Các blockchain nguyên khối (monolithic blockchain), khi được phân tách, thực hiện ba chức năng chính: thực thi, đồng thuận và lưu trữ dữ liệu. Mặt khác, các blockchain mô-đun (modular blockchain) được xây dựng để chứa một thành phần duy nhất của một blockchain monolithic. Ví dụ: chuỗi đồng thuận Proof-of-Stake (PoS) sẽ có bộ trình xác thực duy nhất của riêng nó, không được chia sẻ bởi một thành phần nào khác.

Monolothic Blockchain phải đối mặt với “blockchain trilemma” khi chỉ có thể tối ưu hóa 2 trong 3 yếu tố: bảo mật, khả năng mở rộng và phi tập trung. Khi việc áp dụng tăng lên, việc có một mạng lưới quản lý tất cả các chức năng sẽ hạn chế nghiêm trọng sự tăng trưởng ở một trong 3 yếu tố vừa nêu; trong trường hợp của Ethereum là khả năng mở rộng. Điều này có nghĩa là sự chuyên môn hóa mang lại khả năng mở rộng.

Trong bài bài viết này DeFiX sẽ chia sẻ với các bạn về khái niệm của Modular Blockchain – Tương lai của các Blockchain, khắc phục các nhược điểm của Monolothic Blockchain!

Các thành phần của blockchain

Hãy tóm lược ngắn gọn về các lớp chức năng cấu thành nên Blockchain:

• Execution – Thực thi: Các giao dịch và quá trình chuyển tiếp của state sẽ được xử lý bước đầu tại đây. Người dùng cũng sẽ tương tác với blockchain qua lớp này như chuyển tài sản, kí giao dịch hay triển khai smart contracts.
• Settlement – Dàn xếp: Đây là lớp sẽ lo kiểm chứng lại kết quả tính toán của rollups và giải quyết các tranh chấp nếu có. Lớp dàn xếp vốn không tồn tại trong Monolithic Blockchain (nguyên khối), và là một phần tùy chọn có thể thêm vào Modular Blockchain.
• Consensus – Đồng thuận: Lớp đồng thuận sẽ cung cấp trình tự giao dịch và finality nhờ một loạt các full nodes tải xuống và xác minh nội dung bên trong blocks, qua đó đạt được sự đồng thuận từ quá trình chuyển giao hợp lệ của state.
• Data Availability – Dữ liệu khả dụng: Phần dữ liệu cần thiết để xác minh state chuyển giao hợp lệ phải được đưa lên và trữ trên lớp này. Phải thật dễ dàng phát hiện ra trong trường hợp block producer gian lận cố tình giữ lại dữ liệu giao dịch.

Mục đích cơ bản của blockchain là giữ một sổ cái trung thực, bất biến về các giao dịch hoặc dữ liệu. Nó bao gồm một số phần quan trọng để giữ cho sổ cái này được xác minh và phát triển. Tóm lại, có ba chức năng chính: đồng thuận, khả dụng dữ liệu và thực thi

Tính toán thay đổi trạng thái của blockchain và được giám sát từ các hợp đồng thông minh hoặc các giao dịch đã ký. Rollups là chuỗi Layer-2 (L2) và kế thừa các tính năng từ L1 mà nó đăng lên. Chúng thực hiện việc thực thi, trong khi sự đồng thuận và dữ liệu sẵn có được outsource cho các mạng lưới khác.

Trong số này, có một số loại rollup khác nhau, nhưng Optimistic và ZKrollups thường phổ biến nhất và chúng được phân loại theo cách xác thực các giao dịch và lưu trữ dữ liệu trở lại parent chain.

Lịch sử của Blockchain

Bitcoin đã giới thiệu mô hình blockchain monolithic, là một mạng lưới ứng dụng cụ thể. Nó chỉ có thể xử lý 7 giao dịch mỗi giây (TPS) do giới hạn kích thước block và cơ chế đồng thuận PoW. Sau đó, Ethereum trở thành blockchain hợp đồng thông minh có mục đích chung đầu tiên và do mức sử dụng cao đột ngột, đã phải đối mặt với tình trạng tắc nghẽn nghiêm trọng khi nhu cầu về không gian block tăng lên.

Hiện tại, nó có giới hạn trên là 15 TPS và đã hạn chế không gian block do kiến ​​trúc và tập trung vào việc duy trì sự phi tập trung.

Bitcoin phải đối mặt với các vấn đề về khả năng mở rộng cũng như có nhiều giao dịch chất chồng vào mạng lưới hơn; trong mạng lưới PoW, khoản phí được trả cho những người khai thác tạo ra các block mới. Bitcoin bắt đầu nhận thấy mức phí giảm sau khi triển khai đợt thanh toán để giúp mở rộng mạng lưới. Phí giao dịch trung bình được tính sau khi một giao dịch được xử lý bởi thợ đào.

Tuy nhiên, phí giao dịch của Ethereum tiếp tục tăng khi hiệu quả sử dụng tăng lên, tăng vọt lên mức cao 200 USD cho mỗi giao dịch. Mặc dù Ethereum cung cấp một L1 an toàn và đủ phi tập trung, nhưng nó phải chật vật để mở rộng quy mô như kiến ​​trúc ban đầu. Khi chúng ta tiếp cận The Merge, rollups và các L2 đã cung cấp một số mức mô-đun cho Ethereum để giảm mức phí nhiều nhất có thể bằng cách chuyển giao dịch off-chain.

Mặt khác, Solana, một Monolothic Blockchain, đánh đổi sự phi tập trung để đổi lại thông lượng cao. Nó có các yêu cầu phần cứng cao hơn để chạy một node xác thực, do đó gây ra những lo ngại về bảo mật và tập trung vì ngày càng ít người có thể đảm đương nhiệm vụ này. Mặt khác, Solana có thể xử lý lên đến 65.000 TPS, về mặt lý thuyết.

Để cung cấp trải nghiệm an toàn và hữu dụng cho người dùng, một tương lai multichain sắp xảy ra. Với nhu cầu này, các chuỗi mới hơn sẽ chọn cấu trúc mô-đun hóa để xử lý thông lượng cao hơn, an toàn hơn.

Bối cảnh xuất hiện Modular Blockchain

Monolothic Blockchain thực hiện tất cả các chức năng ở một nơi theo kiểu tổng quát, nhưng các thành phần được mô-đun hóa phân tách các layer này. Ví dụ, các L2 chỉ thực hiện việc tính toán, nhưng chúng kế thừa sự bảo mật từ layer cơ sở mà chúng đăng lên. Ethereum có tính bảo mật ổn định do hashrate của nó, là thước đo tổng khả năng tính toán mỗi giây của các thợ đào PoW.

Di chuyển khỏi cấu trúc này có nghĩa là niềm tin sẽ cần được đặt rất nhiều vào tính bảo mật của layer đồng thuận mô-đun. Một lợi ích khác của layer giải quyết được chia sẻ trong mô-đun stack là rollups và các chuỗi chuyên dụng khác có thể giải quyết trên cùng một L1 và phân chia chi phí sử dụng.

Chúng ta hãy xem xét bối cảnh hiện tại của mô-đun stack và cách nó vượt trội hơn so với mô hình monolithic.

Thực thi

Ethereum Virtual Machine  (EVM) là một máy tính ảo có mục đích chung. Các opcodes hoặc hướng dẫn để thực hiện các tác vụ của nó có thể tính toán hầu hết mọi logic, điều này làm cho nó trở nên lý tưởng cho một chuỗi hợp đồng thông minh.

Tuy nhiên, EVM có những hạn chế khi nói đến các chức năng lưu trữ và tích hợp sẵn. Môi trường thực thi mô-đun cũng đang được phát triển để mang lại nhiều khả năng tùy chỉnh hơn cho các nhà phát triển blockchain.

Thiết lập như vậy cho phép nhà phát triển tăng cường thử nghiệm với Môi trường thực thi, chẳng hạn như FuelVM, và khả năng đổi mới EVM trong quá khứ.

Sự đồng thuận & Khả dụng Dữ liệu

Celestia bắt đầu với tư cách là LazyLedger, và đúng như cái tên, nó là một sổ cái không xác thực các giao dịch nhưng lưu trữ bất cứ thứ gì được đăng lên. Nó là một layer đồng thuận và khả dụng dữ liệu riêng biệt, phụ thuộc vào một rollup để thực thi. Ý tưởng là cuối cùng bất kỳ ai cũng có thể phát triển blockchain của riêng họ mà không cần chi phí phát triển mạng lưới đồng thuận của riêng họ.

Đội ngũ cũng đã phát triển Celestium, một chuỗi Ethereum L2 sử dụng Celestia để cung cấp dữ liệu nhưng sử dụng Ethereum để sắp xếp và giải quyết tranh chấp.

Trạng thái mô-đun của Ethereum

Ethereum ở dạng hiện tại là bán mô-đun khi chúng ta tiếp cận The Merge vì sự ra đời của L2s vào hệ sinh thái. L2s cung cấp khả năng di chuyển tính toán off-chain để tăng thông lượng của layer cơ sở. Rollups, là các L2s, đã thúc đẩy việc thực thi khỏi Ethereum để đạt được thông lượng cao hơn. Chúng phụ thuộc vào Ethereum về tính bảo mật và tính khả dụng của dữ liệu.

Rollups hỗ trợ mở rộng quy mô bằng cách thực hiện các giao dịch bên ngoài L1 nhưng đăng lại chúng. Giao dịch hàng loạt này bao gồm dữ liệu giao dịch của rollup dưới dạng dữ liệu lệnh (được đăng lên Ethereum, nhưng không được thực hiện trực tiếp). Validiums là các ZKrollups sử dụng một chuỗi khác để cung cấp dữ liệu so với chuỗi được sử dụng để sắp xếp, làm giảm băng thông dự kiến ​​từ layer sắp xếp.

StarkWare đã phát triển dựa trên điều này nhiều hơn một chút và cho ra đời Volitions. Volitions trao cho người dùng cuối quyền chọn xem họ muốn dữ liệu được đăng off-chain (validium) hay on-chain (rollup chung).

Nguồn: Messari

Cũng có một số quan niệm sai lầm rằng sau The Merge, L2s sẽ không còn được sử dụng nữa. Tuy nhiên, The Merge sẽ chuyển Ethereum sang hệ thống đồng thuận PoS, sẽ không cải thiện khả năng mở rộng và do đó, L2s sẽ tiếp tục được sử dụng nhiều.

ETH2 sẽ cung cấp tính khả dụng của dữ liệu và các layer đồng thuận, trong khi quá trình thực thi sẽ được xử lý bởi các rollups. Cùng với đó, việc mở rộng quy mô theo chiều ngang của quá trình xử lý giao dịch thông qua sharding sẽ làm tăng tính khả dụng của dữ liệu.

Kết luận

Một tương lai multichain ngụ ý rằng tất cả mọi người cuối cùng sẽ muốn xây dựng và vận hành một blockchain. 

Tuy nhiên, vẫn còn những câu hỏi chưa được giải đáp xung quanh một tương lai multichain với việc áp dụng sẽ như thế nào và các use cases sẽ ra sao. Ví dụ, trong một tương lai multichain, các chuỗi mô-đun riêng biệt sẽ thu được và ghi nhận giá trị như thế nào?

Nhu cầu mô-đun hóa nảy sinh do khả năng mở rộng quy mô hạn chế của Ethereum. Trong tương lai, đó sẽ là điểm đau đớn giống như các blockchain khác khi hàng tỷ người dùng tiếp theo tham gia. 

Khi chúng ta hướng tới một tương lai multichain, tính mô-đun rất quan trọng. Tính mô-đun sẽ là chìa khóa để giải quyết vấn đề nan giải trong blockchain, mang lại một tương lai multichain an toàn, có thể mở rộng và phi tập trung.