Hiểu về kiến trúc phân lớp của blockchain: Hướng dẫn đầy đủ từ lớp cơ sở đến lớp mở rộng

Công nghệ blockchain đang định hình lại cách thực hiện các giao dịch kỹ thuật số. Khi chúng ta thảo luận về năng lực cốt lõi của nó, hai khái niệm thường xuyên xuất hiện:Giải thích về các lớp blockchain Lớp 1 và Lớp 2. Nhưng chính xác thì hai điều này là gì? Họ làm việc cùng nhau như thế nào? Điều này có ý nghĩa gì đối với người dùng tiền điện tử?

Tại sao phải hiểu Blockchain Layering?

Đầu tiên, chúng ta cần thừa nhận thực tế: các blockchain chính thống như Bitcoin và Ethereum phải đối mặt với một tình thế tiến thoái lưỡng nan khó xử - không thể đạt được cả ba cùng một lúc. Đây là “Blockchain Trilemma” nổi tiếng.

Theo lý thuyết của người sáng lập Ethereum Vitalik Buterin, rất khó để bất kỳ blockchain nào đạt được sự cân bằng hoàn hảo giữa ba điểm sau:

• Phi tập trung: Mạng được duy trì bởi nhiều nút độc lập
• Bảo mật: Giao dịch không thể bị giả mạo hoặc đảo ngược
• Khả năng mở rộng: Mạng có thể xử lý một số lượng lớn các giao dịch

Để vượt qua nút thắt cổ chai này, các nhà phát triển đã đưa ra một kiến trúc phân lớp: xây dựng các lớp xử lý bổ sung bên ngoài chuỗi chính. Đây là nơi Layer 1 và Layer 2 xuất hiện.

Layer 1: Nền tảng của cơ sở hạ tầng

Layer 1 là chính blockchain- Các mạng lớn như Bitcoin, Ethereum, Cardano, v.v. thuộc lớp này. Chúng là những hệ thống hoàn toàn tự trị với cơ chế đồng thuận, cơ chế xác thực và mã thông báo riêng.

Các cách Layer 1 mở rộng quy mô là gì?

Phân mảnh Sharding chia toàn bộ mạng blockchain thành nhiều mạng con (phân đoạn), mỗi mạng xử lý các giao dịch độc lập. Hãy tưởng tượng trải rộng hoạt động của ngân hàng trên nhiều chi nhánh thay vì tất cả các giao dịch đi qua trụ sở chính. Điều này cho phép nhiều giao dịch được xử lý song song hơn.

Cơ chế đồng thuận đã được nâng cấp Chuyển từ Proof-of-Work (PoW) sang Proof-of-Stake (PoS) là một nâng cấp quan trọng. PoW yêu cầu tài nguyên tính toán đáng kể để khai thác và xác thực các giao dịch, trong khi PoS cho phép chủ sở hữu xác thực giao dịch trực tiếp, làm cho nó hiệu quả hơn và tiêu thụ ít năng lượng hơn. Bản nâng cấp của Ethereum (The Merge) là một ví dụ về sự chuyển đổi này.

SegWit (Nhân chứng tách biệt) Trong trường hợp của Bitcoin, SegWit mở rộng quy mô bằng cách tách chữ ký giao dịch và dữ liệu giao dịch. Ban đầu, một khối Bitcoin 1MB có thể chứa khoảng 2.000 giao dịch, nhưng với SegWit, nó có thể xử lý khoảng 4.000 giao dịch, tăng gấp đôi việc sử dụng không gian.

Lợi ích của việc mở rộng quy mô Layer 1

✓ Không cần thêm cơ chế xích hoặc bắc cầu
✓ Bảo mật cao hơn (tất cả các giao dịch được hoàn tất trên chuỗi chính)
✓ Phí giao dịch dài hạn thấp hơn
✓ Giữ lại tính năng phi tập trung đầy đủ

Hạn chế của tỷ lệ Layer 1

✗ Yêu cầu hard fork hoặc soft fork và gây khó khăn cho sự đồng thuận của cộng đồng
✗ Áp lực lưu trữ và băng thông trên các nút riêng lẻ tiếp tục tăng lên
✗ Vẫn có vấn đề về độ trễ với các giao dịch phân đoạn chéo
✗ Doanh thu của thợ đào/validator có thể giảm, không đủ động lực

Layer 2: Đổi mới trên đầu chuỗi chính

So với việc chuyển đổi chính chuỗi chính, Layer 2 có một cách tiếp cận khác -Các giao dịch được xử lý bên ngoài chuỗi chính nhưng kế thừa tính bảo mật của chuỗi chính。

Kế hoạch này tương tự như sự tồn tại của Alipay: thay vì chuyển đổi hệ thống của ngân hàng trung ương, một trung gian thanh toán hiệu quả được xây dựng trên đó.

Hình thức chính của Layer 2

Tổng số Đây là giải pháp Layer 2 phổ biến nhất ở thời điểm hiện tại. Rollup thực hiện hàng nghìn giao dịch ngoài chuỗi và sau đó “nén” kết quả và gửi chúng lên chuỗi chính. Chuỗi chính chỉ cần xác minh các bằng chứng nén này, giảm đáng kể cường độ tính toán.

Có hai loại phương pháp xác minh:

• Tổng hợp lạc quan(Optimistic rollup): Giả sử giao dịch hợp lệ trừ khi ai đó tranh chấp nó
• ZK Rollups(Zero-knowledge rollup): Xác minh trực tiếp tính hợp lệ của giao dịch thông qua các bằng chứng mật mã

Arbitrum và Optimism là các dự án Optimistic Rollups lớn nhất trên Ethereum.

Kênh trạng thái Một “kênh” mở ra giữa hai người dùng và hàng trăm giao dịch được thực hiện ngoài chuỗi trước khi kết quả cuối cùng được gửi đến chuỗi chính. Lightning Network của Bitcoin là một ví dụ điển hình về kế hoạch này.

Lightning Network đã có khả năng xử lý các giao dịch Bitcoin cấp độ thanh toán vi mô, theo thời gian thực, với phí giao dịch giảm từ vài đô la xuống còn vài xu.

Chuỗi bên Sidechain là các blockchain độc lập song song với chuỗi chính, được kết nối với chuỗi chính thông qua cơ chế neo hai chiều, thường được gọi là “cầu nối”. Sidechain có cơ chế đồng thuận và trình xác thực riêng, vì vậy chúng ít phi tập trung hơn Layer 2 nhưng linh hoạt hơn.

Polygon là sidechain Ethereum thành công nhất. Nó đã tích lũy được hơn 1,3 tỷ đô la trong không gian DeFi, hỗ trợ hàng chục giao thức chính như Aave và Compound.

Thay đổi lớp 2

✓ Tốc độ giao dịch tăng gấp 100-1000 lần
✓ Giảm hơn 90% phí giao dịch
✓ Không cần thay đổi chuỗi chính, triển khai ngay lập tức
✓ Điểm chuẩn trải nghiệm người dùng các ứng dụng Internet truyền thống

Những thách thức mà Layer 2 phải đối mặt

✗ Thanh khoản nằm rải rác trên nhiều mạng layer-2
✗ Khả năng tương tác hạn chế giữa các ứng dụng (khó chuyển tiền qua các Layer 2)
✗ Người dùng cần quản lý nhiều địa chỉ ví và khóa riêng tư
✗ Quay trở lại từ Layer 2 đến chuỗi chính đòi hỏi thời gian chờ đợi (thường là hàng giờ)

Lớp 1 và Lớp 2: Tôi nên chọn cái nào?

Đây không phải là câu hỏi “hoặc hoặc”, mà làMối quan hệ bổ sung。

Sự ra đời của Ethereum 2.0 đã không làm cho Layer 2 trở nên lỗi thời, nhưng đã củng cố tầm quan trọng của chúng. Ngay cả khi thông lượng chuỗi chính tăng lên 100.000 giao dịch mỗi giây, Layer 2 vẫn có thể cung cấp phí thấp hơn và tốc độ xác nhận nhanh hơn.

Kịch bản ứng dụng thực tế

Thanh toán & Chuyển khoản Lightning Network đã được tích hợp với các ứng dụng như Strike, Nostr, v.v., giảm chi phí chuyển tiền xuyên biên giới từ 10% xuống dưới 1%. OpenNode cho phép các nhà bán lẻ nhận thanh toán bằng Bitcoin trực tiếp.

Giao dịch DeFi Uniswap trên Polygon có thể hoán đổi token với chi phí gần bằng không, trong khi giao dịch tương tự trên chuỗi chính Ethereum có giá 20-100 USD. Điều này góp phần trực tiếp vào sự bùng nổ của hệ sinh thái Polygon.

Trò chơi và NFT Polygon Studios tập trung vào việc di chuyển trò chơi sang blockchain. Với phí giao dịch cực thấp, giao dịch NFT trong trò chơi trở nên khả thi. Người chơi có thể thường xuyên mua và bán tài sản trò chơi mà không phải lo lắng về việc phí ăn vào thu nhập của họ.

Giao dịch vi mô Các tình huống không khả thi do chi phí cao giờ đây có thể xảy ra - chẳng hạn như trả tiền để phát nhạc, boa cho tác giả nội dung, v.v.

Hướng đi trong tương lai

Tương lai của việc mở rộng quy mô blockchain không phải là một chiến thắng giải pháp duy nhất;Cộng tác nhiều lớp：

• Xác minh phân tán: Nhiều quy trình Lớp 2 song song và chuỗi chính thường xuyên giải quyết và xác nhận xác nhận cuối cùng
• Khả năng tương tác chuỗi chéo: Các Lớp 2 khác nhau có thể tương tác trực tiếp mà không cần quay trở lại chuỗi chính
• Kiến trúc kết hợp: Chọn các lớp xử lý một cách thông minh dựa trên đặc điểm giao dịch (Lớp 2 cho số lượng nhỏ, Lớp 1 cho số lượng lớn)

Proto-Danksharding sắp tới của Ethereum 2.0 là một triển khai theo hướng này - nó sẽ giảm đáng kể chi phí gửi dữ liệu Layer 2 đến chuỗi chính, nâng cao hơn nữa khả năng cạnh tranh của Layer 2.

Tổng kết

Giải thích về các lớp blockchain Về cốt lõi, đó là một triết lý thiết kế hiện đại không theo đuổi việc làm mọi thứ trên một blockchain duy nhất, mà là xây dựng một hệ sinh thái nhiều lớp. Lớp 1 cung cấp cơ sở hạ tầng an toàn và Lớp 2 cung cấp trải nghiệm giao dịch hiệu quả. Kiến trúc phân lớp này đang trở thành tiêu chuẩn trên tất cả các blockchain hiệu suất cao.

Đối với người dùng, hiểu điều này có nghĩa là:

• Nắm giữ tài sản lớn trong thời gian dài trên Layer 1 (ví dụ: mainnet, Ethereum, Bitcoin)
• Sử dụng Layer 2 (ví dụ: Arbitrum, Polygon) cho các giao dịch hàng ngày và các giao dịch nhỏ
• Xem xét thời gian và chi phí khi chuyển giữa các mạng khác nhau

Blockchain đang phát triển từ một “chuỗi công khai phổ quát” thành một “hệ sinh thái phân cấp”. Nắm vững lý thuyết này là điều cần thiết để thực sự định hướng tương lai của quản lý tài sản tiền điện tử.