- Chủ đề
40k Phổ biến
15k Phổ biến
9k Phổ biến
17k Phổ biến
62k Phổ biến
31k Phổ biến
3k Phổ biến
96k Phổ biến
27k Phổ biến
27k Phổ biến
- Ghim
40k Phổ biến
15k Phổ biến
9k Phổ biến
17k Phổ biến
62k Phổ biến
31k Phổ biến
3k Phổ biến
96k Phổ biến
27k Phổ biến
27k Phổ biến
Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain: Công nghệ Layer2 vượt qua Bộ ba tàn ác
Phân tích độ sâu mở rộng off-chain
Tác giả: Cobo Ventures
1. Sự cần thiết của việc mở rộng
Tương lai của blockchain là một tầm nhìn vĩ đại: phi tập trung, an ninh và khả năng mở rộng; nhưng thường thì blockchain chỉ có thể đạt được hai trong số đó, việc đáp ứng cả ba yêu cầu này được gọi là bài toán tam giác bất khả thi của blockchain. Trong nhiều năm, mọi người đã khám phá cách giải quyết vấn đề này, làm thế nào để cải thiện khả năng thông lượng và tốc độ giao dịch của blockchain trong khi đảm bảo tính phi tập trung và an ninh, tức là giải quyết vấn đề mở rộng, là một trong những chủ đề nóng được thảo luận trong quá trình phát triển hiện tại của blockchain.
Hãy để chúng ta định nghĩa một cách tổng quát về tính phi tập trung, độ an toàn và khả năng mở rộng của blockchain:
Phi tập trung: bất kỳ ai cũng có thể trở thành nút tham gia vào việc sản xuất và xác thực hệ thống blockchain, số lượng nút càng nhiều thì mức độ phi tập trung càng cao, từ đó đảm bảo mạng không bị kiểm soát bởi một nhóm nhỏ các người tham gia tập trung lớn.
An toàn: Chi phí để có được quyền kiểm soát hệ thống blockchain càng cao thì độ an toàn càng cao, do đó chuỗi có thể chống lại tỷ lệ lớn các người tham gia tấn công nó.
Khả năng mở rộng: khả năng của blockchain để xử lý một lượng lớn giao dịch.
Sự phân tách cứng lớn đầu tiên của mạng Bitcoin xuất phát từ vấn đề mở rộng. Khi số lượng người dùng và khối lượng giao dịch của Bitcoin tăng lên, mạng Bitcoin với giới hạn 1MB cho mỗi khối bắt đầu phải đối mặt với vấn đề nghẽn mạng; từ năm 2015, cộng đồng Bitcoin đã có sự khác biệt về vấn đề mở rộng, một bên là phái mở rộng với đại diện là Bitcoin ABC ủng hộ việc mở rộng khối, bên kia là phái khối nhỏ với đại diện là Bitcoin Core, cho rằng nên sử dụng giải pháp Segwit để tối ưu cấu trúc chuỗi chính. Vào ngày 1 tháng 8 năm 2017, Bitcoin ABC đã phát triển một hệ thống khách hàng lên đến 8MB và bắt đầu hoạt động, dẫn đến sự phân tách cứng lớn đầu tiên trong lịch sử Bitcoin, đồng thời cũng tạo ra loại tiền mới BCH.
Tương tự, mạng Ethereum cũng chọn hy sinh một phần khả năng mở rộng để đảm bảo tính an toàn và phi tập trung của mạng; mặc dù mạng Ethereum không hạn chế khối lượng giao dịch như mạng Bitcoin bằng cách giới hạn kích thước khối, mà thay vào đó là giới hạn phí nhiên liệu cho một khối cụ thể, nhưng mục đích vẫn là để đạt được Trustless Consensus và đảm bảo sự phân bổ rộng rãi của các nút. ( Dù là hủy bỏ hay tăng hạn mức thì cũng sẽ loại bỏ nhiều nút nhỏ có băng thông, lưu trữ và khả năng tính toán không đủ. ).
Từ CryptoKitties năm 2017, mùa DeFi, cho đến sự trỗi dậy của các ứng dụng trên chuỗi như GameFi và NFT, nhu cầu về độ sâu của thị trường ngày càng tăng, nhưng ngay cả Ethereum với khả năng lập trình Turing cũng chỉ có thể xử lý từ 15 đến 45 giao dịch mỗi giây (TPS), điều này dẫn đến việc chi phí giao dịch ngày càng tăng, thời gian thanh toán kéo dài, phần lớn Dapps khó có thể chịu đựng được chi phí vận hành, toàn bộ mạng lưới cũng trở nên chậm và đắt đỏ hơn đối với người dùng, vấn đề mở rộng blockchain cần phải được giải quyết một cách khẩn cấp. Giải pháp mở rộng lý tưởng là: trong điều kiện không hy sinh tính phi tập trung và an ninh, có thể tăng cường tốc độ giao dịch của mạng lưới blockchain (thời gian xác nhận ngắn hơn) và độ sâu giao dịch (TPS cao hơn).
2. Các loại giải pháp mở rộng
Chúng tôi dựa vào "có thay đổi một lớp mạng chính hay không" làm tiêu chuẩn, chia các phương án mở rộng thành hai loại lớn: mở rộng trên chuỗi và mở rộng off-chain.
2.1 Mở rộng trên chuỗi
Khái niệm cốt lõi: giải pháp đạt được hiệu quả mở rộng bằng cách thay đổi một lớp giao thức mạng chính, hiện tại giải pháp chính là phân mảnh.
Mở rộng trên chuỗi có nhiều giải pháp, bài viết này sẽ không trình bày chi tiết, dưới đây là tóm tắt hai giải pháp:
Giải pháp một là mở rộng không gian khối, tức là tăng số lượng giao dịch được đóng gói trong mỗi khối, nhưng điều này sẽ làm tăng yêu cầu về thiết bị nút hiệu suất cao, tăng ngưỡng gia nhập của nút, giảm mức độ "phi tập trung".
Giải pháp thứ hai là phân đoạn, chia sổ cái blockchain thành nhiều phần, không còn là mỗi nút tham gia vào tất cả việc ghi chép, mà là các phân đoạn khác nhau tức là các nút khác nhau chịu trách nhiệm cho các ghi chép khác nhau, tính toán song song có thể xử lý nhiều giao dịch đồng thời; điều này có thể giảm áp lực tính toán của các nút và ngưỡng gia nhập, nâng cao tốc độ xử lý giao dịch và mức độ phi tập trung; nhưng điều này có nghĩa là sức mạnh tính toán toàn mạng bị phân tán, sẽ giảm "độ an toàn" của toàn bộ mạng.
Việc thay đổi mã của giao thức mạng chính có thể gây ra những tác động tiêu cực khó lường, vì bất kỳ lỗ hổng bảo mật nhỏ nào ở lớp dưới đều có thể đe dọa nghiêm trọng đến sự an toàn của toàn mạng, mạng có thể buộc phải tiến hành phân tách hoặc ngừng sửa chữa nâng cấp. Ví dụ, sự cố lạm phát của Zcash vào năm 2018: mã của Zcash được sửa đổi dựa trên mã phiên bản Bitcoin 0.11.2, một kỹ sư vào năm 2018 phát hiện ra rằng mã nền tảng có lỗ hổng nghiêm trọng, tức là token có thể được phát hành vô hạn, ngay lập tức đội ngũ đã mất 8 tháng để sửa chữa bí mật, sự cố chỉ được công khai sau khi sửa lỗ hổng.
2.2 mở rộng off-chain
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp mở rộng không làm thay đổi giao thức mạng chính một lớp hiện tại.
Giải pháp mở rộng off-chain có thể được chia thành Layer2 và các giải pháp khác:
3. Giải pháp mở rộng off-chain
3.1 Kênh trạng thái
3.1.1 Tóm tắt
Kênh trạng thái quy định rằng người dùng chỉ cần tương tác với mạng chính khi mở, đóng hoặc giải quyết tranh chấp kênh, và thực hiện các tương tác giữa người dùng với nhau off-chain, nhằm giảm thiểu thời gian và chi phí giao dịch của người dùng, đồng thời cho phép số lần giao dịch không bị giới hạn.
Kênh trạng thái là một giao thức P2P đơn giản, phù hợp cho "các ứng dụng dựa trên lượt", ví dụ, trò chơi cờ vua hai người. Mỗi kênh được quản lý bởi một hợp đồng thông minh đa chữ ký chạy trên mạng chính, hợp đồng này kiểm soát tài sản được gửi vào kênh, xác thực cập nhật trạng thái và phân xử các tranh chấp giữa các tham gia ( theo chứng cứ gian lận có chữ ký và dấu thời gian ). Sau khi các tham gia triển khai hợp đồng trên mạng blockchain, họ gửi một khoản tiền và khóa lại, sau khi cả hai bên ký xác nhận, kênh chính thức được mở. Kênh cho phép các giao dịch miễn phí không giới hạn giữa các tham gia off-chain ( miễn là giá trị ròng chuyển nhượng của họ không vượt quá tổng số token đã gửi ). Các tham gia lần lượt gửi cập nhật trạng thái cho nhau và chờ chữ ký xác nhận từ bên kia. Khi bên kia ký xác nhận, cập nhật trạng thái này được xem là hoàn thành. Thông thường, các cập nhật trạng thái mà cả hai bên đồng ý sẽ không được tải lên mạng chính, chỉ trong trường hợp xảy ra tranh chấp hoặc khi đóng kênh, mới phụ thuộc vào xác nhận từ mạng chính. Khi cần đóng kênh, bất kỳ tham gia nào cũng có thể đưa ra yêu cầu giao dịch trên mạng chính, nếu yêu cầu rút được tất cả mọi người đồng ý ký phê chuẩn, thì sẽ được thực hiện ngay lập tức trên chuỗi, tức là hợp đồng thông minh sẽ phân phối các khoản tiền đã khóa còn lại theo số dư của mỗi tham gia trong trạng thái cuối cùng của kênh; nếu các tham gia khác không ký phê chuẩn, thì tất cả mọi người phải chờ đợi kết thúc "thời gian thách thức" mới nhận được số tiền còn lại.
Tóm lại, giải pháp kênh trạng thái có thể giảm đáng kể khối lượng tính toán trên mạng chính, nâng cao tốc độ giao dịch và giảm chi phí giao dịch.
3.1.2 Thời gian
2015/02, Joseph Poon và Thaddeus Dryja đã phát hành bản nháp whitepaper của mạng lưới ánh sáng.
Tháng 11 năm 2015, Jeff Coleman lần đầu tiên tổng kết có hệ thống khái niệm Kênh Trạng Thái, đề xuất Kênh Thanh Toán của Bitcoin là một trường hợp con trong khái niệm Kênh Trạng Thái.
2016/01, Joseph Poon và Thaddeus Dryja chính thức công bố whitepaper "The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments" đề xuất giải pháp mở rộng mạng lưới Bitcoin thông qua Payment Channel( kênh thanh toán), giải pháp này chỉ được sử dụng để xử lý các khoản thanh toán chuyển nhượng trên mạng lưới Bitcoin.
Tháng 11 năm 2017, tiêu chuẩn thiết kế liên quan đến State Channel đầu tiên dựa trên khung Payment Channel có tên là Sprites được đưa ra.
2018/06, Counterfactual đã đưa ra một thiết kế Kênh Trạng thái Tổng quát rất chi tiết, đây là thiết kế đầu tiên hoàn toàn liên quan đến kênh trạng thái.
2018/10, bài viết Generalised State Channel Networks đã đề xuất khái niệm State Channel Networks và Virtual Channels.
2019/02, khái niệm kênh trạng thái được mở rộng đến N-Party Channels, Nitro là giao thức đầu tiên được xây dựng dựa trên ý tưởng đó.
2019/10, Pisa đã mở rộng khái niệm Watchtowers để giải quyết vấn đề tất cả người tham gia cần trực tuyến liên tục.
2020/03, Hydra đề xuất Kênh Isomorphic Nhanh.
3.1.3 Nguyên lý kỹ thuật
Quy trình làm việc cơ bản của kênh trạng thái như sau:
Alice và Bob thông qua việc gửi tiền từ EOA cá nhân vào địa chỉ hợp đồng trên chuỗi, số tiền này được khóa trong hợp đồng cho đến khi kênh đóng lại mới trả lại số dư cho người dùng; sau khi hai người ký xác nhận, kênh trạng thái giữa hai người chính thức được mở.
Alice và Bob có thể tiến hành giao dịch không giới hạn số lần trên off-chain thông qua kênh này, các bên tham gia giao tiếp với nhau thông qua các tin nhắn được ký bằng mã hóa ( thay vì giao tiếp với mạng blockchain ). Cả hai người dùng đều cần ký tên cho mỗi giao dịch để ngăn chặn hành vi gian lận double spend. Thông qua các tin nhắn này, họ đề xuất cập nhật trạng thái tài khoản của mình và chấp nhận các cập nhật trạng thái mà bên kia đề xuất.
Nếu Alice muốn đóng kênh kết thúc giao dịch giữa Alice và Bob, Alice cần gửi trạng thái cuối cùng của tài khoản mình cho hợp đồng, nếu Bob ký xác nhận, hợp đồng sẽ giải phóng tiền đã bị khóa trở lại người dùng tương ứng theo trạng thái cuối cùng. Nếu Bob không phản hồi ký xác nhận, hợp đồng sẽ giải phóng tiền đã bị khóa trở lại người dùng tương ứng sau khi kết thúc thời gian thách thức.
3.1.4 Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
Nhược điểm:
3.1.5 Ứng dụng
Các ứng dụng chính bao gồm mạng lưới Lightning Bitcoin, mạng lưới Lightning Ethereum và Celer Network.
Lấy mạng lưới Lightning của Bitcoin làm ví dụ:
Hệ sinh thái mạng Lightning từ dưới lên bao gồm: mạng BTC ở tầng nền, cơ sở hạ tầng cốt lõi, và các ứng dụng khác nhau. Hiện tại đã có hơn 100 ứng dụng, bao gồm thanh toán, ví, quản lý nút và nhiều loại khác.
3.1.6 So sánh ứng dụng
Mạng Lightning Bitcoin, Mạng Lightning Ethereum và Celer Network có một số khác biệt về thiết kế, ứng dụng và mức độ phát triển:
Tổng thể, công nghệ kênh trạng thái vẫn đang phát triển không ngừng, trong tương lai có khả năng được áp dụng rộng rãi hơn trong các tình huống thanh toán nhỏ và tần suất cao.
3.2 Sidechains
3.2.1 Tóm tắt
Sidechain là một hình thức blockchain xuất hiện để tăng tốc độ giao dịch Bitcoin, có thể sử dụng hợp đồng phức tạp hơn, hoặc cải thiện cơ chế đồng thuận như PoS(, hoặc thông qua các tham số khối để làm cho sidechain phù hợp với các chức năng cụ thể. Kết quả giao dịch của sidechain cuối cùng sẽ được ghi lại ở phía xác thực khi được chuyển về chuỗi chính. Mô hình blockchain này không phải là một hình thức blockchain mới, mà là cơ sở hạ tầng gắn liền với chuỗi chính và hỗ trợ chuỗi chính giải quyết các vấn đề.
)# 3.2.2 Thời gian