Tính đến cuối năm 2021, Ethereum đã phát triển để hỗ trợ hàng nghìn ứng dụng từ tài chính phi tập trung, NFT, gaming,… Toàn bộ mạng lưới giải quyết hàng nghìn tỷ đô giao dịch hàng năm với hơn 170 tỷ đô TVL (total value lock) trên nền tảng.
Nhưng như người ta nói, khi có nhiều tiền thì đồng nghĩa là càng có nhiều vấn đề hơn. Thiết kế phi tập trung của Ethereum gây ra giới hạn số lượng giao dịch ở mức thấp, khoảng 15 giao dịch mỗi giây. Hiện tại, mức độ phổ biến của Ethereum đã vượt xa 15 giao dịch mỗi giây, kết quả là thời gian chờ xử lý lâu và gas phí cao tới khoản 200 đô cho mỗi giao dịch. Đây là rào cản rất lớn đối với người dùng và giới hạn các loại ứng dụng mà Ethereum có thể xử lý ngày nay.
Nếu các hợp đồng thông minh (smart contract) dựa trên blockchain ngày càng phát triển để hỗ trợ tài chính và các ứng dụng Web 3 cho hàng tỷ người dùng thì cần phải có các giải pháp mở rộng quy mô Ethereum thật lớn và hiệu quả.
Để cạnh tranh hay để bổ sung?
Mục tiêu là tăng số lượng giao dịch mà các nền tảng hợp đồng thông minh có thể xử lý, trong khi vẫn giữ được tính phi tập trung đầy đủ. Hãy nhớ rằng, sẽ không quan trọng việc mở rộng quy mô các nền tảng hợp đồng thông minh thông qua một giải pháp tập trung được quản lý bởi một tổ chức duy nhất, nhưng sau đó chúng ta lại quay lại ngay nơi chúng ta bắt đầu đó là tính tập trung hoá
Các cách tiếp cận đang được thực hiện để khắc phục vấn đề này gồm hai phần: (1) xây dựng các mạng hoàn toàn mới, cạnh tranh với Ethereum để có thể xử lý nhiều hoạt động hơn hoặc (2) xây dựng các mạng bổ sung có thể xử lý dung lượng quá tải của Ethereum.
Nhìn chung, chúng phân chia theo một số danh mục:
- Các blockchains layer-1 (cạnh tranh với Ethereum)
- Sidechains (phần nào bổ sung cho Ethereum)
- Mạng lưới layer-2 (bổ sung cho Ethereum)
Mặc dù mỗi giải pháp sẽ khác nhau về kiến trúc và cách tiếp cận, nhưng mục tiêu là giống nhau: mang đến cho người dùng trải nghiệm tốt nhất như tương tác với DeFi, NFT,… mà không phải trả phí cắt cổ hoặc trải qua thời gian chờ đợi lâu.
Layer-1
Ethereum được coi là một blockchain layer-1 – một mạng lưới độc lập đảm bảo tiền của người dùng và thực thi các giao dịch ở một nơi. Bạn muốn swap 100 USDC lấy DAI bằng ứng dụng DeFi như Uniswap? Ethereum là nơi xảy ra tất cả.
Các dự án layer-1 cạnh tranh, làm mọi thứ mà Ethereum làm, nhưng trong một mạng hoàn toàn mới, rất khó. Chúng được phân biệt bởi các thiết kế hệ thống mới cho phép thông lượng cao hơn, dẫn đến phí giao dịch thấp hơn nhưng thường gặp phải vấn đề là tính tập trung.
Các dự án Layer-1 mới đã xuất hiện nhiều trong 10 tháng qua với tổng giá trị trên các mạng này tăng vọt từ $ 0 đến ~ $ 75 tỷ trong cùng một khoảng thời gian. Thị phần này hiện đang được dẫn dắt bởi Solana, Avalanche, Terra và Binance Smart Chain, mỗi bên đều có hệ sinh thái đang phát triển đạt hơn 10 tỷ đô la giá trị.
Tất cả các dự án layer-1 đều đang cạnh tranh để thu hút cả nhà phát triển và người dùng. Thật khó để thực hiện nếu không có bất kỳ công cụ và cơ sở hạ tầng nào của Ethereum. Để thu hẹp khoảng cách này, nhiều giải pháp layer-1 sử dụng một chiến thuật gọi là khả năng tương thích EVM.
EVM là viết tắt của Ethereum Virtual Machine và về cơ bản nó là bộ não tính toán để thực hiện các giao dịch. Bằng cách làm cho mạng lưới tương thích với EVM, các nhà phát triển Ethereum có thể dễ dàng triển khai các ứng dụng Ethereum hiện có lên lớp layer-1 mới bằng cách copy&pase code của mình. Người dùng cũng có thể dễ dàng truy cập các dự án layer-1 tương thích EVM bằng ví hiện có, giúp họ dễ dàng di chuyển các tài sản của mình.
Ví dụ như Binance Smart Chain (BSC). Bằng cách khởi chạy mạng tương thích EVM và điều chỉnh thiết kế đồng thuận để cho phép thông lượng cao hơn và giao dịch rẻ hơn, BSC đã trở nên bùng nổ vào mùa hè năm ngoái với sự xuất hiện nhiều ứng dụng DeFi giống với các ứng dụng phổ biến của Ethereum như Uniswap và Curve. Ngoài ra, Avalanche, Fantom, Tron và Celo cũng đã áp dụng cách tiếp cận tương tự. Tuy nhiên, Terra và Solana hiện không hỗ trợ khả năng tương thích EVM.
Chuỗi có thể tương tác
Trong một nhóm các dự án layer-1 hơi khác một chút là các hệ sinh thái blockchain như Cosmos và Polkadot. Thay vì xây dựng các blockchains độc lập mới, nhóm dự án này đã xây dựng các tiêu chuẩn cho phép các nhà phát triển tạo các blockchains có khả năng giao tiếp với nhau. Ví dụ token từ một blockchain gaming được sử dụng trong các ứng dụng xây dựng trên một blockchain riêng cho mạng xã hội.
Hiện tại có hơn 100 tỷ đô các dự án trên các chain được xây dựng bằng tiêu chuẩn của Cosmos với mục đích cuối cùng là khả năng tương tác. Trong khi đó, Polkadot gần đây đã sẵn sàng làm điều tương tự, sẽ hợp nhất hệ sinh thái blockchain của nó.
Nói tóm lại, hiện tại, có một bối cảnh đa dạng về các đối thủ cạnh tranh trực tiếp của Ethereum và sẽ nhiều dự án hơn nữa được triển khai.
Sidechains
Sự phân biệt giữa các sidechains và layer-1 mới được thừa nhận là không rõ ràng. Sidechains rất giống với layer-1 tương thích với EVM, ngoại trừ việc chúng được xây dựng nhằm mục đích xử lý dung lượng quá tải của Ethereum thay vì cạnh tranh với Ethereum nói chung. Các hệ sinh thái này liên kết chặt chẽ với cộng đồng Ethereum.
Sidechain Ronin của Axie Infinity là một ví dụ điển hình. Axie Infinity là một game NFT ban đầu được xây dựng trên Ethereum. Vì phí Ethereum đắt đỏ khiến việc chơi game trở nên đắt đỏ nên sidechain Ronin được xây dưng. Mục đích là cho phép người dùng di chuyển NFT và token của họ từ Ethereum sang một môi trường khác với phí gas thấp hơn. Điều này đã giúp game có giá cả phải chăng đối với nhiều người dùng hơn và tạo ra một sự bùng nổ cho trò chơi.
Tại thời điểm viết bài, người dùng đã chuyển hơn 7,5 tỷ đô la từ Ethereum sang Ronin để chơi Axie Infinity.
Polygon POS
Các sidechains như Ronin là ứng dụng cụ thể, số khác phù hợp với các ứng dụng mục đích chung hơn. Hiện tại, sidechain proof-of-stake (POS) của Polygon là dự án hàng đầu trong ngành với giá trị gần 5 tỷ đô được triển khai trên 100 DeFi và các ứng dụng gaming.
Một lần nữa, Polygon POS thực sự trông không khác gì so với các dự án layer-1 tương thích EVM. Tuy nhiên, nó được xây dựng như một phần của framework để mở rộng quy mô Ethereum hơn là cạnh tranh. Team Polygon nhìn thấy một tương lai nơi Ethereum vẫn là blockchain thống trị cho các giao dịch giá trị cao và lưu trữ giá trị, trong khi các giao dịch hàng ngày sẽ chuyển sang các blockchain chi phí thấp hơn của Polygon.
Với phí giao dịch thấp và các chương trình incentive, người dùng đã đổ xô đến Polygon POS với số lượng các giao dịch hàng ngày đã vượt qua Ethereum.
Layer-2 (Rollups)
Cả hai nhóm dự án layer-1 và sidechains đều có một thách thức riêng đó là vấn đề bảo mật các blockchains của chúng. Để làm như vậy, họ phải trả phí cho một nhóm thợ đào mới hoặc validators và bảo đảm các giao dịch. Phí trả thường là token cơ sở như MATIC của Polygon, AVAX của Avalanche.
Tuy nhiên, điều này mang lại những mặt trái đáng chú ý:
- Có một token cơ sở làm cho hệ sinh thái của bạn cạnh tranh hơn thay vì bổ sung cho Ethereum
- Xác thực và bảo mật các giao dịch là một nhiệm vụ phức tạp và đầy thách thức mà mạng lưới phải chịu trách nhiệm vô thời hạn
Sẽ tốt hơn nếu chúng ta có thể tạo ra các hệ sinh thái có thể mở rộng mà vẫn tận dụng được tính bảo mật của Ethereum.
Điều này có nghĩa là layer-2 không cần phải có native token – vì vậy chúng không chỉ bổ sung cho Ethereum mà về cơ bản chúng còn là một phần của Ethereum.
Cách rollups hoạt động
Layer-2 thường được gọi là rollups vì chúng “cuộn lên” hoặc gói các giao dịch lại với nhau và thực hiện chúng trong một môi trường mới trước khi gửi dữ liệu giao dịch cập nhật trở lại Ethereum. Thay vì để mạng Ethereum xử lý 1.000 giao dịch Uniswap riêng lẻ, việc tính toán được giảm tải trên layer 2 rollup trước khi gửi kết quả trở lại Ethereum.
Tuy nhiên, khi gửi kết quả xử lý trở lại Ethereum, làm thế nào Ethereum biết rằng dữ liệu đó là chính xác và hợp lệ? Và làm thế nào Ethereum có thể ngăn chặn bất kỳ ai gửi thông tin không chính xác? Đây là những câu hỏi quan trọng để phân biệt hai loại rollups: Optimistic rollups và Zero Knowledge rollups (ZK rollups).
Optimistic Rollups
Khi gửi lại kết quả cho Ethereum, các bản tổng hợp optimistic rollups cho rằng chúng hợp lệ. Nói cách khác, giải pháp cho phép các operators gửi bất kỳ dữ liệu nào họ muốn (bao gồm cả dữ liệu có khả năng không chính xác / gian lận) và cho rằng dữ liệu đó hợp lệ
Hạn chế của giải pháp này là sự chậm trễ trong thời gian rút tiền, cơ chế kiểm tra liệu có bất kỳ giao dịch gian lận nào hay không. Trong một số trường hợp, thời gian này có thể lên đến một tuần.
Điểm mấu chốt là về bản chất, optimistic rollups gắn liền với Ethereum và sẵn sàng giúp Ethereum mở rộng quy mô. Hiện nay, giải pháp này được nhiều dự án DeFi hàng đầu đang chuyển sang – Arbitrum và Optimistic Ethereum .
Arbitrum & Optimistic Ethereum
Arbitrum và Optimistic Ethereum là hai dự án chính triển khai optimistic rollups. Đáng chú ý, cả hai vẫn đang trong giai đoạn đầu, cả hai đang duy trì mức độ kiểm soát tập trung nhưng có kế hoạch “decentralize” theo thời gian.
Người ta ước tính rằng một khi đã trưởng thành, giải pháp optimistic roll có thể mang lại sự cải thiện từ 10–100 lần về khả năng mở rộng. Ngay trong những ngày đầu thành lập, các ứng dụng DeFi trên Arbitrum và Optimism đã có TVL lên đến tỉ đô.
Optimism với hơn 300 triệu đô TVL được triển khai trên 7 ứng dụng DeFi, đáng chú ý nhất là Uniswap, Synthetix và 1Inch.
Arbitrum với TVL khoảng 2,5 tỷ đô la trên hơn 60 ứng dụng, bao gồm các giao thức DeFi quen thuộc như Curve, Sushiswap và Balancer.
Arbitrum cũng đã được chọn làm giải pháp mở rộng quy mô của Reddit nhằm mã hóa điểm cộng đồng cho 500 triệu người dùng hoạt động hàng tháng của nền tảng truyền thông xã hội.
Đọc thêm: TVL của Arbitrum tăng lên 1,5 tỷ đô sau chưa đầy hai tuần
ZK Rollups
Optimistic rollups giả định rằng các giao dịch là hợp lệ và để lại chỗ cho người khác chứng minh bằng chứng gian lận. Phía ZK rollups thực hiện công việc chứng minh với mạng Ethereum rằng các giao dịch là hợp lệ.
Cùng với kết quả của các giao dịch đi kèm, ZK rollups gửi cái được gọi là bằng chứng hợp lệ (validity proof) cho hợp đồng thông minh Ethereum. Các bằng chứng hợp lệ cho phép mạng Ethereum xác minh rằng các giao dịch là hợp lệ, khiến người chuyển tiếp không thể gian lận hệ thống. Điều này giúp loại bỏ nhu cầu về cửa sổ chống gian lận (fraud proof window). Do đó, việc chuyển tiền giữa Ethereum và ZK-rollups có hiệu quả tức thì.
Mặc dù việc thanh toán ngay lập tức và không có thời gian rút tiền có vẻ tốt nhưng không phải là không có sự đánh đổi của ZK rollups. Đầu tiên, việc tạo ra các bằng chứng hợp lệ đòi hỏi nhiều về mặt tính toán, vì vậy bạn cần các máy có công suất cao để làm cho chúng hoạt động. Thứ hai, sự phức tạp xung quanh các bằng chứng hợp lệ khiến việc hỗ trợ khả năng tương thích EVM trở nên khó khăn hơn, hạn chế các loại hợp đồng thông minh có thể được triển khai cho ZK-rollups. Như vậy, optimistic rollups được tung ra thị trường trước và có nhiều khả năng hơn để giải quyết các vấn đề về quy mô của Ethereum ngày nay. Tuy nhiên, ZK-rollups có thể trở thành một giải pháp kỹ thuật tốt hơn về lâu dài trong tương lai.
Việc áp dụng ZK Rollups
Hiện nay, đã có nhiều team triển khai áp dụng ZK Rollup. Một số dự án nổi bật như Starkware, Matter Labs, Hermez và Aztec . Ngày nay, ZK-rollups chủ yếu hỗ trợ các ứng dụng tương đối đơn giản như thanh toán hoặc exchanges. Ví dụ: sàn giao dịch phái sinh dYdX sử dụng giải pháp tổng hợp ZK từ Starkware (StarkEx).
Nhiều người trong ngành (bao gồm cả Vitalik) đang xem xét ZK rollups kết hợp với Ethereum 2.0 như một giải pháp lâu dài để mở rộng quy mô Ethereum, chủ yếu xuất phát từ khả năng xử lý hàng trăm nghìn giao dịch mỗi giây mà không ảnh hưởng đến bảo mật hoặc phân quyền. Trong tương lai, các đợt triển khai ZK tương thích hoàn toàn với EVM sẽ là một trong những điều quan trọng cần theo dõi khi việc mở rộng quy mô Ethereum đang tiến triển.
Một thế giới phân mảnh
Về lâu dài, các giải pháp mở rộng quy mô này là cần thiết nếu các nền tảng hợp đồng thông minh muốn mở rộng quy mô lên hàng tỷ người dùng. Tuy nhiên, trong thời gian tới, những giải pháp này có thể gây ra những thách thức đáng kể cho người dùng cũng như các nhà khai thác tiền điện tử. Điều hướng từ Ethereum đến các mạng này yêu cầu sử dụng các cầu nối cross-chain, điều này gây ra phức tạp đối với người dùng và các rủi ro tiềm ẩn. Ví dụ, một số cầu nối cross-chain đã trở thành mục tiêu của các vụ tấn công gây tổn thất hàng trăm triệu đô.
Quan trọng hơn, thế giới multichain phân mảnh khả năng kết hợp và tính thanh khoản. Ví dụ như Sushiswap hiện đang được triển khai trên Ethereum, Binance Smart Chain, Avalanche, Polygon và Arbitrum. Trước đây, tính thanh khoản của Sushiswap chỉ tập trung trên một mạng (Ethereum) thì giờ nó đã trải rộng trên 5 chain khác nhau.
Các ứng dụng Ethereum từ lâu đã được hưởng lợi từ khả năng kết hợp – Ví dụ như Sushiswap trên Ethereum là một plug-and-play với các ứng dụng Ethereum khác như Aave hoặc Compound. Khi các ứng dụng lan rộng ra các mạng mới, ứng dụng được triển khai trên một layer-1 / sidechain / layer-2 không còn có thể kết hợp với các ứng dụng được triển khai trên lớp khác, hạn chế khả năng sử dụng và tạo ra thách thức cho người dùng và nhà phát triển.
Một tương lai không chắc chắn
Liệu các dự án layer-1 mới nổi như Avalanche hoặc Solana có tiếp tục phát triển để cạnh tranh với Ethereum không? Các hệ sinh thái blockchain như Cosmos hoặc Polkadot sẽ sinh sôi nảy nở? Liệu các sidechains có tiếp tục hoạt động tốt với Ethereum? Hay các rollups kết hợp với Ethereum 2.0 sẽ giành chiến thắng? Không ai dám chắc chắn điều này.
Tuy nhiên, mọi người đều có thể tin rằng sẽ có rất nhiều team chuyên giải quyết những vấn đề khó khăn nhất mà các mạng mở, không được phép phải đối mặt. Cũng giống như băng thông rộng (broadband) cuối cùng đã giúp internet hỗ trợ một loạt các ứng dụng mang tính cách mạng như YouTube và Uber, chúng ta có thể sẽ sớm thấy các giải pháp mở rộng quy mô sẽ thành công hơn nữa trong tương lai.