Hiểu biết về Giao thức Layer 1: Nền tảng của Kiến trúc Blockchain

Cốt lõi: Điều gì tạo nên một giao thức Layer 1?

Tại trung tâm của mỗi hệ sinh thái blockchain là những gì chúng ta gọi là lớp cơ sở—nền tảng xử lý và hoàn tất tất cả các giao dịch một cách độc lập. Bitcoin, Ethereum, BNB Chain và Solana đại diện cho các giao thức lớp 1 nổi bật nhất, mỗi giao thức hoạt động như một mạng độc lập với bộ xác thực riêng, quy tắc đồng thuận và token gốc để thanh toán giao dịch.

Đặc điểm xác định của các giao thức layer 1 là rất đơn giản: chúng không phụ thuộc vào mạng khác để xác thực hoặc hoàn tất các giao dịch. Chúng tự thực hiện việc nặng nhọc. Sự tự chủ này đi kèm với những đánh đổi. Trong khi các mạng này đảm bảo an toàn và phân cấp thông qua các cơ chế của chính chúng, chúng thường gặp khó khăn với một giới hạn cơ bản - thông lượng giao dịch.

Thách Thức Khả Năng Mở Rộng Đã Khơi Dậy Các Giải Pháp Layer 2

Mạng lưới Bitcoin minh họa sự căng thẳng này một cách hoàn hảo. Cơ chế đồng thuận Proof of Work bảo vệ mạng lưới đòi hỏi nguồn tài nguyên tính toán khổng lồ, đảm bảo cả sự phi tập trung và độ bền vững. Tuy nhiên, cách tiếp cận này cũng tạo ra một nút thắt. Trong các giai đoạn nhu cầu cao, thời gian xác nhận giao dịch kéo dài hàng giờ, và phí tăng vọt một cách đáng kể.

Ethereum đã đối mặt với những áp lực tương tự trước khi chuyển sang Proof of Stake, một quá trình mất nhiều năm nghiên cứu và phát triển. Vấn đề cơ bản không phải là thiết kế kém - mà là một ràng buộc cơ bản: các mạng lưới ưu tiên phi tập trung và bảo mật thường phải hy sinh tốc độ.

Sự nhận thức này đã kích thích sự phát triển của các giải pháp layer 2. Thay vì cố gắng xây dựng lại hoàn toàn lớp cơ sở - một quá trình đầy thách thức về quản trị và rủi ro chia rẽ cộng đồng - các nhà phát triển đã tạo ra các giao thức hoạt động trên các mạng layer 1. Lightning Network là một ví dụ điển hình cho cách tiếp cận này. Nó cho phép người dùng Bitcoin giao dịch ngoài chuỗi với tốc độ cao, định kỳ giải quyết số dư cuối cùng trở lại chuỗi chính. Cơ chế gộp này giảm thiểu đáng kể tình trạng tắc nghẽn trong khi vẫn duy trì các đảm bảo về an ninh.

Cách các giao thức Layer 1 cố gắng mở rộng

Cộng đồng blockchain đã khám phá nhiều con đường để cải thiện thông lượng layer 1 mà không làm tổn hại đến các giá trị cốt lõi:

Mở rộng khả năng khối tăng lượng dữ liệu giao dịch mà mỗi khối có thể chứa, mặc dù điều này đặt ra những lo ngại về yêu cầu của nút và sự tập trung.

Sự tiến hóa của cơ chế đồng thuận, như việc Ethereum chuyển sang Proof of Stake, giảm lãng phí tính toán trong khi vẫn duy trì được sự an toàn. Cách tiếp cận này yêu cầu quá trình xây dựng và thử nghiệm đồng thuận kéo dài.

Kiến trúc Sharding đại diện cho một giải pháp tinh vi hơn. Bằng cách chia mạng thành các shard song song—mỗi shard duy trì các giao dịch, người xác thực và khối riêng—tổng thông lượng tăng lên mà không buộc mỗi nút phải xử lý mọi giao dịch. Thay vì lưu trữ toàn bộ blockchain, các nút xác thực shard được phân công của chúng và báo cáo các thay đổi trạng thái lên chuỗi chính.

Việc triển khai SegWit của Bitcoin cung cấp một ví dụ thực tiễn về việc mở rộng theo từng bước. Bằng cách tổ chức lại cách dữ liệu khối được cấu trúc và loại bỏ chữ ký số khỏi các đầu vào giao dịch, SegWit đã tăng cường khả năng xử lý mà không làm phá vỡ tính tương thích ngược. Ngay cả những nút chưa nâng cấp cũng có thể tiếp tục xử lý giao dịch một cách suôn sẻ.

Giao thức Layer 1 Đổi mới Tưởng tượng Kiến trúc Blockchain

Cảnh quan của các giao thức layer 1 đã đa dạng hóa đáng kể, với mỗi dự án đề xuất các giải pháp độc đáo cho bài toán ba chiều của phân quyền, bảo mật và khả năng mở rộng.

Elrond xây dựng toàn bộ kiến trúc của mình xung quanh sharding - từ quản lý trạng thái đến xử lý giao dịch. Mạng lưới xử lý hơn 100.000 giao dịch mỗi giây thông qua Adaptive State Sharding, nơi cấu hình shard tự động điều chỉnh khi mạng lưới phát triển hoặc thu hẹp. Cơ chế Secure Proof of Stake của nó luân phiên các validator giữa các shard, ngăn chặn các cuộc tấn công có mục tiêu. Token EGLD cung cấp phí giao dịch và phần thưởng cho các validator trong khi mạng lưới duy trì trạng thái carbon-negative thông qua các cơ chế bù đắp.

Harmony đã áp dụng mô hình Proof of Stake hiệu quả với bốn shard song song hoạt động độc lập. Mỗi shard có thể tiến triển theo nhịp độ của riêng mình, tối ưu hóa cho thông lượng thay vì buộc thời gian khối đồng nhất. Sự tập trung chiến lược của Harmony vào các cầu nối xuyên chuỗi - đặc biệt là các kết nối không cần tin cậy đến Ethereum và Bitcoin - định vị nó như một nhà tập hợp thanh khoản cho kỷ nguyên đa chuỗi đang nổi lên. Token ONE bảo mật mạng lưới trong khi các người đặt cược kiếm được phần thưởng khối và phí giao dịch.

Celo đã rời bỏ thiết kế blockchain truyền thống bằng cách cho phép người dùng xác thực sử dụng số điện thoại hoặc địa chỉ email thay vì khóa mật mã. Được tách ra từ mã nguồn của Ethereum nhưng với những sửa đổi đáng kể, Celo triển khai Proof of Stake và giới thiệu ba stablecoin (cUSD, cEUR, cREAL) với cơ chế neo giống như MakerDAO. Cách tiếp cận này ưu tiên khả năng tiếp cận hơn là sự tinh khiết về kỹ thuật, một cược rằng việc áp dụng quan trọng hơn sự nhất quán về tư tưởng.

THORChain, được xây dựng trên Cosmos SDK với sự đồng thuận Tendermint, giải quyết tính thanh khoản đa chuỗi theo cách khác. Thay vì gói hoặc neo các tài sản giữa các chuỗi - điều này tạo ra rủi ro giám sát - THORChain hoạt động như một quản lý kho tiền phi tập trung. RUNE, token bản địa của nó, đóng vai trò là tài sản thanh toán trong tất cả các cặp giao dịch, tạo ra một mô hình AMM đa chuỗi. Giao thức về cơ bản hoạt động như một sàn giao dịch phi tập trung, không cần sự cho phép, trải dài qua nhiều blockchain.

Kava kết nối hai hệ sinh thái thông qua các chuỗi song song—một cho phát triển Ethereum VM và một cho các dự án Cosmos SDK. IBC (Inter-Blockchain Communication) cho phép khả năng tương tác liền mạch giữa các môi trường Cosmos và Ethereum. Tendermint PoS cung cấp nền tảng bảo mật trong khi các động lực phát triển trên chuỗi được tài trợ bởi KavaDAO thưởng cho các ứng dụng được sử dụng nhiều nhất. Các chủ sở hữu token KAVA tham gia vào quản trị và kiếm phần thưởng staking.

IoTeX kết hợp blockchain với các thiết bị IoT phần cứng, cho phép người dùng kiếm tiền từ dữ liệu thế giới thực thông qua MachineFi. Camera an ninh Ucam và thiết bị GPS Pebble Tracker đại diện cho các triển khai thực tiễn nơi người dùng kiểm soát dữ liệu của họ trên chuỗi. Thiết kế nhiều lớp của IoTeX cho phép các nhà phát triển xây dựng các chuỗi con tùy chỉnh cho các trường hợp sử dụng IoT cụ thể, tất cả đều được giải quyết trên lớp chính 1 để đảm bảo tính cuối cùng trong khi giao tiếp thông qua một khung chia sẻ.

Lớp 1 so với Lớp 2: Bổ sung, không cạnh tranh

Sự phân biệt này quan trọng vì nó phản ánh triết lý kiến trúc. Các giao thức Layer 1 cung cấp nền tảng—các đảm bảo về tính cuối cùng, đồng thuận phi tập trung và khả năng chống kiểm duyệt. Các giải pháp Layer 2 hy sinh một phần tính phi tập trung (bằng cách tập trung các bộ tuần tự hoặc người xác nhận ) để đạt được tốc độ và hiệu quả chi phí, luôn gắn kết trạng thái cuối cùng với layer 1.

Một trò chơi blockchain không thể hoạt động thực tế trên mạng của Bitcoin do độ trễ giao dịch. Nhưng các nhà phát triển có thể xây dựng trên một giao thức lớp 2 sử dụng Bitcoin để đảm bảo an ninh, đạt được cả thông lượng cho trò chơi và độ tin cậy mà Bitcoin cung cấp.

Tương tự, các trường hợp sử dụng mới nổi trong DeFi, NFTs và tài chính đa chuỗi thường yêu cầu cả những đảm bảo an ninh của các giao thức layer 1 đã được thiết lập và các đặc điểm hiệu suất của các hệ thống layer 2 chuyên biệt. Tương lai không phải là cái này hoặc cái kia—mà là các giao thức layer 1 hoạt động như những đường ray an toàn trong khi các đổi mới layer 2 thúc đẩy sự thử nghiệm và áp dụng.

Hệ sinh thái đang phát triển

Cảnh quan blockchain ngày nay bao gồm hàng chục giao thức layer 1, mỗi giao thức giải quyết các khía cạnh khác nhau của tam giác vấn đề phân quyền-an ninh-mở rộng tùy theo ưu tiên thiết kế của chúng. Một số ưu tiên phân quyền như Bitcoin, một số khác nhấn mạnh trải nghiệm của nhà phát triển như Ethereum, và một số khác nữa nhắm đến các trường hợp sử dụng cụ thể như sự tập trung của IoTeX vào IoT hoặc sự cống hiến của THORChain cho tính thanh khoản chuỗi chéo.

Hiểu những khác biệt này—điều gì làm cho một giao thức là lớp 1, cách mà các giao thức lớp 1 khác nhau tiếp cận việc mở rộng, và tại sao các giải pháp lớp 2 bổ sung thay vì thay thế chúng—cung cấp một khuôn khổ để đánh giá các dự án blockchain mới. Khi hệ sinh thái trưởng thành, kiến thức này trở nên thiết yếu để phân biệt giữa các kiến trúc thực sự đổi mới và các biến thể hời hợt trên các thiết kế đã được thiết lập.