Sidechain so với Rollup: Sự khác biệt và lựa chọn giữa các giải pháp mở rộng
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
Sidechain so với Rollup: Sự khác biệt và lựa chọn giữa các giải pháp mở rộng
Bài viết này khái quát về Rollups và chuỗi bên (sidechain), đồng thời tìm hiểu sự khác biệt giữa chúng về kiến trúc, đảm bảo an toàn, hiệu năng mở rộng và các khía cạnh khác.
Chuyên sâu báo cáo Web3Tác giả: Emmanuel Awosika
Biên dịch: TechFlow
Sidechain và Rollup là hai giải pháp cho vấn đề mở rộng blockchain. Cốt lõi của cả hai giải pháp này là di chuyển việc xử lý tính toán khỏi các blockchain bị giới hạn tài nguyên (như Ethereum) sang những blockchain độc lập được tối ưu hóa riêng cho khả năng mở rộng. Cách tiếp cận này mang lại một số lợi ích như giảm chi phí giao dịch, giảm độ trễ và tăng thông lượng tổng thể. Tuy nhiên, điểm tương đồng chỉ dừng lại ở đó.
Sidechain và Rollup về cơ bản khác nhau trong phương pháp mở rộng cũng như trong các quyết định thiết kế và sự đánh đổi. Việc hiểu rõ sự khác biệt giữa chúng là rất quan trọng đối với các nhà phát triển muốn tận dụng cả hai giải pháp để xây dựng dapp có khả năng mở rộng.
Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan về Rollup và sidechain, đồng thời phân tích sự khác biệt giữa chúng về kiến trúc, đảm bảo an toàn, hiệu suất mở rộng và nhiều khía cạnh khác.
Sidechain là gì?
Sidechain là mạng lưới blockchain chạy song song với một blockchain khác (gọi là "main chain"). Thông thường, sidechain kết nối với main chain thông qua cầu nối hai chiều (cross-chain bridge), cho phép chuyển tài sản giữa hai mạng, cũng như dữ liệu tùy ý như trạng thái hợp đồng, bằng chứng Merkle hay kết quả giao dịch cụ thể.
Hầu hết sidechain đều có cơ chế đồng thuận và bộ xác thực riêng, tách biệt với main chain. Điều này cho phép sidechain tự thanh toán và hoàn tất giao dịch mà không cần phụ thuộc vào blockchain khác. Tuy nhiên, điều này cũng có nghĩa là mức độ an toàn của tài sản được chuyển tới sidechain phụ thuộc vào các động lực kinh tế mật mã mạnh mẽ nhằm ngăn chặn hành vi ác ý giữa các bộ xác thực.
Các loại sidechain
Sidechain tương thích EVM và không tương thích EVM: Sidechain tương thích EVM sử dụng phiên bản tùy chỉnh của Máy ảo Ethereum (Ethereum Virtual Machine) - môi trường thực thi dùng để triển khai hợp đồng thông minh trên Ethereum. Trên thực tế, phần lớn các blockchain này ban đầu được fork từ go-ethereum (còn gọi là Geth - phiên bản phổ biến nhất của giao thức Ethereum).
Mặc dù giữ lại hầu hết đặc điểm thiết kế của Ethereum (ví dụ như hỗ trợ hợp đồng thông minh), các sidechain tương thích EVM đã được tối ưu hóa ở những khía cạnh khác, đặc biệt là cơ chế đồng thuận, nhằm nâng cao hiệu quả thực thi và thông lượng. Ngày nay, các sidechain tương thích EVM đang vận hành phần lớn các hợp đồng thông minh được viết bằng ngôn ngữ EVM như Solidity, đồng thời giảm chi phí và độ trễ cho người dùng dapp.
Sidechain không tương thích EVM triển khai kiến trúc máy ảo khác, do đó không thể chạy các dapp gốc Ethereum nếu không thay đổi lớn về mã nguồn. Các nhà phát triển xây dựng trên sidechain không-EVM sẽ không thể sử dụng môi trường phát triển và công cụ EVM quen thuộc (như Truffle, Remix, Hardhat), và có thể phải học các ngôn ngữ khác (như Rust hoặc Golang) để tạo dapp.
Lưu ý: Avalanche, Fantom, Celo và Palm là ví dụ về sidechain tương thích EVM. NEAR, Solana và Algorand là ví dụ về sidechain không tương thích EVM.
Commit Chain và sidechain Optimistic: Không phải sidechain nào cũng hoàn toàn dựa vào chính nó để đảm bảo an toàn; một số sidechain, đặc biệt là commit chain và sidechain optimistic, phụ thuộc vào main chain để cung cấp một số đảm bảo an toàn. Commit chain định kỳ gửi các cam kết mật mã (ví dụ như tiêu đề khối) lên một blockchain khác để cập nhật trạng thái mới nhất. Main chain không thể kiểm tra tính hợp lệ của các bằng chứng trạng thái này vì không truy cập được vào trạng thái sidechain, nhưng nó đảm bảo rằng các bên trung thực có thể phản đối các tiêu đề khối không hợp lệ trước khi xác nhận.
Thông thường, điều này được thực hiện bằng cách triển khai một hợp đồng thông minh trên main chain, xử lý phần thưởng, đặt cược, luân chuyển và phạt các bộ xác thực của sidechain. Nếu một bộ xác thực phạm lỗi có thể chứng minh được (ví dụ ký vào hai khối ở cùng độ cao), bất kỳ ai cũng có thể gửi bằng chứng đến hợp đồng thông minh để cắt bỏ khoản đặt cược của họ.
Cách hoạt động của sidechain optimistic cũng tương tự, yêu cầu bộ xác thực gửi tiêu đề khối định kỳ lên một hợp đồng thông minh trên main chain. Tuy nhiên, sidechain optimistic không có cơ chế đồng thuận riêng — các tiêu đề khối đơn giản được coi là hợp lệ trừ khi bị thách thức bởi bằng chứng chống gian lận. Do đó, sidechain optimistic có thể vận hành với chỉ một bộ xác thực (trung thực), trong khi commit chain cần nhiều bộ xác thực để hoạt động bình thường.
Trong cả hai trường hợp, các bên trung thực có thể chứng minh với blockchain cha rằng hành vi ác ý đã xảy ra trên sidechain. Nhờ vậy, ngay cả khi đa số bộ xác thực của sidechain trở nên ác ý, người dùng vẫn nhận được một mức độ đảm bảo an toàn nhất định.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng các bên trung thực không thể chứng minh hành vi ác ý nếu không truy cập được vào dữ liệu trạng thái được lưu trữ trong khối. Nhưng vì main chain chỉ nhận tiêu đề khối (thay vì toàn bộ nội dung khối) từ sidechain, nó không thể đảm bảo tính sẵn có dữ liệu. Điều này khiến các bộ đề xuất khối không trung thực có thể hành xử sai lệch (ví dụ như đánh cắp tài sản từ cầu nối) bằng cách che giấu dữ liệu khối.
Vấn đề này được gọi là vấn đề sẵn có dữ liệu (data availability problem), và là cốt lõi tạo nên sự khác biệt về thuộc tính an toàn giữa các sidechain (không chỉ commit chain, sidechain optimistic hay Rollup).
Rollup là gì?
Rollup cải thiện khả năng mở rộng của blockchain nền tảng bằng cách xử lý giao dịch trong môi trường thực thi riêng biệt. Tương tự sidechain, Rollup có cầu nối để chuyển tài sản giữa blockchain cha và Rollup. Chúng cũng áp dụng các biện pháp tối ưu hóa nhằm tăng tốc độ xử lý và hiệu quả chi phí cho người dùng.
Tuy nhiên, Rollup định kỳ gửi khối lên main chain, nhờ đó thừa hưởng tính an toàn và phi tập trung của blockchain cha. Điều này có nghĩa là blockchain cha cung cấp các đảm bảo an toàn sau cho Rollup:
-
Tính sẵn có: Đảm bảo dữ liệu khối Rollup luôn sẵn có vì được lưu trữ trên mạng cha phi tập trung và an toàn hơn. Ví dụ, người dùng luôn có thể chứng minh chi tiết trạng thái Rollup (như sở hữu một số token) với hợp đồng cầu nối và rút tiền khi bộ xác thực Rollup che giấu dữ liệu giao dịch.
-
Tính hợp lệ: Chỉ những khối Rollup thỏa mãn điều kiện hợp lệ do blockchain mẹ bắt buộc mới được xác nhận cuối cùng.
-
Tính sống sót: Vì dữ liệu Rollup được lưu trên lớp nền tảng, bất kỳ ai cũng có thể tái tạo trạng thái hợp lệ cuối cùng của Rollup và tạo khối mới. Ngoài ra, người dùng có thể buộc đưa giao dịch vào Rollup bằng cách gửi trực tiếp đến hợp đồng thông minh trên chuỗi của Rollup.
Các loại Rollup
Rollup tồn tại dưới hai hình thức: loại Optimistic và loại kiến thức không (zero-knowledge). Rollup kiến thức không (còn gọi là Rollup tính hợp lệ) gửi khối kèm theo bằng chứng lên blockchain mẹ để xác nhận việc thực thi đúng đắn các giao dịch ngoài chuỗi. Nếu bằng chứng được xác minh thành công trên chuỗi, khối đó sẽ được xác nhận trên lớp nền tảng.
Rollup Optimistic gửi khối mà không có bất kỳ bằng chứng nào để chứng minh tính hợp lệ của việc tính toán ngoài chuỗi. Các khối này đơn giản được coi là hợp lệ trừ khi có bên thứ ba thách thức kết quả giao dịch thông qua “bằng chứng gian lận”. Bằng chứng gian lận diễn ra dưới dạng một trò chơi xác minh, trong đó hai bên tranh chấp một phép tính dưới sự can thiệp của blockchain mẹ, cho đến khi phát hiện ra bên không trung thực.
Rollup Optimistic có tên gọi dựa trên giả định rằng phần lớn các chuyển trạng thái là hợp lệ. Tuy nhiên, giả định này kết hợp với các động lực kinh tế mật mã để đảm bảo rằng một khối không hợp lệ sẽ không bao giờ được xác nhận cuối cùng trên main chain, trừ khi nó không bị thách thức trong thời gian dài.
Lưu ý: Arbitrum và Optimism là ví dụ về Rollup Optimistic.
Một điểm khác biệt đáng chú ý nữa giữa Rollup Optimistic và Rollup kiến thức không là mức độ tương thích EVM. Trong khi Rollup Optimistic tương thích EVM, thì các Rollup tính hợp lệ lại khác nhau về mức độ tương thích này. Vì việc chứng minh các lệnh EVM gốc trong mạch chứng minh là phức tạp và tốn tài nguyên, một số Rollup tính hợp lệ sử dụng tập lệnh máy ảo tùy chỉnh được tối ưu hóa cho việc tạo bằng chứng hiệu quả hơn.
Đối với ZK-Rollup tương thích EVM, ta mô tả môi trường thực thi của nó là “ZK-EVM” (zero-knowledge EVM). ZK-EVM có thể thực thi các hợp đồng thông minh Ethereum ngoài chuỗi và chứng minh mọi phần tính toán đều được thực hiện đúng. Do đó, so với Rollup Optimistic vốn dựa vào động lực kinh tế và giả định trung thực để ngăn chặn việc thực thi không hợp lệ, ZK-Rollup được xem là an toàn hơn.
Linea là một ví dụ về Rollup tính hợp lệ lớp 2 với hỗ trợ EVM đầy đủ, cho phép các nhà phát triển tái sử dụng cơ sở hạ tầng và công cụ Ethereum để xây dựng dapp. Ngược lại, việc triển khai trên ZK-Rollup không-EVM (như StarkNet) đòi hỏi (a) xây dựng hợp đồng thông minh bằng stack khác, hoặc (b) sửa đổi mã nguồn để chạy trên máy ảo StarkNet.
Sự khác biệt giữa sidechain và Rollup là gì?
Thông lượng: Thông thường, sidechain có khả năng xử lý giao dịch trung bình cao hơn Rollup vì không phụ thuộc vào đồng thuận và sẵn có dữ liệu của main chain. Ví dụ, sidechain có thể triển khai kích thước khối lớn và thời gian khối cực nhanh để đạt thông lượng cao hơn, điều mà Rollup không thể làm được.
Rollup phải tránh xử lý quá nhiều giao dịch đến mức các lô giao dịch không còn vừa trong một khối main chain duy nhất. Nếu không, điều này sẽ tái tạo tình trạng tắc nghẽn ở lớp nền và khiến việc theo kịp các khối do Rollup tạo ra trở nên khó khăn. Do đó, băng thông dữ liệu của main chain đặt ra giới hạn hiệu quả đối với thông lượng của Rollup.
Ngay cả các sidechain chỉ phần nào phụ thuộc vào an toàn của main chain (như commit chain và sidechain optimistic), thông lượng của chúng vẫn vượt trội hơn Rollup.
Chi phí: Người dùng có thể trả phí thấp hơn khi giao dịch trên sidechain so với Rollup. Cũng giống như các điểm khác biệt khác giữa sidechain và Rollup, điều này liên quan đến việc Rollup phụ thuộc vào blockchain mẹ để thanh toán và xác nhận cuối cùng. Dưới đây là một số chi phí vận hành mà Rollup phát sinh (do người dùng chịu):
-
Lưu trữ dữ liệu: Việc gửi khối Rollup lên lớp nền tảng phát sinh chi phí cố định (chi phí đưa giao dịch vào khối) và chi phí biến đổi (dựa trên kích thước khối Rollup). Do đó, Rollup thu phí tính toán và dữ liệu từ người dùng, giao dịch càng nhiều dữ liệu thì phí càng cao và ngược lại.
-
Tạo và xác minh bằng chứng: Rollup kiến thức không cần tạo bằng chứng hợp lệ để xác minh trên lớp nền tảng, dẫn đến chi phí bổ sung. Việc xác minh bằng chứng hợp lệ tiêu tốn nhiều tài nguyên, ví dụ hiện tại trên Ethereum mất khoảng 500.000 Gas.
Sidechain thuần túy không phát sinh các chi phí nêu trên, do đó chi phí sử dụng thấp hơn. Commit chain hoặc sidechain optimistic có thể phát sinh một số chi phí bổ sung như gửi tiêu đề khối, nhưng những chi phí này là rất nhỏ. Ngoài ra, chi phí có thể được giảm thêm bằng cách gộp nhiều tiêu đề khối trong một giao dịch duy nhất.
Xác nhận cuối cùng (Finality): Sidechain hoàn toàn tự chịu trách nhiệm về an toàn có tính xác nhận tức thì — một khi khối được đa số bộ xác thực phê duyệt, nó không thể bị đảo ngược. Tuy nhiên, commit chain hoặc sidechain optimistic không áp dụng quy tắc này vì chúng phải xét đến khả năng thách thức làm chậm xác nhận tiêu đề khối.
Thông thường, thời gian xác nhận cuối cùng của Rollup dài hơn sidechain thuần túy vì nhiều lý do. Ví dụ, Rollup Optimistic trì hoãn xác nhận giao dịch để đảm bảo các bên trung thực có đủ thời gian thách thức các cập nhật trạng thái không hợp lệ.
Rollup tính hợp lệ có xác nhận tức thì (sau khi bằng chứng được xác minh), nhưng thời gian xác nhận vẫn dài hơn so với sidechain thuần túy. Vì chi phí tạo và xác minh bằng chứng cao, các trình tuần tự (sequencer) thường tích lũy nhiều giao dịch trước khi tạo và gửi bằng chứng cho lô giao dịch.
An toàn: An toàn của Rollup (Optimistic hoặc kiến thức không) được đảm bảo bởi blockchain nền tảng, làm giảm các giả định tin cậy của người dùng. Như đã giải thích trước đó, Rollup phụ thuộc vào (main chain được đảm bảo kinh tế) để thực hiện đồng thuận và sẵn có dữ liệu (khác với sidechain). Điều này làm giảm rủi ro kiểm duyệt, đóng băng rút tiền, thực thi không hợp lệ, v.v.
Sidechain thuần túy tự chịu trách nhiệm về an toàn. Tuy nhiên, việc khởi động một nhóm bộ xác thực đa dạng và đáng tin cậy có thể rất khó khăn, đây là lý do tại sao sidechain được xem là kém an toàn hơn Rollup.
Commit chain và sidechain optimistic an toàn hơn chút so với sidechain thuần túy, nhưng người dùng phải tin tưởng rằng dữ liệu được công bố bởi bộ xác thực và người đề xuất. Nếu xảy ra tấn công che giấu dữ liệu mà không bị trừng phạt, commit chain và sidechain optimistic sẽ không còn bất kỳ đảm bảo an toàn nào.
Cầu nối (Bridge): Rollup và sidechain (phần lớn) sử dụng cùng một phương án cầu nối tài sản: khóa X token trong hợp đồng thông minh trên main chain và đúc X token cho người dùng trên sub-chain. Điểm khác biệt nằm ở cách đảm bảo số tiền gửi trong hợp đồng cầu nối.
Vì Rollup được dành riêng cho một blockchain nền tảng cụ thể, thường sẽ có “cầu nối chuẩn” kết nối hai hệ thống. Số tiền gửi vào cầu nối Rollup được đảm bảo bởi blockchain mẹ:
-
Chỉ khi bằng chứng liên quan đến lô chứa giao dịch rút tiền được xác minh thành công trên chuỗi, tiền gửi vào Rollup tính hợp lệ mới được rút.
-
Đối với Rollup Optimistic, người dùng chỉ có thể rút tiền sau khi khối chứa giao dịch rút tiền không bị thách thức trong suốt cửa sổ tranh chấp (khoảng 1–2 tuần).
Ngược lại, mức độ an toàn của tiền gửi vào cầu nối sidechain phụ thuộc vào thiết kế của nó. Ví dụ, nếu sidechain có cầu nối chuẩn với một blockchain khác, mức độ an toàn của cầu nối phụ thuộc vào sự trung thực của các bộ xác thực. Một vấn đề khác là cầu nối được xác minh bởi toàn bộ bộ xác thực (ví dụ: cầu nối Polygon PoS) hay chỉ một nhóm nhỏ bộ xác thực bên ngoài (ví dụ: cầu nối Avalanche-Ethereum).
Sự khác biệt về thời gian xác nhận cuối cùng giữa cầu nối Rollup và sidechain cũng giải thích sự khác biệt giữa chúng. Ví dụ, người dùng Rollup Optimistic gặp nhiều độ trễ hơn khi chuyển tiền về main chain do phải chờ cửa sổ tranh chấp. Với sidechain, một khi nhận được tiêu đề khối đã xác nhận (và bằng chứng Merkle hợp lệ nếu cần), người dùng có thể rút tiền từ hợp đồng cầu nối.
Lựa chọn giữa Rollup và sidechain
Việc lựa chọn sử dụng Rollup hay sidechain khi triển khai hợp đồng thông minh phụ thuộc vào mục tiêu, phản hồi người dùng và nhu cầu dự án của bạn. Dưới đây là các ưu thế khi sử dụng Rollup, sidechain hoặc cả hai trong từng trường hợp cụ thể.
Khi nào nên dùng Rollup:
-
Người dùng của bạn mong muốn mức độ đảm bảo an toàn cao nhất.
-
Người dùng của bạn có thể chấp nhận chi phí cao hơn đôi chút và độ trễ/tính xác nhận tăng thêm. Chi phí Rollup thấp hơn nhiều so với Ethereum và nhanh hơn (theo cấp độ), nhưng không thể sánh bằng sidechain về các chỉ số này.
-
Bạn (hoặc người dùng) muốn gắn bó chặt chẽ hơn với hệ sinh thái blockchain mẹ (ví dụ như Ethereum).
-
Bạn dự định cải thiện trải nghiệm người dùng cho người dùng DApp trên Rollup. Điều này có thể có nghĩa là sử dụng các nhà cung cấp thanh khoản để giảm độ trễ rút tiền từ Rollup Optimistic, hoặc thực hiện các tối ưu mã để giảm lượng dữ liệu giao dịch khi người dùng tương tác với hợp đồng thông minh của bạn.
-
Bạn muốn sử dụng các công cụ và cơ sở hạ tầng EVM khi xây dựng DApp. Hầu hết Rollup tương thích EVM và sử dụng cùng công cụ, phần mềm khách và API nút như Ethereum.
Khi nào nên dùng sidechain:
-
Người dùng của bạn muốn giao dịch với phí thấp nhất.
-
Người dùng của bạn muốn giao dịch được xử lý nhanh chóng, đặc biệt khi chuyển tiền qua cầu nối.
-
Người dùng của bạn có thể chấp nhận các giả định tin cậy cao hơn và mức độ đảm bảo an toàn thấp hơn.
-
Bạn (hoặc người dùng) không coi mối quan hệ chặt chẽ với hệ sinh thái main chain là ưu tiên hàng đầu.
-
Bạn sẵn sàng học và sử dụng một bộ ngôn ngữ lập trình, công cụ và cơ sở hạ tầng mới để xây dựng DApp (nếu dùng sidechain không-EVM).
Khi nào nên dùng cả sidechain và Rollup:
-
Dự án của bạn đã xây dựng được hiệu ứng mạng mạnh trên một blockchain và sẵn sàng mở rộng đồng thời sang nhiều hệ sinh thái (ví dụ: để tận dụng thanh khoản).
-
Bạn muốn phục vụ nhiều kiểu người dùng khác nhau và tránh làm mất lòng một phía thị trường.
-
Dự án của bạn có đủ nguồn lực để xử lý việc mở rộng đa chuỗi. Điều này có thể có nghĩa là có các đội ngũ riêng biệt chịu trách nhiệm triển khai DApp của bạn trên các nền tảng blockchain khác nhau.
Chào mừng tham gia cộng đồng chính thức TechFlow
Nhóm Telegram:https://t.me/TechFlowDaily
Tài khoản Twitter chính thức:https://x.com/TechFlowPost
Tài khoản Twitter tiếng Anh:https://x.com/BlockFlow_News
@infura_io
