Khả năng mở rộng trong Blockchain là gì? Một lời giải thích đơn giản

Khi nhiều cá nhân và tổ chức sử dụng công nghệ blockchain, khả năng mở rộng trở nên nổi bật hơn. Bạn có thể đã gặp thuật ngữ này, có thể là vấn đề lớn nhất của ngành công nghiệp tiền điện tử.

Về bản chất, khả năng mở rộng đề cập đến khả năng của một hệ thống hoặc công nghệ để xử lý khối lượng giao dịch hoặc người dùng ngày càng tăng mà không ảnh hưởng đến hiệu suất của nó. Trong bối cảnh công nghệ blockchain, khả năng mở rộng là rất quan trọng vì nó quyết định liệu mạng có thể mở rộng liền mạch với nhu cầu ngày càng tăng trong khi vẫn duy trì tính bảo mật và chức năng của nó hay không. Tầm quan trọng của khả năng mở rộng nằm ở việc đảm bảo rằng các hệ thống phi tập trung như chuỗi khối có thể hỗ trợ hiệu quả việc áp dụng và sử dụng rộng rãi, từ đó cho phép chúng có tiềm năng tác động biến đổi đối với các ngành và ứng dụng khác nhau.

Khả năng mở rộng Blockchain là gì?

Thuật ngữ “khả năng mở rộng” bao hàm khả năng của một hệ thống hoặc hoạt động cụ thể có thể duy trì ở mức hiệu suất tối ưu khi nó trải qua những điều chỉnh liên quan đến quy mô hoặc phạm vi. Tương ứng, khái niệm về khả năng mở rộng trong bối cảnh công nghệ blockchain biểu thị khả năng của một giao thức blockchain cụ thể để duy trì môi trường xử lý hiệu quả và tiết kiệm chi phí ngay cả khi phải đối mặt với làn sóng hoạt động giao dịch, bộ dữ liệu mở rộng và số lượng người dùng tham gia ngày càng tăng..

Vitalik Buterin gợi ý [PDF] rằng các giao thức blockchain cố gắng phi tập trung, an toàn và có thể mở rộng, nhưng chúng chỉ đạt được hai trong số các đặc tính này. Và tính năng thường bị hy sinh nhất là khả năng mở rộng.

Khả năng mở rộng là một yếu tố thiết yếu ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống blockchain. Một blockchain không thể mở rộng có thể dẫn đến xử lý giao dịch chậm, dẫn đến tồn đọng và tăng phí. Mặt khác, một blockchain có thể mở rộng có khả năng xử lý một số lượng lớn giao dịch trong một thời gian ngắn trong khi vẫn duy trì tính bảo mật, trải nghiệm người dùng tối ưu, phí thấp và ra quyết định hiệu quả thông qua sự cộng tác giữa nhiều đồng nghiệp.

Ba yếu tố chính quyết định khả năng mở rộng của giao thức blockchain như sau:

Khoảng thời gian cần thiết để phổ biến các giao dịch trên các nút mạng, tổng hợp phản hồi của chúng để đạt được sự đồng thuận, có tác động đến khả năng mở rộng của hệ thống. Giảm thiểu độ trễ góp phần tăng khả năng mở rộng.

Hiệu quả của giao thức blockchain, xét về khả năng mở rộng quy mô, còn phụ thuộc vào khối lượng giao dịch mà nó có thể thực hiện đồng thời. Tốc độ xử lý tăng lên sẽ nâng cao khả năng mở rộng cho mạng.

Các yêu cầu về tài nguyên của hệ thống blockchain, chẳng hạn như khả năng tính toán và băng thông mạng, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng mở rộng của nó. Sự gia tăng các nguồn lực sẵn có có thể dẫn đến tăng phần thưởng cho những người tham gia mạng lưới, đặc biệt là những người có đóng góp đáng kể. Ngược lại, nếu phần thưởng không tỷ lệ thuận với chi phí liên quan đến việc tham gia vào mạng thì có thể sẽ không có ai tham gia, dẫn đến khả năng mở rộng bị hạn chế hoặc không có.

Các nền tảng blockchain mới hơn như Solana thường thể hiện khả năng mở rộng lớn hơn so với các nền tảng tiền nhiệm, đặc biệt là Bitcoin. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là hiệu suất được cải thiện này thường phải trả giá bằng việc giảm các biện pháp bảo mật hoặc tăng cường tập trung hóa trong các hệ thống này.

Để công nghệ blockchain hỗ trợ hiệu quả các ứng dụng quy mô lớn và đáp ứng cơ sở người dùng đáng kể, điều bắt buộc là các hệ thống này phải chứng minh được khả năng mở rộng. Việc áp dụng công nghệ blockchain sẽ giảm đáng kể nếu giao dịch trở nên tắc nghẽn hoặc nếu phí trở nên cắt cổ, đặc biệt khi tồn tại các giải pháp thay thế, thiết thực và tiết kiệm chi phí. Ví dụ: sử dụng phương thức thanh toán thông thường như Visa để mua pizza có thể thực tế hơn và giá cả phải chăng hơn so với việc sử dụng tiền điện tử như Bitcoin. Do đó, nhu cầu nâng cao khả năng mở rộng trong lĩnh vực công nghệ blockchain trở nên rõ ràng.

3 phương pháp chính để mở rộng quy mô chuỗi khối

Bất chấp những nỗ lực khác nhau của nhiều giao thức blockchain nhằm nâng cao hiệu quả về độ trễ, hiệu suất và chi phí trong khi vẫn duy trì tính bảo mật và phân cấp, vẫn còn một thách thức chưa được giải quyết được gọi là “bộ ba bất khả thi về blockchain”. Bộ ba bất khả thi này phát sinh khi một số giải pháp nhất định làm tổn hại đến sự phân cấp hoặc bảo mật để đạt được kết quả tốt hơn.

Tín dụng hình ảnh: Trikona/Shutterstock

Các giao thức chuỗi khối thường sử dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau để nâng cao khả năng mở rộng của chuỗi khối.

Các cách tiếp cận nói trên có thể được tổ chức một cách có hệ thống thành ba chiến lược toàn diện.

Giải pháp lớp 1

Mục tiêu ở đây là nâng cao hiệu suất của mạng blockchain chính để đáp ứng khối lượng giao dịch tăng lên. Các chiến lược tiềm năng có thể liên quan đến việc tăng kích thước khối, đẩy nhanh thời gian xử lý giao dịch hoặc hợp lý hóa quy trình đạt được sự đồng thuận thông qua tổng hợp thời gian phản hồi.

Các giải pháp lớp 1 liên quan đến việc triển khai các cải tiến trực tiếp trên kiến ​​trúc blockchain chính mà không phụ thuộc vào các khuôn khổ hoặc cơ sở hạ tầng bên ngoài. Những cải tiến như vậy thường đòi hỏi phải tiến hành phân chia chuỗi, còn được gọi là “fork”.

Hãy xem xét ví dụ về việc Bitcoin triển khai Segregated Witness (SegWit), đạt được thông qua một soft fork. Sửa đổi này đã mở rộng khả năng của giao thức bằng cách tăng giới hạn kích thước khối và nâng cao hiệu quả giao dịch. Ngay sau đó, một hard fork đã dẫn đến sự xuất hiện của Bitcoin Cash (BCH), một blockchain thay thế được đặc trưng bởi kích thước khối lớn hơn, thời gian xử lý giao dịch nhanh hơn và giảm chi phí giao dịch.

Chuỗi khối Ethereum cũng đã hoàn thành một đợt hard fork trong quá trình chuyển đổi thuật toán đồng thuận của giao thức từ bằng chứng công việc sang bằng chứng cổ phần. Đây là giai đoạn đầu tiên trong việc giới thiệu sharding mà Buterin tin rằng sẽ mở rộng mạng hơn nữa.

Phân mảnh chuỗi khối đề cập đến giải pháp lớp một không yêu cầu thay đổi giao thức hoặc nâng cấp phần mềm mà đòi hỏi phải phân vùng mạng thành các phân đoạn nhỏ hơn gọi là “phân đoạn” để nâng cao khả năng mở rộng và cải thiện hiệu quả giao dịch. Mặc dù Ethereum dự định tích hợp công nghệ này vào năm 2023, nhưng chuỗi khối Zilliqa hiện đã triển khai bốn phân đoạn như vậy giúp giảm thời lượng giao dịch, giảm chi phí giao dịch và tăng sự hài lòng của người dùng cuối.

Giải pháp lớp 2

Các giải pháp lớp 1, được tích hợp trực tiếp với giao thức blockchain cốt lõi, nhằm mục đích cải thiện khả năng mở rộng thông qua nhiều phương tiện khác nhau như sharding hoặc cơ chế đồng thuận bằng chứng cổ phần. Tuy nhiên, các phương pháp này có những hạn chế về khả năng mở rộng quy mô theo chiều ngang do các vấn đề như tắc nghẽn mạng hoặc độ phức tạp tính toán. Để giải quyết thách thức này, các giải pháp Lớp 2 đã xuất hiện, tập trung vào việc di chuyển một số giao dịch hoặc hoạt động nhất định sang một lớp riêng biệt bên ngoài chuỗi chính, tăng hiệu quả năng lực tổng thể để xử lý nhiều giao dịch hơn mà không ảnh hưởng đến bảo mật hoặc phân cấp. Các lớp bổ sung này, được gọi là kênh trạng thái và tổng hợp, tận dụng cơ sở hạ tầng blockchain cơ bản đồng thời cung cấp hiệu suất nâng cao thông qua các tối ưu hóa có thể bao gồm giảm thời gian xác nhận, cải thiện tính năng bảo mật và giảm phí. Bằng cách sử dụng các giải pháp Lớp 2,

Các kênh trạng thái cung cấp một phương tiện hiệu quả để nhiều bên thực hiện giao dịch trong thời gian thực mà không chỉ dựa vào blockchain chính. Một ví dụ như vậy là Lightning Network, sử dụng các giao dịch ngoài chuỗi được hỗ trợ bởi các hợp đồng thông minh và cuối cùng giải quyết chúng trên chuỗi khối Bitcoin. Tương tự, mạng Raiden trên Ethereum cũng sử dụng phương pháp này để cho phép giao dịch nhanh chóng và an toàn giữa người dùng.

Công nghệ tổng hợp bao gồm một loạt các hệ thống phi tập trung hỗ trợ thực hiện giao dịch hiệu quả đồng thời giảm thiểu tắc nghẽn trên chuỗi. Các công nghệ này hoạt động bằng cách xử lý các giao dịch thông qua mạng ngoài chuỗi trước khi gửi thông tin đã được xác minh trở lại chuỗi khối chính để xác thực. Ví dụ về nền tảng tổng hợp bao gồm các giải pháp dựa trên Zero-Knowledge Proof (ZKP) như Loopring và Aztec, sử dụng các kỹ thuật mã hóa để xác minh giao dịch mà không tiết lộ chi tiết nhạy cảm. Ngoài ra, Optimistic Rollups như Arbitrium One và Optimism dựa vào cơ chế không cần sự tin cậy để xác thực các giao dịch, tận dụng các thuật toán toán học và mạng phân tán để đảm bảo tính bảo mật và chính xác.

Ngoài ra, điều quan trọng cần lưu ý là tồn tại sự khác biệt đáng chú ý giữa cấu trúc kiến ​​trúc của mạng chuỗi khối Lớp 1 và Lớp 2.

Chuỗi mới

Tín dụng hình ảnh: Ico Maker/Shutterstock

Các loại chuỗi mới đa dạng như chuỗi bên, chuỗi plasma và chuỗi Validium có thể được tạo ra để tối ưu hóa hiệu quả xử lý giao dịch. Thật vậy, Polygon đóng vai trò là một trường hợp điển hình; Sidechain dựa trên Ethereum này có các thông số kỹ thuật phù hợp đáp ứng các yêu cầu cụ thể trong khi vẫn tận dụng sức mạnh nền tảng của mạng Ethereum.

Các giải pháp nói trên đã được chỉ định một cách thông tục là các giải pháp thay thế Lớp 2; tuy nhiên, điều bắt buộc là phải thừa nhận rằng chúng đại diện cho các thực thể riêng biệt. Trái ngược với suy nghĩ phổ biến, các tùy chọn Lớp 2 về cơ bản là sự bổ sung cho kiến ​​trúc Lớp 1 cơ bản, hoạt động hài hòa cùng với chuỗi chính. Mặt khác, chuỗi bên, chuỗi plasma và chuỗi Validium tạo thành các chuỗi khối riêng biệt, thể hiện tính tự chủ nâng cao so với các đối tác Lớp 1 của chúng. Các mạng thay thế này thường chịu trách nhiệm về các vấn đề như giao thức bảo mật, cơ chế đồng thuận và cấu hình khối.

Không có khả năng mở rộng Blockchain, không được áp dụng hàng loạt

Khả năng biến đổi của công nghệ blockchain có khả năng tác động đáng kể đến lối sống hiện tại của chúng ta. Tuy nhiên, việc áp dụng rộng rãi của nó phụ thuộc vào việc vượt qua thách thức về khả năng mở rộng, kẻo nó không phát huy hết tiềm năng của mình và vẫn bị giới hạn trong các ứng dụng thích hợp.

Tiềm năng của công nghệ blockchain trong việc chuyển đổi các ngành công nghiệp khác nhau thông qua số hóa tài sản và tối ưu hóa quy trình có vẻ đầy hứa hẹn, miễn là nó có thể đạt được khả năng mở rộng trong khi vẫn duy trì các nguyên tắc cốt lõi về phân quyền và bảo mật.