Mở rộng quy mô chuỗi khối: cách Layer 1 và Layer 2 giải quyết vấn đề công suất mạng

Mạng lưới tiền điện tử buộc phải giải quyết bài toán tam giác: đồng thời đạt được an toàn, phi tập trung và khả năng mở rộng. Hiện tượng này được gọi là “Thử thách của blockchain”, lần đầu tiên mô tả bởi nhà phát triển Ethereum Vitalik Buterin. Vấn đề cốt lõi là không có blockchain nào có thể tối ưu hoàn hảo cả ba tham số cùng lúc. Thay vào đó, các nhà phát triển chọn các giải pháp thỏa hiệp, tăng cường một hoặc hai khía cạnh bằng cách hy sinh khía cạnh thứ ba.

Các giải pháp cho bài toán này được chia thành hai hướng chính: sửa đổi giao thức nền (Layer 1) và xây dựng các lớp phụ trên các mạng hiện có (Layer 2). Mỗi phương pháp có những ưu điểm và hạn chế riêng, cần xem xét kỹ lưỡng.

Cách hoạt động của Layer 1: nền tảng của các mạng tiền điện tử

Bitcoin và Ethereum là hai đại diện nổi bật của mạng Layer 1. Chúng hoạt động như các blockchain độc lập, chứa tất cả các thành phần cần thiết: các lớp đồng thuận, thực thi và truy cập dữ liệu.

Việc mở rộng khả năng của Layer 1 được thực hiện qua một số cách:

Sharding chia mạng thành các mạng nhỏ hơn (shards), mỗi shard xử lý các giao dịch song song. Phương pháp này lấy cảm hứng từ các cơ sở dữ liệu phân tán và giúp tăng đáng kể khả năng xử lý. Ví dụ, Zilliqa thực hiện “sharding theo giao dịch”, khi các nhóm hoạt động xử lý đồng thời các loại giao dịch khác nhau.

Thay đổi cơ chế đồng thuận từ Proof-of-Work (PoW) sang Proof-of-Stake (PoS) giúp giảm tiêu thụ năng lượng và tăng tốc xác thực. Ethereum 2.0 đã chuyển sang PoS, giúp xử lý tới 100,000 giao dịch mỗi giây so với khoảng 30 TPS hiện tại. Cardano, Algorand và Fantom cũng sử dụng các cơ chế đồng thuận sáng tạo để tối ưu tốc độ.

SegWit trong Bitcoin giải quyết vấn đề kích thước khối bằng cách tách rời chữ ký số khỏi dữ liệu giao dịch. Vì chữ ký chiếm tới 65% không gian, việc di chuyển chúng sang cấu trúc riêng giúp giảm trọng lượng giao dịch tới ba phần tư, giải phóng chỗ cho các hoạt động mới.

Ưu điểm chính của các giải pháp Layer 1 là không cần hạ tầng riêng biệt. Thay đổi giao thức nền giúp các mạng đạt được các thay đổi lâu dài về khả năng mở rộng và duy trì tính phi tập trung dưới sự kiểm soát của người dùng, chứ không phải nhóm validator nhỏ.

Tuy nhiên, các giải pháp này có hạn chế. Việc lưu trữ và khả năng xử lý của các node riêng lẻ vẫn là các yếu tố then chốt. Giao dịch giữa các shard vẫn đang trong quá trình phát triển và đòi hỏi khả năng xử lý lớn. Ngoài ra, validator có thể mất thu nhập khi chuyển sang các cơ chế hiệu quả hơn.

Layer 2: Tăng tốc mà không sửa đổi giao thức chính

Khác với Layer 1, các mạng lớp thứ hai xây dựng trên các blockchain hiện có, tận dụng độ an toàn và tính phi tập trung của chúng. Chúng thực hiện các giao dịch ngoài chuỗi chính, sau đó ghi lại kết quả trên blockchain cơ sở.

Rollups là lớp Layer 2 sáng tạo nhất. Chúng xử lý hàng nghìn giao dịch ngoài chuỗi, gộp chúng thành các gói (batch) và ghi lại trên blockchain bằng một bản ghi duy nhất. Điều này giảm tải cho mạng chính, vì chỉ cần xác minh các bằng chứng và lưu trữ dữ liệu thô. Kết quả là khả năng xử lý cao hơn và phí giao dịch thấp hơn đáng kể.

Arbitrum sử dụng rollups tối ưu dựa trên Ethereum. Tính đến tháng 12 năm 2025, giá ARB là $0.19. Nền tảng này hỗ trợ cấu trúc tổ chức tự trị phi tập trung (DAO) và cung cấp khả năng xử lý tốt hơn so với mạng chính.

State channels cho phép người dùng thực hiện nhiều hoạt động ngoài chuỗi mà không cần phát sóng từng giao dịch riêng lẻ. Lightning Network cho Bitcoin là ví dụ điển hình: người dùng có thể thực hiện các khoản thanh toán vi mô, chuyển tiền và hoạt động chơi game gần như tức thì và gần như miễn phí. Các nền tảng như Nostr, Strike và OpenNode đã tích hợp công nghệ này vào hoạt động hàng ngày.

Sidechains là các blockchain độc lập liên kết với mạng chính qua hệ thống peg hai chiều. Polygon mở rộng ý tưởng này, cố gắng tạo ra “Internet của các blockchain”, nơi các mạng khác nhau dễ dàng trao đổi giá trị. Tính đến tháng 6 năm 2023, tổng giá trị bị khóa trên Polygon trong lĩnh vực DeFi khoảng 1.3 tỷ USD. Nền tảng này hợp tác với Compound, Aave và các giao thức hàng đầu khác.

Optimism là Layer 2 dựa trên Ethereum, hỗ trợ 97 giao thức, bao gồm Synthetix, Uniswap và Velodrome. Để truy cập, người dùng cần thêm mạng vào ví MetaMask và chuyển token, giúp môi trường này dễ tiếp cận hơn với nhiều người dùng.

Ưu điểm của Layer 2 rõ ràng là giao dịch nhanh hơn, phí thấp hơn, duy trì độ an toàn của blockchain chính. Tuy nhiên, chúng cũng có nhược điểm. Phân mảnh thanh khoản làm giảm độ sâu thị trường trên từng nền tảng. Tương tác giữa các Layer 2 còn hạn chế, ví dụ như một ứng dụng phi tập trung trên Arbitrum không thể trực tiếp tương tác với dApp trên Optimism. Thêm nhiều lớp làm tăng độ phức tạp trong quá trình kết nối cho người dùng.

Ứng dụng thực tế: nơi các khoản tiền thật đang hoạt động

DeFi và vay mượn hưởng lợi lớn nhất từ cả hai phương thức mở rộng. MakerDAO sử dụng hợp đồng thông minh Ethereum để phát hành DAI, stablecoin gắn với $1. Trên các giải pháp Layer 2, phí cho các hoạt động này giảm đáng kể.

Thị trường NFT dựa vào Polygon để mở rộng quy mô. Nền tảng này cung cấp phí tối thiểu cho việc mua bán tài sản kỹ thuật số, thu hút các nghệ sĩ và nhạc sĩ sáng tạo.

GameFi đã hồi sinh nhờ Polygon và Lightning Network. Polygon Studios, thành lập tháng 7 năm 2021, giúp các nhà phát triển chuyển đổi từ Web 2.0 sang Web 3.0, cung cấp hỗ trợ marketing và đầu tư. Công nghệ Commit Chain của Polygon giải quyết các vấn đề về khả năng xử lý chậm trong các ứng dụng game.

Thanh toán và chuyển khoản đang trải qua cuộc cách mạng nhờ Lightning Network. OpenNode cho phép các nhà bán lẻ chấp nhận thanh toán Bitcoin với phí gần như bằng 0, biến tiền điện tử thành một phương thức thanh toán thực tế thay thế hệ thống truyền thống.

So sánh: khi nào chọn Layer 1 hoặc Layer 2

Layer 1 là nền tảng đáng tin cậy. Chúng không cần trung gian và cung cấp độ phi tập trung tối đa. Tuy nhiên, nâng cấp giao thức nền đòi hỏi sự đồng thuận của mạng và có thể mất nhiều năm. Ethereum 2.0 minh chứng cho quá trình này.

Layer 2 cung cấp tốc độ cao mà không hy sinh an toàn. Chúng hướng tới người dùng coi trọng tốc độ và chi phí thấp. Tuy nhiên, chúng phụ thuộc vào blockchain chính và có các rủi ro an ninh riêng.

Thực tế, cả hai cấp độ đều có vai trò riêng biệt. Layer 1 — là “vàng” (Bitcoin với giá $87.05K) và nền tảng (Ethereum với giá $2.92K). Layer 2 — là “tiền mặt để mua sắm”, tiện lợi và nhanh chóng cho các hoạt động hàng ngày.

Các phương pháp lai và tương lai

Các dự án như LayerZero phát triển các giải pháp kết hợp ưu điểm của cả hai thế giới. Các kiến trúc lai cho phép blockchain bù đắp nhược điểm của nhau.

Tương lai của tiền điện tử phụ thuộc vào khả năng mở rộng mạng lưới mà không mất đi tính phi tập trung hay an toàn. Layer 1 như Ethereum 2.0 có thể đạt tới 100,000 TPS( và các sáng kiến Layer 2 như )rollups, state channels( cho thấy rằng Thử thách của blockchain không phải là không thể giải quyết, mà cần sự sáng tạo.

Khi các mạng blockchain mở rộng hơn, chúng sẽ dễ dàng đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về tài chính phi tập trung, game và thanh toán. Điều này mở ra cánh cửa cho việc chấp nhận rộng rãi tiền điện tử, làm cho chúng trở nên dễ tiếp cận với hàng tỷ người cần một loại tiền tệ an toàn, nhanh chóng và rẻ.

Công nghệ blockchain đang mở đường cho một thế giới số, nơi niềm tin, an toàn và minh bạch không còn là xa xỉ mà trở thành quyền cơ bản. Chúng ta đang chứng kiến sự tiến hóa của tài chính, và đây là thời điểm hấp dẫn để tham gia vào cuộc chuyển đổi này.