Layer 1, Layer 2 Blockchain là gì? Toàn tập về giải pháp phát triển của Ethereum mới 2024

Layer 1 và Layer 2 Blockchain là gì?

Layer 1 và Layer 2 Blockchain là gì?

Layer 1 trong hệ sinh thái phi tập trung (DeFi) chính là blockchain. Layer 2 là sự tích hợp của một bên thứ ba với layer 1, trước hết là để gia tăng số lượng node và sau đó là thông lượng hệ thống. Hiện tại, có nhiều giải pháp blockchain layer 2 đã và đang được triển khai. Các giải pháp này sử dụng hợp đồng thông minh (smart contract) để tự động hóa giao dịch.

Công nghệ blockchain mang đến nhiều lợi ích như tăng mức độ bảo mật an toàn, cho phép giao dịch đơn giản hơn, tiện lợi hơn và giúp lưu trữ hồ sơ tốt hơn. Tuy nhiên, khi mức độ sử dụng trở nên phổ biến, một số vấn đề bắt đầu phát sinh. Một trong những vấn đề đó là khả năng mở rộng.

Với blockchain, mọi giao dịch trong nền tảng phi tập trung đều phải trải qua một số bước nhất định. Quá trình này cần một lượng thời gian và sức mạnh xử lý đáng kể. Để cải thiện khả năng xử lý của blockchain, các nhà phát triển đã thêm giải pháp mở rộng quy mô layer 2 vào cấu trúc.

Vì sao Blockchain cần đến công nghệ layer 2?

Vì sao Blockchain cần đến công nghệ layer 2?

Đơn giản vì nhu cầu mở rộng cũng như nhu cầu sử dụng tăng và chi phí giao dịch quá cao.

Khi mạng blockchain bị tắc nghẽn do quá thông lượng, các giao dịch chờ được xử lý dừng lại tại pool bộ nhớ và mất rất nhiều thời gian. Để giải quyết vấn đề ùn tắc đó, thợ mỏ bắt đầu ưu tiên các giao dịch có giá gas cao hơn để xác nhận trước. Điều này sẽ càng làm tăng chi phí tối thiểu cần thiết cho việc thực hiện một giao dịch.

Chu kỳ tăng giá đẩy phí gas tăng một cách chóng mặt càng làm tình hình trở nên ngày một tồi tệ hơn đối với mọi người. Mở rộng quy mô layer 2 được tạo ra nhằm giải quyết vấn đề nói trên và đồng thời giảm bớt chi phí giao dịch.

Các vấn đề với layer 1

Các vấn đề với layer 1

Mạng layer 1 là một blockchain trong nền tảng phi tập trung (DeFi), điển hình như Bitcoin và Ethereum. Một số bất cập của layer 1 hiện nay đang đối mặt có thể kể đến sau đây.

1. Giao thức đồng thuận không hiệu quả

Blockchain layer 1 vẫn còn sử dụng cơ chế đồng thuận PoW (Proof of Work) cũ và bất tiện.

Mặc dù cơ chế này có tính bảo mật cao hơn các cơ chế khác nhưng tốc độ lại quá chậm để đáp ứng nhu cầu của hệ thống. Cơ chế này yêu cầu thợ mỏ phải sử dụng phép tính để giải thuật toán mật mã. Do đó, cơ chế này mất nhiều sức lực và thời gian để vận hành.

Giải pháp cho vấn đề này là việc sử dụng thuật toán đồng thuận PoS (Proof of Stake) để thay thế. Đây cũng chính là đồng thuận phiên bản Ethereum 2.0 sẽ sử dụng. Cơ chế đồng thuận này xác nhận các khối dữ liệu giao dịch mới dựa theo lượng staking của những người tham gia trong mạng lưới, làm cho quá trình vận hành hiệu quả hơn.

2. Khối lượng công việc quá tải

Khi số lượng người dùng không ngừng tăng lên, khối lượng công việc trên blockchain layer 1 cũng vì vậy mà tăng không kém. Do đó, tốc độ xử lý và dung lượng của hệ thống giảm đáng kể.

Giải pháp cho vấn đề này là cơ chế sharding. Nói đơn giản, sharding là chia nhỏ công việc xác thực và chứng thực giao dịch thành các bit nhỏ để dễ dàng quản lý. Do đó, khối lượng công việc sẽ được trải rộng trên mạng để tận dụng triệt để sức mạnh tính toán thông qua nhiều node hơn.

Vì hệ thống xử lý các shard song song nên quá trình sẽ được diễn ra tuần tự. Nhiều giao dịch có thể xảy ra vào cùng một lúc.

Giải pháp mở rộng quy mô layer 2

Giải pháp mở rộng quy mô layer 2

Blockchain layer 2 hoạt động trên layer gốc (layer 1) để khắc phục các sự cố và cải thiện hiệu quả. Bằng cách giảm tải giao dịch, layer 2 chia sẻ một phần gánh nặng của blockchain layer 1 và đưa giao dịch vào một kiến trúc hệ thống khác.

Sau đó, blockchain layer 2 sẽ xử lý giao dịch và báo cáo lại cho layer 1 để hoàn thiện kết quả. Tình trạng tắc nghẽn hệ thống được giảm thiểu: không chỉ blockchain layer 1 trở nên ít tắc nghẽn hơn, ngược lại khả năng mở rộng còn được củng cố hơn.

Ví dụ: Blockchain layer 1 là Bitcoin, giải pháp mở rộng quy mô layer 2 là Lightning Network. Lightning Network xử lý các giao dịch và báo cáo lại cho Bitcoin. Kết quả là Lighting Network gia tăng tốc độ xử lý trên blockchain Bitcoin. Ngoài ra, Lightning Network còn mang đến các hợp đồng thông minh cho blockchain layer 1 Bitcoin.

1. State channels

State channels là nơi cho phép giao tiếp hai chiều giữa những người tham gia vào mạng lưới blockchain. Như vậy, các channels này có thể giảm thiểu thời gian chờ đợi vì không có bên thứ ba tham gia vào quá trình này.

Các state channels động như sau: Theo cơ chế của hợp đồng thông minh, những người tham gia đồng ý để khóa một phần của layer cơ sở trước. Sau đó, họ sẽ tương tác trực tiếp với nhau mà không cần đến sự xuất hiện của thợ mỏ. Sau khi thực hiện toàn bộ giao dịch, họ gửi trạng thái kênh cuối cùng của mình trở lại.

Raiden Network trên Ethereum và Lightning Network trên Bitcoin là hai ví dụ điển hình về các kênh trạng thái. Lightning Network hỗ trợ người tham gia thực hiện một số giao dịch vi mô trong một khoảng thời gian cụ thể. Trong khi đó, Raiden Network cho phép người dùng chạy các hợp đồng thông minh thông qua kênh cá nhân.

Các state channels này cũng được đảm bảo an toàn. Vì chỉ những người tham gia mới có thông tin về giao dịch. Mặt khác, blockchain layer 1 cũng sẽ ghi lại tất cả hoạt động trong một sổ cái để có thể kiểm toán công khai.

2. Sidechain

Tương tự các kênh trạng thái và hợp đồng thông minh, sidechain cũng là một giải pháp mở rộng quy mô cho công nghệ blockchain layer 2. Sidechain là một chuỗi có thể giao dịch, tạo điều kiện cho số lượng lớn các giao dịch xảy ra. Sidechain cũng có cơ chế đồng thuận độc lập với layer gốc để nâng cao khả năng mở rộng và tốc độ xử lý.

Sidechain khác với các kênh trạng thái ở chỗ công khai ghi lại tất cả hoạt động trong sổ cái. Ngoài ra, nếu gặp vấn đề về bảo mật, sidechain sẽ không ảnh hưởng đến các sidechain khác hay chuỗi chính của layer cơ sở.

3. Rollups

Rollups là một trong các giải pháp mở rộng quy mô blockchain layer 2, thực hiện các giao dịch bên ngoài blockchain layer 1 và gửi lại dữ liệu của các giao dịch vào layer gốc. Vì dữ liệu sẽ nằm trên layer cơ sở nên có thể duy trì bảo mật cho rollups.

Rollups có 2 cơ chế bảo mật khác nhau:

• Optimistic Rollups: Các rollups này sẽ giả định các giao dịch hợp lệ theo mặc định. Do đó, mô hình này chỉ tiến hành tính toán để phát hiện gian lận, sự cố nếu có yêu cầu.
• Zero-Knowledge Rollups: Các rollups này sẽ chạy tính toán off-chain, sau đó mới gửi bằng chứng hợp lệ lại cho layer cơ sở hoặc chuỗi chính.

Suy cho cùng, Rollups bằng cách nào cũng sẽ giúp tăng thông lượng giao dịch, mở rộng mạng lưới tham gia và giảm phí gas cho người dùng.

FAQs

1. Bên thứ ba trong kênh trạng thái là ai?

Bên thứ ba trong kênh trạng thái gây kéo thời gian chờ xử lý giao dịch có thể là thợ mỏ.

2. Ba vấn đề quan trọng đối với một blockchain là gì?

Bộ ba vấn đề nan giải của blockchain là bảo mật, mở rộng, phân cấp.

3. Plasma là gì?

Plasma là thuật ngữ dùng để chỉ blockchain lồng vào nhau, layer 2 hoạt động trên layer 1.

4. Một số giải pháp mở rộng của layer 2 là gì?

Một số giải pháp mở rộng của layer 2 có thể kể đến như hybrid solutions, validium, sidechains, rollups, plasma, state channels

Kết luận

Trên đây là các chia sẻ về Layer 1 và Layer 2 blockchain mới nhất 04/2024 cũng như các khía cạnh liên quan bài viết tổng hợp được. Hy vọng bài viết đã mang đến cho bạn những thông tin hữu ích để ứng dụng vào quá trình đầu tư và phát triển của mình. Chúc bạn thành công!