Mạng lớp hai sẽ là giải pháp mở rộng cuối cùng cho Bitcoin?
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
Mạng lớp hai sẽ là giải pháp mở rộng cuối cùng cho Bitcoin?
Một bài viết giải thích chi tiết về các giải pháp lớp hai như sidechain, mạng lưới Lightning, RGB, Rollup, cũng như các phương án nổi bật trong cộng đồng lõi Bitcoin như Drivechain, Spacechain.
Chuyên sâu báo cáo Web3Tác giả: Chakra Research
Ngoài các giải pháp mở rộng bản địa đã đề cập trong tập đầu tiên, một hướng đi khác để mở rộng quy mô Bitcoin là xây dựng thêm một lớp giao thức phía trên Bitcoin, được gọi là Layer 2. Hai điểm then chốt nhất của các giải pháp Layer 2 là cầu nối hai chiều an toàn và kế thừa tính bảo mật từ cơ chế đồng thuận của Bitcoin.
Sidechain (Chuỗi phụ)
Khái niệm sidechain bắt nguồn từ năm 2014 với bài báo “Enabling Blockchain Innovations with Pegged Sidechains” do Blockstream đệ trình, là một phương án mở rộng khá đơn giản.
Nguyên lý hoạt động
Sidechain là chuỗi blockchain hoàn toàn độc lập với chuỗi chính, có cơ chế đồng thuận riêng, có thể trở thành sân chơi thử nghiệm đổi mới cho chuỗi chính. Khi xảy ra sự cố nghiêm trọng trên sidechain, thiệt hại sẽ bị giới hạn trong phạm vi sidechain mà không ảnh hưởng đến chuỗi chính. Sidechain có thể sử dụng cơ chế đồng thuận với TPS cao hơn, tăng khả năng lập trình trên chuỗi nhằm nâng cao chức năng cho BTC.
Sidechain có thể thực hiện việc chuyển BTC giữa các blockchain thông qua cơ chế two-way peg hoặc one-way peg. Trên thực tế, BTC chỉ tồn tại trên mạng Bitcoin, do đó cần một cơ chế neo giữ để liên kết BTC trên sidechain với BTC trên mạng Bitcoin.
One-way peg yêu cầu người dùng gửi BTC từ mạng chính đến một địa chỉ không thể truy cập để tiêu hủy, sau đó nhận được lượng BTC tương ứng trên sidechain, tuy nhiên quá trình này không thể đảo ngược. Two-way peg là phiên bản nâng cấp của one-way peg, cho phép BTC di chuyển qua lại giữa chuỗi chính và sidechain. Thay vì tiêu hủy bằng cách gửi đến địa chỉ vô hiệu, two-way peg khóa BTC bằng các kịch bản kiểm soát như đa chữ ký, rồi đúc mới BTC tương ứng trên sidechain. Khi muốn quay về mạng chính, người dùng sẽ thiêu hủy BTC trên sidechain và giải phóng lượng BTC đã bị khóa trước đó trên mạng chính.
Việc triển khai one-way peg đơn giản hơn nhiều so với two-way peg vì không cần quản lý trạng thái liên quan trên mạng Bitcoin. Tuy nhiên, tài sản tạo ra trên sidechain qua one-way peg có thể mất giá trị hoàn toàn do thiếu cơ chế neo ngược.
Việc xác minh giao dịch khóa trên chuỗi chính và giao dịch thiêu hủy trên sidechain có nhiều phương án với mức độ bảo mật khác nhau. Đơn giản nhất là dùng các bên xác minh bên ngoài tham gia vào đa chữ ký, nhưng rủi ro tập trung cao. Phương án tốt hơn là sử dụng Chứng minh SPV để đạt được xác minh phi tập trung. Tuy nhiên, do mạng Bitcoin thiếu khả năng lập trình cần thiết, không thể thực hiện xác minh SPV, nên thường phải dùng giải pháp đa chữ ký giám sát.
Vấn đề và định hướng
Hai vấn đề chính khiến sidechain bị chỉ trích:
Phụ thuộc vào người xác minh trong việc di chuyển tài sản: Do mạng Bitcoin chưa hỗ trợ hợp đồng thông minh, không thể xử lý việc di chuyển tài sản một cách phi tin cậy thông qua logic hợp đồng, việc rút BTC từ sidechain về Bitcoin cần dựa vào một nhóm người xác minh, dẫn đến giả định tin cậy và rủi ro gian lận.
Sidechain không kế thừa được độ bảo mật từ chuỗi chính: Vì chạy độc lập hoàn toàn, sidechain không kế thừa được độ bảo mật của mạng chính, có thể xảy ra các sự kiện như tổ chức lại khối độc hại.
Để giải quyết, các hướng tiếp cận của sidechain bao gồm: dựa vào uy quyền (liên minh), dựa vào an ninh kinh tế (PoS), dựa vào thợ đào Bitcoin phi tập trung (Merged Mining), dựa vào mô-đun bảo mật phần cứng (HSM). Việc giám sát tiền trên Bitcoin và sản xuất khối trên sidechain có thể do các vai trò khác nhau đảm nhiệm, từ đó đưa ra các cơ chế bảo mật phức tạp hơn.
Các ví dụ điển hình
Liquid
Hình thức sidechain đầu tiên xuất hiện là sidechain liên minh, trong đó nhiều thực thể được chọn sẵn đóng vai trò người xác minh, đồng thời chịu trách nhiệm giám sát tiền trên mạng chính và sản xuất khối trên sidechain.
Liquid là đại diện tiêu biểu cho sidechain liên minh, với 15 bên tham gia làm người xác minh, không công bố cách quản lý khóa riêng, yêu cầu 11 chữ ký để xác nhận. Việc sản xuất khối trên sidechain Liquid cũng do 15 bên này cùng duy trì. Với số lượng nút thấp, chuỗi liên minh đạt được TPS cao, đạt mục tiêu mở rộng quy mô, chủ yếu phục vụ lĩnh vực DeFi.
Tuy nhiên, mô hình sidechain liên minh tiềm ẩn rõ rệt rủi ro bảo mật tập trung.
Rootstock (RSK)
RSK cũng có 15 nút chịu trách nhiệm giám sát tiền trên mạng chính, nhưng chỉ cần 8 chữ ký để xác nhận. Khác biệt với Liquid nằm ở chỗ, khóa đa chữ ký được quản lý bởi mô-đun bảo mật phần cứng HSM, và việc ký lệnh peg-out tuân theo cơ chế đồng thuận PoW, ngăn chặn người xác minh nắm giữ khóa trực tiếp thao túng tiền bị giám sát.
Trong cơ chế đồng thuận sidechain, RSK áp dụng Merged Mining, tận dụng sức mạnh tính toán từ mạng chính để đảm bảo an toàn cho giao dịch trên sidechain. Khi tỷ lệ sức mạnh tính toán hợp nhất chiếm tỷ lệ lớn trên mạng chính, có thể giảm đáng kể nguy cơ tấn công chi tiêu kép. RSK đã cải tiến Merged Mining để đảm bảo an toàn khi tỷ lệ băm thấp, sử dụng phương pháp nhận diện phân nhánh, can thiệp đồng thuận ngoài chuỗi để giảm xác suất chi tiêu kép.
Tuy nhiên, Merged Mining làm thay đổi động lực cho thợ đào và làm gia tăng rủi ro MEV, cuối cùng có thể làm suy yếu ổn định hệ thống. Về lâu dài, Merged Mining có thể làm tăng mức độ tập trung trong khai thác.
Stacks
Stacks nộp hash khối sidechain vào khối Bitcoin, gắn lịch sử chuỗi Stacks vào Bitcoin, nhờ đó có cùng độ dứt khoát (finality) như Bitcoin. Phân nhánh trên Stacks chỉ có thể xảy ra nếu Bitcoin phân nhánh, nâng cao khả năng chống chi tiêu kép.
sBTC giới thiệu token STX và mô hình khuyến khích mới, áp dụng cầu nối thế chấp, cho phép tối đa 150 người xác minh trên mạng chính. Cầu nối thế chấp yêu cầu người xác minh đặt cược token STX để có quyền phê duyệt gửi và rút tiền. Độ an toàn của cầu nối thế chấp phụ thuộc nặng nề vào giá trị tài sản thế chấp. Khi giá trị tài sản thế chấp biến động mạnh, an toàn cho việc di chuyển BTC dễ bị tổn hại. Nếu giá trị tài sản thế chấp thấp hơn giá trị tài sản di chuyển, người xác minh sẽ có động cơ hành xử ác ý.
Hiện vẫn còn một số đề xuất sidechain đang được thảo luận sôi nổi trong cộng đồng.
Drivechain
Được chú ý nhất là Drivechain do Paul Sztorc đề xuất năm 2015. Các công nghệ then chốt đã được phân bổ BIP 300 (cơ chế neo) và BIP 301 (khai thác hợp nhất mù). BIP 300 định nghĩa chi tiết logic để thêm một sidechain mới, kích hoạt sidechain mới tương tự như kích hoạt phân nhánh mềm bằng tín hiệu thợ đào. BIP 301 cho phép thợ đào Bitcoin trở thành nhà sản xuất khối cho sidechain mà không cần xác minh nội dung giao dịch cụ thể.
Thợ đào Bitcoin đồng thời chịu trách nhiệm phê duyệt giao dịch rút tiền. Họ trước tiên cần tạo một đầu ra OP_RETURN trong giao dịch coinbase của khối mình đào để đề xuất giao dịch rút, sau đó các thợ đào khác có thể biểu quyết ủng hộ hoặc phản đối đề xuất này trong mỗi khối họ đào. Khi một giao dịch rút đạt ngưỡng biểu quyết (13150 khối), giao dịch rút chính thức được thực thi và nhận xác nhận từ mạng chính Bitcoin.
Thực tế, thợ đào hoàn toàn kiểm soát tiền trên Drivechain. Nếu xảy ra sự cố mất tiền, người dùng chỉ có thể tự cứu bằng UASF (phân nhánh mềm do người dùng kích hoạt), nhưng rất khó đạt được sự đồng thuận. Ngoài ra, vị trí đặc biệt của thợ đào trong Drivechain làm gia tăng rủi ro MEV, điều này đã được chứng minh trên Ethereum.
Spacechain
Spacechain đi theo hướng khác biệt, sử dụng Perpetual 1 way peg (P1WP), người dùng thiêu hủy BTC để nhận token trên Spacechain, bỏ qua luôn vấn đề an toàn tiền. Token này chỉ dùng để đấu giá không gian block trên Spacechain, không có chức năng lưu trữ giá trị.
Để đảm bảo an toàn cho sidechain, Spacechain sử dụng khai thác hợp nhất mù, các người dùng khác dùng ANYPREVOUT (APO) công khai đấu giá quyền xây dựng khối, thợ đào Bitcoin chỉ cần cam kết header khối Spacechain vào khối của họ mà không cần xác minh khối sidechain. Tuy nhiên, việc khởi động Spacechain cần sự hỗ trợ của Covanent, hiện cộng đồng Bitcoin vẫn đang tranh luận về việc cần thiết bổ sung mã vận hành Covanent qua phân nhánh mềm.
Tổng thể, Spacechain thông qua cơ chế đấu giá quyền xây dựng khối trên Bitcoin, có thể tạo ra một sidechain sở hữu tính phi tập trung và kháng kiểm duyệt như Bitcoin, đồng thời có khả năng lập trình cao hơn.
Softchain
Softchain là đề xuất sidechain 2wp do Ruben Somsen, tác giả của Spacechain, đưa ra, sử dụng cơ chế đồng thuận PoW FP để đảm bảo an toàn cho sidechain. Trong điều kiện bình thường, nút đầy đủ của Bitcoin chỉ cần tải về header khối softchain để xác minh proof-of-work. Khi xảy ra phân nhánh, tải về khối mồ côi và cam kết tập UTXO tương ứng để xác minh tính hợp lệ của khối.
Với cơ chế 2wp, khi peg-in thì tạo giao dịch gửi tiền trên mạng chính, softchain tham chiếu giao dịch này để lấy tiền; khi peg-out thì tạo giao dịch rút tiền trên softchain, mạng chính tham chiếu giao dịch này để lấy lại BTC, và quá trình rút tiền cần trải qua một khoảng thời gian thách thức dài mới hoàn tất. Cơ chế peg-in và peg-out cụ thể cần sự hỗ trợ của phân nhánh mềm, do đó đề xuất này được gọi là Softchain.
Giải pháp Softchain gây thêm chi phí xác minh cho các nút đầy đủ của mạng Bitcoin, sự phân tách đồng thuận trên softchain có thể ảnh hưởng đến việc đạt đồng thuận trên mạng chính, trở thành một phương tiện tấn công tiềm tàng đối với mạng Bitcoin.
Mạng sét (Lightning Network)
Mạng sét được phát hành bản trắng vào năm 2015 và chính thức ra mắt vào năm 2018, là giao thức thanh toán ngang hàng (p2p) Layer 2 trên Bitcoin, nhằm xử lý offline hàng loạt giao dịch nhỏ, tần suất cao, trong nhiều năm được coi là giải pháp mở rộng hứa hẹn nhất cho mạng Bitcoin.
Các module cốt lõi
Việc triển khai Lightning Network phụ thuộc vào một số module quan trọng trong Bitcoin, chúng cùng đảm bảo tính an toàn cho giao dịch trên mạng sét.
Đầu tiên là giao dịch đã ký trước. Giao dịch đã ký trước chỉ trở nên an toàn và khả dụng sau nâng cấp SegWit. SegWit tách chữ ký khỏi dữ liệu giao dịch còn lại, giải quyết các vấn đề tiềm ẩn như phụ thuộc vòng lặp, sửa đổi giao dịch bởi bên thứ ba, sửa đổi bởi bên thứ hai, v.v. Việc đảm bảo tính an toàn cho tính toán offline của mạng sét được thực hiện thông qua lời hứa không thể thu hồi từ đối tác, và lời hứa này được thực hiện bằng giao dịch đã ký trước. Sau khi nhận được giao dịch đã ký trước từ đối tác, người dùng có thể phát sóng giao dịch này lên mạng bất kỳ lúc nào để thực hiện lời hứa.
Tiếp theo là đa chữ ký. Để thực hiện việc chuyển tiền offline thường xuyên giữa hai bên cần một phương tiện, phương tiện này cần cả hai bên đều có quyền kiểm soát nhất định, do đó cần dùng đa chữ ký, thường là loại 2/2, đảm bảo việc chuyển tiền chỉ diễn ra khi cả hai bên đồng thuận.
Tuy nhiên, đa chữ ký 2/2 gây ra vấn đề về tính sẵn sàng: nếu đối tác không hợp tác, người dùng không thể chuyển tài sản nào từ địa chỉ đa chữ ký, dẫn đến mất tiền ban đầu. Khóa thời gian có thể giải quyết vấn đề này, bằng cách ký trước một hợp đồng hoàn trả có khóa thời gian, đảm bảo rằng ngay cả khi một bên mất kết nối, bên còn lại vẫn có thể lấy lại tiền ban đầu.
Cuối cùng là khóa băm, có thể kết nối nhiều kênh trạng thái, tạo thành mạng lưới. Tiền ảnh của hàm băm sẽ đóng vai trò trung gian, phối hợp hoạt động đúng đắn giữa nhiều thực thể.
Quy trình vận hành
Kênh hai chiều
Hai bên giao dịch qua mạng sét trước tiên cần mở một kênh thanh toán hai chiều trên Bitcoin. Hai bên có thể thực hiện số lượng giao dịch tùy ý offline, sau khi hoàn tất tất cả giao dịch, nộp trạng thái mới nhất lên mạng Bitcoin để thanh toán và đóng kênh.
Cụ thể, việc triển khai kênh thanh toán bao gồm các bước then chốt sau:
-
Tạo địa chỉ đa chữ ký. Trước tiên, hai bên cần tạo một địa chỉ đa chữ ký 2-of-2 làm địa chỉ khóa tiền cho kênh. Mỗi bên giữ một khóa riêng để ký, đồng thời cung cấp khóa công khai của mình.
-
Khởi tạo kênh. Hai bên phát sóng một giao dịch lên mạng, khóa một lượng Bitcoin nhất định vào địa chỉ đa chữ ký làm vốn khởi tạo cho kênh. Giao dịch này được gọi là giao dịch "neo" của kênh.
-
Cập nhật trạng thái kênh. Khi thanh toán trong kênh, hai bên cập nhật trạng thái kênh bằng cách trao đổi giao dịch đã ký trước. Mỗi lần cập nhật tạo ra một "giao dịch cam kết" mới, thể hiện trạng thái phân bổ tiền hiện tại. Giao dịch cam kết có hai đầu ra, tương ứng với phần tiền của mỗi bên.
-
Phát sóng trạng thái mới nhất. Bất kỳ bên nào trong kênh cũng có thể phát sóng giao dịch cam kết mới nhất lên blockchain để rút phần tiền của mình. Để ngăn đối tác phát sóng trạng thái cũ, mỗi giao dịch cam kết có một "giao dịch phạt" tương ứng, nếu đối tác gian lận, bên kia có thể giành toàn bộ tiền của đối thủ.
-
Đóng kênh. Khi hai bên quyết định đóng kênh, họ có thể cùng nhau tạo một "giao dịch thanh toán", phát sóng trạng thái phân bổ tiền cuối cùng lên blockchain. Như vậy, tiền bị khóa trong địa chỉ đa chữ ký được giải phóng về địa chỉ cá nhân của hai bên.
-
Trọng tài trên chuỗi. Nếu hai bên không thể đạt thỏa thuận khi đóng kênh, bất kỳ bên nào cũng có thể đơn phương phát sóng giao dịch cam kết mới nhất, khởi động quy trình trọng tài trên chuỗi. Nếu trong một khoảng thời gian nhất định (ví dụ 1 ngày) không có khiếu nại, tiền sẽ được gửi theo phân bổ trong giao dịch cam kết.
Mạng thanh toán
Các kênh thanh toán có thể kết nối với nhau tạo thành mạng, hỗ trợ định tuyến nhiều bước, thực hiện qua HTLC. HTLC dùng điều kiện khóa băm làm điều kiện trực tiếp, và chữ ký thanh toán có khóa thời gian làm điều kiện dự phòng, cho phép người dùng tương tác xung quanh tiền ảnh của băm trước khi hết thời gian khóa.
Khi hai người dùng không có kênh trực tiếp, họ có thể hoàn thành thanh toán thông qua HTLC định tuyến. Trong suốt quá trình, tiền ảnh R đóng vai trò liên kết then chốt, đảm bảo tính nguyên tử của thanh toán. Đồng thời, thời gian khóa HTLC được thiết lập giảm dần dọc theo hành trình, đảm bảo mỗi bước đều có đủ thời gian xử lý và chuyển tiếp thanh toán.
Các vấn đề tồn tại
Về bản chất, mạng sét tránh được giả định tin cậy bên ngoài trong việc cầu nối tài sản thông qua kênh trạng thái p2p, đồng thời sử dụng kịch bản khóa thời gian để đảm bảo cuối cùng cho tài sản, cung cấp khả năng bảo vệ lỗi. Khi đối tác mất kết nối và không hợp tác, vẫn có thể thoát ra một cách đơn phương. Do đó, mạng sét có giá trị sử dụng cao trong các tình huống thanh toán, nhưng cũng tồn tại nhiều hạn chế, bao gồm:
-
Giới hạn dung lượng kênh. Dung lượng kênh thanh toán trong mạng sét bị giới hạn bởi số tiền khóa ban đầu, không thể hỗ trợ các giao dịch lớn vượt quá dung lượng kênh. Điều này có thể hạn chế một số ứng dụng như giao dịch hàng hóa.
-
Yêu cầu trực tuyến và đồng bộ. Để kịp thời nhận và chuyển tiếp thanh toán, các nút mạng sét cần duy trì trạng thái trực tuyến. Nếu nút ngoại tuyến lâu dài, có thể bỏ lỡ một số cập nhật trạng thái kênh, dẫn đến mất đồng bộ. Đây có thể là thách thức đối với người dùng cá nhân và thiết bị di động, đồng thời làm tăng chi phí vận hành nút.
-
Quản lý thanh khoản. Hiệu quả định tuyến của mạng sét phụ thuộc vào phân bố thanh khoản trong các kênh. Nếu phân bố tiền không cân bằng, có thể khiến một số đường thanh toán失效, ảnh hưởng trải nghiệm người dùng. Quản lý cân bằng thanh khoản kênh đòi hỏi chi phí kỹ thuật và tài chính nhất định.
-
Rò rỉ quyền riêng tư. Để tìm đường thanh toán khả dụng, thuật toán định tuyến mạng sét cần hiểu biết nhất định về thông tin dung lượng và khả năng kết nối của kênh. Điều này có thể tiết lộ một số thông tin riêng tư như phân bố tiền, đối tác giao dịch. Việc mở và đóng kênh thanh toán cũng có thể tiết lộ thông tin người tham gia.
RGB
Giao thức RGB ban đầu lấy cảm hứng từ khái niệm xác minh khách hàng và niêm phong một lần do Peter Todd đề xuất, được Giacomo Zucco đưa ra năm 2016, là một giao thức lớp hai trên Bitcoin có thể mở rộng và bảo vệ quyền riêng tư.
Tư tưởng cốt lõi
Xác minh khách hàng
Quá trình xác minh blockchain là phát sóng các khối gồm các giao dịch tới toàn bộ mạng, để mỗi nút tính toán và xác minh các giao dịch trong khối. Thực tế, điều này tạo ra một hàng hóa công cộng: các nút toàn mạng giúp từng cá nhân gửi giao dịch hoàn thành việc xác minh, trong khi người dùng cung cấp BTC làm phí để khuyến khích việc xác minh. Xác minh khách hàng tập trung vào cá nhân hơn, việc xác minh trạng thái không do toàn cục thực hiện, mà do cá nhân tham gia vào chuyển đổi trạng thái cụ thể đảm nhiệm. Chỉ khi các bên liên quan tự xác minh tính hợp lệ của chuyển đổi trạng thái, điều này làm tăng đáng kể quyền riêng tư, giảm gánh nặng cho nút và nâng cao khả năng mở rộng.
Niêm phong một lần
Chuyển đổi trạng thái điểm-điểm tồn tại một nguy cơ: nếu người dùng không thu thập được lịch sử chuyển đổi trạng thái đầy đủ, có thể bị lừa, dẫn đến tình trạng chi tiêu kép. Niêm phong một lần được đề xuất để giải quyết vấn đề này, thông qua một đối tượng đặc biệt chỉ có thể sử dụng một lần để đảm bảo không xảy ra chi tiêu kép, nâng cao tính bảo mật. UTXO của Bitcoin là đối tượng niêm phong một lần lý tưởng nhất, được đảm bảo bởi cơ chế đồng thuận và sức mạnh tính toán toàn mạng, do đó tài sản RGB có thể kế thừa độ bảo mật của Bitcoin.
Cam kết mã hóa
Niêm phong một lần cần kết hợp với cam kết mã hóa để đảm bảo người dùng rõ ràng về việc chuyển đổi trạng thái xảy ra, tránh được tấn công chi tiêu kép. Cam kết là thông báo cho người khác rằng một việc gì đó đã xảy ra và không thể sửa đổi sau đó, nhưng không cần tiết lộ sự kiện cụ thể, cho đến khi cần xác minh. Chúng ta có thể dùng hàm băm để thực hiện cam kết. Trong RGB, nội dung cam kết là chuyển đổi trạng thái. Thông qua việc tiêu UTXO, người nhận tài sản RGB sẽ nhận được tín hiệu chuyển trạng thái, sau đó dùng dữ liệu cụ thể do bên chi tiêu gửi qua off-chain để đối chiếu với cam kết và xác minh.
Quy trình hoạt động
RGB tận dụng sự đảm bảo đồng thuận của Bitcoin để chống chi tiêu kép và kiểm duyệt, còn mọi công việc xác minh chuyển đổi trạng thái được chuyển xuống off-chain, chỉ do khách hàng nhận thanh toán thực hiện xác minh.
Đối với bên phát hành tài sản RGB, cần khởi tạo một giao dịch để tạo hợp đồng RGB, thông tin cụ thể của hợp đồng được lưu trong kịch bản OP_RETURN của một điều kiện chi tiêu trong giao dịch Taproot.
Khi người nắm giữ tài sản RGB muốn chi tiêu, cần nhận thông tin từ người nhận, tạo một giao dịch RGB, cam kết chi tiết giao dịch RGB này, đặt giá trị cam kết vào UTXO do người nhận chỉ định, sau đó phát một giao dịch, tiêu UTXO trước đó và tạo UTXO do người nhận chỉ định. Khi người nhận quan sát thấy UTXO lưu trữ tài sản RGB trước đó bị tiêu, có thể xác minh tính hợp lệ của giao dịch RGB thông qua cam kết trong giao dịch Bitcoin, một khi xác minh hợp lệ, coi như đã thực sự nhận được tài sản RGB.
Đối với người nhận tài sản RGB, bên thanh toán cần cung cấp trạng thái ban đầu của hợp đồng và quy tắc chuyển đổi trạng thái, giao dịch Bitcoin dùng cho mỗi lần chuyển, giao dịch RGB được cam kết trong mỗi giao dịch Bitcoin, và bằng chứng về tính hợp lệ của mỗi giao dịch Bitcoin, để khách hàng của người nhận dùng những dữ liệu này xác minh tính hợp lệ của giao dịch RGB. Trong đó, UTXO Bitcoin đóng vai trò container, lưu trạng thái hợp đồng RGB, lịch sử chuyển nhượng mỗi hợp đồng RGB có thể biểu diễn dưới dạng đồ thị có hướng không chu trình, người nhận tài sản RGB chỉ có thể lấy được lịch sử liên quan đến tài sản họ nắm giữ, không thể lấy được các nhánh khác.
Ưu điểm và hạn chế
Xác minh nhẹ
So với việc xác minh đầy đủ blockchain, giao thức RGB giảm đáng kể chi phí xác minh, người dùng không cần duyệt qua tất cả các khối lịch sử để lấy trạng thái mới nhất, mà chỉ cần đồng bộ các bản ghi lịch sử liên quan đến tài sản họ nhận để xác minh tính hợp lệ giao dịch.
Việc xác minh nhẹ này khiến giao dịch điểm-điểm dễ dàng hơn, giảm hơn nữa sự phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ tập trung, nâng cao mức độ phi tập trung.
Khả năng mở rộng
Giao thức RGB chỉ cần một cam kết băm để kế thừa độ bảo mật của Bitcoin, thông qua cách thức kịch bản Taproot, gần như không tiêu tốn thêm không gian chuỗi Bitcoin, điều này khiến lập trình phức tạp cho tài sản trở nên khả thi. Vì dùng UTXO làm container, giao thức RGB có tính đồng thời tự nhiên, các tài sản RGB trên các nhánh chuyển nhượng khác nhau không cản trở lẫn nhau, có thể chi tiêu đồng thời.
Bảo mật riêng tư
Khác với các giao thức thông thường, trong tài sản RGB chỉ người nhận mới có thể biết được lịch sử chuyển nhượng, sau khi chi tiêu xong cũng không thể biết được các chuyển nhượng tương lai, điều này đảm bảo đáng kể quyền riêng tư người dùng. Giao dịch tài sản RGB cũng không liên kết với việc chuyển UTXO Bitcoin, người ngoài không thể truy vết dấu vết giao dịch RGB trên chuỗi Bitcoin.
Hơn nữa, RGB còn hỗ trợ chi tiêu mù, bên thanh toán cũng không rõ tài sản RGB sẽ được gửi đến UTXO nào, nâng cao hơn nữa tính riêng tư và khả năng kháng kiểm duyệt.
Hạn chế
Khi tài sản RGB trải qua nhiều lần chuyển tay, người nhận mới sẽ bị buộc phải xác minh lịch sử chuyển nhượng dài dòng, dẫn đến gánh nặng xác minh nặng nề, thời gian xác minh có thể kéo dài, mất khả năng xác nhận nhanh. Đối với các nút duy trì hoạt động trong blockchain, do luôn đồng bộ trạng thái mới nhất, thời gian xác minh chuyển đổi trạng thái khi nhận khối mới lại là hữu hạn.
Cộng đồng đang thảo luận về khả năng tái sử dụng tính toán lịch sử, recursive ZK Proof có tiềm năng đạt được xác minh trạng thái với thời gian và kích thước hằng định.
Rollup (Cuộn dữ liệu)
Tổng quan
Rollup là giải pháp mở rộng tối ưu nhất mà hệ sinh thái Ethereum tìm ra sau nhiều năm khám phá, phát triển từ kênh trạng thái đến Plasma và cuối cùng tiến hóa thành Rollup.
Rollup là một blockchain độc lập, thu thập giao dịch ngoài chuỗi Bitcoin, đóng gói nhiều giao dịch thành một lô, thực thi và nộp dữ liệu lô này cùng cam kết trạng thái lên chuỗi chính, từ đó đạt được xử lý giao dịch và cập nhật trạng thái off-chain. Để đạt mức độ mở rộng tối đa, rollup hiện tại thường dùng trình sắp xếp tập trung để nâng cao hiệu quả thực thi, nhưng vẫn không mất an toàn vì độ bảo mật được đảm bảo bởi việc xác minh chuyển đổi trạng thái rollup trên chuỗi chính.
Khi các giải pháp Rollup trong hệ sinh thái Ethereum trưởng thành, hệ sinh thái Bitcoin cũng bắt đầu thử nghiệm Rollup. Tuy nhiên, khác biệt then chốt giữa Bitcoin và Ethereum là thiếu khả năng lập trình, không thể thực hiện các tính toán cần thiết cho Rollup trên chuỗi, khiến hiện tại người ta chỉ có thể thử nghiệm Sovereign Rollup và OP Rollup.
Phân loại
Dựa theo cách xác minh chuyển đổi trạng thái, Rollup có thể chia thành hai loại lớn: Optimistic Rollup và Validity Rollup (ZK Rollup).
Optimistic Rollup dùng phương pháp xác minh lạc quan, trong thời gian tranh chấp sau khi nộp lô giao dịch, bất kỳ ai cũng có thể kiểm tra dữ liệu off-chain, phản đối lô giao dịch có vấn đề, nộp bằng chứng gian lận lên chuỗi chính để xử phạt Sequencer. Sau thời gian tranh chấp nếu không có bằng chứng gian lận hợp lệ, coi như lô giao dịch hợp lệ, cập nhật trạng thái được xác nhận trên chuỗi chính.
Validity Rollup dùng Chứng minh tính hợp lệ để xác minh, Sequencer dùng thuật toán chứng minh kiến thức không (zero-knowledge) để tạo một chứng minh ngắn gọn cho mỗi lô giao dịch, chứng minh rằng việc chuyển trạng thái của lô đó là đúng. Mỗi lần cập nhật cần nộp chứng minh tính hợp lệ của lô giao dịch lên chuỗi chính, sau khi chuỗi chính xác minh chứng minh thì mới xác nhận cập nhật trạng thái.
Ưu điểm của Optimistic Rollup là triển khai tương đối đơn giản, ít thay đổi chuỗi chính. Nhưng thời gian xác nhận giao dịch dài (phụ thuộc thời gian tranh chấp), và yêu cầu độ sẵn có dữ liệu cao. Validity Rollup có thời gian xác nhận nhanh, không phụ thuộc thời gian tranh chấp, dữ liệu giao dịch có thể giữ riêng tư, nhưng chi phí tính toán để tạo và xác minh chứng minh kiến thức không cao.
Celestia còn đề xuất khái niệm Sovereign Rollup, trong đó dữ liệu giao dịch Rollup được đăng lên một blockchain lớp DA chuyên biệt chịu trách nhiệm về tính sẵn có dữ liệu, còn bản thân Sovereign Rollup chịu trách nhiệm thực thi và thanh toán.
Khám phá và thảo luận
Rollup trên Bitcoin vẫn ở giai đoạn sơ khai, do khác biệt về mô hình ghi sổ và ngôn ngữ lập trình so với Ethereum, rất khó sao chép trực tiếp kinh nghiệm thực tiễn của Ethereum. Cộng đồng Bitcoin đang tích cực khám phá các giải pháp sáng tạo.
Sovereign Rollup
Ngày 5 tháng 3 năm 2023, Rollkit công bố trở thành framework đầu tiên hỗ trợ Sovereign Rollup trên Bitcoin, người xây dựng Sovereign Rollup có thể dùng Rollkit để đăng dữ liệu sẵn có lên Bitcoin.
Rollkit lấy cảm hứng từ Ordinals, dùng giao dịch Taproot để đăng dữ liệu. Một giao dịch Taproot đáp ứng tiêu chuẩn mempool công cộng có thể chứa tối đa 390 KB dữ liệu, trong khi giao dịch Taproot không chuẩn do thợ đào trực tiếp đăng có thể chứa gần 4 MB dữ liệu tùy ý.
Công việc thực tế của Rollkit là cung cấp giao diện đọc/ghi dữ liệu lên Bitcoin cho Sovereign Rollup, cung cấp dịch vụ middleware, biến Bitcoin thành lớp DA.
Ý tưởng Sovereign Rollup bị nhiều người nghi ngờ, nhiều đối thủ cho rằng Sovereign Rollup trên Bitcoin chẳng qua chỉ dùng Bitcoin như bảng thông báo, hoàn toàn không kế thừa được độ bảo mật của Bitcoin. Thực tế, nếu chỉ nộp dữ liệu giao dịch lên Bitcoin, chỉ cải thiện được tính sẵn sàng – tức mọi người dùng đều có thể lấy dữ liệu tương ứng từ Bitcoin để xác minh – còn độ bảo mật phải do chính Sovereign Rollup tự định nghĩa, không thể kế thừa. Hơn nữa, không gian khối trên Bitcoin rất quý giá, việc nộp toàn bộ dữ liệu giao dịch có thể không phải quyết định hay.
OP Rollup & Validity Rollup
Mặc dù nhiều dự án lớp hai Bitcoin tự xưng là ZK Rollup, bản chất chúng gần giống OP Rollup hơn, chỉ là trong quá trình có liên quan đến công nghệ Validity Proof, nhưng khả năng lập trình của Bitcoin hiện tại chưa đủ để hỗ trợ xác minh Validity Proof trực tiếp.
Hiện tại, tập mã vận hành của Bitcoin rất hạn chế, thậm chí không thể tính phép nhân trực tiếp, việc xác minh Validity Proof cần mở rộng mã vận hành, và phần lớn phụ thuộc vào việc thực hiện giao kèo đệ quy. Các mã như OP_CAT, OP_CHECKSIG, OP_TXHASH đang được cộng đồng bàn luận sôi nổi. Tất nhiên, nếu có thể thêm trực tiếp OP_VERIFY_ZKP, có lẽ chúng ta không cần bất kỳ sửa đổi nào khác, nhưng điều này rõ ràng khó xảy ra. Ngoài ra, giới hạn kích thước ngăn xếp cũng cản trở nỗ lực xác minh Validity Proof trong kịch bản Bitcoin, nhiều thử nghiệm đang được tiến hành.
Vậy Validity Proof hoạt động thế nào? Đa số dự án phát hành statediff của lô giao dịch và Validity Proof lên Bitcoin dưới dạng inscriptions, và dùng BitVM để xác minh lạc quan. Cầu BitVM ở đây thay thế cho giải pháp đa chữ ký truyền thống, các Operator của cầu tạo thành liên minh N người, điều phối tiền gửi của người dùng. Trước khi gửi tiền, người dùng yêu cầu liên minh ký trước cho UTXO sẽ được tạo ra, đảm bảo tiền gửi chỉ có thể được các Operator hợp pháp rút. Sau khi có chữ ký trước, BTC bị khóa vào địa chỉ Taproot đa chữ ký N/N.
Khi người dùng yêu cầu rút tiền, Rollup sẽ gửi Validity Proof có chứa withdrawl Root lên chuỗi Bitcoin, Operator trước tiên tự bỏ tiền túi đáp ứng nhu cầu rút tiền của người dùng, sau đó dùng hợp đồng BitVM xác minh tính hợp lệ. Nếu mọi Operator đều cho rằng chứng minh hợp lệ, họ sẽ hoàn tiền cho Operator qua đa chữ ký; nếu có người cho rằng có gian lận, sẽ khởi động quy trình thách thức, bên sai sẽ bị phạt.
Quá trình này thực tế giống hệt OP Rollup, giả định tin cậy là 1/N, chỉ cần một người xác minh trung thực là giao thức an toàn.
Tuy nhiên, việc triển khai kỹ thuật có thể gặp khó khăn. Trong các dự án OP Rollup trên Ethereum, Arbitrum đã phát triển nhiều năm, Fraud Proof hiện vẫn chỉ cho phép các nút được cấp phép nộp; Optimism chỉ gần đây mới tuyên bố hỗ trợ Fraud Proof, cho thấy mức độ khó triển khai.
Đối với thao tác ký trước trong cầu BitVM, nếu có sự hỗ trợ của Covanent trên Bitcoin, có thể thực hiện hiệu quả hơn, điều này vẫn chờ sự đồng thuận cộng đồng.
Xét về thuộc tính bảo mật, việc nộp hash khối Rollup lên Bitcoin mang lại khả năng chống tổ chức lại và chống chi tiêu kép, kết hợp với cầu lạc quan mang lại giả định an toàn 1/N, tuy nhiên khả năng kháng kiểm duyệt của cầu vẫn cần được nâng cao thêm.
Kết luận: Layer 2 không phải thuốc chữa bách bệnh
Tổng quan nhiều loại giải pháp Layer 2 như vậy, ta dễ dàng nhận thấy mỗi giải pháp đều có nhiệm vụ giới hạn. Trong một giả định tin cậy nhất định, hiệu quả mà Layer 2 đạt được phần lớn phụ thuộc vào khả năng bản địa của Layer 1 —— tức chính là Bitcoin.
Không có nâng cấp SegWit và khóa thời gian, mạng sét không thể xây dựng thuận lợi; không có nâng cấp Taproot, cam kết của RGB không thể nộp thành công; không có OP_CAT và các Covanent khác, Validity Rollup trên Bitcoin không thể xây dựng thuận lợi...
Nhiều Bitcoin Maxi cho rằng Bitcoin mãi mãi không nên thay đổi, không nên thêm chức năng mới, mọi thiếu sót hãy để Layer 2 giải quyết, điều này là không thể. Layer 2 không phải thuốc chữa bách bệnh. Chúng ta cần một Layer 1 mạnh mẽ hơn mới có thể xây dựng các Layer 2 an toàn, hiệu quả và có khả năng mở rộng tốt hơn.
Bài tiếp theo, chúng tôi sẽ giới thiệu các nỗ lực nâng cao khả năng lập trình trên Bitcoin,敬请期待.
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
@ChakraChain
