Tìm hiểu về Monolithic Blockchain và Modular Blockchain

The Merge đang ngày một cận kề, cả thế giới đang nhìn vào Ethereum. Anh em có lẽ đã rất quen thuộc với những từ khóa như Ethereum 2.0, The Merge… Tuy nhiên, việc chuyển đổi này của Ethereum còn đánh dấu một bước phát triển quan trọng cho Modular Blockchain – một hướng đi mới cho các dự án nền tảng. Vậy, Monolithic và Modular Blockchain là gì? Anh em cùng mình tìm hiểu ngay dưới đây nhé!

Bản chất cốt lõi của Blockchain

Để làm rõ hơn cách hoạt động của hai dạng Monolithic Blockchain và Modular Blockchain, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu những khái niệm cốt lõi:

1/ Consensus (Sự đồng thuận): Các thuật toán đồng thuận đơn giản là những cơ chế được sử dụng trong các hệ thống máy tính phân tán nhằm đạt được thỏa thuận về một giá trị dữ liệu hoặc một trạng thái duy nhất của mạng giữa các máy trong hệ thống.

Đối với cách quản lý dữ liệu truyền thống, giả sử như dữ liệu của sinh viên một trường Đại học (thông tin cá nhân, điểm thi…), chỉ có quản trị viên là người có quyền chỉnh sửa, tác động đến dữ liệu. Ngược lại, các blockchain sẽ hoạt động phi tập trung, cho phép tự điều chỉnh và cập nhật dữ liệu mà không phụ thuộc vào một bên thứ ba nào. Chúng liên quan đến sự đóng góp của hàng trăm ngàn người tham gia làm việc xác minh và xác thực các giao dịch xảy ra trên blockchain và trên các hoạt động khai thác khối.

Để đạt được tính phi tập trung nói trên, blockchain cần một cơ chế hiệu quả, công bằng, đáng tin cậy và an toàn để đảm bảo giao dịch xảy ra trên blockchain được chứng thực và công nhận bởi tất cả các bên. Đây chính là nhiệm vụ của cơ chế đồng thuận.

2/ Data Availability (Tính khả dụng của dữ liệu): Tính khả dụng của dữ liệu là sự đảm bảo rằng người đề xuất khối đã xuất bản tất cả dữ liệu giao dịch cho một khối và dữ liệu giao dịch có sẵn cho những người tham gia khác. Các giao dịch Ethereum được xử lý theo khối. Các khối này được liên kết với nhau để tạo thành “blockchain”.

Tính khả dụng của dữ liệu rất quan trọng vì theo quan điểm của blockchain, nếu chúng ta không thể tái tạo thứ gì đó với dữ liệu chúng ta có sẵn, nó sẽ không tồn tại.

3/ Execution (Thực thi): Là việc các node thực hiện các giao dịch và nhờ đó duy trì, phát triển trạng thái của blockchain. Anh em có thể hiểu đơn giản là việc thực hiện các giao dịch đang chờ.

Tìm hiểu về Monolithic Blockchain

Monolithic Blockchain là gì?

Monolithic Blockchain vs Modular Blockchain – Nguồn: Celestia

Monolithic Blockchain là blockchain được xây dựng nhằm thực hiện cả 3 thành phần cốt lõi nói trên của blockchain trong cùng một không gian (Layer-1). Để làm được điều này, monolithic blockchain được tối ưu hóa về sự đồng thuận, không gian khối hoặc khả năng thực thi (tùy vào mục tiêu mà dự án hướng đến).

Ví dụ:

Khi một blockchain hướng đến mục tiêu tạo ra thông lượng cao hơn, nó sẽ được xây dựng hướng đến việc tăng không gian khối và cố gắng xử lý, lưu trữ nhiều giao dịch hơn trong cùng một khối. Điều này sẽ buộc các node khi muốn tham gia mạng cần có phần cứng/phần mềm đáp ứng đủ yêu cầu => rào cản cho các node => ít node tham gia mạng hơn => kém phi tập trung.

Ngoài ra, việc giảm số node sẽ giúp việc xử lý giao dịch phải thông qua ít node hơn => tốc độ xử lý giao dịch nhanh hơn. Tuy nhiên, khi đó dự án cần đánh đổi chính là phân quyền và sự bảo mật.

Cơ chế hoạt động của Monolithic Blockchain

Monolithic Blockchain hoạt động theo giao thức đồng thuận được thiết lập cho chuỗi khối. Để tham gia, anh em cần chạy một nút phù hợp với các yêu cầu do mạng đặt ra. Ví dụ điển hình nhất là Ethereum, bất kỳ người dùng nào muốn chạy node của riêng họ trước tiên cần xác định loại node họ muốn chạy. Sau khi thiết lập nó, họ tải xuống dữ liệu blockchain từ mạng. Sau quá trình này, họ bắt đầu tham gia vào mạng tuân theo các quy tắc giao thức.

– Ưu điểm của Monolithic Blockchain: Ưu điểm lớn nhất của loại blockchain này đó chính là nếu như duy trì được sự bảo mật và an toàn, nó sẽ đạt đến tính phân quyền, từ đó giúp người dùng dễ dàng sử dụng các ứng dụng của công nghệ blockchain.

– Nhược điểm của Monolithic Blockchain: Vì được thiết kế để xử lý đồng thời 3 thành phần cốt lõi, vì vậy blockchain theo dạng này chỉ có thể xử lý tối ưu 2/3 thành phần và phải chấp nhận thỏa hiệp/hy sinh thành phần còn lại.

Nếu một blockchain được phân cấp (decentralize), nó sẽ an toàn. Nhưng để duy trì tính bảo mật (security), nó không thể không được mở rộng (scalable) và do đó cung cấp thông lượng thấp hơn.
Nếu một blockchain có thể mở rộng và phi tập trung, thì có khả năng nó không an toàn vì sẽ có rào cản đối với các trình xác thực.
Nếu một blockchain có thể mở rộng và an toàn, thì có lẽ nó không được phi tập trung.

Từ phân tích trên, anh em có thể thấy toàn bộ monolithic blockchain đều bị mắc kẹt ở một vấn đề nào đó, và sẽ rất khó để chúng giải quyết được trọn vẹn cả 3 điều trên. Vì vậy, một số giải pháp hỗ trợ bên thứ ba đã ra đời mà điển hình nhất là các giải pháp Layer-2 của Ethereum hoặc việc cố gắng chuyển đổi từ PoW sang PoS của Ethereum.

Xem thêm: Tấn tần tật về The Merge của Ethereum

Monolithic Blockchain đã cho thấy việc giải quyết vấn đề là hết sức khó khăn. Vì vậy, ý tưởng tạo ra một dạng blockchain có thể “chia nhỏ” việc thực hiện 3 thành phần cốt lõi nói trên đã xuất hiện: Modular Blockchain.

Tìm hiểu về Modular Blockchain

Modular Blockchain là gì?

Đặc điểm quan trọng nhất của Modular Blockchain là việc chúng chia ba nhiệm vụ nói trên thay vì thực hiện tất cả chúng cùng một lúc trên Layer-1.

Ý tưởng là làm cho hệ thống hiệu quả hơn bằng cách làm cho không gian khối lớn hơn, thu hẹp trình xác thực (các node) để tập trung vào các phân đoạn và do đó tăng cường thông lượng của blockchain theo cấp số nhân.

Tóm lại, có thể nói rằng tất cả những hạn chế của một Monolithic Blockchain đều được chuyển cải thiện một cách hiệu quả trên Modular Blockchain. Anh em hãy cùng mình đi sâu hơn để biết làm thế nào mà Modular Blockchain thực hiện được điều này.

1/ Execution (Thực thi): Đối với Modular Blockchain, không chỉ Layer-1 tham gia xử lý giao dịch mà sẽ có sự phân chia giữa Layer-1 và các Rollups.

Rollups hoạt động như một lớp bổ sung cho Layer-1. Chúng sẽ hoạt động dựa trên giả định rằng chúng không thay đổi được cơ sở hạ tầng cơ bản của Layer-1 (tức không đảm nhận về sự bảo mật của các giao dịch), mà chỉ xử lý giao dịch, sau đó gửi về Layer-1. Trình xác thực trên Layer-1 sẽ xác nhận và cho phép thêm giao dịch đó vào chuỗi khối.

Rollup cho phép giảm gánh nặng trên Layer-1, tăng thông lượng cho chuỗi khối bằng việc “nén” các giao dịch lại và xử lý riêng biệt.

2/ Data Availability (Tính khả dụng của dữ liệu): Modular Blockchain sử dụng Sharding để mở rộng quy mô của blockchain theo cấp số nhân mà không ảnh hưởng đến bảo mật và phân quyền.

Công nghệ Sharding

Ý tưởng cốt lõi của Sharding như sau: Giả sử rằng bạn có bằng chứng về PoS chain với số lượng lớn (ví dụ: 10000) trình xác thực và bạn có một số lượng lớn (ví dụ: 100) khối cần được xác minh. Không có máy tính nào đủ mạnh để xác thực tất cả các khối này trước khi tập hợp khối tiếp theo xuất hiện.

Chính vì vậy, họ cần chia nhỏ công việc xác minh theo một cách ngẫu nhiên. Cụ thể, họ sẽ xáo trộn ngẫu nhiên danh sách trình xác thực (validator node), sau đó chỉ định 100 trình xác thực đầu tiên trong danh sách (đã xáo trộn) để xác minh khối đầu tiên, 100 trình xác thực thứ 2 sẽ xác minh khối thứ 2…

Như vậy, một nhóm các trình xác thực ngẫu nhiên sẽ được chọn để xác minh một khối nhất định. Tập hợp trình xác thực ngẫu nhiên này được gọi với thuật ngữ “committee”.

Khi mỗi validator xác thực một khối, họ sẽ xuất ra một chữ ký để xác nhận mình đã thực hiện. Như vậy, lúc này toàn bộ công việc sẽ là xác thực 10000 chữ ký thay vì xác thực 100 block (khối lượng công việc giảm đi rất nhiều).

Lúc này, nếu như anh em tăng gấp 2 lần sức mạnh của validator node => xác thực được thêm 2 lần tổng chữ ký => chuỗi khối có thể giảm số lượng tiền đặt cọc và tăng thêm 2 lần validator node (vừa giảm rào cản thành validator node, vừa tăng được số lượng validator node) => dự án phân quyền và phi tập trung hơn, đồng thời tổng thể tăng được đến 4 lần sức mạnh.

Đến đây, có lẽ anh em sẽ thắc mắc vậy bản chất sharding có phải là tách một blockchain thành 100 blockchain nhỏ? Thực tế, việc tạo ra 100 committed khác hoàn toàn so với tách thành 100 blockchain nhỏ.

Đầu tiên, committed là một tập hợp ngẫu nhiên, nhờ đó hạn chế được việc tấn công mạng lưới. Tiếp theo, sharding cho phép nếu như có sự cố xảy ra dẫn đến một phân đoạn bị hư hỏng thì không ảnh hưởng đến toàn bộ chuỗi (vì song song với nhau), nhờ vậy có thể khôi phục lại một cách dễ dàng hơn.

3/ Consensus: Modular Blockchain sẽ hoạt động theo cơ chế Proof-of-Stake, bởi vì PoS sẽ giúp ích và củng cố cho modular blockchain.

Trong Proof-of-Work (PoW), tính bảo mật của mạng phụ thuộc vào phần cứng tính toán mà các thợ đào sử dụng. Phần cứng càng phức tạp thì càng có nhiều khả năng giải quyết các phép tính mật mã, do đó giúp blockchain tồn tại.

Tuy nhiên, trong chứng minh cổ phần, bảo mật là một yếu tố của vốn kinh tế mà người dùng quyết định khóa (hoặc liên kết) với mạng.

Bây giờ, trong trường hợp trước đây, bạn cần phần cứng đắt tiền (theo thời gian sẽ lỗi thời và cần được nâng cấp). Tuy nhiên, trong trường hợp thứ hai, bạn chỉ cần tạo một nút (có thể rất dễ thiết lập) và gửi số vốn yêu cầu tối thiểu để tham gia vào quá trình đặt cược . Do đó, PoS giúp cho một tập hợp nhiều trình xác nhận hơn tham gia vào sự đồng thuận của mạng dễ dàng hơn đáng kể.

Ví dụ về Modular Blockchain

Ethereum 2.0 với việc chuyển đổi sang PoS và áp dụng công nghệ Sharding chính là ví dụ điển hình nhất cho Modular Blockchain. Ngoài ra, anh em có thể tập trung vào Celestia và Fuel Network, đây cũng là những dự án mới được kỳ vọng khá nhiều làm về Modular Blockchain.

Như vậy, ưu điểm của Modular Blockchain là đưa ra được một hướng đi mới để giải quyết tam đề của blockchain truyền thống, đáp ứng tốt hơn nhu cầu mở rộng, phân quyền và bảo mật trong bối cảnh crypto ngày một mass-adoption. Tuy nhiên, Modular Blockchain cũng còn những vấn đề nhất định như:

Hầu hết các dự án đều đang trong quá trình xây dựng, còn cần nhiều thời gian để thử nghiệm.
Việc tương thích giữa Modular Blockchain với các DApps sẵn có cũng như rào cản công nghệ để xây dựng các DApps khác trên Modular Blockchain.

Tạm kết

Trong phần đầu tiên, chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về Modular Blockchain và Monolithic Blockchain. Chắc hẳn anh em cũng thấy được những ưu điểm và tính vượt trội của Modular Blockchain. Trong phần tiếp theo, mình sẽ phân tích một vài dự án điển hình đang theo đuổi Modular Blockchain để anh em có thêm góc nhìn đa dạng hơn. Hẹn gặp lại anh em trong các bài viết tiếp theo.

Poseidon

Xem thêm các bài viết khác của tác giả Poseidon: