Mở rộng mạng lưới luôn là vấn đề bức thiết được các nhà phát triển chú trọng. Trong suốt chiều dài lịch sử phát triển của blockchain đã có nhiều giải pháp đưa ra nhưng dường như chưa có giải pháp nào vượt qua được bộ ba bất khả thi huyền thoại: tính phi tập trung, khả năng mở rộng và tính bảo mật.
Modular blockchain là giải pháp phân tách công việc của mạng lưới thành từng phần, sau đó sử dụng các blockchain khác nhau để đảm nhận công việc theo thế mạnh riêng. Giải pháp này đang có sự phát triển mạnh mẽ và được kỳ vọng sẽ là thế hệ tiếp theo của blockchain.
Trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu về modular blockchain, cấu trúc, phân loại và các dự án nổi bật trong từng nhóm chức năng.
Toàn cảnh hệ sinh thái Modular Blockchain
Modular Blockchain là gì?
Modular blockchain là giải pháp phân tách công việc của mạng lưới blockchain thành từng phần, sau đó sử dụng các blockchain hoặc thực thể off-chain khác nhau để đảm nhận công việc theo thế mạnh riêng.
Để hiểu rõ hơn trước tiên hãy tìm hiểu về kiến trúc mạng lưới blockchain theo các nhóm công việc.
Kiến trúc của Blockchain
Kiến trúc thông thường của một mạng lưới blockchain gồm 4 lớp chính: Execution (thực thi), Settlement (giải quyết), Consensus (đồng thuận) và Data Availability (khả dụng dữ liệu). Các lớp này phối hợp với nhau để đảm bảo giao dịch được thực hiện một cách đúng đắn theo thiết kế.
Kiến trúc của mạng lưới blockchain
Execution
Đây là lớp chịu trách nhiệm tính toán các giao dịch và đưa ra kết quả theo logic được thiết lập sẵn. Việc thực thi này sẽ dẫn tới các thay đổi trạng thái của mạng lưới blockchain, trạng thái mới này sau đó sẽ được xử lý bởi những lớp khác trước khi chúng hoàn tất và trở thành một phần lịch sử không thể thay đổi.
Ví dụ trong môn bóng đá mỗi quốc gia khu vực sẽ có những quy định khác nhau, nhưng khi hai đội thi đấu phải tuân thủ những nguyên tắc nhất định, nó như là những quy định trong smart contract của blockchain. Và Execution Layer sẽ là lớp vận hành trận bóng đá đó theo đúng quy tắc sẵn thiết lập sẵn.
Settlement
Settlement là lớp xác minh tính hợp lệ và xử lý các tranh chấp trong quá trình vận hành mạng lưới. Nó đóng vai trò như người trọng tài trong trận đấu bóng, nếu một bàn thắng được ghi vào lưới đối phương và xảy ra tranh cãi, trọng tài sẽ là người đưa ra phán quyết bàn thắng có hợp lệ hay không dựa trên các bằng chứng chứng minh.
Consensus
Consensus layer hay lớp đồng thuận đóng vai trò thống nhất về một sự thật duy nhất hay một trạng thái cuối cùng duy nhất của mạng lưới. Nó được vận hành bởi các thuật toán khác nhau như Proof of Work, Proof of Stake hay Proof of History… Sau quá trình đồng thuận này trạng thái mới của mạng lưới sẽ được cập nhật.
Quay trở lại với ví dụ trận bóng, giả sử nó đã kết thúc với tỉ số 1-0, trong cùng khoảng thời gian đó có những trận bóng khác diễn ra với các tỉ số khác nhau. Kết quả chung được các ban tổ chức đưa vào một danh sách 1-0, 2-0, 3-0 để tiến hành lưu trữ, nhưng mỗi ban tổ chức sẽ đưa vào theo một kiểu 1-0, 3-0, 2-0 như vậy sẽ dẫn đến tình trạng sai lệch thông tin. Điều này sẽ tệ hơn nếu đó là các giao dịch có liên quan tới nhau, nó sẽ dẫn tới tình trạng chi tiêu hai lần.
Lúc này lớp đồng thuận là tập hợp gồm nhiều người xem các trận bóng sẽ xác nhận một kết quả chính xác duy nhất. Kết quả cuối cùng này sau đó được thông qua và lưu trữ vĩnh viễn trong sổ ghi chép, những người ghi kết quả sai sẽ phải đồng bộ lại sổ sách để trước khi bước vào block mới, tất cả sổ sách phải có chung một nội dung.
Data Availability
Tính khả dụng của dữ liệu đề cập đến khả năng truy cập thông tin của toàn bộ chuỗi. Dữ liệu phải luôn sẵn có để bất cứ ai cũng đều có thể truy xuất và sử dụng nó, điều này rất quan trọng bởi vì sự khả dụng của dữ liệu ảnh hưởng tới quyết định rằng một giao dịch là đúng hay sai.
Data Availability như bản ghi của trận bóng trong ví dụ bên trên, bản sao này được công khai rộng rãi để bất cứ ai cũng có thể vào xem đội nào là đội chiến thắng, tỉ số là bao nhiêu. Nếu không có bản ghi này, việc hai người cãi nhau về kết quả trận đấu là chuyện sẽ xảy ra và cuối cùng cũng không thể phân biệt được ai đúng, ai sai.
Các loại hình Data Availability trên Ethereum. Nguồn: Celestia
Nói thêm về Data Availability, sự khó khăn trong vấn đề mở rộng của blockchain chủ yếu đến từ lớp dữ liệu. Để bảo đảm các giao dịch được xác thực một cách chính xác, các node cần tải xuống toàn bộ dữ liệu mạng lưới, ngày tháng trôi qua, khi mà khối lượng dữ liệu ngày một nhiều yêu cầu phần cứng và băng thông sẽ ngày một tăng. Trước hết nó tạo rào cản về mặt chi phí, tốc độ giao dịch, sau nữa là các rào cản gia nhập mạng lưới của các Node, dần dần những tay chơi bé sẽ bị loại bỏ, chỉ còn những tay chơi lớn với hệ thống phần cứng mạnh mẽ, và mạng lưới có thể sẽ kém phi tập trung hơn.
Ethereum đã nhận ra điều này từ lâu và đang từng bước khắc phục sự cồng kềnh về mặt dữ liệu này. Có hai giải pháp được đưa ra là:
-
Data availability sampling (DAS): Mỗi node chỉ cần tải xuống các mẩu nhỏ dữ liệu rồi sử dụng các thuật toán để kiểm tra tính xác thực của dữ liệu.
-
Data availability committees (DACs): Dữ liệu được cung cấp hoặc xác thực bởi các tổ chức tin cậy thứ ba lưu trữ ngoài chuỗi gốc.
Ngoài ra trong bản cập nhật The Purge, dữ liệu lịch sử giao dịch cũng sẽ được giới hạn 1 năm đối với các Node, chỉ khi được yêu cầu nó mới cần tải xuống toàn bộ.
Sau khi đã nắm được các lớp của blockchain và chức năng của chúng, bạn sẽ dễ dàng phân biệt được Monolithic Blockchain và Modular Blockchain. Đối với Monolithic Blockchain, một mình nó sẽ thực hiện tất cả các công việc trên bên trong mạng lưới. Còn với Modular Blockchain các công việc được tách ra và giao cho nhiều bên xử lý.
Ví dụ điển hình nhất giúp bạn hiểu là dự án Eclipse, nó sử dụng SVM (Solana Virtual Machine) làm lớp thực thi (Execution), Settlement layer được đảm nhận bởi Ethereum, sử dụng Celestia cho DA và Consensus sẽ vẫn được xử lý bởi Layer-1 Ethereum.
Có thể bạn vẫn còn lạ lẫm với khái niệm Modular Blockchain, nhưng sự thật là tất cả các Layer 2 Rollup về bản chất đều là Modular Blockchain vì nó đã tách lớp thực thi ra khỏi mạng lưới gốc để xử lý riêng thành một module.
Việc module hoá blockchain tạo nên sự chuyên môn hoá cho các lớp từ đó tăng tốc độ giao dịch và khả năng mở rộng, đồng thời module hoá cũng giúp các nhà phát triển dễ dàng triển khai blockchain mới với tốc độ nhanh chóng hơn bao giờ hết. Tuy nhiên, việc chia cắt nhiệm vụ và thực thi ở nhiều nơi khác nhau sẽ khiến mạng lưới bị phụ thuộc vào các bên đó, đồng thời niềm tin về tính bảo mật cũng cần phải đặt vào nhiều nơi khác nhau.
Phân loại Modular Blockchain
Các biến thể của Modular Blockchain
Dựa trên mức độ module hoá mà các Modular Blockchain được chia thành các loại sau:
Regular Rollup
Đây là loại hình phổ biến thường gặp nhất giai đoạn trước đây, lớp thực thi được tách ra thành các chuỗi riêng, chúng thực hiện các tính toán sau đó gửi dữ liệu về blockchain layer 1 để xác thực và lưu trữ.
Các blockchain điển hình của loại này là Arbitrum, Optimism, zkSync, Starknet.
Sovereign Rollup
Sovereign rollup hay rollup tự chủ là mô hình blockchain sử dụng một blockchain khác cho cơ chế đồng thuận và lưu trữ dữ liệu giao dịch, trong khi bản thân nó đồng thời vừa thực thi vừa xác thực giao dịch.
Đối với mô hình này tính đúng đắn của giao dịch phụ thuộc hoàn toàn vào rollup blockchain, vì DA Blockchain chỉ có trách nhiệm cung cấp tính khả dụng của dữ liệu và xác minh theo cơ chế đồng thuận chứ không kiểm tra xem giao dịch có hợp lệ hay không. Một ví dụ về dự án trong nhóm này là Sovereign.
Settlement Rollup
Settlement Rollup có chút điểm khác biệt với Sovereign Rollup khi nó tiếp tục tách nhỏ hơn nữa các module. Lớp thực thi được đảm nhiệm bởi một rollup blockchain, lớp Settlement được đảm nhiệm bởi một blockchain và cuối cùng lớp Consensus và DA được đảm nhận bởi một blockchain khác.
Việc phân tách nhỏ các lớp sẽ làm tăng tính linh hoạt đồng thời tận dụng thế mạnh riêng của từng blockchain tại mỗi lớp, nhưng đồng thời tính bảo mật, tính phi tập trung của toàn bộ hệ thống cũng sẽ bị phụ thuộc, chưa kể tới việc kết hợp nhiều blockchain lại với nhau để vận hành đồng bộ chung một quy trình sẽ gặp nhiều thách thức về mặt công nghệ.
Dự án điển hình của nhóm này là Eclipse như đã giới thiệu trong phần đầu, nó sử dụng SVM (Solana Virtual Machine) làm lớp thực thi (Execution), Settlement lẫn Consensus được đảm nhận bởi Ethereum và cuối cùng là sử dụng Celestia cho lớp Data Availability (DA).
Validium
Validium là một biến thể tiếp theo của modular blockchain, nó gần giống với các Regular Rollup nhưng sự khác biệt nằm ở chỗ lớp DA được tách riêng và lưu trữ off-chain chứ không phải tại blockchain gốc. Việc làm này sẽ giúp giảm thiểu tối đa chi phí và tăng cường khả năng mở rộng. Nhưng tính bảo mật của nó hoàn toàn phụ thuộc vào đơn vị lưu trữ, những dữ liệu có thể bị che hoặc thay đổi nếu đơn vị lưu trữ cố tình thực hiện những hành vi xấu.
Hệ sinh thái Modular Blockchain và các dự án nổi bật
Nhóm thực thi (Execution)
Ngoài các Layer 2 Rollup quen thuộc như Arbitrum, Optimism, zkSync, Starknet, Scroll, Linea, Polygon thì có một số cái tên mới như Berachain, Taiko, Manta, Fuel, Sovereign.
Berachain
Berachain là blockchain Layer 1 được phát triển dựa trên Cosmos SDK tương thích với EVM. Berachain sử dụng một cơ chế đồng thuận mới có tên Proof of Liquidity, nó được dự án giới thiệu là có khả năng ngăn chặn Sybil Attack. Dự án đã đã huy động thành công 42 triệu USD từ vòng gọi vốn Series A được dẫn đầu bởi Polychain Capital.
Mô hình hoạt động của Berachain
Fuel Network
Là một dự án được thiết kế theo mô hình modular, Fuel có thể đảm nhiệm lớp thực thi, lớp Settlement hoặc hoạt động như một monolithic blockchain.
Khác với các dự án khác Fuel sử dụng mô hình UTXO (Unspent Transaction Output) tương tự như Bitcoin để lưu trữ giao dịch, kết hợp với khả năng phân luồng và xử lý song song để mở rộng đáng kể tốc độ giao dịch. Fuel xây dựng riêng cho mình hệ thống xử lý giao dịch có tên FuelVM dựa trên ngôn ngữ lập trình Sway Language.
Nhóm xử lý (Settlement)
Dymension
Dymension được thiết kế theo mô hình modular dựa trên bộ công cụ Cosmos SDK. Nó cho phép các dự án xây dựng nhiều ứng dụng phía trên với các mục đích cụ thể gọi là RollApp.
Eclipse
Dự án được thiết kế với mục đích kết nối các thế mạnh của nhiều blockchain vào từng module của Eclipse. Solana được biết đến như mạng lưới có tốc độ giao dịch cao, thực thi song song nên SVM đã được Eclipse lựa chọn làm lớp thực thi. Lớp Settlement được đảm nhiệm bởi Ethereum để tận dụng tính bảo mật và sự phi tập trung mà không mạng lưới nào có được. Cuối cùng lớp DA được sử dụng bởi Celestia để đảm bảo rằng chi phí lưu trữ là thấp nhất.
Mô hình hoạt động của Eclipse. Nguồn: Messari
Sovereign
Với tầm nhìn trở thành Internet of Rollups, Sovereign được thiết kế để giúp kết nối nhiều rollup chain với nhau. Internet of Rollups sẽ có khả năng thực hiện mọi chức năng mà blockchain có thể thực hiện, bao gồm thanh toán, DeFi, NFT và quản trị, nhưng với quy mô lớn hơn và chi phí thấp hơn đáng kể.
Các dự án khác
Ethereum, Solana, Saga, LayerN, Argus, Berachain, Fuel, Neutron.
Nhóm đồng thuận và khả dụng dữ liệu (Consensus & DA)
Celestia
Celestia là một trong những blockchain tiên phong trong mảng modular. Celestia được thiết kế để đảm nhận vai trò là lớp đồng thuận và cung cấp sự khả dụng dữ liệu cho các blockchain khác. Với khả năng tích hợp cao, chi phí rẻ Celestia giúp các dự án triển khai hệ thống modular blockchain với chi phí tiết kiệm và tốc độ cao.
Avail
Cũng là một dự án làm mảng Data Availability, Avail cung cấp lớp hạ tầng Consensus và DA cho các dự án modular xây dựng trên nó. Ngoài ra Avai đang phát triển Data Attestation Bridge, một giải pháp kết nối dữ liệu từ Layer 2 với Layer 1 thông qua một layer ngoài chuỗi. Bridge này là một thành phần trong hệ sinh thái Layer 2 của Avail, với kế hoạch lưu trữ nhiều giải pháp Rollup khác nhau, bao gồm cả các giải pháp Validium, để mở rộng quy mô Ethereum ngoài chuỗi.
EigenDA
EigenDA là ứng dụng đầu tiên được xây dựng trong hệ sinh thái EigenLayer. Nó là một lớp Data Availability cho các dự án khác nhưng sự khác biệt là EigenDA được bảo mật gián tiếp với Ethererum thông qua EigenLayer.
Mô hình hoạt động của EigenDA. Nguồn: EigenLayer
Các dự án khác
Near DA, zkPorter, Ethereum, Bitcoin
Nhóm trình sắp xếp thứ tự (Sequencer)
Sequencer là các thực thể hoạt động tại lớp thực thi với với trách nhiệm tổng hợp, sắp xếp thứ tự giao dịch trước khi đưa đi tạo bằng chứng và gửi xuống layer gốc để xác thực. Sequencer có thể được vận hành bởi chính đội ngũ dự án hoặc các bên thứ ba với mô hình phi tập trung.
Các dự án nổi bật: Espresso, Astria, Fairblock, Radius, Madara
Nhóm xác minh (Proving)
Đây là nhóm nhỏ nằm trong lớp thực thi có chức năng tạo bằng chứng xác minh giao dịch.
Các dự án nổi bật ở nhóm này có: Risc Zero, Axiom, Marlin, Blockless.
Nhóm rollup framework
Nhóm này bao gồm các bộ công cụ được sử dụng cho việc xây dựng modular blockchain.
Các bộ công cụ nổi bật: OP Stack, Arbitrum Orbit, Polygon SDK, ZK Stack, Starknet Stack, Sovereign, Stackr, Cartesi, Rollkit, Argus.
Ngoài ra chúng ta còn có nhóm các công cụ giúp tạo một rollup layer nhanh chóng gọi là Rollup as a Services (RaaS): Eclipse, Dymension, Saga, Caldera, Conduit, Vistara, Snapchain.
Lời kết
Trong bối cảnh hiện tại khi mà lượng người dùng Web3 đang tăng lên ngày một nhanh chóng thì nhu cầu về tốc độ giao dịch, chi phí giao dịch ngày một bức thiết. Mở rộng mạng lưới là điều bắt buộc nếu muốn tiến tới một tương lai blockchain mass-adoption.
Modular Blockchain đang là giải pháp được đề cao và đã có nhiều ứng dụng mạnh mẽ. Tuy nhiên xét về tính bảo mật và độ ổn định trong vận hành thì sẽ cần thêm thời gian.
Hy vọng với những thông tin trên đây đội ngũ Coin68 đã giúp bạn có thêm góc nhìn về mảnh ghép tiềm năng này.
Kudō
Tham gia thảo luận về những vấn đề NÓNG HỔI nhất của thị trường DeFi tại nhóm chat Fomo Sapiens cùng các admin Coin68 nhé!!!
