Xét về khả năng mở rộng, Ethereum là một trong những blockchain đầy tham vọng nhất. Trên thực tế, không có chuỗi khối nào khác có thể có chiến lược mở rộng quy mô toàn diện như của Ethereum. Tuy nhiên, quy mô không phải là duy nhất đối với Ethereum; mọi chuỗi khối phải được mở rộng quy mô để duy trì tính phù hợp trong nền kinh tế hỗ trợ chuỗi khối trong tương lai.
Khả năng mở rộng Blockchain là gì?
Trước khi tìm hiểu về chuỗi khối Ethereum, chúng ta hãy tìm hiểu sơ qua về định nghĩa khả năng mở rộng của Blockchain. Khả năng mở rộng chuỗi khối đề cập đến khả năng của mạng chuỗi khối để đáp ứng thông lượng giao dịch cao và xử lý một số lượng lớn giao dịch. Do đó, một mạng blockchain có thể thực hiện nhiều giao dịch mỗi giây (TPS) được coi là có khả năng mở rộng. Ngược lại, các chuỗi khối có thông lượng thấp có khả năng mở rộng hạn chế. Các hệ thống phi tập trung thực hiện phân quyền bằng cách phổ biến việc ra quyết định cho tất cả các thành viên mạng. Kết quả là, chúng hoạt động tốt hơn các hệ thống tập trung dựa vào cơ quan trung ương để đưa ra các lựa chọn. Tuy nhiên, yêu cầu nhiều cá nhân đưa ra đánh giá có những nhược điểm.
Bộ ba bất khả thi về khả năng mở rộng Blockchain
Phân cấp là tiền đề cơ bản mà Bitcoin và chuỗi khối được xây dựng. Khả năng chống kiểm duyệt được kích hoạt thông qua phân cấp, cho phép mọi người tham gia vào một hệ sinh thái phi tập trung mà không cần cơ quan trung ương hoặc trung gian. Tính bảo mật liên quan đến tính toàn vẹn và tính bất biến của sổ cái công khai, cũng như khả năng chống lại các cuộc tấn công 51% hoặc các cuộc tấn công mạng giống như DDoS. Khả năng mở rộng đề cập đến khả năng quản lý khối lượng giao dịch ngày càng tăng của mạng blockchain. Để trở thành máy tính thế giới mà người tạo ra nó đã hình dung, chuỗi khối Ethereum phải bằng thông lượng giao dịch của một số hệ thống tập trung, chẳng hạn như Amazon, Visa hoặc Mastercard.
Giải pháp mở rộng quy mô Ethereum
Giải pháp mở rộng Ethereum là một trong những chủ đề tích cực nhất trong cộng đồng Ethereum . Giao dịch cuối cùng – Ngày nay, phải mất khoảng sáu khối với Bitcoin và 3-4 phút với Ethereum để mạng xem xét một khối đã hoàn thành trong chuỗi chính. Độc giả quan tâm nên kiểm tra khối của Vitalik để giải quyết giao dịch và xác suất cuối cùng của khối. Các giải pháp đang được triển khai hoặc đề xuất thuộc ba loại: giải pháp trên chuỗi, giải pháp ngoài chuỗi và giao thức cơ chế đồng thuận. Có một số vấn đề rõ ràng hoặc lý thuyết, chẳng hạn như tăng kích thước khối hoặc chia một chuỗi khối thành nhiều chuỗi tiền điện tử khác nhau. Do tính chất của mạng ngang hàng, kỹ thuật chia tỷ lệ theo chiều ngang tiêu chuẩn có thể không hoạt động.Riêng đối với mạng Ethereum, một số suy nghĩ đã được đưa ra cho các hợp đồng thông minh có trạng thái và không trạng thái góp phần gây ra mối lo ngại về khả năng mở rộng. Chúng tôi sẽ xem xét các ý tưởng cấp cao của tất cả các giải pháp đó trước khi đi sâu vào một số giải pháp hấp dẫn nhất.
Kích thước Block
Điều này có thể so sánh với chiến lược mở rộng theo chiều dọc. Một số loại tiền điện tử, chẳng hạn như Bitcoin Cash và Ethereum Core, đang triển khai kích thước khối cao hơn để cải thiện thông lượng giao dịch tổng thể. Giả định đằng sau kỹ thuật này là vì khai thác PoW là nút cổ chai chính trong toàn bộ quá trình, nên việc tăng kích thước khối cho phép chúng tôi xử lý nhiều giao dịch hơn cho mỗi lần khai thác. Có thể mất nhiều thời gian hơn một chút để tạo biểu đồ tuần hoàn có hướng (DAG) để khai thác dựa trên stash, nhưng thời gian trung bình để hoàn thành quá trình khai thác có thể không bị ảnh hưởng vì hầu hết các máy khách Ethereum đều lưu DAG vào bộ nhớ cache.
Tiền thay thế
Một tùy chọn khác là có một số chuỗi khối nhỏ và tiền điện tử thay vì một chuỗi khối lớn. Điều này cuối cùng có thể xảy ra, vì nhiều doanh nghiệp ngành dọc đang xây dựng hoặc nhắm đến việc tạo ra các chuỗi dành riêng cho ngành. Điều này sẽ làm giảm hoạt động của người dùng trên từng chuỗi khối riêng biệt và do đó, sẽ cho phép một hệ sinh thái có khả năng mở rộng hơn.
Sự khác biệt trong Chuỗi
Phương pháp này, tuy nhiên, có một vài nhược điểm. Một là lo ngại về an ninh. Người ta tin rằng nếu nhiều nút mạng tham gia vào quá trình xử lý giao dịch chuỗi khối, thì mạng sẽ an toàn hơn. Với nhiều loại chuỗi tiền điện tử hơn, sẽ có ít nút hơn chạy trên bất kỳ chuỗi khối nào. Điều này có thể làm cho chuỗi khối kém an toàn hơn, vì mạng tiền điện tử nhỏ hơn có thể dễ bị tấn công mạng hơn.
Giải pháp trên chain
Các giải pháp trên chuỗi, còn được gọi là giải pháp lớp 1, được thiết kế để giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng và hiệu suất ở lớp cơ bản của mạng chuỗi khối Ethereum. Mục tiêu của sharding trên mạng Ethereum là phân chia các nút mạng, chuỗi khối và trạng thái toàn cầu thành các phân đoạn riêng biệt và mỗi phân đoạn sẽ thiết lập một thỏa thuận về trạng thái giao dịch trên toàn phân đoạn giữa các nút đó trong nhóm. Ở cấp độ khái niệm, điều này tương tự như Plasma, giải pháp chuỗi bên lớp 2, nhưng những khó khăn về công nghệ, hậu quả và nỗ lực mạng là khác nhau đáng kể.
Một giải pháp thay thế lớp 1 hoặc trên chuỗi khác là chuyển sang cơ chế đồng thuận Proof of Stake (PoS), đây là một trong những chủ đề nghiên cứu tích cực nhất giải quyết các khó khăn về khả năng mở rộng và hiệu suất trong Ethereum. Có một số tranh chấp về lợi ích và hạn chế của quy trình đồng thuận dựa trên PoW. Nó rất thành công trong việc bảo vệ chuỗi khối trong mạng phi tập trung, nhưng nó cũng là một nút cổ chai lớn trong hiệu suất chuỗi khối. So với kỹ thuật PoW, các nút PoS được cho là tiết kiệm năng lượng hơn và thân thiện với môi trường hơn. Nó cũng được coi là an toàn hơn. Nó có hiệu quả làm giảm khả năng tấn công 51%vì những người xác thực thù địch sẽ cần phải có được hơn 50% tổng số cổ phần để tiếp quản mạng blockchain. Do nguy cơ mất “tài sản thế chấp”, một thuật toán như vậy nhằm ngăn chặn những kẻ tấn công phê duyệt các giao dịch không có thật.
Tương tự như PoW, sự phi tập trung thực sự có thể không đạt được hoàn toàn trong chuỗi khối công khai dựa trên PoS. Điều này là do một số nút giàu có có thể thống trị cổ phần trong mạng. Những người đặt nhiều cổ phần hơn về cơ bản sẽ kiểm soát phần lớn phiếu bầu và có xác suất tạo ra một khối mới cao hơn. Cả hai thuật toán đều dễ bị tổn thương trước thách thức kinh tế và xã hội trong việc làm cho người giàu trở nên giàu có hơn.
Giải pháp ngoài chain
Tương tự như lý do cho giải pháp on-chain, cộng đồng Ethereum đang tích cực tìm kiếm các giải pháp thay thế off-chain, thường được gọi là giải pháp lớp 2. Một lựa chọn là giải pháp chuỗi bên Plasma. Thay vì đặt tất cả các giao dịch trên chuỗi chính, Plasma cho phép bất kỳ ai thiết lập chuỗi phụ và kết nối chúng với chuỗi khối toàn cầu. Điều này có thể so sánh với cách tiếp cận mạng ánh sáng Bitcoin. Tạo một số chuỗi nhỏ là một cách rõ ràng để nâng cao khả năng mở rộng và thông lượng. Đây có vẻ là một lựa chọn khả thi vì nó có thể đáp ứng cả mục tiêu của công ty và xã hội.
Chuỗi gốc sẽ cung cấp tính bảo mật và tính toàn vẹn. Nếu bất kỳ nghi ngờ gian lận nào được xác định trong chuỗi plasma, các giao dịch sẽ được khôi phục và người dùng Plasma sẽ có thể rời khỏi chuỗi plasma và chuyển sang chuỗi gốc.
Mạng plasma
Mỗi chuỗi plasma là một blockchain trong chính nó. Chúng được liên kết với Ethereum Root Chain thông qua một hợp đồng thông minh. Hợp đồng thông minh hoạt động như một cầu nối, kết nối toàn bộ chuỗi con với chuỗi gốc. Bất kỳ ai cũng có thể xây dựng chuỗi plasma và viết hợp đồng thông minh kết nối nó với chuỗi gốc. Các giao dịch trong chuỗi plasma sẽ được giữ lại bởi mỗi chuỗi plasma. Bằng chứng Merkle trong các tiêu đề khối sau đó sẽ được sử dụng để xác thực dữ liệu trên chuỗi con. Điều này cho phép hàng chục nghìn giao dịch được thực hiện song song trên một số chuỗi plasma, đồng thời để lại thông tin tiêu đề Merkle tối thiểu và đủ trên chuỗi gốc để đảm bảo tính bảo mật:
Chain Plasma độc lập
Chuỗi gốc sẽ hoạt động như một trọng tài, tương tự như hệ thống tòa án liên bang ở Hoa Kỳ, trong đó tòa án tối cao là chuỗi gốc và chuỗi plasma là tòa án lưu động hoặc tòa án quận. Khi một vấn đề đã được tòa án quận liên bang xác định, vấn đề đó có thể được kháng cáo lên tòa lưu động hoặc tòa án tối cao để phân xử theo hệ thống tòa án liên bang. Khi gian lận xảy ra trong chuỗi plasma, cho dù đó là chi tiêu gấp đôi giữa các chuỗi hay bạn rút tiền nhiều hơn số tiền bạn có trong tất cả các tài khoản, bất kỳ ai cũng có thể đưa ra bằng chứng gian lận để chỉ ra giao dịch là bất hợp pháp. Nếu giao dịch được xác nhận là gian lận, giao dịch sẽ bị đảo ngược.
Người dùng plasma có thể rời khỏi chuỗi plasma con và chuyển ête trở lại chuỗi chính. Các kế hoạch ban đầu thiết lập một khái niệm trình xác thực duy nhất với tư cách là người điều hành chuỗi khối plasma, để xác thực và thêm giao dịch vào các khối, cũng như kiểm soát trạng thái của chuỗi khối con. Cơ sở lý luận đằng sau kỹ thuật này là chuỗi gốc thực thi tính bảo mật và tính toàn vẹn của chuỗi khối trên toàn thế giới bằng cách sử dụng PoW hoặc, nhiều khả năng hơn, là thuật toán đồng thuận lai giữa PoW và PoS. Trong trường hợp trình xác thực của chuỗi plasma nắm giữ quỹ và tham gia vào các hành vi gian lận, bất kỳ ai cũng có thể cung cấp bằng chứng gian lận chống lại trình xác thực cho chuỗi gốc.
Mô hình tài khoản Ethereum đơn giản hóa việc xác minh giao dịch và chuyển tiền với chi phí song song. Vì tất cả các giao dịch phải được xác thực bởi tất cả các nút nên đây có thể không phải là một bất lợi đáng kể. Tuy nhiên, khi chuỗi gốc chuyển từ xử lý giao dịch sang thực thi bảo mật và phân xử, khả năng xác thực song song các giao dịch không chính xác trở nên quan trọng. Plasma tiềm năng có thể cung cấp cho mạng chuỗi khối Ethereum khi một cây chuỗi con Ethereum plasma được kết hợp với chuỗi plasma mẹ và cuối cùng được kết nối và bảo mật thông qua chuỗi gốc Ethereum.
Ethereum Root Chain
Khả năng mở rộng to lớn sẽ đạt được bằng cách gia công phần mềm tính toán đắt tiền cho các chuỗi con, cho phép Ethereum Root Chain cung cấp các dịch vụ phân xử và bảo mật dùng chung cho chuỗi khối trên quy mô toàn cầu. Có một vài tùy chọn khả năng tương tác chuỗi chéo có thể so sánh được, chẳng hạn như mạng Cosmos. Mạng Cosmos, được tuyên bố là internet của các chuỗi khối, có thiết kế tích hợp theo kiểu trung tâm. Các chuỗi khối độc lập đóng vai trò là vùng hoặc nan hoa của chuỗi khối chính, đóng vai trò là trung tâm. Mục tiêu của nó là làm cho việc tích hợp chuỗi khối trở nên dễ dàng hơn bằng cách sử dụng giao thức IBC (liên lạc giữa các chuỗi khối).
Ethereum có khả năng mở rộng hơn Bitcoin không?
Đây là một câu hỏi khó trả lời một cách thuyết phục. Tính đến hôm nay, Ethereum dường như có khả năng mở rộng hơn Bitcoin vì nó xử lý nhiều giao dịch hơn một chút mỗi giây. Đồng thời, vì hashrate của Ethereum nhỏ hơn và mạng của nó có thể không được phân cấp như của Bitcoin nên một số người cho rằng Bitcoin an toàn hơn Ethereum. Hơn nữa, Ethereum đang tăng nhanh hơn Bitcoin, khiến cho việc lưu trữ một nút hoàn chỉnh trở nên cực kỳ tốn kém đối với người dùng thông thường. Với việc Ethereum đang trong quá trình chuyển đổi sang Proof-of-Stake và áp dụng cấu trúc thượng tầng có khả năng mở rộng mô-đun hoàn chỉnh, vẫn còn phải xem liệu khả năng mở rộng tăng lên đi kèm với động thái này cũng sẽ đủ an toàn hay không.
