Tìm hiểu tất cả về công nghệ mở rộng quy mô Ethereum Lớp 2 và cách chúng hoạt động.

 Key note:

• Các loại Lớp 2 phổ biến nhất trên Ethereum là optimistic rollups and Zero-Knowledge rollups (ZK rollups). Tuy nhiên, cũng có các công nghệ Lớp 2 khác như sidechain, chuỗi plasma và validium.
• Nhìn chung, optimistic rollups and Zero-Knowledge rollups (ZK rollups) được coi là có độ an toàn cao vì chúng kế thừa tính bảo mật của mạng chính Ethereum.
• Khả năng tương thích Máy ảo Ethereum (EVM) của optimistic rollups and Zero-Knowledge rollups (ZK rollups) giúp các nhà phát triển thuận tiện dịch chuyển các hợp đồng thông minh hiện có từ Ethereum sang optimistic rollup blockchains. Zero-knowledge Ethereum Virtual Machines (zkEVMs) có thể  (offer) khả năng mở rộng và tương thích của zero-knowledge proofs and EVM

Ethereum là gì?

Ethereum là một nền tảng blockchain mã nguồn mở cho phép các nhà phát triển xây dựng và triển khai các ứng dụng phi tập trung (dapps) và hợp đồng thông minh. Được Vitalik Buterin đề xuất vào cuối năm 2013, nó chính thức ra mắt vào năm 2015.

Về cốt lõi, Ethereum là một mạng phi tập trung gồm các nút duy trì chung một cơ sở dữ liệu dùng chung được gọi là Máy ảo Ethereum (EVM), mạng này có khả năng thực hiện các hợp đồng thông minh. Các thỏa thuận tự thực hiện này bao gồm các điều khoản của hợp đồng được viết trực tiếp thành mã. Hợp đồng thông minh cho phép tự động hóa nhiều quy trình khác nhau mà không cần trung gian.

Ethereum và những thách thức về khả năng mở rộng của nó

Trong những năm gần đây, mức độ phổ biến của tiền điện tử đã tăng lên đáng kể cùng với việc sử dụng chuỗi khối. Các blockchain phổ biến, đặc biệt là Ethereum, đã không thể đáp ứng kịp nhu cầu cao, khiến giá gas tăng vọt. Hiện tại, Ethereum đã đạt công suất của mạng là hơn một triệu giao dịch mỗi ngày.

Trong thế giới tiền điện tử, có một khái niệm được gọi là bộ ba bất khả thi về blockchain(sự đánh đổi của 3 yếu tốt căn bản trong công nghệ blockchain). Một blockchain điển hình chỉ có thể tập trung vào hai của ba yếu tố sau: bảo mật, phân cấp và mở rộng và Ethereum đã hy sinh khả năng mở rộng để tập trung vào bảo mật và phân cấp.

Lớp 2 như một giải pháp về khả năng mở rộng

Chuỗi khối lớp 2, được xây dựng dựa trên chuỗi khối lớp 1 như Ethereum và Bitcoin, hỗ trợ mở rộng quy mô bằng cách xử lý một số tải giao dịch từ chuỗi khối lớp cơ sở. Điều này giúp Lớp 1 trở nên ít tắc nghẽn hơn và giảm đáng kể phí gas cho người dùng vì Lớp 2 thường kết hợp nhiều giao dịch thành một giao dịch duy nhất.

Giải pháp lớp 2 sử dụng nhiều loại công nghệ khác nhau. Phổ biến nhất là các bản tổng hợp lạc quan và các bản tổng hợp Không có kiến ​​thức (bản tổng hợp ZK), mặc dù các công nghệ Lớp 2 khác cũng tồn tại. Chúng bao gồm sidechain, kênh trạng thái/thanh toán, chuỗi plasma và tính hợp lệ. Nhiều giải pháp Lớp 2 hiện tại nhằm mục đích mở rộng quy mô Ethereum vì đây hiện là blockchain có nhu cầu lớn nhất về không gian khối.

Các loại Ethereum Lớp-2

Tổng hợp lạc quan

Bản tổng hợp lạc quan giúp mở rộng quy mô bằng cách di chuyển tính toán và lưu trữ trạng thái ra khỏi mạng Lớp 1. Các nhóm lạc quan nhóm một số lượng lớn các giao dịch ngoài chuỗi lại với nhau trước khi gửi chúng lên mạng chính Ethereum. Họ cũng sử dụng các kỹ thuật nén để giảm lượng dữ liệu được đăng trên Ethereum. Kết quả là người dùng được hưởng phí giao dịch thấp hơn.

Đặc điểm xác định của tổng hợp lạc quan liên quan đến giả định rằng các giao dịch ngoài chuỗi là hợp lệ theo mặc định và chúng không công bố bằng chứng về tính hợp lệ cho các lô giao dịch được đăng trên chuỗi. Thay vào đó, các bản tổng hợp lạc quan sử dụng một sơ đồ gọi là ‘chứng minh gian lận’ để phát hiện các tính toán giao dịch không chính xác. Sau khi một đợt tổng hợp được đăng trên Ethereum, sẽ có một khoảng thời gian (còn được gọi là ‘giai đoạn thử thách’) nơi mọi người có thể gửi bằng chứng gian lận(fraud proof) tới thách thức kết quả của giao dịch tổng hợp.

Các ví dụ đáng chú ý về tổng hợp lạc quan bao gồm Arbitrum, Optimism và Boba Network.

Bản tổng hợp không có kiến ​​​​thức

Bản tổng hợp Zero-Knowledge (bản tổng hợp ZK) cũng gộp các giao dịch lại với nhau để thực hiện ngoài chuỗi, giúp giảm đáng kể lượng dữ liệu được đăng trên chuỗi.

Bằng chứng về tính hợp lệ là một tính năng chính mà các bản tổng hợp ZK tạo ra để chứng minh rằng những thay đổi được đề xuất của họ đối với trạng thái Ethereum là chính xác. Không giống như các bản tổng hợp lạc quan, phải đăng tất cả dữ liệu giao dịch lên chuỗi, các bản tổng hợp ZK chỉ cần cung cấp bằng chứng hợp lệ để hoàn tất các giao dịch trên Ethereum. Điều này dẫn đến một số lợi ích, chẳng hạn như không có sự chậm trễ khi chuyển tiền từ bản tổng hợp ZK sang Ethereum, vì các giao dịch thoát được thực hiện sau khi bằng chứng hợp lệ được xác minh.

Có hai loại bằng chứng hợp lệ chính: ZK-SNARK (Đối số kiến ​​thức không tương tác ngắn gọn không có kiến ​​thức) và ZK-STARK (Đối số kiến ​​thức trong suốt có thể mở rộng không có kiến ​​thức).

Các giải pháp lớp 2 khác

Theo trang web chính thức của Ethereum, rollups là giải pháp Lớp 2 được ưa thích để mở rộng quy mô mạng của nó. Tuy nhiên, cũng có các công nghệ Lớp 2 khác mà chúng tôi giới thiệu ngắn gọn ở đây.

Plasma là giải pháp mở rộng lớp 2 được Joseph Poon và Buterin đề xuất lần đầu tiên vào tháng 8 năm 2017. Bằng cách sử dụng kết hợp hợp đồng thông minh và xác minh mật mã, các giao dịch từ mạng chính Ethereum được chuyển sang chuỗi plasma, được báo cáo định kỳ lại cho chuỗi khối Ethereum chính và sử dụng nó để giải quyết mọi tranh chấp. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng cộng đồng Ethereum nhìn chung đã chuyển từ Plasma sang hình thức tổng hợp.   

Validium là một giải pháp mở rộng quy mô tập trung vào việc duy trì tính toàn vẹn của các giao dịch bằng cách sử dụng các bằng chứng về tính hợp lệ, chẳng hạn như bản tổng hợp ZK. Không giống như các giải pháp khác, Validium không lưu trữ dữ liệu giao dịch trên mạng chính Ethereum. Mặc dù cách tiếp cận này mang lại sự đánh đổi nhưng nó cũng mang lại những cải tiến đáng kể về khả năng mở rộng. Validium có thể xử lý số lượng giao dịch cao, có khả năng đạt khoảng 9.000 giao dịch mỗi giây (tps) trở lên.

Sidechain, cũng được một số người coi là giải pháp Lớp 2, là các chuỗi khối độc lập tương thích với Ethereum, sử dụng mô hình đồng thuận và tham số khối của riêng chúng để xử lý giao dịch. Các ví dụ đáng chú ý bao gồm Polygon (trước đây là Matic Network) và Gnosis (trước đây là xDAI).

Lợi ích của giải pháp lớp 2

Một lợi ích chính của giải pháp Lớp 2 là phí giao dịch thấp hơn, thu hút nhiều người dùng hơn và làm cho chuỗi khối trở nên khả thi hơn đối với các dapp yêu cầu giao dịch thường xuyên. Chúng bao gồm các trò chơi và mạng xã hội phi tập trung.

Theo Tầm nhìn của Buterin, “Internet tiền tệ không nên có giá quá 5 xu cho mỗi giao dịch”. Trong khi bản thân mạng chính Ethereum thì như vậy còn lâu mới đạt được mục tiêu này, chúng tôi nhận thấy rằng một số Lớp 2 có thể đạt được mục tiêu này. Ví dụ: giao dịch trên Loopring và zkSync chỉ tốn US$0,03 và US$0,04, tương ứng tại thời điểm viết bài.

Một lợi ích khác của giải pháp Lớp 2 là tính bảo mật của chúng. Nhìn chung, optimistic rollups và rollups ZK được coi là có độ an toàn cao vì chúng kế thừa tính bảo mật của mạng chính Ethereum. Optimistic rollups có được tính bảo mật từ mạng chính Ethereum bằng cách xuất bản kết quả giao dịch trên chuỗi. Do đó, họ có thể cải thiện khả năng mở rộng mà không ảnh hưởng đến tính bảo mật hoặc độ tin cậy. Rollups ZK cũng lấy được tính bảo mật từ Ethereum bằng cách lưu trữ dữ liệu cần thiết để khôi phục trạng thái ngoài chuỗi trên L1, điều này giúp tăng cường bảo mật, chống kiểm duyệt và phân cấp.

Một số giải pháp Lớp 2 nhất định có thêm lợi ích về chức năng hợp đồng thông minh. Đối với optimistic rollups, lợi thế lớn là khả năng tương thích của chúng với Máy ảo Ethereum (EVM). Điều này giúp các nhà phát triển thuận tiện di chuyển các hợp đồng thông minh hiện có từ Ethereum sang chuỗi optimistic rollups. Ngoài ra, các nhà phát triển có thể tận dụng cơ sở hạ tầng hiện có của Ethereum, chẳng hạn như ngôn ngữ lập trình, thư viện mã, công cụ kiểm tra, phần mềm máy khách và khung triển khai.

Gần đây đã có những tiến bộ trong công nghệ zero-knowledge giúp cho việc triển khai Máy ảo zero-knowledge Ethereum (zkEVM) có thể thực hiện được. ZkEVM có thể tạo lại các mã EVM hiện có để chứng minh/xác minh trong các mạch, cho phép thực hiện hợp đồng thông minh. Điều này giúp khắc phục những hạn chế của rollups ZK điển hình, vốn không tương thích với EVM và thường chỉ hỗ trợ chuyển mã thông báo đơn giản.

Phần kết luận

Các giải pháp lớp 2 đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện khả năng mở rộng của chuỗi khối. Vitalik Buterin từng tuyên bố rằng “[L]ayer-2 là tương lai của việc mở rộng mạng và là cách duy nhất để duy trì tính phân cấp của nó”.

Có rất nhiều giải pháp mở rộng quy mô Lớp 2, mỗi giải pháp đều có ưu và nhược điểm riêng. Nhìn chung, rollups (both optimistic and ZK) được nhiều người coi là giải pháp mở rộng quan trọng của Ethereum trong tương lai gần.

Theo