chuỗi khối mô-đun: giải pháp có thể cắm vào giúp đột phá hiệu suất

Blockchain đơn thể nổi tiếng với tính toàn diện, đảm nhiệm độc lập các khía cạnh khác nhau của mạng, từ lưu trữ dữ liệu đến xác thực giao dịch. Trong khi đó, chuỗi khối mô-đun thông qua việc tách biệt các chức năng khác nhau của blockchain thành các mô-đun độc lập, có thể cung cấp hỗ trợ hiệu suất và trải nghiệm người dùng mượt mà cho các chức năng cụ thể, từ đó giải quyết một phần vấn đề "tam giác không thể".

Ethereum, như nền tảng chuỗi khối đầu tiên hỗ trợ hợp đồng thông minh, đã cung cấp một nền tảng màu mỡ cho thiết kế mô-đun. Khi công nghệ chuỗi khối phát triển, hệ sinh thái Bitcoin cũng bắt đầu khám phá khả năng mô-đun, thông qua việc thêm các mô-đun mới để thực hiện các chức năng nâng cao hơn, chẳng hạn như cải thiện bảo mật quyền riêng tư, xử lý giao dịch hiệu quả hơn hoặc chức năng hợp đồng thông minh được nâng cao.

Công nghệ mô-đun đại diện cho một tư duy sản phẩm "tinh thần" hơn về khả năng cắm và gỡ, trong tương lai sẽ xuất hiện những giải pháp blockchain linh hoạt và tùy chỉnh hơn, các dịch vụ và chức năng có thể dễ dàng được chèn vào và gỡ bỏ như các khối Lego. Sự linh hoạt này cho phép các nhà phát triển nhanh chóng xây dựng và triển khai các giải pháp blockchain dựa trên nhu cầu của các tình huống ứng dụng cụ thể.

chuỗi khối mô-đun解析

Khi chúng ta thảo luận về chuỗi khối mô-đun, trước tiên phải hiểu khái niệm chuỗi khối đơn thể. Chuỗi đơn thể như Bitcoin, Ethereum, v.v., nổi tiếng với tính toàn diện của nó, độc lập đảm nhận mọi khía cạnh của mạng lưới, từ lưu trữ dữ liệu đến xác minh giao dịch, và đến thực thi hợp đồng thông minh. Trong quá trình này, chuỗi đơn thể đóng vai trò như một người đa năng, tham gia vào tất cả các khâu.

Lấy Ethereum làm ví dụ, một chuỗi khối đơn thể trưởng thành thường có thể được chia thành bốn kiến trúc chính:

• Tầng thực thi
• Tầng thanh toán
• Tầng khả năng sử dụng dữ liệu/ Tầng DA
• Lớp đồng thuận

Thông qua phép so sánh này, chúng ta có thể hiểu rõ hơn cách mà các kiến trúc khác nhau của Blockchain hoạt động cùng nhau. Blockchain đơn thể là việc tập trung tất cả các chức năng trên cùng một chuỗi, trong khi chuỗi khối mô-đun là một kiến trúc Blockchain mới, phân tách hệ thống Blockchain thành nhiều thành phần hoặc cấp độ chuyên biệt, mỗi thành phần chịu trách nhiệm xử lý các nhiệm vụ cụ thể như đồng thuận, khả năng sẵn có của dữ liệu, thực thi và thanh toán.

chuỗi khối mô-đun giống như một nhóm chuyên gia, tập trung vào việc khai thác sâu và đổi mới công nghệ trong các lĩnh vực riêng của họ. Sự tập trung này cho phép chuỗi khối mô-đun cung cấp hiệu suất và trải nghiệm người dùng vượt trội trong các chức năng cụ thể, chẳng hạn như chúng có thể cung cấp tốc độ xử lý giao dịch nhanh hơn với chi phí thấp hơn.

Trong kiến trúc nút, chuỗi đơn phụ thuộc vào nút đầy đủ, những nút này phải tải xuống và xử lý toàn bộ bản sao dữ liệu của chuỗi khối. Điều này không chỉ đặt ra yêu cầu cao về tài nguyên lưu trữ và tính toán, mà còn hạn chế tốc độ mở rộng của mạng. So với điều đó, chuỗi khối mô-đun áp dụng thiết kế nút nhẹ, chỉ cần xử lý thông tin tiêu đề khối, từ đó cải thiện đáng kể tốc độ giao dịch và hiệu quả mạng.

Một lợi thế nổi bật của chuỗi khối mô-đun là tính linh hoạt và khả năng hợp tác của nó. Chúng có thể chuyển giao các chức năng không cốt lõi cho các chuyên gia khác, tạo ra một hiệu ứng hợp tác, đạt được sự cải thiện đáng kể về hiệu suất tổng thể. Triết lý thiết kế này tương tự như các viên gạch Lego, cho phép các nhà phát triển tự do kết hợp các mô-đun khác nhau theo nhu cầu của dự án, tạo ra các giải pháp đa dạng.

Mặc dù chuỗi đơn thể hiện ưu thế về kiểm soát toàn cầu, an ninh và tính ổn định, chúng cũng phải đối mặt với thách thức về khả năng mở rộng, độ khó trong việc nâng cấp và thích ứng với nhu cầu mới. Chuỗi khối mô-đun nổi bật với tính linh hoạt và khả năng tùy chỉnh cao, đơn giản hóa quy trình tạo ra và tối ưu hóa chuỗi khối mới.

Tuy nhiên, chuỗi khối mô-đun cũng phải đối mặt với những thách thức riêng của nó. Kiến trúc phức tạp của nó làm tăng khối lượng công việc của các nhà phát triển trong việc thiết kế, phát triển và bảo trì. Là một công nghệ mới nổi, chuỗi khối mô-đun chưa trải qua các bài kiểm tra an toàn toàn diện và thử thách của sự biến động thị trường, tính ổn định và an toàn lâu dài của nó vẫn cần được xác minh thêm.

Ưu điểm của chuỗi khối mô-đun

Tại sao công nghệ chuỗi khối mô-đun lại được quan tâm rộng rãi và được dự đoán là "xu hướng tương lai"? Điều này liên quan chặt chẽ đến lý thuyết "tam giác không thể" nổi tiếng trong lĩnh vực blockchain.

"Tam giác không thể" của Blockchain đề cập đến việc một mạng lưới blockchain khó có thể đạt được trạng thái tối ưu cho ba thuộc tính cốt lõi là tính bảo mật, tính phi tập trung và khả năng mở rộng trong cùng một thời điểm.

• Khả năng mở rộng liên quan đến khả năng của mạng trong việc xử lý một lượng lớn giao dịch và khả năng duy trì hiệu suất cao và chi phí thấp khi số lượng người dùng và giao dịch tăng lên. Thường được đo bằng TPS (số giao dịch mỗi giây) và độ trễ (thời gian xác nhận giao dịch).
• An ninh liên quan đến chi phí và độ khó trong việc bảo vệ mạng blockchain khỏi các cuộc tấn công. Ví dụ, cơ chế POW của Bitcoin yêu cầu kẻ tấn công phải nắm giữ hơn 51% sức mạnh tính toán của toàn mạng, trong khi cơ chế POS của Ethereum cần hơn ⅓ số nút đồng tâm.
• Tính phi tập trung mô tả việc hoạt động của mạng không phụ thuộc vào một nút trung tâm duy nhất, mà phân tán trên nhiều nút khác nhau, càng nhiều nút và phân bố địa lý càng rộng, thì mức độ phi tập trung của mạng càng cao.

Quan điểm cốt lõi của "Tam giác không thể" là một hệ thống chuỗi khối rất khó có thể tối ưu hóa trên cả ba đặc điểm này. Ví dụ: trong số nhiều chuỗi công khai, Bitcoin và Ethereum nổi bật về tính phi tập trung và độ an toàn nhờ vào sự phân bố rộng rãi của các nút và số lượng nút dồi dào.

Tuy nhiên, chúng đã hy sinh một mức độ khả năng mở rộng nhất định, dẫn đến tốc độ giao dịch chậm và phí giao dịch cao: thời gian tạo khối của Bitcoin khoảng 10 phút, TPS của Ethereum khoảng 13, và trong những lúc khối lượng giao dịch tăng vọt, phí giao dịch của Ethereum có thể lên đến hàng trăm đô la.

Chính trong bối cảnh như vậy, công nghệ chuỗi khối mô-đun ra đời, nó giải quyết những thách thức về khả năng mở rộng và chi phí giao dịch của chuỗi công khai truyền thống bằng cách phân bổ các chức năng khác nhau cho các mô-đun chuyên biệt. Ví dụ, mạng Lightning của Bitcoin và công nghệ Rollup của Ethereum đều là biểu hiện của tư tưởng mô-đun.

Ưu điểm của chuỗi khối mô-đun nằm ở kiến trúc phân lớp của nó, cho phép mỗi lớp được tối ưu hóa cho các nhu cầu cụ thể. Lớp dữ liệu có thể tập trung vào việc lưu trữ và xác thực dữ liệu, trong khi lớp thực thi có thể xử lý logic hợp đồng thông minh. Sự phân tách này không chỉ nâng cao hiệu suất và hiệu quả mà còn thúc đẩy khả năng tương tác giữa các chuỗi khối khác nhau, cung cấp nền tảng cho việc xây dựng một hệ sinh thái mở và liên kết.

Tóm lại, công nghệ chuỗi khối mô-đun cung cấp một phương pháp mới để giải quyết những hạn chế của chuỗi công khai truyền thống. Nó đạt được khả năng mở rộng cao hơn và chi phí giao dịch thấp hơn trên cơ sở duy trì tính phi tập trung và an toàn, có ý nghĩa sâu rộng đối với việc ứng dụng rộng rãi và phát triển lâu dài của công nghệ blockchain.

chuỗi khối mô-đun dự án phân tích

Chuỗi khối mô-đun dựa trên các đặc điểm kiến trúc của nó có thể được phân chia thành nhiều loại khác nhau. Trong số các loại này, lớp khả dụng dữ liệu và lớp đồng thuận do sự phụ thuộc lẫn nhau chặt chẽ của chúng thường được thiết kế như một thực thể thống nhất. Điều này là do, khi các nút nhận được dữ liệu giao dịch, thường cũng sẽ xác định ngay thứ tự của giao dịch, đây là cốt lõi của sự an toàn và tính không thể thay đổi của chuỗi khối.

Dựa trên nguyên tắc thiết kế này, chúng ta có thể hiểu các dự án chuỗi khối mô-đun từ ba khía cạnh: lớp thực thi, lớp khả năng truy cập dữ liệu và lớp đồng thuận, lớp thanh toán.

Tầng thực thi: Layer 2

Công nghệ Layer 2, như một sự mở rộng của lớp thực thi trong kiến trúc chuỗi khối, là một biểu hiện của khái niệm chuỗi khối mô-đun. Nó thông qua việc xây dựng các mạng, hệ thống hoặc công nghệ ngoài chuỗi được xây dựng trên chuỗi khối cơ sở, nhằm nâng cao khả năng mở rộng của chuỗi chính.

Giải pháp Layer 2 cho phép xử lý giao dịch nhanh hơn và tiết kiệm chi phí hơn, đồng thời duy trì tính bảo mật và phi tập trung của chuỗi khối cơ sở. Theo bảng điều khiển dune được thực hiện bởi @0xning, có thể thấy tỷ lệ gas tiêu thụ cho xác thực và thanh toán Layer 2 trên hệ sinh thái Ethereum trung bình thấp hơn 10%, giúp tiết kiệm đáng kể chi phí giao dịch cho người dùng.

Công nghệ Rollup hiện là giải pháp Layer 2 phổ biến nhất, với ý tưởng cốt lõi là "thực hiện ngoài chuỗi, xác minh trên chuỗi", thực hiện các tính toán và công việc khác ngoài chuỗi, sau đó tải dữ liệu calldata trở lại mạng chính.

Thực thi ngoài chuỗi

Trong mô hình Rollup, giao dịch được thực hiện bên ngoài chuỗi, trong khi chuỗi khối cơ sở chỉ chịu trách nhiệm xác minh chứng minh giao dịch trong hợp đồng thông minh và lưu trữ dữ liệu giao dịch gốc. Thiết kế này giảm đáng kể khối lượng tính toán của chuỗi chính, giảm nhu cầu lưu trữ, cho phép xử lý giao dịch hiệu quả hơn.

Để giảm chi phí hơn nữa, Rollup đã áp dụng công nghệ đóng gói giao dịch. Có thể so sánh điều này với việc đóng gói hàng hóa trong logistics, việc gửi riêng lẻ từng món hàng sẽ phát sinh chi phí vận chuyển cao. Công nghệ Rollup thông qua việc đóng gói nhiều giao dịch lại với nhau, chỉ cần một lần "vận chuyển", từ đó giảm đáng kể chi phí cho mỗi giao dịch.

xác thực trên chuỗi

Xác minh trên chuỗi là chìa khóa cho tính bảo mật của mạng Layer 2. Mạng Layer 2 phải cung cấp chứng minh mã hóa để giải quyết những bất đồng tiềm ẩn trên chuỗi khối cơ sở. Hiện tại, hai cơ chế chứng minh chủ yếu là chứng minh lỗi và chứng minh hiệu lực, chúng lần lượt hỗ trợ cho Optimistic Rollups và ZK Rollups.

Chứng minh lỗi của Optimistic Rollups

Optimistic Rollups áp dụng một giả thuyết lạc quan, tức là tất cả các giao dịch mặc định là hợp lệ, trừ khi có bằng chứng rõ ràng cho thấy có lỗi. Mô hình này dựa vào bằng chứng lỗi trong thời gian thách thức (bằng chứng gian lận), bất kỳ người tham gia mạng nào cũng có thể nộp bằng chứng để thách thức trạng thái của hợp đồng thông minh, đảm bảo tính công bằng và minh bạch của mạng.

Theo dữ liệu của L2BEAT, hiện tại có 16 Layer 2 sử dụng cơ chế Optimistic Rollups, như: một nền tảng giao dịch, một nền tảng, Base, Blast, v.v.

Chứng minh tính hợp lệ của ZK Rollups

Khác với Optimistic Rollups, ZK Rollups áp dụng một phương pháp thận trọng hơn, yêu cầu tất cả các giao dịch phải trải qua chứng minh tính hợp lệ trước khi được chấp nhận. Cơ chế chứng minh này tương tự như một quy trình xác minh, đảm bảo rằng mỗi giao dịch và phép tính trong mạng Layer 2 đều chính xác.

Nói ngắn gọn, chứng minh tính hợp lệ là nền tảng của ZK-Rollups, nó yêu cầu mỗi lô giao dịch phải kèm theo chứng minh tương ứng, từ đó đảm bảo rằng hợp đồng thông minh trên chuỗi khối nền tảng có thể xác minh và phê duyệt các thay đổi trạng thái. Đối với các nút xác minh, ZK Rollups cung cấp một cơ chế thanh toán không có lỗi, vì mỗi giao dịch đều phải vượt qua xác minh tính hợp lệ nghiêm ngặt.

Theo dữ liệu của L2BEAT, hiện tại có 11 Layer 2 áp dụng cơ chế ZK Rollups, chẳng hạn như: Linea, Starknet, một số DEX, v.v.

lớp khả năng dữ liệu

Celestia

Celestia như một người tiên phong trong lĩnh vực chuỗi khối mô-đun, bản chất của nó là một lớp khả dụng dữ liệu, cung cấp nền tảng vững chắc cho việc phát triển dApps và Rollup. Bằng cách triển khai trên lớp khả dụng dữ liệu và lớp đồng thuận của Celestia, các nhà phát triển ứng dụng có thể tập trung vào việc tối ưu hóa logic thực thi, trong khi giao phó tính phức tạp của khả dụng dữ liệu và cơ chế đồng thuận cho Celestia xử lý.

Thiết kế kiến trúc của Celestia cung cấp nhiều giải pháp đa dạng cho việc mở rộng mô-đun, cấu trúc của nó chủ yếu bao gồm ba loại sau:

• Rollup chủ quyền: Celestia cung cấp lớp khả năng sử dụng dữ liệu và lớp đồng thuận, trong khi lớp thanh toán và lớp thực thi được thực hiện độc lập bởi các chuỗi chủ quyền riêng.
• Rollup thanh toán (ví dụ dự án Cevmos): Dựa trên lớp DA và đồng thuận mà Celestia cung cấp, Cevmos cung cấp dịch vụ lớp thanh toán, trong khi chuỗi ứng dụng đảm nhận vai trò lớp thực thi.
• Celestium: Lớp khả dụng dữ liệu do Celestia phụ trách, lớp đồng thuận và lớp thanh toán dựa vào mạng lưới mạnh mẽ của Ethereum, chuỗi ứng dụng tiếp tục tập trung vào lớp thực thi.

![Đọc sâu về mô-đun: Kiến trúc cắm và chạy