1. Tam giác bất khả thi Blockchain trilemma
Trước khi đi tìm hiểu về Modular blockchain là gì, chúng ta cùng điểm qua lại kiến thức về Blockchain trilemma. Đây một khái niệm trong ngành blockchain, đề cập đến ba mục tiêu cơ bản mà một hệ thống blockchain luôn cố gắng đạt được, nhưng thường không thể được giải quyết trọn vẹn cùng một lúc, gồm:
Bảo mật (Security): đảm bảo rằng hệ thống blockchain không thể bị tấn công và dữ liệu được toàn vẹn. Bảo mật trong blockchain thường được đo lường bằng sức mạnh tính toán, lượng cổ phần (stake) để chống lại các cuộc tấn công 51% và một số hình thức tấn công khác.
Phi tập trung (Decentralization): yêu cầu mạng lưới phải có một số lượng node (nút mạng) tối thiểu để đảm bảo quyền ra quyết định của hệ thống trong bị chi phối bởi một người, tổ chức hoặc một nhóm nhỏ. Điều này giúp tăng tính bền vững, tránh được sự chi phối và cũng liên quan trực tiếp đến tính bảo mật của mạng.
Khả năng mở rộng (Scalability): đảm bảo hệ thống có thể xử lý một lượng lớn giao dịch một cách hiệu quả mà không làm giảm đi hiệu suất vận hành chung của mạng lưới. Bài toán mở rộng là một thách thức lớn đối với các hệ thống blockchain khi số lượng người dùng và giao dịch tăng lên.
Thông thường, các hệ thống blockchain phải đối diện với sự co giãn giữa ba mục tiêu này, họ thường chỉ có thể chọn 2 trên 3 mục tiêu. Ví dụ, tăng cường bảo mật (Security) và phi tập trung (Decentralization) làm giảm đi của hiệu suất mạng lưới. Ngược lại, việc tăng cường khả năng mở rộng (Scalability) có thể đe dọa đến tính phi tập trung và bảo mật. Do đó, việc thiết kế một hệ thống blockchain hiệu quả thường đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng giữa ba yếu tố này, hay nói cách khác là tìm ra điểm căn bằng giữa ba mục tiêu. Khi công nghệ phát triển, các lớp mạng (Layer) khác nhau xuất hiện và xu hướng là mô đun hóa các ngăn xếp (stack) trong blockchain nhằm giải quyết bộ ba bất khả thi kể trên.
Trong các phần tiếp theo, 5 Money sẽ phân tích cấu trúc hạ tầng của một blockchain và nhiệm vụ của các thành phần trong đó.
2. Cấu trúc hạ tầng blockchain
Khi nói về cấu trúc hạ tầng của blockchain, thuật ngữ “Layer”(lớp) thường được nhắc đến. Khái niệm này giải thích cách mạng blockchain được xây dựng và cung cấp cái nhìn trực quan, dễ hiểu về “hình dáng” của một blockchain.
Các thành phần trong một ngăn xếp blockchain (blockchain stack) bao gồm:
- Execution (thực thi): là quá trình các node trên blockchain xử lý các giao dịch để chuyển đổi giữa các trạng thái. Trước khi xác thực một khối, các node phải thực hiện các giao dịch bằng cách sử dụng bản sao chuỗi khối của chúng. Đây là nơi mà người dùng tương tác với blockchain qua các tác vụ như ký giao dịch, thực hiện hợp đồng thông minh và chuyển giao tài sản.
- Settlement (giải quyết): đảm bảo tính bất biến của các thông tin trên blockchain. Quá trình này sẽ thực hiện các công việc xác thực giao dịch, xác định tính hợp lệ của các bằng chứng (proofs), giải quyết tranh chấp (dispute). Từ đó, cung cấp tính tất định (finality) và không thể đảo ngược (irreversibility) cho các giao dịch trên blockchain.
- Consensus (đồng thuận): là quá trình mà cơ chế đồng thuận của mạng blockchain được thực hiện. Các node được xem là đồng thuận khi tất cả cùng tải và thực thi cùng một khối (block), trong đó giống nhau về thứ tự (ordering) và tính tất định (finality) của mọi giao dịch. Điều này giúp mạng luôn ở cùng một trạng thái ở bất kỳ thời điểm nào.
- Data availability (độ khả dụng của dữ liệu): là quá trình đảm bảo khả năng truy cập vào thông tin trên blockchain. Người tạo khối (block producers) phải xuất bản thông tin giao dịch cho tất cả các node lưu trữ, đảm bảo khả năng truy cập vào các thông tin này. Nhờ đó, duy trì tính đúng đắn của các chức năng trên blockchain. Một điểm cần lưu ý là các chức năng khác luôn yêu cầu Data availability.
Hai thành phần Execution và Settlement cung cấp môi trường thực thi của blockchain. Mặt khác, Consensus và Data availability cung cấp sự bảo mật của chuỗi.
Lấy ví dụ một người A chuyển tiền cho B, khi A ký một giao dịch hoặc kích hoạt một hợp đồng thông minh, việc thực thi sẽ được sẽ Execution đảm nhận. Sau đó, chức năng Settlement đảm bảo cho người nhận B rằng giao dịch trên là tất định (finality), bất biến (immutability), không thể đảo ngược (irreversibility). Sau đó, giao dịch được gửi lên mạng lưới, các node sẽ thực hiện chức năng Consensus để xác định tính hợp lệ của giao dịch và ghi vào mempool (bộ nhớ tạm), khi quá trình đồng thuận hoàn tất thì khối sẽ tạo và phát tán ra toàn mạng lưới. Cuối cùng, chức năng Data availability chịu trách nhiệm lưu trữ thông tin giao dịch, cho phép bất kỳ ai cũng có thể kiểm tra.
Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu về sự khác biệt giữa Monolithic blockchain (blockchain nguyên khối) và Modular blockchain (blockchain dạng mô-đun) khi vận hành với bốn layer này, cũng như cách mỗi phương pháp giải quyết blockchain trilemma.
3. Monolithic và Modular blockchain là gì
Monolithic blockchain (blockchain nguyên khối): là dạng blockchain mà tất cả các chức năng trong cấu trúc hạ tầng kể trên đều được vận hành trên cùng một layer. Nói cách khác, các node trên blockchain chịu trách nhiệm cho cả bốn chức năng chính của chuỗi.
- Ưu điểm: thiết kế đơn giản, tính nhất quán trong vận hành giữa các node và bảo mật cao.
- Nhược điểm: kém linh hoạt, rủi ro về lỗ hổng trong cơ chế đồng thuận, khó nâng cấp (do phải đánh giá trên toàn bộ hệ thống).
Một số Monolithic blockchain tiêu biểu: Bitcoin, Ethereum, Solana,…
Modular blockchain (blockchain dạng mô-đun): bao gồm các mô-đun hay thành phần được kết nối với nhau, mỗi mô-đun chịu trách nhiệm về các chức năng cụ thể. Thiết kế này dựa trên nền tảng của việc chuyên môn hóa, mỗi thành phần chỉ tập trung vào một nhóm tác vụ. Nhiều blockchain dạng mô-đun sẽ tạo thành một “ngăn xếp mô-đun” (modular stack) lớn hơn mà các developers có thể sử dụng theo từng nhu cầu. Nói một cách đơn giản, các mô-đun này hoạt động như các “plug-in” hay “extension” trên trình duyệt website, có thể tuỳ chỉnh bật/tắt, hoặc tách/gộp một cách linh hoạt.
- Ưu điểm: tăng khả năng mở rộng, khả năng tương tác, tính linh hoạt của chuỗi và giải quyết vấn đề khởi tạo bảo mật mạng của các dự án mới.
- Nhược điểm: rất phức tạp về công nghệ để xây dựng, nâng cấp và quản lý các mô-đun, rủi ro bảo mật ở các cầu nối (bridges).
Một số Modular blockchain tiêu biểu: Celestial, zkSync, Polygon Hermez, Optimism, Arbitrum,…
4. Công nghệ Modular blockchain
Sau khi đã nắm được sự khác biệt giữa Monolithic blockchain và Modular blockchain. Bạn đọc có thể nhận ra bản chất của các giải pháp mở rộng rollup chính là một modular blockchain, xuất phát từ việc tách Execution layer ra khỏi chuỗi chính. Hay nói cách khác, bất kỳ một một blockchain nào không đảm nhận cả bốn chức năng như một Monolithic blockchain thì có thể xem chúng là một Modular blockchain.
Ví dụ: Celestia xây dựng Modular blockchain về Data availability, một blockchain X có thể xây dựng Execution layer của riêng mình, sau đó sử dụng Celestia cho Data availability layer và sử dụng Ethereum cho Settlement và Consensus.
Các phương pháp mô-đun hoá blockchain bao gồm:
- Enshrined Rollup: là một phương pháp rollup trên Ethereum, xây dựng Execution layer hoạt động dựa trên zk-rollups và được tích hợp với Consensus layer. Về bản chất, Execution layer này chỉ tách biệt một phần so với Layer 1 (vẫn còn tích hợp với Consensus layer).
Ví dụ: zkEVM,…
- Rollup (smart-contract rollup với Ethereum): phương pháp này tách thành phần Execution layer làm một blockchain riêng biệt (được xem như Layer 2), tách biệt khỏi Layer 1. Giao dịch sẽ được thực thi trên rollup và xác thực tính hợp lệ bởi smart-contract (ở Ethereum) hoặc chuỗi chính (các blockchain Layer 1 khác)
Ví dụ: Optimism, Arbitrum,…
- Sovereign rollup: giải pháp rollup chọn tách Settlement và Execution Layer thành một chuỗi độc lập. Các giao dịch sẽ được xác thực bởi các node trên rollup này nhưng sử dụng Consensus và Data availability layer từ một blockchain khác.
Ví dụ: Celestia, Immutable X, Sovereign,…
- Settlement Rollup: trong phương pháp này, việc mô-đun hoá cũng diễn ra ở Settlement layer và Execution layer tương tự Sovereign rollup, tuy nhiên, hai layer này sẽ là 2 blockchain độc lập nhau. Smart contract xác thực tính hợp lệ của khối sẽ nằm ở Settlement Layer được tách riêng khỏi chuỗi chính (Layer 2) và kết nối qua một cầu (bridge) với một smart contract đệ quy ở Execution Layer cho các ứng dụng ( nằm ở Layer 3).
Ví dụ: Dymension, Eclipse,…
- Validum: giải pháp rollup đảm nhiệm thực thi các giao dịch ở Execution layer, gửi cùng các bằng chứng (proof) đến chuỗi chính. Data availability layer lúc này nằm ở ngoài chuỗi (off-chain) được xem như một mạng lưới “Data availability” riêng. Chuỗi còn lại sẽ đảm nhận Consensus layer và Settlement layer.
Ví dụ: Celestia, Avail,…
5. Tương lai của Modular blockchain
Tương tự cách dịch vụ hạ tầng trên Internet cũng phát triển dần theo hướng mô-đun hoá, công nghệ blockchain cũng không tách rời khỏi xu hướng tất yếu này. Tuy nhiên, bên cạnh các lợi ích về khả năng mở rộng và tính linh hoạt không phải bàn cãi, để hoàn thiện các mô-đun này rất phức tạp và cần nhiều thời gian. Việc tách rời cách thành phần chức năng của một blockchain thành nhiều chuỗi khác nhau, đồng nghĩa, niềm tin và độ bảo mật sẽ dàn trải theo các mô-đun này, cốt lõi nằm ở các cầu nối (bridge), smart contract và các bằng chứng (proof) cần được kiểm chứng cẩn thận.
Đọc thêm: LayerZero là gì? Giải pháp kết nối đa blockchain
Miễn trừ trách nhiệm: 5Money khuyến cáo người đọc phải trang bị kiến thức sâu sắc về thị trường Crypto trước khi tham gia đầu tư. Thông tin trong bài viết không được xem là lời khuyên tài chính, 5Money không chịu trách nhiệm với bất kỳ quyết định đầu tư nào của các bạn.
Tham gia Cộng đồng 5 Phút Crypto để thảo luận về kiến thức và kinh nghiệm đầu tư nhé!
