Các vấn đề về khả năng mở rộng trong mạng lưới tiền điện tử: Phân tích sâu về các giải pháp Layer 1 và Layer 2

Tại sao Chuỗi Khối gặp vấn đề về Mở rộng?

Mặc dù công nghệ chuỗi khối mang lại an ninh, minh bạch và phi tập trung, nhưng hạn chế lớn nhất là không đáp ứng được nhu cầu người dùng ngày càng tăng nhanh. Bitcoin có thể xử lý khoảng 7 giao dịch mỗi giây, Ethereum khoảng 30 giao dịch—rất xa so với hệ thống truyền thống như VISA có thể xử lý hàng nghìn giao dịch mỗi giây. Chính vì vậy, “Ngõ cụt Ba chiều của Chuỗi Khối” ra đời.

Khái niệm này do Vitalik Buterin đề xuất, cho rằng không thể đồng thời đạt được phi tập trung, an toàn và khả năng mở rộng. Các dự án buộc phải hy sinh một trong ba yếu tố này. Để hệ sinh thái tiền mã hóa trở nên phổ biến, việc cân bằng này là điều kiện tiên quyết.

Layer 1 và Layer 2: Hiểu từ Cơ bản

Việc mở rộng mạng lưới chuỗi khối chia thành hai chiến lược chính: Layer 1 (Tầng 1) và Layer 2 (Tầng 2). Mỗi loại theo đuổi các phương pháp khác nhau.

Giải pháp Layer 1: Nâng cấp Giao thức Cơ bản

Layer 1 hoạt động như xương sống của mạng lưới. Các mạng như Bitcoin và Ethereum là Layer 1. Các giải pháp mở rộng ở cấp độ này thay đổi chính giao thức, tăng cường sức mạnh từ nền tảng.

Các kỹ thuật chính của Layer 1:

• Phân đoạn (Sharding): Chia nhỏ dữ liệu của chuỗi khối thành các phần nhỏ hơn. Mỗi nút (node) xử lý một phần, cho phép xử lý song song. Zilliqa và Ethereum 2.0 Beacon Chain sắp tới sử dụng phương pháp này.

• Chuyển sang Proof-of-Stake (PoS): Ethereum sau The Merge chuyển từ PoW sang PoS, giảm tiêu thụ năng lượng tới 99% và tăng tốc xử lý.

• Chứng thực phân tán (SegWit): Được Bitcoin áp dụng, tách chữ ký số khỏi dữ liệu giao dịch, giúp tăng kích thước khối hiệu quả.

Ưu điểm của Layer 1:

• Cung cấp giải pháp lâu dài, ổn định
• Cải thiện bảo mật của mạng lưới
• Không cần xây dựng hệ thống mới

Hạn chế của Layer 1:

• Thay đổi giao thức khó khăn và chậm (cần hard fork)
• Các miner/validator có thể lo ngại mất thu nhập
• Tăng tải lưu trữ và băng thông cho các nút cá nhân
• Các kỹ thuật như phân đoạn vẫn chưa hoàn thiện hoàn toàn

( Giải pháp Layer 2: Xây dựng phía trên

Layer 2 tạo ra các lớp bổ sung hoạt động trên mạng chính. Thực hiện các giao dịch ngoài chuỗi chính nhanh chóng, sau đó ghi kết quả về Layer 1. Giống như nhiên liệu nhanh cho các hoạt động.

Các loại chính của Layer 2:

1. Rollup: Thực hiện xử lý tập trung ngoài chuỗi, sau đó chứng minh và ghi bằng chứng về chuỗi chính. Có hai loại: )Optimistic Rollup### như Arbitrum, Optimism và (Zero-Knowledge Rollup) như StarkNet.

2. Kênh trạng thái (State Channels): Các hệ thống như Lightning Network cho phép nhiều giao dịch ngoài chuỗi giữa các bên, chỉ ghi lại trạng thái bắt đầu và kết thúc.

3. Chuỗi phụ (Sidechains): Các mạng độc lập như Polygon, Skale kết nối với chuỗi chính nhưng sử dụng cơ chế đồng thuận riêng.

Ưu điểm Layer 2:

• Xử lý cực nhanh (Arbitrum xử lý trong mili giây)
• Chi phí thấp hơn nhiều (giảm 90-99% phí giao dịch)
• Có thể phân phối nhanh, không cần thay đổi giao thức
• Có thể dùng trước và sau Ethereum 2.0

Hạn chế Layer 2:

• Liên kết giữa các hệ thống hạn chế (vấn đề phân mảnh)
• Thanh khoản bị phân tán
• Người dùng có thể phải quản lý nhiều nền tảng khác nhau

So sánh trực tiếp Layer 1 và Layer 2

Các ví dụ thực tế

Dự án Layer 1:

• Ethereum 2.0: Mục tiêu 100.000 TPS, tích hợp phân đoạn
• Cardano: Sử dụng Ouroboros PoS để mở rộng Layer 1
• Fantom: Tăng hiệu suất với cơ chế đồng thuận aBFT

Dự án Layer 2:

• Arbitrum: Công nghệ Optimistic Rollup, TVL 500 triệu đô, hỗ trợ 97 giao thức
• Lightning Network: Giao dịch vi mô trên Bitcoin, dùng Strike và OpenNode
• Optimism: TVL 500 triệu đô, hỗ trợ Synthetix, Uniswap, Velodrome
• Polygon: “Internet của các chuỗi khối”, TVL DeFi đạt 1,3 tỷ đô (Tháng 6/2023), hỗ trợ Aave và Compound

Ảnh hưởng của Ethereum 2.0

Chuyển đổi từ PoW sang PoS của Ethereum là bước ngoặt. Chuỗi khối sẽ xử lý tới 100.000 giao dịch mỗi giây. Tuy nhiên, điều này không làm giảm vai trò của Layer 2—ngược lại, còn làm tăng tầm quan trọng của nó. Giao dịch nhanh hơn, các hoạt động DeFi phức tạp và khả năng liên chuỗi sẽ phụ thuộc vào các giải pháp Layer 2.

Ứng dụng thực tế lan rộng trong mọi ngành

Tài chính: MakerDAO dùng Ethereum để tạo DAI; Lightning Network hỗ trợ chuyển khoản quốc tế và thanh toán vi mô.

Game: Polygon Studios dùng các giải pháp lớp để thúc đẩy GameFi và NFT. Phí thấp trên Layer 2 giúp giao dịch tài sản trong game trở nên thực tế.

NFT: Ethereum xây dựng thị trường NFT chính, trong khi Polygon và Layer 2 cung cấp các lựa chọn dễ tiếp cận hơn.

Nhìn về tương lai: Mô hình lai (Hybrid)

Tương lai không chỉ dựa vào một giải pháp duy nhất—mà là các mô hình lai. Layer 1 cung cấp an toàn và phi tập trung; Layer 2 bổ sung tốc độ và tiết kiệm. Khi các kỹ thuật như phân đoạn, giao dịch ngoài chuỗi và Layer 2 được nghiên cứu kỹ hơn, việc phổ biến tiền mã hóa sẽ gần hơn. Khi chuỗi khối mở rộng hơn, các ứng dụng như DeFi, game, hệ thống thanh toán và các lĩnh vực khác sẽ giải quyết các vấn đề thực tế.

Kết luận

Các giải pháp Layer 1 và Layer 2 là các câu trả lời khác nhau cho ngõ cụt Ba chiều của chuỗi khối. Mỗi giải pháp có lợi thế và hạn chế riêng. Layer 1 nâng cấp nền tảng lâu dài, còn Layer 2 phản ứng nhanh với các hạn chế hiện tại. Việc phổ biến rộng rãi của tiền mã hóa phụ thuộc vào sự phát triển đồng bộ của cả hai. Ethereum 2.0 và các cập nhật khác sẽ củng cố Layer 1, trong khi các nền tảng Layer 2 như Polygon, Arbitrum, Lightning Network mang lại trải nghiệm nhanh hơn, rẻ hơn cho hàng triệu người dùng. Khi hai phía này hợp tác, công nghệ chuỗi khối có thể trở thành một sức mạnh thực sự mang tính cách mạng.