng. Giao thức blockchain của tiền điện tử cũng có thể giới hạn số lượng giao dịch được xử lý, gây ra tắc nghẽn trên mạng lưới.
Điều này khiến các mạng lưới blockchain phổ biến trở nên rất chậm, đôi khi mất đến 10 phút (hoặc hơn) để xử lý một giao dịch. Để giải quyết vấn đề này, các hoạt động mở rộng đã được phát triển nhằm cung cấp phương thức hiệu quả hơn để lưu trữ khối lượng giao dịch lớn hơn.
2. So sánh 2 giải pháp mở rộng Layer 1 vs Layer 2 blockchain
2.1. Cách thức mở rộng Layer 1
- Tăng kích thước khối: Một số blockchain Layer 1 đã cập nhật mã nguồn để tăng kích thước khối, cho phép xác minh nhiều giao dịch hơn cùng một lúc, do đó mở rộng tổng dung lượng của mạng lưới.
Ví dụ: Bitcoin Cash (BCH) đã nâng cấp kích thước khối từ 1 MB lên 8 MB và sau đó lên 32 MB, cho phép xử lý hơn 100 giao dịch mỗi giây so với 7 giao dịch mỗi giây của Bitcoin.
- Chuyển đổi cơ chế đồng thuận: Chuyển đổi từ PoW sang PoS để để giúp blockchain linh hoạt hơn, đòi hỏi ít tài nguyên xử lý hơn, tiết kiệm năng lượng hơn qua đó đạt được thông lượng xử lý giao dịch tốt hơn.
Ví dụ: Ethereum ban đầu cũng sử dụng PoW, nhưng hiện đã nâng cấp lên cơ chế đồng thuận Proof-of-Stake (PoS), yêu cầu người vận hành nút phải khóa một lượng lớn Ether (ETH) để được phép xử lý giao dịch.
- Sharding: Tương tự như phân vùng cơ sở dữ liệu, cho phép chia nhỏ một blockchain thành các phần nhỏ hơn để có thể xử lý các giao dịch đồng thời. Điều này làm tăng tổng dung lượng của mạng lưới blockchain Layer 1.
Ví dụ: NEAR là một trong những blockchain L1 điển hình sử dụng Sharding làm chiến lược mở rộng. Nâng cấp sharding đưa NEAR lên vị trí hàng đầu của Web3 về cả hiệu suất và khả năng mở rộng.
- SegWit (Bitcoin): SegWit (Segregated Witness) là một thay đổi trong giao dịch Bitcoin, tách biệt chữ ký và tập lệnh giao dịch (dữ liệu chứng thực) khỏi dữ liệu đầu vào và đầu ra. Bằng cách tách biệt dữ liệu chứng thực, SegWit cho phép chứa nhiều giao dịch hơn trong một khối Bitcoin, từ đó tăng thông lượng và giảm phí cho người dùng trên mạng lưới.
2.2. Cách thức mở rộng Layer 2
- Rollup: Rollup là công nghệ cải thiện khả năng mở rộng của blockchain bằng cách thực hiện giao dịch và hợp đồng thông minh ngoài chuỗi (off-chain) và xác thực chúng trên chuỗi chính (on-chain). Điều này giúp tăng thông lượng giao dịch và giảm chi phí đáng kể so với các giao dịch on-chain truyền thống. Rollup cung cấp giải pháp mở rộng theo ba cách riêng biệt: xử lý ngoài chuỗi, đóng gói giao dịch và chỉ cần ít nhất một trình xác thực trung thực.
Ví dụ: Optimism là một blockchain Layer 2, góp phần mở rộng hệ sinh thái Ethereum bằng cách sử dụng Optimistic Rollups. Đồng thời, Optimism tận dụng tính bảo mật của mạng chính Ethereum.
- State Channel: Giải pháp mở rộng Layer 2 cho phép nhiều kênh thực hiện nhiều giao dịch ngoài chuỗi (off-chain) mà không cần phát toàn bộ giao dịch lên mạng lưới chính. Kênh giao dịch ngoài chuỗi này cải thiện khả năng mở rộng của blockchain bằng cách giảm số lượng giao dịch được xử lý bởi mạng lưới và các chi phí liên quan.
Ví dụ: The Lightning Network hoạt động trên nền tảng blockchain Bitcoin, là một ví dụ điển hình về ứng dụng của State channel. The Lightning Network cho phép người dùng thực hiện nhiều giao dịch ngoài chuỗi (off-chain), nhờ đó rút ngắn thời gian thanh toán, giảm chi phí giao dịch và đồng thời cải thiện khả năng mở rộng của blockchain Bitcoin.
- Sidechain: Sidechain là các mạng lưới blockchain độc lập, sở hữu bộ riêng của các nút xác thực cho phép xử lý giao dịch song song. Điều này làm gia tăng đáng kể sức mạnh xử lý giao dịch của một blockchain. Tuy nhiên, người dùng cần đặt niềm tin vào tính toàn vẹn của cả sidechain và mạng lưới cầu nối (Bridge) kết nối nó với blockchain chính.
Ví dụ: Polygon PoS là một vài trong số các sidechain phổ biến hiện nay. Ethereum 2.0 có một dạng chuỗi shard riêng được liên kết với Beacon Chain vừa được phát hành. Beacon Chain dự kiến sẽ trở thành chuỗi chính dựa trên bằng chứng cổ phần (Proof-of-Stake) của Ethereum trong tương lai.
- Plasma: Plasma Chain hoạt động khá tương đồng với Sidechain, tuy nhiên chúng đánh đổi một phần tiện ích của mình để có tỷ lệ bảo mật cao hơn. Plasma Chain sẽ neo vào blockchain Ethereum chính, tuy nhiên có khả năng tự xử lý giao dịch off-chain và xác thực khối riêng.
3. Rủi ro của 2 giải pháp mở rộng blockchain Layer 1 và Layer 2
Mặc dù việc mở rộng quy mô blockchain là một cách tuyệt vời để cải thiện việc xử lý giao dịch và tăng cường khả năng chấp nhận nói chung, nhưng vẫn tồn tại một số rủi ro vốn có khi sử dụng giải pháp mở rộng:
- Blockchain forks: Blockchain là một chuỗi các khối dữ liệu lưu trữ tất cả các giao dịch theo thứ tự tuần tự. Việc cập nhật blockchain để mở rộng quy mô có thể yêu cầu phải phân tách (fork) blockchain đó, điều này có thể gây ra sự chia rẽ giữa những người ủng hộ blockchain. Phân tách mã nguồn cho phép thực hiện cập nhật mở rộng quy mô, nhưng lại dẫn đến việc có hai mạng lưới chạy đồng thời (ví dụ như Bitcoin và Bitcoin Cash). Điều này có thể gây ra nhầm lẫn cho người dùng và làm giảm giá trị tổng thể của tiền điện tử.
- Khó xác minh hơn: Một số giải pháp mở rộng sẽ di chuyển các giao dịch sang mạng lưới ngoài chuỗi (off-chain), điều này có nghĩa là việc xác minh không diễn ra công khai. Sự thiếu minh bạch này có thể khiến blockchain gặp rủi ro bị các thế lực xấu can thiệp nhằm mục đích thao túng dữ liệu giao dịch.
4. Vấn đề lớn nhất của cả Layer 1 và Layer 2
Có hai vấn đề đáng kể liên quan đến các giải pháp mở rộng Layer-1 và Layer-2. Thứ nhất, việc tích hợp giải pháp này vào các giao thức hiện có tiềm ẩn rủi ro lớn. Ethereum và Bitcoin đều có vốn hóa thị trường lên tới hàng tỷ đô la Mỹ. Hàng triệu đô la được giao dịch mỗi ngày sử dụng hai loại tiền điện tử này. Chính vì vậy, việc thêm vào các đoạn mã và phức tạp không cần thiết để thử nghiệm với các giao thức và can thiệp vào một lượng tài sản lớn là điều không hợp lý.
Thứ hai, ngay cả khi đã tạo ra một giao thức hoàn toàn mới, được tích hợp sẵn các kỹ thuật cần thiết, chúng vẫn có thể không giải quyết được bài toán “tam giác bất khả thi” về mở rộng.
Thuật ngữ “tam giác bất khả thi về mở rộng” (scalability trilemma) được Vitalik Buterin, nhà sáng lập Ethereum, đặt ra. Đây là một thách thức mà các dự án blockchain phải đối mặt khi lựa chọn tối ưu kiến trúc của mình, bằng cách cân bằng giữa ba thuộc tính: phi tập trung (decentralization), bảo mật (security) và khả năng mở rộng (scalability). Ví dụ, Bitcoin ưu tiên bảo mật và phi tập trung, do đó chúng phải đánh đổi khả năng mở rộng.
5. Tương lai của các giải pháp mở rộng blockchain
Các giải pháp mở rộng giao thức blockchain hiện đang được nghiên cứu và phát triển cho tương lai. Các nhà phát triển đang nỗ lực cải thiện thông lượng hệ thống và khả năng mở rộng của mạng lưới blockchain thông qua sharding (phân shard), giao dịch ngoài chuỗi và các giải pháp layer 2. Những giải pháp này giải quyết các hạn chế của mạng lưới blockchain, chẳng hạn như tốc độ giao dịch chậm và phí giao dịch cao, để làm cho chúng phù hợp hơn với các ứng dụng phổ biến.
Trong các phiên bản blockchain lai, người ta có thể tận dụng những ưu điểm của cả hai lớp để đạt được kết quả tốt nhất. Nhiều chiến lược mở rộng có thể giúp chuỗi khối hữu ích hơn, nhanh hơn và dễ tiếp cận hơn với người dùng mới.
