Khung mở rộng blockchain mới: Mở rộng theo chiều ngang và chiều dọc
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
Khung mở rộng blockchain mới: Mở rộng theo chiều ngang và chiều dọc
Tại sao mở rộng ngang và mở rộng dọc là khung làm việc tốt hơn cho khả năng mở rộng của Ethereum?
Chuyên sâu báo cáo Web3Tác giả: Avi Zurlo
Biên dịch: Block unicorn
Kể từ khi sự trỗi dậy của Rollups, việc mở rộng blockchain đã tập trung vào cuộc tranh luận giữa mô-đun hóa và đơn thể. Ban đầu, mô hình nhị phân này là một công cụ tư duy hữu ích để suy luận về khả năng mở rộng của blockchain, nhưng hiện nay cả hai phe đều đã vượt qua nó.
Ngày nay, so sánh giữa mô-đun hóa và đơn thể đang tạo ra những giới hạn không cần thiết đối với mô hình tư duy khả năng mở rộng của chúng ta.
Vậy thì, còn lựa chọn thay thế nào khác không?
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ chứng minh rằng việc mở rộng ngang và dọc luôn là khung cơ bản cho khả năng mở rộng blockchain, đồng thời giải thích tại sao việc áp dụng mở rộng ngang và dọc có thể mang lại các giải pháp mở rộng tốt hơn.
Hiểu rõ mô-đun hóa vs. đơn thể
Đầu tiên, một số định nghĩa:
Mô-đun hóa tách biệt các chức năng cốt lõi của blockchain thành các lớp khác nhau.
Đơn thể tích hợp tất cả các chức năng cốt lõi vào một lớp duy nhất, liên kết chặt chẽ với nhau.
Chúng ta có thể xem "lớp" như "máy móc" — blockchain đơn thể có một nút xác thực duy nhất thực hiện mọi nhiệm vụ, trong khi blockchain mô-đun có nhiều (2–3) nút đầy đủ thực hiện các nhiệm vụ khác nhau.
Ví dụ, Rollup thường có hai nút hoạt động: một nút đầy đủ Rollup xử lý thực thi, và một nút đầy đủ Ethereum xử lý thanh toán + tính sẵn sàng dữ liệu (DA). Trong khi đó, validium có thể tận dụng ba nút: một nút đầy đủ Rollup cho thực thi, một nút đầy đủ Ethereum cho thanh toán, và một nút đầy đủ từ lớp DA dự phòng cho tính sẵn sàng dữ liệu.
Mô-đun hóa phân bổ các nhiệm vụ blockchain sang ít nhất hai nút đầy đủ. Bằng cách này, blockchain mô-đun có thể tận dụng sức mạnh tính toán từ nhiều máy tính khi xây dựng từng khối.
Đây là một dạng mở rộng ngang.
Mô-đun hóa hữu ích khi suy nghĩ về khả năng mở rộng blockchain vì nó là một kiểu mở rộng ngang.
Ngược lại, phần lớn phe đơn thể chọn mở rộng thông qua tối ưu hóa phần mềm, triển khai máy ảo song song, đường ống dữ liệu, giao thức mạng nhanh hơn và (đặc biệt nhất) phần cứng mạnh mẽ hơn. Về bản chất, chuỗi đơn thể cố gắng khai thác tối đa sức mạnh tính toán từ một nút đầy đủ duy nhất.
Đây là một dạng mở rộng dọc.
Các nhà phê bình cho rằng phương pháp này có xu hướng tập trung hóa: nếu phụ thuộc vào việc tăng công suất của từng nút riêng lẻ để mở rộng, thì chắc chắn sẽ gặp phải giới hạn vật lý của phần cứng nền tảng và bị buộc phải nâng cao yêu cầu phần cứng để tiếp tục mở rộng.
Tuy nhiên, lời chỉ trích này là không chính xác, vì không phải tất cả các chuỗi đơn thể đều chỉ dựa vào mở rộng dọc.
Ví dụ, Near là một blockchain L1 đơn thể được xây dựng trên kiến trúc mạng phân mảnh (sharding). Điều này có nghĩa là các nút đầy đủ của Near chịu trách nhiệm cho mọi nhiệm vụ (tức là thực thi, thanh toán và tính sẵn sàng dữ liệu), nhưng mỗi nút chỉ quản lý một phần nhỏ trạng thái toàn cục của Near. Do đó, Near tận dụng sức mạnh tính toán từ nhiều máy tính bằng cách phân bổ công việc theo trạng thái chứ không phải theo nhiệm vụ (giống như blockchain mô-đun).
Chúng ta có thể thấy rằng, dù là chuỗi đơn thể hay mô-đun, không có giới hạn nào về các kỹ thuật mở rộng mà chúng thực hiện. Cả hai loại đều có thể mở rộng ngang và/hoặc dọc.
Hơn nữa, cuộc tranh luận mô-đun hóa so với đơn thể luôn bắt nguồn từ khung mở rộng ngang và dọc. Nhìn từ góc độ kỹ thuật thuần túy, mô-đun hóa thiên về mở rộng ngang — vốn là đặc trưng thiết kế nội tại của nó, trong khi đơn thể thiên về mở rộng dọc.
Bây giờ chúng ta đã triển khai thành công các chuỗi mô-đun, lợi thế mở rộng bổ sung không còn nằm ở chỗ "mô-đun hóa hơn nữa". Giờ đây trọng tâm là cách các chuỗi tận dụng các công nghệ mở rộng ngang hoặc dọc.
Việc áp dụng mô hình tư duy ngang so với dọc giúp chúng ta dễ dàng suy luận về các thỏa hiệp mà mỗi chuỗi đang thực hiện trong quá trình này.
Định nghĩa lại cuộc đối thoại: Mở rộng ngang vs. Mở rộng dọc
Trước khi đi sâu vào khung mở rộng ngang và dọc, điều quan trọng là phải thừa nhận rằng khái niệm này bắt nguồn từ những năm 1970, khi nghiên cứu điện toán phân tán đặt nền móng cho khái niệm mở rộng ngang. Ngày nay, mọi kỹ thuật mở rộng đều có thể được phân loại là mở rộng ngang hoặc dọc.
Mở rộng dọc
Mở rộng dọc làm tăng mức sử dụng phần cứng hoặc yêu cầu phần cứng trên mỗi nút. Trong blockchain, điều này thường được thực hiện thông qua các tối ưu hóa phần mềm như máy ảo song song (tức là xử lý đa luồng).
Một ví dụ phổ biến là EVM so với SVM.
EVM thực thi giao dịch theo thứ tự tuần tự, trong khi SVM thực thi giao dịch song song. SVM đạt được điều này bằng cách tận dụng nhiều nhân CPU hơn, do đó SVM có thể xử lý nhiều giao dịch mỗi giây hơn EVM. Lưu ý: Loại mở rộng dọc này là nền tảng đằng sau L2 Eclipse.
Về mặt đánh đổi, mở rộng dọc bị giới hạn bởi phần cứng sẵn có, có xu hướng tập trung hóa do nhu cầu phần cứng ngày càng tăng, và khả năng mở rộng kém hơn so với mở rộng ngang.
Mở rộng ngang
Ngược lại, mở rộng ngang tăng số lượng máy mà hệ thống có thể truy cập bằng cách phân phối tải công việc qua nhiều nút. Như đã đề cập, chuỗi mô-đun về bản chất là phân bổ nhiệm vụ lên nhiều máy. Tuy nhiên, các chuỗi thường có thể đạt được mức độ mở rộng ngang cao hơn thông qua phân mảnh (sharding).
=nil; đưa ra một ví dụ hữu ích.
Vào tháng 11 năm ngoái, Quỹ =nil; đã ra mắt một kiến trúc phân mảnh có thể kiểm chứng được gọi là zkSharding, nền tảng cho L2 Ethereum mới. Cốt lõi thiết kế của =nil; là chia trạng thái toàn cục của nó thành nhiều phân mảnh. Mỗi phân mảnh được vận hành bởi hội đồng phi tập trung của =nil;, người xây dựng khối và quản lý giao dịch xuyên phân mảnh. Ngoài ra, mỗi phân mảnh sẽ tạo ra một bằng chứng hiệu lực, được gửi đến phân mảnh chính để tổng hợp, rồi đăng lên và xác minh trên Ethereum. =nil; tận dụng khả năng mở rộng ngang theo hai cách:
-
Thứ nhất, =nil; là một blockchain mô-đun, tận dụng sự đồng thuận mạnh mẽ và tính sẵn sàng dữ liệu của Ethereum làm đảm bảo, từ đó phân bổ nhiệm vụ trên nhiều nút đầy đủ.
-
Thứ hai, =nil; là một blockchain phân mảnh, do đó phân bổ một phần trạng thái trên nhiều nút đầy đủ.
Cả hai kỹ thuật này đều giảm tải cho bất kỳ máy đơn lẻ nào và cải thiện khả năng mở rộng tổng thể của mạng.
Vậy thì, các đánh đổi của mở rộng ngang là gì? Có thể quy về hai điểm: độ phức tạp trong mạng và cơ chế đồng thuận, cũng như giao tiếp bất đồng bộ giữa các máy hoặc các phân mảnh.
Trận chiến cuối cùng về khả năng mở rộng Ethereum
Cả mở rộng ngang và mở rộng dọc đều không bị giới hạn bởi kiến trúc mô-đun hay đơn thể. Chính vì vậy, khung mở rộng ngang so với dọc cung cấp thêm không gian để khám phá các giải pháp mới, giúp các blockchain mô-đun trở nên mở rộng hơn.
Ví dụ, một lựa chọn là mở rộng dọc một lớp trong chồng mô-đun. Một phương pháp phổ biến là triển khai máy ảo song song để tăng thông lượng thực thi. Như đã nói ở trên, Eclipse đang tận dụng SVM và các Rollup khác như Starknet đang triển khai BlockSTM để đạt được song song hóa.
Tuy nhiên, mở rộng dọc luôn bị giới hạn bởi giới hạn của từng máy đơn lẻ, và chúng ta không thể phá vỡ các định luật vật lý.
Một giải pháp khả dĩ có thể là chọn mở rộng ngang thông qua phân mảnh.
Thiết kế mô-đun hiện tại mới chỉ bắt đầu chạm đến tiềm năng đầy đủ của mở rộng ngang. Thông qua phân mảnh, chúng ta có thể tận dụng sức mạnh tính toán từ một số lượng tùy ý các máy (chứ không chỉ 2–3 máy chia sẻ nhiệm vụ).
Nói cách khác, nhiều máy có thể chạy song song cùng một loại nhiệm vụ. Đây chính là mục tiêu mà Ethereum và Celestia mong muốn đạt được lần lượt thông qua Danksharding và phân mảnh dữ liệu. Tuy nhiên, phân mảnh về bản chất không bị giới hạn ở tầng tính sẵn sàng dữ liệu — nó cũng có thể kết hợp với thực thi (như trường hợp của L2 =nil;).
Nếu kết hợp mở rộng ngang đạt được qua chồng mô-đun với mở rộng ngang do phân mảnh cung cấp, chúng ta sẽ có được sự gia tăng đáng kể về sức mạnh tính toán sẵn có.
Nhưng chúng ta có thể làm tốt hơn nữa…
Mục tiêu cuối cùng của khả năng mở rộng blockchain sẽ là sự kết hợp giữa mở rộng ngang và dọc, dẫn đến các blockchain phân mảnh với máy ảo song song.
Tại Quỹ =nil;, chúng tôi đang tiến tới trạng thái cuối cùng này một cách có hệ thống. L2 của =nil; theo đuổi lộ trình mở rộng tích cực bằng cách tận dụng kiến trúc mô-đun, mở rộng ngang (zkSharding) và triển khai xác thực viên mở rộng dọc (song song hóa bên trong phân mảnh).
Do đó, thiết kế của =nil; có thể đạt được quy mô toàn cầu mà không hy sinh trạng thái, thanh khoản hay phân mảnh người dùng.
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
@nil_foundation
