Ethereum là một trong những nền tảng blockchain hoạt động tích cực nhất hiện nay, nó mang lại rất nhiều ứng dụng phi tập trung, từ Tài chính phi tập trung (DeFi) đến NFT (Token không thể thay thế), hệ sinh thái rất phát triển. Tuy nhiên, sự phát triển của các giao dịch on-chain cũng đi kèm với một số thách thức vốn có, chẳng hạn như thường xuyên do tắc nghẽn mạng dẫn đến phí giao dịch tăng vọt, thời gian giao dịch kéo dài, tỷ lệ thất bại tăng cao, điều này ảnh hưởng rất nhiều đến sự hào hứng của những người tham gia trên chuỗi.
Để giải quyết những vấn đề trên mà không làm ảnh hưởng đến đặc tính phân tán của chuỗi chính, cộng đồng chủ yếu áp dụng giải pháp mở rộng L2. Nguyên lý cốt lõi của L2 là chuyển việc tính toán và giao dịch từ mạng chính (tức là L1) sang thực hiện trên mạng lớp hai, chỉ gửi kết quả giao dịch cuối cùng về mạng chính. Điều này giúp giao dịch trở nên hiệu quả hơn, chi phí thấp hơn, đồng thời vẫn có thể kế thừa tính bảo mật của mạng chính.
Một số giải pháp L2 nổi bật bao gồm Rollups, sidechain, v.v.
Trong đó, Rollups được chia thành Optimistic Rollups và Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups).
OP-Rollups
Trước tiên, hãy xem Optimistic Rollups, nó thực hiện tất cả các phép toán giao dịch và cập nhật trạng thái trên mạng L2 (điều này giúp tăng tốc độ giao dịch, giảm phí giao dịch), sau đó nén dữ liệu gốc của giao dịch theo lô và phát hành lên mạng chính (để đảm bảo giao dịch hợp lệ). Khi gửi, nút L2 sẽ mặc định cho rằng các giao dịch này đều hợp lệ, không bao gồm giao dịch ác ý, điều này dựa vào luật pháp của thế giới thực: nếu không ai có thể chứng minh bạn có tội, thì bạn nên được coi là vô tội. Mô hình này loại bỏ rất nhiều xác thực không cần thiết, giúp tăng tốc độ xác nhận giao dịch một cách đáng kể và nâng cao hiệu quả giao dịch.
Sau khi giao dịch được gửi bởi các nút, nếu người xác thực phát hiện có vấn đề với một giao dịch nào đó, họ có thể gửi một bằng chứng gian lận trong vòng bảy ngày. Bằng chứng này sẽ được xác minh bởi hợp đồng thông minh trên L1. Do người gửi cần chỉ rõ giao dịch có vấn đề, người xác thực chỉ cần xác minh giao dịch được chỉ định, vì vậy có thể nhanh chóng chứng minh giao dịch đó có thực sự có vấn đề hay không. Nếu thực sự có giao dịch có vấn đề, thì Batch mà giao dịch đó thuộc về và tất cả các Batch sau đó sẽ phải được hoàn lại, chuỗi L2 sẽ hoàn toàn quay về trạng thái trước khi thực hiện giao dịch gian lận, nút gian lận sẽ bị phạt (tịch thu tiền đặt cọc), trong khi người xác thực sẽ nhận được một số phần thưởng.
Nếu trong vòng bảy ngày không nhận được bất kỳ bằng chứng gian lận nào được gửi bởi các nút, thì tất cả các giao dịch sẽ được xác nhận hợp pháp bởi mạng lưới blockchain.
Hiện tại, "bằng chứng gian lận" là một thiết kế khá thực dụng, nó giống như thanh kiếm Damocles trong các câu chuyện thần thoại, sự tồn tại của nó bản thân đã có giá trị hơn việc sử dụng nó để thực hiện các hình phạt thực tế. Người cầm kiếm có thể tạo ra sự răn đe hiệu quả đối với sâu bọ, điều này vượt xa tác dụng mà sức chiến đấu của nó mang lại. Theo tình hình hiện tại, hầu như chưa bao giờ có nút nào gửi bằng chứng gian lận, chưa nói đến việc thực sự chứng minh nút đã phạm tội. Nguyên nhân thì nhiều, chẳng hạn như các dự án đã thực hiện Op-Rollups đã trải qua thử nghiệm đầy đủ, hình phạt nghiêm khắc dẫn đến chi phí gian lận rất cao, và thiệt hại về kinh tế và uy tín do nút gian lận gây ra vượt xa những lợi ích không đáng kể từ việc làm sai trái.
Trên thực tế, so với việc các nút làm điều xấu, mọi người thường gặp phải sự biến động mạng, sự cố phần mềm dẫn đến sự biến động hoặc gián đoạn mạng. Nhược điểm của Op-Rollups chủ yếu là vấn đề luân chuyển vốn do thời gian thách thức kéo dài đến bảy ngày, cũng như các rủi ro tập trung khác.
ZK-Rollups
Khác với Op-Rollups, vốn có tính lạc quan bẩm sinh, ZK-Rollups cần phải đính kèm một bằng chứng tính hợp lệ ngoài dữ liệu đã nén khi gửi dữ liệu lên chuỗi. Điều này có nghĩa là, ZK-Rollups cũng thực hiện giao dịch ngoài chuỗi, cũng đóng gói giao dịch và gửi lên mạng chính, nhưng trước khi gửi chính thức, cần phải tính toán một bằng chứng tính hợp lệ ngoài chuỗi.
Khái niệm ZK thực ra đã tồn tại trước khi blockchain ra đời, nhưng độ phức tạp của thế giới thực khiến cho các trường hợp ứng dụng của nó rất hạn chế, và khi áp dụng cần phải giới hạn trong một phạm vi rất nhỏ, chẳng hạn như vấn đề quyền riêng tư giữa hai bên cụ thể, và thường phải có một người xác thực tập trung, điều này quyết định rằng nó cần phải dựa trên một mức độ tin cậy nhất định. Lợi thế của blockchain khi ứng dụng công nghệ ZK là nó có khả năng tự nhiên thu hẹp độ phức tạp vào hợp đồng thông minh, thực tế nó chỉ cần xác thực dữ liệu và tính toán trên blockchain, những gì mà hợp đồng thông minh không làm được thì nó cũng không thể xác thực. Vì vậy, so với phương án trước, mọi người chỉ cần tin tưởng vào hợp đồng thông minh phi tập trung, loại niềm tin này không cần phải neo vào bất kỳ tổ chức hoặc cá nhân tập trung nào.
Sự phức tạp của ZK-Rollups so với Op-Rollups cũng nằm ở đây, nó cần phải biên dịch thành một sơ đồ mạch logic phức tạp dựa trên dữ liệu trong quá trình thực hiện giao dịch và logic thực tế mà giao dịch đã trải qua, sau đó dựa vào sơ đồ mạch này, sử dụng các trình chứng minh chuyên dụng để thông qua tính toán mật mã, tạo ra một kết quả có thể được xác minh nhanh chóng (cần một chút thời gian cho việc này). Do các phép toán toán học phụ thuộc vào máy tính có sức mạnh tính toán lớn, nên thường sẽ có các trình biên dịch và xác minh chuyên dụng để thực hiện những công việc này.
Chi phí Layer 2
Vậy còn một vấn đề nữa, một trong những mục đích tồn tại của mạng L2 là để giảm chi phí tương tác của người dùng trên L1, vậy chi phí của chính chúng thì sao?
Đầu tiên là Op-Rollups, chi phí của nó chủ yếu có hai phần: một là phí giao dịch cần trả khi gửi dữ liệu giao dịch đã nén lên L1; phần còn lại là chi phí vận hành của nút L2 (bao gồm phần cứng và lợi nhuận của chúng). Cuối cùng, tất cả những chi phí này sẽ được chuyển giao cho người dùng.
Tin tốt là hiện tại giải pháp EIP-4844 của Ethereum đã giảm đáng kể chi phí khi tương tác giữa L2 và mạng chính.
Ngoài ra, việc duy trì nút cần phải khóa một lượng lớn vốn, phần vốn này không thể được sử dụng cho các mục đích khác, có thể khiến các nhà đầu tư bỏ lỡ cơ hội và gây ra tổn thất gián tiếp.
Chi phí của ZK-Rollups chủ yếu đến từ chi phí tính toán, việc tạo ra chứng minh không kiến thức cần chiếm dụng nhiều tài nguyên tính toán và cần triển khai phần cứng chuyên dụng. Hơn nữa, giống như Op-Rollups, nó cũng cần chịu chi phí giao dịch để gửi dữ liệu lên chuỗi.
Và phần cứng chuyên nghiệp khiến người dùng bình thường cảm thấy e ngại, điều này cũng sẽ dẫn đến việc mạng lưới trở nên trung tâm hóa hơn.
Tóm tắt
Dù là Optimistic Rollups hay ZK-Rollups, đều là câu trả lời then chốt mà hệ sinh thái Ethereum đưa ra để đối phó với thách thức mở rộng. Hiện tại, hai giải pháp lớn vẫn đang tiến triển, với việc các nâng cấp như EIP-4844 của Ethereum được triển khai, chi phí phát hành dữ liệu của L2 đã giảm đáng kể, điều này sẽ giải phóng thêm tiềm năng của hai giải pháp.
This page may contain third-party content, which is provided for information purposes only (not representations/warranties) and should not be considered as an endorsement of its views by Gate, nor as financial or professional advice. See Disclaimer for details.
Web3 Người mới series: Giới thiệu về Ethereum Rollups
Ethereum là một trong những nền tảng blockchain hoạt động tích cực nhất hiện nay, nó mang lại rất nhiều ứng dụng phi tập trung, từ Tài chính phi tập trung (DeFi) đến NFT (Token không thể thay thế), hệ sinh thái rất phát triển. Tuy nhiên, sự phát triển của các giao dịch on-chain cũng đi kèm với một số thách thức vốn có, chẳng hạn như thường xuyên do tắc nghẽn mạng dẫn đến phí giao dịch tăng vọt, thời gian giao dịch kéo dài, tỷ lệ thất bại tăng cao, điều này ảnh hưởng rất nhiều đến sự hào hứng của những người tham gia trên chuỗi.
Để giải quyết những vấn đề trên mà không làm ảnh hưởng đến đặc tính phân tán của chuỗi chính, cộng đồng chủ yếu áp dụng giải pháp mở rộng L2. Nguyên lý cốt lõi của L2 là chuyển việc tính toán và giao dịch từ mạng chính (tức là L1) sang thực hiện trên mạng lớp hai, chỉ gửi kết quả giao dịch cuối cùng về mạng chính. Điều này giúp giao dịch trở nên hiệu quả hơn, chi phí thấp hơn, đồng thời vẫn có thể kế thừa tính bảo mật của mạng chính.
Một số giải pháp L2 nổi bật bao gồm Rollups, sidechain, v.v.
Trong đó, Rollups được chia thành Optimistic Rollups và Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups).
OP-Rollups
Trước tiên, hãy xem Optimistic Rollups, nó thực hiện tất cả các phép toán giao dịch và cập nhật trạng thái trên mạng L2 (điều này giúp tăng tốc độ giao dịch, giảm phí giao dịch), sau đó nén dữ liệu gốc của giao dịch theo lô và phát hành lên mạng chính (để đảm bảo giao dịch hợp lệ). Khi gửi, nút L2 sẽ mặc định cho rằng các giao dịch này đều hợp lệ, không bao gồm giao dịch ác ý, điều này dựa vào luật pháp của thế giới thực: nếu không ai có thể chứng minh bạn có tội, thì bạn nên được coi là vô tội. Mô hình này loại bỏ rất nhiều xác thực không cần thiết, giúp tăng tốc độ xác nhận giao dịch một cách đáng kể và nâng cao hiệu quả giao dịch.
Sau khi giao dịch được gửi bởi các nút, nếu người xác thực phát hiện có vấn đề với một giao dịch nào đó, họ có thể gửi một bằng chứng gian lận trong vòng bảy ngày. Bằng chứng này sẽ được xác minh bởi hợp đồng thông minh trên L1. Do người gửi cần chỉ rõ giao dịch có vấn đề, người xác thực chỉ cần xác minh giao dịch được chỉ định, vì vậy có thể nhanh chóng chứng minh giao dịch đó có thực sự có vấn đề hay không. Nếu thực sự có giao dịch có vấn đề, thì Batch mà giao dịch đó thuộc về và tất cả các Batch sau đó sẽ phải được hoàn lại, chuỗi L2 sẽ hoàn toàn quay về trạng thái trước khi thực hiện giao dịch gian lận, nút gian lận sẽ bị phạt (tịch thu tiền đặt cọc), trong khi người xác thực sẽ nhận được một số phần thưởng.
Nếu trong vòng bảy ngày không nhận được bất kỳ bằng chứng gian lận nào được gửi bởi các nút, thì tất cả các giao dịch sẽ được xác nhận hợp pháp bởi mạng lưới blockchain.
Hiện tại, "bằng chứng gian lận" là một thiết kế khá thực dụng, nó giống như thanh kiếm Damocles trong các câu chuyện thần thoại, sự tồn tại của nó bản thân đã có giá trị hơn việc sử dụng nó để thực hiện các hình phạt thực tế. Người cầm kiếm có thể tạo ra sự răn đe hiệu quả đối với sâu bọ, điều này vượt xa tác dụng mà sức chiến đấu của nó mang lại. Theo tình hình hiện tại, hầu như chưa bao giờ có nút nào gửi bằng chứng gian lận, chưa nói đến việc thực sự chứng minh nút đã phạm tội. Nguyên nhân thì nhiều, chẳng hạn như các dự án đã thực hiện Op-Rollups đã trải qua thử nghiệm đầy đủ, hình phạt nghiêm khắc dẫn đến chi phí gian lận rất cao, và thiệt hại về kinh tế và uy tín do nút gian lận gây ra vượt xa những lợi ích không đáng kể từ việc làm sai trái.
Trên thực tế, so với việc các nút làm điều xấu, mọi người thường gặp phải sự biến động mạng, sự cố phần mềm dẫn đến sự biến động hoặc gián đoạn mạng. Nhược điểm của Op-Rollups chủ yếu là vấn đề luân chuyển vốn do thời gian thách thức kéo dài đến bảy ngày, cũng như các rủi ro tập trung khác.
ZK-Rollups
Khác với Op-Rollups, vốn có tính lạc quan bẩm sinh, ZK-Rollups cần phải đính kèm một bằng chứng tính hợp lệ ngoài dữ liệu đã nén khi gửi dữ liệu lên chuỗi. Điều này có nghĩa là, ZK-Rollups cũng thực hiện giao dịch ngoài chuỗi, cũng đóng gói giao dịch và gửi lên mạng chính, nhưng trước khi gửi chính thức, cần phải tính toán một bằng chứng tính hợp lệ ngoài chuỗi.
Khái niệm ZK thực ra đã tồn tại trước khi blockchain ra đời, nhưng độ phức tạp của thế giới thực khiến cho các trường hợp ứng dụng của nó rất hạn chế, và khi áp dụng cần phải giới hạn trong một phạm vi rất nhỏ, chẳng hạn như vấn đề quyền riêng tư giữa hai bên cụ thể, và thường phải có một người xác thực tập trung, điều này quyết định rằng nó cần phải dựa trên một mức độ tin cậy nhất định. Lợi thế của blockchain khi ứng dụng công nghệ ZK là nó có khả năng tự nhiên thu hẹp độ phức tạp vào hợp đồng thông minh, thực tế nó chỉ cần xác thực dữ liệu và tính toán trên blockchain, những gì mà hợp đồng thông minh không làm được thì nó cũng không thể xác thực. Vì vậy, so với phương án trước, mọi người chỉ cần tin tưởng vào hợp đồng thông minh phi tập trung, loại niềm tin này không cần phải neo vào bất kỳ tổ chức hoặc cá nhân tập trung nào.
Sự phức tạp của ZK-Rollups so với Op-Rollups cũng nằm ở đây, nó cần phải biên dịch thành một sơ đồ mạch logic phức tạp dựa trên dữ liệu trong quá trình thực hiện giao dịch và logic thực tế mà giao dịch đã trải qua, sau đó dựa vào sơ đồ mạch này, sử dụng các trình chứng minh chuyên dụng để thông qua tính toán mật mã, tạo ra một kết quả có thể được xác minh nhanh chóng (cần một chút thời gian cho việc này). Do các phép toán toán học phụ thuộc vào máy tính có sức mạnh tính toán lớn, nên thường sẽ có các trình biên dịch và xác minh chuyên dụng để thực hiện những công việc này.
Chi phí Layer 2
Vậy còn một vấn đề nữa, một trong những mục đích tồn tại của mạng L2 là để giảm chi phí tương tác của người dùng trên L1, vậy chi phí của chính chúng thì sao?
Đầu tiên là Op-Rollups, chi phí của nó chủ yếu có hai phần: một là phí giao dịch cần trả khi gửi dữ liệu giao dịch đã nén lên L1; phần còn lại là chi phí vận hành của nút L2 (bao gồm phần cứng và lợi nhuận của chúng). Cuối cùng, tất cả những chi phí này sẽ được chuyển giao cho người dùng.
Tin tốt là hiện tại giải pháp EIP-4844 của Ethereum đã giảm đáng kể chi phí khi tương tác giữa L2 và mạng chính.
Ngoài ra, việc duy trì nút cần phải khóa một lượng lớn vốn, phần vốn này không thể được sử dụng cho các mục đích khác, có thể khiến các nhà đầu tư bỏ lỡ cơ hội và gây ra tổn thất gián tiếp.
Chi phí của ZK-Rollups chủ yếu đến từ chi phí tính toán, việc tạo ra chứng minh không kiến thức cần chiếm dụng nhiều tài nguyên tính toán và cần triển khai phần cứng chuyên dụng. Hơn nữa, giống như Op-Rollups, nó cũng cần chịu chi phí giao dịch để gửi dữ liệu lên chuỗi.
Và phần cứng chuyên nghiệp khiến người dùng bình thường cảm thấy e ngại, điều này cũng sẽ dẫn đến việc mạng lưới trở nên trung tâm hóa hơn.
Tóm tắt
Dù là Optimistic Rollups hay ZK-Rollups, đều là câu trả lời then chốt mà hệ sinh thái Ethereum đưa ra để đối phó với thách thức mở rộng. Hiện tại, hai giải pháp lớn vẫn đang tiến triển, với việc các nâng cấp như EIP-4844 của Ethereum được triển khai, chi phí phát hành dữ liệu của L2 đã giảm đáng kể, điều này sẽ giải phóng thêm tiềm năng của hai giải pháp.