1kx: Kết cục của việc mở rộng quy mô blockchain là giảm thiểu niềm tin và mở rộng theo chiều ngang
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
1kx: Kết cục của việc mở rộng quy mô blockchain là giảm thiểu niềm tin và mở rộng theo chiều ngang
Để thực sự mở rộng hệ thống tối thiểu hóa niềm tin đến mọi ngóc ngách trên Trái đất, cần xây dựng các hệ thống tối thiểu hóa niềm tin và có khả năng mở rộng theo chiều ngang.
Chuyên sâu báo cáo Web3Tác giả: weidai.eth
Biên dịch: Luffy, Foresight News
Ethereum là một máy tính toàn cầu không cần được cấp phép, tại thời điểm viết bài này, nó sở hữu mức độ an toàn kinh tế cao nhất và đóng vai trò như sổ cái thanh toán cho khối lượng lớn tài sản, ứng dụng và dịch vụ. Ethereum cũng có những giới hạn của riêng nó: không gian khối là nguồn tài nguyên khan hiếm và đắt đỏ trên mạng chính Ethereum. Việc mở rộng quy mô qua L2 được coi là giải pháp tốt nhất cho vấn đề này, trong những năm gần đây đã có rất nhiều dự án tham gia lĩnh vực này, phần lớn trong số đó là Rollup. Tuy nhiên, nếu xét về định nghĩa nghiêm ngặt của thuật ngữ Rollup (dữ liệu nằm trên Ethereum L1), thì phương pháp này không thể mở rộng vô hạn cho Ethereum; giới hạn của nó là xử lý vài nghìn giao dịch mỗi giây.
Trước tiên, hãy làm quen với hai khái niệm:
-
Tối thiểu hóa niềm tin (trust-minimized): Nếu chức năng của hệ thống L2 không yêu cầu phải tin tưởng vào bất kỳ thành phần nào ngoài lớp cơ sở L1, thì hệ thống (một chức năng) đó được gọi là tối thiểu hóa niềm tin.
-
Mở rộng theo chiều ngang (horizontal scaling): Một hệ thống được gọi là có khả năng mở rộng theo chiều ngang nếu có thể thêm các phiên bản mới mà không gây ra tắc nghẽn toàn cục.
Trong bài viết này, chúng tôi cho rằng các hệ thống vừa tối thiểu hóa niềm tin vừa có khả năng mở rộng theo chiều ngang là cách thức triển vọng nhất để mở rộng các ứng dụng blockchain, mặc dù hướng đi này hiện vẫn chưa được khám phá đầy đủ. Chúng tôi sẽ đưa ra lập luận thông qua việc thảo luận ba câu hỏi:
-
Tại sao các ứng dụng nên được tối thiểu hóa niềm tin?
-
Tại sao nên xây dựng hệ thống có khả năng mở rộng theo chiều ngang?
-
Làm thế nào chúng ta có thể tăng cường tính tối thiểu hóa niềm tin và khả năng mở rộng theo chiều ngang?
Tuyên bố: Mặc dù bài viết này tập trung chủ yếu vào Ethereum như lớp cơ sở L1, nhưng phần lớn nội dung được thảo luận ở đây cũng áp dụng được cho các lớp thanh toán phi tập trung khác ngoài Ethereum.
Tại sao các ứng dụng nên được tối thiểu hóa niềm tin?
Các ứng dụng có thể kết nối với Ethereum theo cách đáng tin cậy — chúng có thể ghi và đọc dữ liệu trên chuỗi khối Ethereum, nhưng điểm cần đặt niềm tin nằm ở chỗ logic nghiệp vụ được thực thi đúng đắn. Các sàn giao dịch tập trung như Binance và Coinbase là ví dụ điển hình cho các ứng dụng đáng tin cậy. Việc kết nối với Ethereum đồng nghĩa ứng dụng có thể tận dụng mạng lưới thanh toán toàn cầu với đa dạng tài sản.
Dịch vụ bên ngoài chuỗi đáng tin cậy tiềm ẩn rủi ro lớn. Sự sụp đổ của các sàn giao dịch và nhà cung cấp dịch vụ lớn vào năm 2022 (ví dụ như FTX và Celsius) là minh chứng rõ ràng cho thấy điều gì xảy ra khi các dịch vụ đáng tin cậy hành xử sai lệch hoặc thất bại.
Ngược lại, các ứng dụng tối thiểu hóa niềm tin có thể ghi và đọc dữ liệu từ Ethereum theo cách có thể xác minh được, ví dụ như các ứng dụng hợp đồng thông minh như Uniswap, các Rollup như Arbitrum hoặc zkSync, và các bộ xử lý phụ trợ như Lagrange và Axiom. Về cơ bản, khi các chức năng ngày càng được bảo vệ bởi mạng Ethereum và nhiều chức năng hơn được chuyển lên L1, niềm tin dần bị loại bỏ. Do đó, các dịch vụ tài chính có thể được cung cấp mà không có rủi ro đối tác hay rủi ro lưu ký.
Việc thuê ngoài các chức năng cho L1 giúp các ứng dụng và dịch vụ đạt được ba thuộc tính then chốt:
-
Tính hoạt động (và sắp xếp thứ tự): Giao dịch do người dùng gửi phải được bao gồm kịp thời (thực thi và thanh toán).
-
Tính hợp lệ: Giao dịch được xử lý theo các quy tắc được xác định trước.
-
Tính sẵn có dữ liệu (và trạng thái): Người dùng có thể truy cập lịch sử dữ liệu và trạng thái hiện tại của ứng dụng.
Đối với từng thuộc tính nêu trên, chúng ta có thể cân nhắc các giả định niềm tin cần thiết; đặc biệt là liệu Ethereum L1 có cung cấp thuộc tính đó hay cần sự tin tưởng từ bên ngoài. Bảng dưới đây phân loại theo các mô hình kiến trúc khác nhau.
Tại sao nên xây dựng hệ thống có khả năng mở rộng theo chiều ngang?
Mở rộng theo chiều ngang là mở rộng bằng cách thêm các phiên bản độc lập hoặc song song vào hệ thống, ví dụ như các ứng dụng hoặc Rollup. Điều này đòi hỏi hệ thống không được có điểm tắc nghẽn toàn cục. Mở rộng theo chiều ngang có thể mang lại sự tăng trưởng theo cấp số nhân về thông lượng hệ thống.
Mở rộng theo chiều dọc là nâng cao thông lượng của toàn bộ hệ thống (ví dụ như Ethereum L1 hoặc lớp sẵn có dữ liệu). Khi việc mở rộng theo chiều ngang gặp phải điểm nghẽn tại các tài nguyên chia sẻ, thường cần đến mở rộng theo chiều dọc.
Tuyên bố 1: Rollup không thể mở rộng theo chiều ngang vì chúng có thể gặp phải điểm nghẽn về tính sẵn có dữ liệu (DA). Giải pháp mở rộng DA theo chiều dọc thường phải đánh đổi ở khía cạnh phi tập trung hóa.
Tính sẵn có dữ liệu (DA) vẫn là điểm nghẽn của Rollup. Hiện tại, mục tiêu dung lượng tối đa cho mỗi khối L1 là 1 MB (85 KB/s). Về lâu dài, EIP-4844 sẽ cung cấp thêm khoảng 2 MB (171 KB/s) không gian sử dụng. Thông qua Danksharding, Ethereum L1 cuối cùng có thể hỗ trợ băng thông DA lên tới 1.3 MB/s. DA trên L1 Ethereum là tài nguyên mà nhiều ứng dụng và dịch vụ cùng cạnh tranh. Do đó, mặc dù sử dụng L1 làm DA mang lại mức độ an toàn tốt nhất, nhưng lại trở thành điểm nghẽn tiềm tàng đối với khả năng mở rộng hệ thống. Các hệ thống sử dụng L1 làm DA (thông thường) không thể mở rộng theo chiều ngang và gặp phải tình trạng bất lợi về quy mô. Các lớp DA thay thế, ví dụ như Celestia hay EigenDA, cũng có giới hạn băng thông (dù lớn hơn, lần lượt là 6,67 MB/s và 15 MB/s). Nhưng điều này đi kèm với chi phí là chuyển các giả định niềm tin từ Ethereum sang một mạng lưới khác (thường kém phi tập trung hơn), từ đó làm giảm mức độ an toàn.
Tuyên bố 2: Cách duy nhất để mở rộng theo chiều ngang các dịch vụ tối thiểu hóa niềm tin là đạt được (gần như) bằng 0 dữ liệu L1 biên cho mỗi giao dịch. Hai phương pháp đã biết là Rollup chênh lệch trạng thái (SDR) và validiums.
Rollup chênh lệch trạng thái (SDR) là loại Rollup đăng tải chênh lệch trạng thái từ một loạt giao dịch tổng hợp lên Ethereum L1. Với EVM, khi kích thước lô giao dịch tăng lên, lượng dữ liệu mỗi giao dịch đăng lên L1 tiến dần đến một hằng số, nhỏ hơn nhiều so với dữ liệu giao dịch của Rollup.
Ví dụ, trong sự kiện thử nghiệm chịu áp lực từ lượng lớn inscription, zkSync phát hiện dữ liệu calldata mỗi giao dịch giảm xuống còn 10 byte. Trong khi đó, với lưu lượng bình thường, các Rollup như Arbitrum, Optimism và Polygon zkEVM tiêu tốn khoảng 100 byte dữ liệu mỗi giao dịch.
Validium là hệ thống đăng tải bằng chứng về tính hợp lệ của việc chuyển đổi trạng thái lên Ethereum mà không cần dữ liệu giao dịch hay trạng thái liên quan. Ngay cả trong điều kiện lưu lượng thấp, Validium vẫn có khả năng mở rộng theo chiều ngang rất cao. Hơn nữa, các validium khác nhau có thể chia sẻ cùng một lớp thanh toán.
Ngoài khả năng mở rộng theo chiều ngang, validium còn có thể cung cấp quyền riêng tư trên chuỗi (đối với người quan sát công cộng). Validium có DA riêng tư sở hữu tính sẵn có dữ liệu và trạng thái tập trung và kiểm soát truy cập, nghĩa là người dùng phải xác thực trước khi truy cập dữ liệu, và nhà vận hành có thể thực hiện các biện pháp bảo vệ quyền riêng tư hiệu quả. Điều này tạo ra trải nghiệm người dùng tương tự như các dịch vụ mạng hoặc tài chính truyền thống: hoạt động của người dùng không bị giám sát công khai, nhưng tồn tại một bên lưu giữ dữ liệu người dùng mà cần được tin tưởng — trong trường hợp này là nhà vận hành validium.
Về trình sắp xếp: tập trung hay phi tập trung? Để duy trì khả năng mở rộng theo chiều ngang của hệ thống, trình sắp xếp độc lập (dù là tập trung hay phi tập trung) là yếu tố then chốt. Cần lưu ý rằng, mặc dù các hệ thống sử dụng trình sắp xếp chia sẻ có tính kết hợp nguyên tử, nhưng chúng không thể mở rộng theo chiều ngang vì khi thêm nhiều hệ thống hơn, trình sắp xếp có thể trở thành điểm nghẽn.
Còn về tính tương tác? Nếu các hệ thống có khả năng mở rộng theo chiều ngang đều thanh toán trên cùng một L1, chúng có thể đạt được tính tương tác mà không cần thêm niềm tin nào, vì thông điệp có thể được gửi từ hệ thống này sang hệ thống khác thông qua lớp thanh toán chung. Cần cân nhắc giữa chi phí vận hành và độ trễ truyền tin (có thể được giải quyết ở tầng ứng dụng).
Tối thiểu hóa niềm tin trong các hệ thống mở rộng theo chiều ngang
Liệu chúng ta có thể tiếp tục giảm thiểu các yêu cầu niềm tin về tính hoạt động, trình sắp xếp và tính sẵn có dữ liệu trong các hệ thống mở rộng theo chiều ngang?
Đáng chú ý là, với cái giá phải trả là mất khả năng mở rộng theo chiều ngang, chúng ta biết cách khắc phục tính hoạt động và tính sẵn có dữ liệu không cần niềm tin. Ví dụ, giao dịch L2 có thể được khởi tạo từ L1 để đảm bảo được bao gồm. Volition có thể cho phép người dùng lựa chọn tham gia vào tính sẵn có trạng thái trên L1.
Một giải pháp khác là đơn giản hóa việc phi tập trung hóa (nhưng không phụ thuộc vào L1). Bằng cách sử dụng trình sắp xếp phi tập trung (ví dụ như Espresso Systems hoặc Astria), thay vì chỉ một trình sắp xếp duy nhất, hệ thống có thể trở nên phi tập trung hơn, từ đó giảm thiểu niềm tin cần thiết cho tính hoạt động, thứ tự sắp xếp và tính sẵn có dữ liệu. Tuy nhiên, cách làm này có những giới hạn so với giải pháp chỉ một nhà vận hành: (1) Hiệu suất có thể bị giới hạn bởi hiệu suất của hệ thống phân tán, (2) Đối với các validium có DA riêng tư, nếu mạng trình sắp xếp phi tập trung là mở, thì quyền bảo vệ riêng tư mặc định sẽ bị mất.
Đối với các validium hoặc SDR do một nhà vận hành duy nhất điều hành, chúng ta còn có thể giảm bao nhiêu sự phụ thuộc vào niềm tin? Dưới đây là một vài hướng đi.
Hướng 1: Tối thiểu hóa niềm tin về tính sẵn có dữ liệu trong validium. Plasma từng giải quyết một phần vấn đề về tính sẵn có trạng thái, hoặc là thông qua việc rút tiền trong một số mô hình trạng thái cụ thể (bao gồm mô hình trạng thái UTXO), hoặc yêu cầu người dùng phải trực tuyến định kỳ (Plasma Free).
Hướng 2: Xác nhận trước có trách nhiệm trong SDR và validium. Mục tiêu ở đây là cung cấp xác nhận trước nhanh chóng cho người dùng về việc giao dịch được trình sắp xếp bao gồm, và nếu cam kết bao gồm không được thực hiện, người dùng cần có khả năng khiếu nại và thực thi hình phạt stake đối với trình sắp xếp. Thách thức ở đây là chứng minh giao dịch chưa được bao gồm, điều này có thể yêu cầu người dùng cung cấp thêm dữ liệu, trong khi trình sắp xếp có thể đơn giản là giữ lại những dữ liệu đó. Do đó, ta có thể giả định hợp lý rằng ít nhất chúng ta yêu cầu SDR hoặc validium thuê một ủy ban sẵn có dữ liệu, có khả năng cung cấp bằng chứng về việc không bao gồm (giao dịch đã xác nhận trước) theo yêu cầu của người dùng.
Hướng 3: Phục hồi nhanh chóng sau lỗi mất tính hoạt động. Các hệ thống do một nhà vận hành duy nhất điều hành có thể gặp sự cố mất tính hoạt động (ví dụ như Arbitrum ngừng hoạt động trong sự kiện inscription). Liệu chúng ta có thể thiết kế một hệ thống không bị gián đoạn dịch vụ trong các tình huống tương tự? Về mặt nào đó, các L2 cho phép tự sắp xếp và đề xuất trạng thái thực sự cung cấp đảm bảo chống lại lỗi mất tính hoạt động kéo dài. Tuy nhiên, các hệ thống do một nhà vận hành duy nhất điều hành có khả năng chống chịu tốt hơn với lỗi ngắn hạn hiện vẫn chưa được khám phá đầy đủ. Một giải pháp tiềm năng là trừng phạt stake khi xảy ra lỗi mất tính hoạt động. Một giải pháp khác có thể là đơn giản rút ngắn thời gian chờ trước khi chuyển giao quyền điều khiển (hiện tại được đặt khoảng một tuần).
Kết luận
Việc mở rộng sổ cái thanh toán toàn cầu trong khi vẫn duy trì tính tối thiểu hóa niềm tin là một bài toán khó. Trong lĩnh vực Rollup và sẵn có dữ liệu hiện nay, ranh giới giữa mở rộng theo chiều dọc và theo chiều ngang vẫn chưa rõ ràng. Để thực sự mở rộng các hệ thống tối thiểu hóa niềm tin đến mọi ngóc ngách trên Trái Đất, chúng ta cần xây dựng các hệ thống vừa tối thiểu hóa niềm tin vừa có khả năng mở rộng theo chiều ngang.
Xin chân thành cảm ơn phản hồi và thảo luận từ Vitalik Buterin và Terry Chung, cũng như các góp ý biên tập từ Diana Biggs.
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
1kx
