Giải pháp nào cho khả năng mở rộng blockchain (scalability)?

Bạn đã nghe nói đến Blockchain Trilemma – “Bộ ba bất khả thi của blockchain”? Để tiến tới mass-adoption, việc tìm ra giải pháp cho khả năng mở rộng blockchain là nan đề cấp thiết. Blockchain đang được chấp thuận rộng rãi, sự gia tăng của việc tham gia vào hệ thống blockchain liên quan rất lớn đến khả năng mở rộng của mạng lưới để xử lý được nhiều giao dịch trong thời gian ngắn hơn. Trong bài viết này, BlockchainWork giải thích những giải pháp khả thi khác nhau liên quan đến vấn đề mở rộng của Blockchain.

Tại sao khả năng mở rộng lại quan trọng với Blockchain?

Khả năng mở rộng là một yêu cầu quan trọng trong các mạng blockchain vì nó đề cập đến khả năng của mạng để hỗ trợ thông lượng giao dịch cao hơn. Do đó, khả năng mở rộng là rất cần thiết cho sự phát triển trong tương lai của blockchain. Số lượng các trường hợp sử dụng ngày càng tăng cùng với việc áp dụng công nghệ blockchain đòi hỏi một blockchain có khả năng mở rộng hoàn hảo với hiệu suất cao.

Khi phát triển mạng lưới blockchain, giới chuyên môn luôn tranh luận về giải pháp cho Blockchain Trilemma (Bộ ba bất khả thi của blockchain), thuật ngữ mô tả ba tính chất quan trọng của công nghệ blockchain, đó là:

-Phi tập trung: Blockchain là một hệ thống phân tán, có nghĩa là không có một cơ quan trung ương nào kiểm soát nó.
-Bảo mật: Blockchain được thiết kế để bảo vệ dữ liệu khỏi gian lận và truy cập trái phép.
-Khả năng mở rộng: Blockchain có thể xử lý một lượng lớn giao dịch mà không làm giảm hiệu suất.

Bộ ba bất khả thi (Blockchain trilemma) là nan đề nổi tiếng của blockchain, lần đầu được đưa ra bởi Vitalik Buterin

Blockchain Trilemma là một vấn đề nan giải, vì việc cải thiện một trong ba tính chất này thường sẽ làm suy yếu một hoặc hai tính chất còn lại. Ví dụ, để tăng khả năng mở rộng, blockchain có thể được thiết kế để có một cơ quan trung ương kiểm soát, điều này sẽ làm giảm tính phi tập trung và bảo mật của nó. Đồng thời, cũng cần lưu ý rằng chỉ có khả năng mở rộng mới có thể giúp các mạng blockchain cạnh tranh hiệu quả với các nền tảng thông thường, tập trung. Vì vậy, có thể tìm ra giải pháp cho khả năng mở rộng của blockchain mà không ảnh hưởng đến bảo mật và phân cấp?

Các giải pháp tăng khả năng mở rộng blockchain

Hiện nay có 2 nhóm chính của giải pháp, tập trung layer 1 và tập trung layer 2.
>> Xem thêm: Sự khác biệt chính giữa Blockchain Layer 1 và Blockchain Layer 2

Giải pháp khả năng mở rộng layer 1

Các giải pháp lớp đầu tiên hoặc layer 1 yêu cầu thay đổi cơ sở mã của mạng blockchain chính. Do đó, các giải pháp layer 1 còn được gọi là giải pháp mở rộng quy mô trên chuỗi. Các giải pháp layer 1 tập trung vào việc cải thiện các tính năng và đặc điểm cốt lõi của mạng blockchain như tăng giới hạn kích thước khối hoặc giảm thời gian xác minh khối qua giảm độ khó khai thác hoặc cơ chế đồng thuận. Các giải pháp khả năng mở rộng blockchain layer 1 phổ biến bao gồm sharding, nhân chứng tách biệt (SEGWIT).

• Sharding

Sharding là một trong những giải pháp mở rộng quy mô trên chuỗi đáng chú ý. Nó tập trung vào việc chia mạng blockchain thành các phần nhỏ hơn và dễ quản lý, được gọi là phân đoạn. Sau đó, mạng sẽ chạy các phân đoạn song song với nhau. Với mỗi phân đoạn lấy thẻ xử lý giao dịch trong nhóm, sản lượng xử lý sẽ tăng đáng kể trên mạng. Chia mạng thành các phần nhỏ hơn cho phép mạng hoạt động như tổng các bộ phận của nó. Sharding về cơ bản loại bỏ những lo ngại về việc phụ thuộc vào tốc độ của các nút riêng lẻ để thông lượng giao dịch nhanh hơn và được cải thiện.

• Nhân chứng tách biệt (SEGWIT)

Segregated Witness hoặc SEGWIT cũng là một bổ sung đáng chú ý khác trong số các giải pháp về khả năng mở rộng của blockchain giữa các giải pháp lớp đầu tiên. SEGWIT về cơ bản là một cải tiến giao thức trong mạng blockchain Bitcoin, tập trung vào việc sửa đổi cách thức và cấu trúc lưu trữ dữ liệu. Nó giúp loại bỏ dữ liệu chữ ký được liên kết với mỗi giao dịch, do đó mở ra nhiều dung lượng và không gian hơn để lưu trữ các giao dịch. Điều quan trọng cần lưu ý là chữ ký số để xác minh quyền sở hữu và tính khả dụng của tiền của người gửi, chiếm khoảng 70% toàn bộ không gian trong một giao dịch. Việc loại bỏ chữ ký số có thể giải phóng thêm không gian để thêm nhiều giao dịch hơn.

• Các cơ chế đồng thuận giảm thời gian xác minh

Nhiều dự án với các cơ chế đồng thuận khác cơ chế bằng chứng công việc (PoW) ra đời nhằm nâng cao tốc độ xử lý và tiết kiệm năng lượng cho mạng lưới như cơ chế Bằng chứng lịch sử – Proof of History của Solana, Bằng chứng cổ phần (Proof of Stake) của Ethereum 2.0. Các giải pháp này nhìn chung đã tăng tốc độ xử lý đáng kể nhưng lại khiến hệ thống tập trung hơn.

>>Xem thêm: Top 10 lời khuyên để bắt đầu sự nghiệp trong lĩnh vực blockchain

Giải pháp khả năng mở rộng layer 2

Các giải pháp mở rộng quy mô ngoài chuỗi là các giải pháp khả năng mở rộng lớp thứ hai hoặc layer 2. Các giải pháp layer 2 về cơ bản là các giao thức thứ cấp được phát triển trên blockchain chính. Các giao thức thứ cấp sẽ là nơi để ‘giảm tải’ các giao dịch từ blockchain chính. Do đó, các giải pháp layer 2 có thể giúp giải quyết đáng kể các vấn đề về không gian và tắc nghẽn mạng. Các ví dụ phổ biến về các giải pháp lớp thứ hai được thể hiện rõ ràng dưới dạng các kênh trạng thái cũng như các chuỗi ngoài luồng.

• Kênh trạng thái (State channel)

Các kênh trạng thái là một trong những bổ sung phổ biến giữa các giải pháp layer 2 cho khả năng mở rộng của blockchain. Các kênh trạng thái cung cấp giao tiếp hai chiều giữa các kênh giao dịch ngoài chuỗi và mạng blockchain thông qua các cơ chế khác nhau. Thay vì hệ thống phải thực hiện mỗi giao dịch trên blockchain, các giao dịch được thực hiện ngoài chuỗi và chỉ có kết quả cuối cùng được lưu trữ trên blockchain. Do đó, nó có thể đảm bảo cải thiện mạnh mẽ về tốc độ và năng lực giao dịch. Điều quan trọng cần lưu ý là các kênh trạng thái không yêu cầu sự tham gia ngay lập tức của các thợ đào để xác thực các giao dịch. Ngược lại, các kênh trạng thái đóng vai trò là tài nguyên gần với mạng, được tích hợp với sự trợ giúp của hợp đồng thông minh hoặc cơ chế đa chữ ký. Sau khi hoàn thành một giao dịch hoặc nhóm giao dịch trên kênh trạng thái, blockchain liên quan ghi lại ‘trạng thái’ cuối cùng của ‘kênh’ cùng với tất cả các chuyển đổi liên quan.

Tuy nhiên, các State channel đánh đổi một mức độ phân cấp nhất định để cải thiện khả năng mở rộng. Một trong những thách thức đó là việc xác thực và đảm bảo tính toàn vẹn của các giao dịch ngoài chuỗi trên blockchain. Việc thiết kế nên giải pháp State channel cũng đòi hỏi đội ngũ lập trình việc am hiểu cao về blockchain và khoa học cơ sở dữ liệu để đảm bảo tính bảo mật và toàn vẹn của hệ thống.

• Sidechain

Sidechain là giải pháp mở rộng bằng việc xây dựng một blockchain phụ riêng biệt, kết nối giao dịch liền kề với blockchain chính, đặc biệt là trong trường hợp giao dịch hàng loạt lớn. Sidechain tận dụng các thuật toán đồng thuận độc lập so với chuỗi ban đầu. Thật thú vị, các cơ chế đồng thuận độc lập cung cấp khả năng tối ưu hóa để đạt được khả năng mở rộng và tốc độ được cải thiện. Sidechain thường sử dụng token tiện ích trong các cơ chế truyền dữ liệu giữa sidechain và chuỗi chính. Trong trường hợp này, vai trò quan trọng của mainchain (chuỗi chính) sẽ tập trung vào việc duy trì an ninh chung cùng với việc tạo điều kiện giải quyết tranh chấp.

Ưu điểm của giải pháp sidechain là tăng tốc độ xử lý đáng kể cho cả chuỗi blockchain, các thử nghiệm trên sidechain hoàn toàn không ảnh hưởng đến blockchain chính. Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của sidechain là sự phụ thuộc blockchain chính, nếu có bất kì vấn đề nào với chuỗi chính sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sidechain. Bên cạnh đó chính là sự phân mảnh blockchain có thể gây ra vấn đề về tính toàn vẹn.

>> Xem thêm: Việc làm blockchain

Kết luận

Hiện vẫn chưa có câu trả lời hoàn hảo cho giải pháp mở rộng blockchain, những giải pháp hiện tại vẫn còn tồn đọng những rủi ro về tính bảo mật, toàn vẹn và phân cấp của blockchain. Để chọn và xây dựng giải pháp mở rộng blockchain phù hợp cho yêu cầu kinh doanh của dự án, bạn cần nghiên cứu và phân tích rõ các khía cạnh kỹ thuật hiện có, nhu cầu phát triển của hệ sinh thái, năng lực của team và lộ trình phát triển để chọn ra phương án phù hợp nhất với bạn. Hy vọng bài viết đã giúp bạn có nhiều thông tin hữu ích và cái nhìn đa chiều về vấn đề mở rộng của blockchain.

BlockchainWork tổng hợp

• Tìm hiểu thêm về BlockchainWork tại website: https://blockchainwork.net/
• Ứng viên nắm bắt cơ hội việc làm tại đây: https://blockchainwork.net/candidate-signup
• Nhà tuyển dụng kết nối các tài năng trẻ tại đây: https://blockchainwork.net/employer-signup

>> Có thể bạn quan tâm:

• Cầu nối Blockchain (Blockchain bridges) là gì? Tại sao chúng ta lại cần cầu nối blockchain?
• Proof of Work và Proof of Stake khác nhau như thế nào?
• Lightning Network là gì?
• Làm thế nào để xây dựng sự nghiệp vững vàng trong Metaverse?