Bộ ba bất khả thi và các triết lý thiết kế blockchain

Bộ ba bất khả thi (blockchain trilemma) mô tả thách thức lớn nhất mà các nhà phát triển blockchain phải đối mặt, đó là không thể đồng thời tối ưu hóa cả ba yếu tố phi tập trung, bảo mật và khả năng mở rộng. Các mạng lưới buộc phải hy sinh một yếu tố để đánh đổi hai cái còn lại. Trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu về bộ ba bất khả thi, các triết lý thiết kế blockchain và các giải pháp tiếp cận nhằm mở rộng mạng lưới trong xu hướng mass adoption.

Mở đầu

Từ một bản whitepaper được Satoshi Nakamoto giới thiệu năm 2008 ít ai có thể ngờ được tầm ảnh hưởng sâu rộng của Bitcoin và công nghệ blockchain cho thế giới ngày nay.

Sau hơn 17 năm phát triển, chúng ta đã chứng kiến sự ra đời của hàng nghìn blockchain với đủ kiểu dáng thiết kế khác nhau, mỗi mạng lưới đều tuyên bố những đột phá về công nghệ và ứng dụng. Tuy nhiên đằng sau sự bùng nổ đó, một thực tế kỹ thuật khó khăn vẫn luôn hiện hữu, không một blockchain nào có thể đồng thời tối ưu hóa cả ba đặc tính cốt lõi là phi tập trung, bảo mật và khả năng mở rộng. Đây chính là bộ ba bất khả thi (blockchain trilemma), một khái niệm được đưa ra bởi Vitalik Buterin và đã trở thành tiêu chuẩn trong việc thiết kế các hệ thống blockchain.

Trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu về bộ ba bất khả thi, các triết lý thiết kế blockchain và các giải pháp tiếp cận nhằm mở rộng mạng lưới trong xu hướng mass adoption.

Bộ ba bất khả thi là gì?

Bộ ba bất khả thi (blockchain trilemma) là một khái niệm được đề xuất bởi Vitalik Buterin - đồng sáng lập Ethereum vào năm 2015. Thuật ngữ này mô tả thách thức lớn nhất mà các nhà phát triển blockchain phải đối mặt, đó là không thể đồng thời tối ưu hóa cả ba yếu tố phi tập trung, bảo mật và khả năng mở rộng. Các mạng lưới buộc phải hy sinh một yếu tố để đánh đổi hai cái còn lại.

Bộ ba bất khả thi (blockchain trilemma)

Phi tập trung (Decentralization)

Phi tập trung là đặc tính cốt lõi của blockchain, nó đề cập đến việc phân tán quyền lực quyết định và kiểm soát trong một hệ thống thay vì tập trung vào một hoặc một nhóm cá nhân.

Phi tập trung được thể hiện bởi số lượng thực thể tham gia vận hành và quyết định mạng lưới (node, validator), sự phân bổ về mặt địa lý, sự phân bổ quyền lực kinh tế và chỉ số Nakamoto (số lượng thực thể cần phải cấu kết để kiểm soát mạng lưới).

Phi tập trung đóng vai trò trong việc giúp mạng lưới chống lại sự kiểm duyệt, tăng mức độ tin cậy. Người dùng không cần đặt niềm tin vào một bên thứ ba nào cho các giao dịch của họ. Sự phi tập trung cũng giúp hệ thống tránh được các điểm lỗi cục bộ, do không có server trung tâm và dữ liệu phân tán nên các điểm lỗi dễ dàng khôi phục.

Tuy nhiên, tính phi tập trung cũng đi kèm với những thách thức về hiệu suất, vì việc đạt được đồng thuận giữa nhiều node phân tán đòi hỏi thời gian và tài nguyên đáng kể.

Bảo mật (Security)

Bảo mật đề cập đến khả năng hệ thống có thể chống lại các cuộc tấn công, duy trì tính toàn vẹn của dữ liệu và bảo vệ tài sản người dùng.

Các hệ thống blockchain sử dụng thuật toán mã hoá để bảo vệ dữ liệu. Đồng thời các cơ chế đồng thuận như proof of work hay proof of stake không chỉ giúp duy trì tính phi tập trung mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ mạng lưới.

Ngày nay các blockchain thường sử dụng phương pháp bảo mật kinh tế học để tăng thêm độ chắc chắn cho hệ thống. Những người tham gia vận hành cần thế chấp một lượng tài sản để bảo đảm rằng không có hành vi độc hại, cơ chế gas fee biến động theo lưu lượng sử dụng cũng là cách giúp ngăn chặn lạm dụng mạng lưới.

Bên cạnh phi tập trung thì bảo mật cũng là yếu tố then chốt trong mỗi hệ thống blockchain, thông thường các dự án có thể chọn hy sinh sự phi tập trung hay mở rộng nhưng không thể hy sinh đi tính bảo mật, việc chống lại các cuộc tấn công là điều bắt buộc.

Khả năng mở rộng (Scalability)

Khả năng mở rộng là khả năng của mạng lưới trong việc xử lý khối lượng lượng giao dịch ngày càng tăng mà không làm giảm hiệu suất hay tăng chi phí một cách đáng kể.

Khả năng mở rộng được thể hiện qua thông lượng (số giao dịch có thể xử lý trong một khoảng thời gian, thường được đo bằng TPS), thời gian hoàn tất giao dịch, chi phí giao dịch, khả năng cung cấp tính khả dụng dữ liệu, khả năng lưu trữ và xử lý dữ liệu.

Mở rộng là một trong những thách thức lớn nhất đối với hầu hết các blockchain thế hệ đầu như Bitcoin và Ethereum, cải thiện vấn đề này thường đòi hỏi phải đánh đổi với tính phi tập trung hoặc bảo mật.

Bộ ba bất khả thi không chỉ đơn thuần là một vấn đề kỹ thuật mà còn là một khuôn khổ triết học chi phối toàn bộ quá trình thiết kế và phát triển blockchain. Các quyết định thiết kế một blockchain đều phải đối mặt với những đánh đổi này, và những lựa chọn ưu tiên sẽ định hình nên đặc điểm, ứng dụng và cả hệ giá trị trong dài hạn của hệ thống.

Các triết lý thiết kế blockchain

Cực đoan hóa phi tập trung và bảo mật

Triết lý này đặt tính phi tập trung và bảo mật lên hàng đầu, sẵn sàng hy sinh khả năng mở rộng để duy trì những nguyên tắc cốt lõi của công nghệ blockchain.

Một vài nguyên tắc thiết kế điển hình:

Tối đa hóa sự phi tập trung: Mục tiêu là tạo ra một hệ thống không có sự kiểm soát tập trung, nơi mọi nhà vận hành đều bình đẳng trong việc xác thực và duy trì mạng lưới.
Bảo mật tuyệt đối: Không có sự thỏa hiệp về bảo mật, ngay cả khi điều đó đồng nghĩa với hiệu suất thấp hơn. Mọi thay đổi và nâng cấp đều phải trải qua quá trình kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo không tạo ra lỗ hổng bảo mật.
Duy trì tính bất biến và chống kiểm duyệt: Lịch sử giao dịch cần được bảo vệ khỏi mọi nỗ lực thay đổi, kể cả từ các bên có quyền lực lớn. Đồng thời hệ thống cũng đảm bảo rằng bất cứ ai đều có quyền tham gia mạng lưới mà không cần cấp phép từ bất cứ thực thể nào.
Chức năng tập trung: Thay vì cố gắng đáp ứng mọi chức năng thì tập trung vào việc thực hiện một chức năng cụ thể một cách xuất sắc nhất.

Hình mẫu tiêu biểu cho triết lý thiết kế này chính là Bitcoin. Mạng lưới được thiết kế với một mục tiêu duy nhất là tạo ra hệ thống tiền tệ phi tập trung không thể bị kiểm soát bởi bất kỳ thực thể nào.

Các điểm nổi bật trong thiết kế của nó bao gồm:

Cơ chế đồng thuận Proof of Work: Mạng lưới Bitcoin yêu cầu thợ đào giải quyết bài toán mật mã học phức tạp để xác thực giao dịch. Nó tạo nên rào cản kinh tế lớn để chống lại các cuộc tấn công. Để thay đổi lịch sử giao dịch cần chi phí năng lượng và tính toán khổng lồ.
Thuật toán mã hoá SHA-256: Thuật toán giúp mã hoá dữ liệu một chiều và kháng trùng lặp cao. Mỗi thay đổi nhỏ ở dữ liệu đầu vào sẽ tạo ra một đầu ra hoàn toàn khác biệt. Nó đảm bảo tính toàn vẹn của mạng lưới và khiến việc tấn công sửa đổi dữ liệu gần như không thể. Sau 15 năm, thuật toán này chưa từng bị phá vỡ trong mạng lưới Bitcoin. Tuy nhiên, thuận toán tổng hợp chữ ký ECDSA có thể gặp rủi ro trong thời đại máy tính lượng tử.
Mô hình UTXO: Bitcoin sử dụng Unspent Transaction Output (UTXO) thay vì mô hình tài khoản, nó tương tự như tiền mô hình tiền mặt trong xã hội. Mỗi đồng Bitcoin thực chất là một đầu ra chưa chi tiêu từ giao dịch trước đó. Khi sử dụng Bitcoin là quá trình chi tiêu các UTXO hiện có và tạo ra UTXO mới cho các bên liên quan. Mô hình này mang lại tính bảo mật cao và hiệu quả trong việc chống lại các cuộc tấn công double spending. Bên cạnh đó nó cũng cung cấp nhiều hơn quyền riêng tư và đơn giản hoá quản lý.
Giới hạn kích thước block và khoảng thời gian tạo block: Kích thước block ban đầu chỉ là 1MB và thời gian tạo block 10 phút. Mặc dù giới giới hạn thông lượng thấp (~7 TPS), nhưng nó giữ cho yêu cầu phần cứng vận hành mạng lưới thấp để giảm thiểu rào cản gia nhập và chống lại các cuộc tấn công DoS. Khoảng thời gian tạo block 10 phút giúp giảm orphan block (block mồ côi, tức thợ đào tìm được block chính xác cùng lúc với thợ đào khác nhưng không được thêm vào block do độ trễ thời gian) và cho phép đạt đồng thuận an toàn toàn cầu.
Chủ nghĩa tối giản (Minimalism): Bitcoin có bộ script thực thi đơn giản có chủ ý, tránh tính năng phức tạp dẫn tới các lỗ hổng tấn công từ đó tăng sức mạnh bảo mật tổng thể. Đánh đổi này khiến mạng lưới Bitcoin không có khả năng lập trình, vì vậy không thể tạo ra một hệ sinh thái DeFi trên đây.

Bitcoin có mạng lưới node phân bổ ở nhiều châu lục trên thế giới. Nguồn: Bitnodes.io (ngày 11/03/2025)

Những thiết kế của Bitcoin thể hiện rõ triết lý bảo mật và phi tập trung cực đoan của Bitcoin. Sau 17 năm hoạt động, Bitcoin chưa bao giờ gặp phải các sự cố nghiêm trọng về bảo mật hoặc ngừng hoạt động. Sự phi tập trung tối thượng này cũng giúp cho tính bất biến và khả năng chống kiểm duyệt là tuyệt đối.

Do đó, nếu để lưu trữ giá trị thì không có đồng tiền mã hoá nào tốt hơn Bitcoin, Bitcoin được xem như vàng kỹ thuật số (digital gold) và là lựa chọn của whale, của các nhà đầu tư tổ chức và các quốc gia là hoàn toàn có lý do. Không ai muốn tích trữ một lượng lớn tài sản mà luôn lo lắng rằng một buổi sáng đẹp trời nó bị những người vận hành mạng lưới đóng băng.

Cực đoan hóa mở rộng và bảo mật

Triết lý này đặt hiệu suất và khả năng mở rộng lên hàng đầu, với mục tiêu tạo ra nền tảng blockchain mang tính ứng dụng đại trà cao. Ưu tiên cho trải nghiệm người dùng với thông lượng lớn, phí thấp và gần như không có thời gian chờ đợi.

Một vài nguyên tắc thiết kế điển hình:

Hiệu suất là ưu tiên hàng đầu: Blockchain được thiết kế để tối đa hóa thông lượng giao dịch, giảm thiểu độ trễ, và duy trì chi phí giao dịch thấp ngay cả khi đối mặt với lưu lượng lớn. Mọi quyết định thiết kế đều được đánh giá trước hết dựa trên tác động đến hiệu suất.
Bảo mật cao: Mặc dù ưu tiên hiệu suất, bảo mật vẫn là yếu tố then chốt không thể đánh đổi. Các blockchain theo đuổi triết lý này thường tìm cách cải tiến thuật toán để duy trì bảo mật cao trong khi vẫn đạt hiệu suất vượt trội.
Phi tập trung đủ dùng: Chấp nhận mức độ phi tập trung "đủ dùng" thay vì tối đa. Số lượng validator có thể ít hơn nhưng được lựa chọn kỹ và phân bố hợp lý để đảm bảo hệ thống vẫn chống lại các nỗ lực kiểm soát.
Thiết kế hướng đến trải nghiệm người dùng: Ưu tiên để thực hiện các giao dịch nhanh chóng, phí thấp, và sự đơn giản khi tương tác với hệ thống để tạo trải nghiệm người dùng cạnh tranh với các ứng dụng Web2.

Solana là hình mẫu nổi bật nhất cho triết lý này, nó được thiết kế từ đầu để giải quyết vấn đề mở rộng mà không hy sinh bảo mật.

Các điểm nổi bật trong thiết kế của nó bao gồm:

Proof of History kết hợp Proof of Stake: Solana giới thiệu một cách tiếp cận mới trong cơ chế đồng thuận với PoH - một "đồng hồ" trước đồng thuận tạo ra dấu thời gian đáng tin cậy cho các giao dịch. PoH cho phép xác thực thứ tự các giao dịch mà không cần chờ toàn bộ mạng lưới đồng thuận về thời gian, giảm mạnh độ trễ giao dịch. Kết hợp với PoS, Solana đạt được thời gian tạo block chỉ 400ms, nhanh hơn rất nhiều so với hầu hết các blockchain khác.
Tower BFT: Được tối ưu từ Byzantine Fault Tolerance (BFT) cho PoH, nó cho phép validator nhanh chóng đạt được đồng thuận về trạng thái mạng lưới. Cơ chế này đặc biệt hiệu quả khi kết hợp với dấu thời gian PoH, cho phép tốc độ xác nhận nhanh chóng mà không ảnh hưởng đến mức độ bảo mật.
Kiến trúc đa lõi và xử lý song song: Solana được thiết kế từ đầu để tận dụng tối đa phần cứng hiện đại thông qua các module phối hợp. Module Turbine chia nhỏ dữ liệu thành nhiều phần và truyền song song, Gulf Stream đẩy giao dịch đến validator tiếp theo trước khi hoàn thành block hiện tại để giảm độ trễ. Sealevel cho phép xử lý song song hàng nghìn smart contract, trong khi Cloudbreak hỗ trợ đọc/ghi đồng thời trạng thái blockchain. Tất cả các thành phần này kết hợp tạo nên một hệ thống tận dụng tối đa CPU đa lõi, song song hóa mọi công đoạn có thể nhằm đạt mức thông lượng vượt trội.
Yêu cầu phần cứng cao đối với validator: Để đảm bảo hiệu suất giao dịch, mạng lưới Solana yêu cầu một phần cứng mạnh mẽ đối với các validator. Bên cạnh đó là một khoản Solana stake để tăng cơ hội được chọn. Hiện tại số validator chỉ là 1.329, quá ít khi so sánh với Ethereum là khoảng 1 triệu.

Solana hiện có khoảng 1329 validator, TPS duy trì khoảng 4.000. Nguồn Validators.app (ngày 11/03/2025)

Những thiết kế mạng lưới thể hiện rõ triết lý ưu tiên hiệu suất và khả năng mở rộng của Solana. Nhờ hiệu suất cao và chi phí thấp, Solana trở thành nền tảng lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi thông lượng lớn. Chúng ta đã được chứng kiến Solana Season rực rỡ đến thế nào trong giai đoạn vừa rồi, giai đoạn cao trào, mạng lưới Solana phục vụ 132 triệu người dùng với trung bình 10 tỷ giao dịch mỗi tháng, số lượng token tạo mới có thời điểm lên tới gần nửa triệu trong khi gas fee và thông lượng vẫn duy trì ở mức ổn định.

Hoạt động của mạng lưới Solana. Nguồn: TokenTerminal (ngày 11/03/2025)

Nếu không cực đoan trong kiến trúc ngay từ bước thiết kế ban đầu thì Solana sẽ không bao giờ đạt được những thành tựu này. Nếu như Bitcoin là lựa chọn hàng đầu cho lưu trữ giá trị thì Solana là một trong những lựa chọn sáng giá đối với vị trí mass adoption blockchain.

Cân bằng các yếu tố

Triết lý thiết kế này thay vì ưu tiên tuyệt đối một hoặc hai thì tìm cách cân bằng cả ba yếu tố của blockchain trilemma. Các blockchain theo triết lý này chấp nhận những thỏa hiệp vừa phải ở mỗi góc tam giác để tạo ra hệ thống toàn diện hơn. Chúng thường đi theo hướng tiếp cận tiến hóa, liên tục điều chỉnh để cải tiến mạng lưới theo thời gian.

Một vài nguyên tắc thiết kế điển hình:

Tối ưu hóa đa mục tiêu: Thay vì cực đoan hóa một hoặc hai yếu tố duy nhất, triết lý này tìm cách cân bằng đồng thời cả ba yếu tố của bộ ba bất khả thi. Mục tiêu là đạt được mức độ "đủ tốt" ở mỗi khía cạnh để đáp ứng nhu cầu thực tế của người dùng, chấp nhận rằng không thể hoàn hảo ở tất cả các mặt.
Khả năng thích ứng linh hoạt: Mạng lưới được thiết kế để có thể thích ứng và tiến hóa theo thời gian. Nguyên tắc này ưu tiên các cơ chế nâng cấp và tự điều chỉnh dựa trên nhu cầu thực tế, đảm bảo blockchain có thể phát triển và tồn tại bền vững.
Chuyên biệt hóa chức năng: Một số mạng lưới lựa chọn cách tiếp cận theo nguyên tắc layered hoặc modular blockchain. Theo đó, một mạng lưới gốc không thể đáp ứng cả 3 thuộc tính thì phân tách nhiệm vụ cho từng blockchain khác nhau để thực hiện mục đích chung.

Hình mẫu mình muốn lấy ví dụ cho triết lý cân bằng bộ ba bất khả thi này là Ethereum. Thực ra Ethereum vẫn nghiêng về khía cạnh phi tập trung nhưng về bản chất, nó đã chấp nhận đánh đổi một phần bảo mật để đổi lấy khả năng lập trình smart contract, nên xét về mức độ bảo mật không thể cực đoan bằng Bitcoin, hơn nữa quyết định chuyển từ PoW sang PoS cũng tiếp tục là một bước đánh đổi phi tập trung và bảo mật để đổi lấy khả năng mở rộng. Đó là còn chưa kể đến ý tưởng chia mạng lưới gốc Ethereum thành nhiều shard chạy song song mà hiện tại đã đổi thành layer 2-centric cũng chấp nhận đánh đổi phi tập trung và bảo mật để đổi lấy sự mở rộng.

Lộ trình cập nhật của Ethereum

Ethereum cũng là mạng lưới chăm chỉ cập nhất bậc nhất, một lộ trình nâng cấp rõ ràng với hàng loạt thay đổi để thích ứng với điều kiện thị trường. Kiến trúc mạng lưới, cách vận hành này phản ánh triết lý đa hoá mục tiêu, hay cân bằng các thuộc tính trong bộ ba bất khả thi. Mặc dù vậy, do mạng lưới hiện tại đã quá cồng kềnh và các bản nâng cấp cũng mất nhiều thời gian để đi vào thực tế nên Ethereum có cảm giác đang hụt hơi trong việc chạy đua.

Bên cạnh Ethereum, một số blockchain theo đuổi triết lý này có thể kể đến là Cardano, Polkadot, Avalanche.

Mô phỏng sự đánh đổi giữa các yếu tố trong bộ ba bất khả thi của một số blockchain

Xu thế mass adoption và sự cần thiết của mở rộng mạng lưới

Trong những năm qua ngành công nghiệp blockchain và thị trường cryptocurrency đang cho thấy tính ứng dụng thực tiễn mạnh mẽ và dần tiến tới giai đoạn phổ cập. Các quốc gia đang chạy đua để không chỉ về ứng dụng công nghệ blockchain vào xã hội, mà còn là tích trữ danh mục crypto trong dài hạn.

Ở một viễn cảnh không xa, cuộc sống hàng ngày sẽ gắn liền với blockchain mà chúng ta không hề hay biết, nó như cái cách chúng ta sử dụng mạng internet. Khi đó số lượng người dùng có thể lên tới hàng tỷ, các mạng lưới blockchain cần sẵn sàng cho điều đó nếu không muốn bị đào thải.

Mức độ tăng trưởng số người sở hữu crypto so với các danh mục truyền thống. Nguồn: Triple-A

Sẽ dễ dàng đối với một blockchain mới được thiết kế từ đầu, dự án có thể dễ dàng lựa chọn ưu tiên mở rộng để đáp ứng nhu cầu này mà không cần nâng cấp gì. Và đây là lựa chọn của đa số các blockchain thế hệ mới như Aptos, Sui, Monad,... Nhưng với các blockchain cũ vốn đã lựa chọn phi tập trung và bảo mật làm gốc rễ như Bitcoin và Ethereum thì lại là điều không dễ dàng.

Với nguồn tài nguyên dồi dào sẵn có trên chain của mình, sẽ không dễ để những blockchain này chấp nhận bỏ qua mass adoption. Và như thế, các giải pháp mở rộng mạng lưới được đưa ra liên tục trong nhiều năm qua.

Nhìn chung, có 3 phương pháp chính giúp một mạng lưới blockchain mở rộng: Tối ưu hóa mạng lưới gốc, Mở rộng off-chain và cuối cùng là nâng cấp hạ tầng vật lý.

Tối ưu hóa mạng lưới gốc

Tối ưu hóa mạng lưới gốc là quá trình cải thiện hiệu suất và khả năng mở rộng của blockchain thông qua các thay đổi về kiến trúc, thuật toán và cấu trúc dữ liệu. Điều này được thực hiện thông qua các nâng cấp soft-fork hoặc hard-fork.

Ví dụ mạng lưới Bitcoin cũng đã trải qua một số bản nâng cấp như:

SegWit năm 2017: tách riêng dữ liệu giao dịch và chữ ký xác thực nhằm giảm kích thước và phí giao dịch.
Taproot năm 2021: nâng cấp tăng cường quyền riêng tư, giảm chi phí giao dịch và cải logic giao dịch.

Đối với mạng lưới Ethereum thì đã trải qua hàng loạt bản nâng cấp lớn nhỏ, nhưng nổi bật nhất có thể kể đến:

The Merge năm 2022: hard-fork chuyển đổi cơ chế đồng thuận từ từ PoW sang PoS, đây là một bước tiến lớn đặt nền tảng cho các cập nhật liên quan đến mở rộng sau này.
Dencun năm 2024: tập trung vào cải thiện cơ chế và phí giao dịch hỗ trợ mạng lưới layer 2.

Các giải pháp mở rộng thông qua cải cách mạng lưới gốc này tuy mang lại sự chắc chắn lâu dài và xử lý vấn đề từ gốc rễ, nhưng đối với các mạng lưới có độ phi tập trung lớn việc này không phải vấn đề đơn giản. Bên cạnh cần sự đồng thuận từ toàn bộ mạng lưới nó còn có nguy cơ khiến dự án xa rời giá trị cốt lõi được thiết kế ban đầu do sự đánh đổi trong bộ ba bất khả thi.

Mở rộng off-chain

Nhóm giải pháp mở này còn được biết đến như là phương pháp layer hoá hoặc module hoá blockchain. Theo đó các công việc được phân chia thành nhiều lớp/module chuyên biệt để thực thi off-chain (tức bên ngoài chain gốc), chain gốc đóng vai trò như lớp bảo mật.

Các phân loại modular blockchain

Mở rộng off-chain là hướng đi có tốc độ phát triển nhanh nhất, bởi nó có thể dễ dàng tích hợp mà không cần thay đổi hạ tầng chain gốc. Tuy vậy sự đánh đổi là tính phi tập trung và mức độ bảo mật để đổi lấy khả năng mở rộng.

Các giải pháp mở rộng off-chain phổ biến bao gồm:

Rollup

Cơ chế hoạt động chung của nhóm này là tách phần thực thi giao dịch đưa ngoài chain để thực thi sau đó tổng hợp lại thành từng gói lớn để xác thực trên chain gốc.

Bằng cách này, các lớp thực thi thông lượng cao có thể xử lý hàng nghìn, trăm nghìn giao dịch mỗi giây với chi phí cực rẻ, sau đó các giao dịch này được xác nhận lần cuối tại blockchain gốc để bảo đảm tính đúng đắn.

Dựa trên phương thức xác thực Rollup được chia thành 2 nhóm lớn:

Optimistic Rollup: Tin tưởng trước, xác thực sau. Các giao dịch off-chain được mặc định là hợp lệ cho đến khi có người tố giác nó sai. Mô hình này tin tưởng rằng luôn có 1 người trung thực bảo vệ mạng lưới (1-of-n), bên cạnh đó một khung thời gian thách thức trước khi các giao dịch được thực thi trên chain gốc và trở nên bất biến.
ZK-Rollup: Không tin tưởng, luôn xác thực. Các gói giao dịch off-chain luôn cần được xác thực trên mạng lưới gốc thông qua một ZK-Proof, do vậy nhóm này gọi là ZK-Rollup. Ngoài ra còn một nhóm nhỏ bên trong ZK-Rollup là Validium, thay vì gửi dữ liệu kèm proof về layer 1 để xác thực thì Validium chỉ gửi proof và giữ data off-chain để giảm thiểu tối đa chi phí và tăng hơn nữa khả năng mở rộng.

So sánh các giải pháp Rollup

Các bạn có thể đọc thêm về các giải pháp mở rộng tại đây.

Sidechain

Sidechain là một bước đánh đổi mạnh hơn về tính phi tập trung và bảo mật để đối lấy chủ quyền riêng. Các sidechain về cơ bản là một blockchain độc lập, có cơ chế đồng thuận và cách thức vận hành riêng. Tuy nhiên, do nó được thiết kế để tương thích hoàn toàn với chain gốc kèm theo cầu nối hai chiều di chuyển tài sản nên nó cũng được coi như một giải pháp mở rộng cho chain gốc.

Cơ chế vận hành của sidechain

State channel

State channel là giải pháp mở rộng quy mô trên Bitcoin nổi tiếng với dự án Lightning Network. Phương pháp này cho phép các bên tham gia mở mở kênh và thực hiện nhiều giao dịch off-chain, khi các giao dịch được hoàn tất và các bên tham gia đồng ý đóng kênh, kết quả cuối cùng sẽ được đẩy xuống chain gốc để lưu trữ.

State channel này có ưu điểm là tốc độ nhanh, chi phí rẻ, bảo mật cao hơn rollup nhưng lại gặp khó khăn trong trường hợp cần số lượng lớn thành viên tham gia kênh.

Plasma

Plasma là giải pháp mở rộng được Vitalik Buterin và Joseph Poon giới thiệu vào năm 2017. Nó tạo ra hệ thống chain con kết nối với chain gốc để tăng khả năng xử lý giao dịch. Các chain con này được quản lý bởi smart contract trên chain gốc và sử dụng cây Merkle để kết nối trạng thái với chain gốc.

Plasma chỉ gửi xuống layer 1 gốc trạng thái thay vì toàn bộ dữ liệu giao dịch nên data unavailability là một vấn đề lớn khi xảy ra tranh chấp. Người dùng phải đặt nhiều niềm tin vào các operator, giải pháp này chấp nhận đánh đổi một phần bảo mật để đạt được khả năng mở rộng.

Đọc thêm:

Nâng cấp hạ tầng vật lý

Phương pháp nâng cấp hạ tầng vật lý không chỉ gói gọn trong định nghĩa của các nhà vận hành mạng lưới blockchain mà đề cập đến việc nâng cấp hạ tầng lưu trữ, tính toán và truyền thông dữ liệu toàn cầu.

Các mạng lưới blockchain phi tập trung cao như Bitcoin đòi hỏi sự đồng thuận giữa các node nằm rải rác khắp các châu lục. Không chỉ hiệu suất mà mức độ bảo mật của mạng lưới cũng bị ảnh hưởng trực tiếp bởi độ trễ mạng toàn cầu, khi một giao dịch phải được truyền đến tất cả các node. Thời gian cần thiết để tín hiệu di chuyển giữa các châu lục (khoảng 100-300ms) đặt ra giới hạn cứng cho tốc độ đồng thuận. Bên cạnh đó băng thông mạng có thể tạo ra các nút cổ chai trong việc truyền tải, khiến các node ở khu vực có kết nối Internet kém bị tụt lại, gây ra sự không đồng bộ trong mạng lưới.

Nâng cấp hạ tầng vật lý là phương pháp mở rộng giới hạn của bộ ba bất khả thi mà không cần thay đổi kiến trúc giao thức hay đánh đổi bất kỳ yếu tố nào để đối lấy cái kia.

Lời kết

Như vậy chúng ta đã đi qua bộ ba bất khả thi và các cách thức tiếp cận của nhà phát triển. Rõ ràng không có một chén thánh hoàn hảo để xử lý triệt để bộ ba bất khả thi. Các nhà phát triển cần đưa ra sự lựa chọn về triết lý thiết kế ngay từ những viên gạch đầu tiên, nó sẽ là yếu tố định hình toàn bộ chuỗi giá trị dài hạn cho mạng lưới.

Mặc dù tốc độ và khả năng mở rộng là xu thế tất yếu nhưng thứ mà những dòng vốn nghiêm túc, dòng vốn lớn từ whale, tổ chức luôn ưu tiên là độ an toàn. Ngoại trừ dòng vốn nhỏ dành cho mục đích đầu cơ thì không ai muốn đặt phần lớn tài sản của mình trong trạng thái rủi ro, khi đó mức độ phi tập trung và sự bảo mật vẫn là thứ mà họ ưu tiên lựa chọn hàng đầu.

Trên đây là toàn bộ thông tin về bộ ba bất khả thi và các triết lý thiết kế blockchain cũng các giải pháp mở rộng. Hy vọng bài viết giúp ích cho bạn trong quá trình nghiên cứu.

Kudō

Xem thêm các bài viết khác của tác giả Kudō: