Những ý chính:
Dưới đây, DigiBit sẽ giải thích cách mỗi loại hoạt động để nâng cao khả năng mở rộng trên Ethereum. Sứ mệnh của Ledger là bảo mật tài sản số của bạn và trao quyền cho bạn, thông qua giáo dục để bạn có thể khai thác tối đa những gì crypto mang lại.
Nếu bạn đang cảm thấy khó hiểu về blockchain rollups, thì dưới đây là tất cả những điều bạn cần biết về giải pháp Layer 2 này: blockchain rollups.
Blockchain vốn có mức độ bảo mật rất cao, nhưng điều đó cũng đi kèm với cái giá của nó. Mặc dù hầu hết các blockchain được thiết kế với tính bảo mật làm trọng tâm, điều này lại ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ xử lý và thường cả chi phí giao dịch. Bạn có thể nghĩ rằng mọi hệ thống đều có thể xử lý hàng nghìn giao dịch cùng lúc, nhưng trên thực tế, nhiều mạng blockchain vẫn còn bị giới hạn ở khía cạnh này. Hơn nữa, khi bạn cải thiện khả năng mở rộng của một blockchain, điều đó cũng tác động đến tính bảo mật và mức độ phi tập trung của nó. Đây được gọi là “bộ ba bất khả thi của blockchain” (blockchain trilemma), và hiện có một số phương pháp nhằm giảm thiểu tác động của nó.
Dù vậy, trong nhiều trường hợp, việc thực hiện giao dịch nhanh hơn là điều cần thiết, đặc biệt nếu bạn đang xây dựng các ứng dụng phi tập trung blockchain hoặc các dự án yêu cầu tương tác mượt mà. Để giải quyết vấn đề này, blockchain rollups đã xuất hiện, giúp các mạng phổ biến có thể xử lý giao dịch hiệu quả hơn.
Blockchain Rollups là gì?
Blockchain rollups là một giải pháp mở rộng Layer 2 dành cho blockchain, trong đó nhiều giao dịch được “gom lại” (roll up) hoặc tổng hợp trên một blockchain Layer 2 và chuyển thành một gói dữ liệu duy nhất để phát lên blockchain Layer 1. Nói cách khác, chúng đưa các giao dịch ra khỏi mainnet và xử lý chúng ngoài chuỗi. Sau đó, chúng chuyển đổi các giao dịch này thành một khối dữ liệu duy nhất và gửi trở lại chuỗi gốc (parent chain). Chính vì vậy, rollups còn được gọi là “giải pháp mở rộng ngoài chuỗi”.
Blockchain Rollups được sử dụng để làm gì?
Các block thông thường trên hầu hết các mạng blockchain chỉ có thể lưu trữ một lượng dữ liệu giới hạn. Do dung lượng mỗi block có hạn, mạng lưới sẽ mất nhiều thời gian hơn để xử lý giao dịch. Trong khi mainnet ưu tiên một số giao dịch có phí gas cao nhất, các giao dịch còn lại buộc phải chờ đợi.
Càng có nhiều người dùng và ứng dụng trên blockchain chính, lưu lượng mạng càng tăng. Điều này khiến giao dịch trở nên cực kỳ chậm và tốn kém, bất kể nội dung của chúng là gì.
Vậy Blockchain Rollups giúp ích như thế nào?
Trên hầu hết các blockchain, chúng ta có thể đăng tải hai loại thông tin: giao dịch và dữ liệu. Việc lưu trữ thông tin giao dịch và xử lý on-chain có thể tạo gánh nặng lớn cho mainnet. Ngược lại, dữ liệu kết quả từ giao dịch thì nhẹ hơn và không thay đổi dù số lượng giao dịch là bao nhiêu. Điều này tương tự như việc một tấm séc có trọng lượng như nhau bất kể số tiền ghi trên đó.
Do đó, thay vì lưu trữ toàn bộ giao dịch và xử lý chúng, blockchain rollups sẽ gom tất cả các giao dịch lại với nhau. Việc xử lý giao dịch ngoài chuỗi và chỉ gửi dữ liệu kết quả lên mainnet giúp mạng lưới có thể xử lý nhiều giao dịch hơn. Có hai lợi ích chính: xử lý off-chain giúp giảm tải cho mainnet, và một gói dữ liệu duy nhất có thể chứa nhiều giao dịch.
Bằng cách xử lý và gửi nhiều giao dịch trong một gói dữ liệu duy nhất, rollups đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện khả năng mở rộng của blockchain.
Các loại Blockchain Rollups
Có hai loại blockchain rollups với các mô hình bảo mật khác nhau. Hãy cùng tìm hiểu từng loại.
ZK Rollups
ZK (Zero Knowledge) rollups giúp mở rộng Ethereum mainnet bằng cách chuyển hoạt động tính toán và lưu trữ ra ngoài chuỗi. Chuỗi ZK-rollups là một giao thức off-chain được xây dựng trên nền tảng blockchain Ethereum.
ZK-rollups có thể gom hàng nghìn giao dịch thành một batch duy nhất và thực thi chúng trên giao thức Layer 2 của mình. Sau đó, chúng tạo ra một “bằng chứng hợp lệ” (validity proof) để xác nhận tính chính xác của các giao dịch đã xử lý. Cuối cùng, chúng gửi dữ liệu tóm tắt tối thiểu lên mainnet. Hãy cùng xem hai loại ZK-rollups chính.
ZK-SNARK
ZK-SNARK là viết tắt của Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge.
Trong ZK-SNARK, bên xác minh (verifier) và bên chứng minh (prover) sẽ xem xét toàn bộ giao dịch trong một rollup cụ thể và xác minh chúng ngoài chuỗi. Verifier liên tục kiểm tra prover để đảm bảo tính hợp lệ của giao dịch. Khi xác nhận các giao dịch là hợp lệ, họ gửi “validity proof” lên Layer 1 của Ethereum.
Bằng cách chuyển một phần công việc sang bộ kiểm tra ZK-SNARK, Ethereum có thể xử lý nhiều giao dịch hơn. ZK-SNARK nổi bật với kích thước bằng chứng nhỏ và thời gian xác minh cố định.
Hãy phân tích từng thành phần của ZK-SNARK:
ZK – Zero-knowledge: Không cần tiết lộ thêm thông tin nào ngoài tính hợp lệ của giao dịch.
S – Succinct: Nghĩa là ngắn gọn. Kích thước bằng chứng nhỏ giúp quá trình xử lý nhanh chóng và hiệu quả hơn, từ đó hỗ trợ Ethereum xử lý nhiều giao dịch hơn.
N – Non-interactive: Không cần sự tương tác qua lại giữa các bên trong quá trình xác minh.
ARK – Argument of Knowledge: Bằng chứng hợp lệ do bộ kiểm tra cung cấp là chính xác, phản ánh năng lực tính toán mạnh mẽ của ZK-SNARK.
ZK-SNARK đảm bảo tính bảo mật và quyền riêng tư của giao dịch. Tuy nhiên, chúng có thể dễ bị tổn thương trước một số hình thức tấn công liên quan đến điện toán lượng tử.
ZK-STARK
ZK-STARK là viết tắt của Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge. Công nghệ này hiện đang được phát triển bởi StarkWare Industries và tập trung mạnh vào khả năng mở rộng.
ZK-STARK hoạt động tương tự ZK-SNARK: gom giao dịch, xác minh ngoài chuỗi, tạo validity proof và gửi lên Ethereum mainnet. Tuy nhiên, đây là phiên bản mới hơn và cải tiến hơn, đặc biệt về khả năng mở rộng và tính minh bạch.
Phân tích từng thành phần của ZK-STARK:
S – Scalable: Nhấn mạnh khả năng mở rộng vượt trội so với ZK-SNARK nhờ sử dụng công nghệ tiên tiến giúp tạo bằng chứng nhanh hơn.
T – Transparent: Không phụ thuộc vào bên đáng tin cậy (trusted party), từ đó minh bạch hơn so với ZK-SNARK.
ARK – Argument of Knowledge: Tương tự ZK-SNARK nhưng sử dụng phương pháp tính toán khác và loại bỏ yêu cầu thiết lập tin cậy ban đầu (trusted setup).
Mặc dù ZK-STARK tạo bằng chứng nhanh hơn nhờ công nghệ tiên tiến, chúng tạo ra bằng chứng có kích thước lớn hơn, khiến thời gian xác minh lâu hơn ZK-SNARK. Tuy nhiên, xét tổng thể, ZK-STARK có khả năng mở rộng tốt hơn, bảo mật hơn và minh bạch hơn.
Ngoài ra, ZK-SNARK được ước tính chỉ tiêu tốn khoảng 24% phí gas. Nhờ đó, chi phí giao dịch cho người dùng cuối được giảm đáng kể. Trong khi đó, dù ứng dụng công nghệ hiện đại, ZK-STARK vẫn đang ở giai đoạn đầu phát triển và cần thêm thời gian để chứng minh hiệu quả thực tế.
Optimistic Rollups
Optimistic rollups cũng xử lý giao dịch ngoài chuỗi và gửi dữ liệu giao dịch (call data) lên main chain. Chúng sử dụng kỹ thuật nén để giảm lượng dữ liệu đăng tải lên Ethereum, từ đó xử lý được nhiều giao dịch hơn và cải thiện khả năng mở rộng.
Các giải pháp Layer 2 này được gọi là “optimistic” vì mặc định giả định rằng tất cả giao dịch đều hợp lệ. Chúng phê duyệt toàn bộ giao dịch lên Ethereum mainnet, giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và công sức so với việc xác minh từng giao dịch trước đó.
Sau khi một batch Optimistic rollup được gửi lên Ethereum, bất kỳ ai cũng có thể khiếu nại các giao dịch trong một khoảng thời gian nhất định gọi là “challenge period.”
Trong khi ZK rollups sử dụng validity proofs, Optimistic rollups sử dụng fraud proofs. Cơ chế này nhằm phát hiện giao dịch không hợp lệ.
Nếu một giao dịch bị chứng minh là gian lận, giao thức rollup sẽ thực thi lại các giao dịch và cập nhật rollup. Đồng thời, validator của block chứa giao dịch sai sẽ bị phạt.
Các hợp đồng thông minh trên Ethereum kiểm soát hoạt động của Optimistic rollups, do đó chúng phụ thuộc vào mainnet Ethereum về mặt bảo mật. Tuy nhiên, nếu thiếu validator hoặc node trung thực, nguy cơ gian lận vẫn tồn tại.
Optimistic rollups dễ triển khai và ít tốn kém hơn so với ZK-rollups. Một trong những lý do là ZK-SNARK yêu cầu phần cứng cao cấp để tạo validity proofs. Về tính minh bạch, ZK-STARK và Optimistic rollups minh bạch hơn so với ZK-SNARK.
Blockchain Rollups: Xây dựng một tương lai có khả năng mở rộng
Blockchain rollups là giải pháp sáng tạo – và mang tính thiết yếu – nhằm cải thiện khả năng mở rộng của mạng Ethereum. Có nhiều phiên bản khác nhau, mỗi phiên bản tiếp cận vấn đề theo cách riêng, tùy thuộc vào cách cân bằng giữa bảo mật và hiệu suất.
Dù công nghệ blockchain rollups vẫn còn ở giai đoạn sơ khai, chúng ta chưa thể thấy hết tiềm năng và tác động toàn diện của giải pháp này. Tuy nhiên, sự xuất hiện của rollups – cùng với các giải pháp khác nhằm giải quyết những hạn chế hiện tại của blockchain – cho thấy một điều rõ ràng: hệ sinh thái blockchain vẫn còn đang trong quá trình phát triển.
Và với sự đầu tư của nhiều bên liên quan nhằm nâng cao hiệu quả và khả năng mở rộng, các ứng dụng của blockchain chắc chắn sẽ tiếp tục mở rộng mạnh mẽ trong tương lai.
