Mở rộng Blockchain: Hiểu biết về Giải pháp Mạng Layer 1 so với Layer 2

Thách thức về khả năng mở rộng

Khi việc áp dụng tiền điện tử gia tăng, các mạng blockchain phải đối mặt với một thực tế khó chịu: càng trở nên phổ biến, giao dịch càng chậm và tốn kém hơn. Sự tắc nghẽn này bắt nguồn từ điều mà các nhà phát triển gọi là tam giác blockchain—cuộc đấu tranh để đạt được ba điều cùng một lúc: phân quyền, bảo mật và khả năng mở rộng. Hầu hết các mạng quản lý hai trong số những mục tiêu này nhưng hy sinh mục tiêu thứ ba. Bitcoin và Ethereum ưu tiên bảo mật và phân quyền, để lại khả năng mở rộng là điểm yếu của chúng.

Để vượt qua giới hạn này, các kỹ sư đã phát triển hai cách tiếp cận khác nhau về cơ bản: chỉnh sửa chính lớp nền hoặc xây dựng các mạng bổ sung trên đó. Hiểu sự khác biệt giữa kiến trúc mạng Layer 1 và Layer 2 là điều cần thiết cho bất kỳ ai điều hướng cơ sở hạ tầng blockchain hiện đại.

Lớp 1: Tăng cường nền tảng

Layer 1 đề cập đến blockchain chính - nguồn gốc của sự thật nơi diễn ra việc thanh toán giao dịch cuối cùng. Bitcoin, Ethereum, Solana và BNB Chain đều là các mạng Layer 1. Mở rộng ở cấp độ này có nghĩa là thay đổi cách thức hoạt động của blockchain ở mức cốt lõi.

Cải tiến Cơ chế Đồng thuận đại diện cho một cải tiến lớn của Layer 1. Việc Ethereum chuyển từ Proof of Work sang Proof of Stake là một ví dụ điển hình cho cách tiếp cận này. Bằng cách chuyển từ việc khai thác tiêu tốn năng lượng sang staking - nơi các validator khóa tiền để kiếm phí giao dịch - mạng lưới đã cải thiện khả năng xử lý trong khi giảm tác động đến môi trường.

Sharding cung cấp một giải pháp Layer 1 khác bằng cách phân mảnh khối lượng công việc của blockchain. Thay vì mỗi nút xác thực mỗi giao dịch, mạng lưới chia thành các “shard” song song, mỗi shard xử lý một tập hợp giao dịch riêng biệt. Việc xử lý song song này làm tăng đáng kể khả năng giao dịch tổng thể, mặc dù việc phối hợp giữa các shard thêm vào độ phức tạp kỹ thuật.

Mở rộng kích thước khối áp dụng một cách tiếp cận trực tiếp hơn: đơn giản là làm cho các khối lớn hơn để có thể chứa nhiều giao dịch hơn. Tuy nhiên, điều này tạo ra một sự đánh đổi với tính phân cấp, vì các khối lớn hơn trở nên khó xác thực hơn cho các máy tính trung bình, có khả năng tập trung quyền lực giữa các nhà điều hành nút có tài nguyên tốt.

Lớp 2: Xây dựng trên sức mạnh

Các mạng Layer 2 hoạt động như những hệ thống song song được xây dựng trên các blockchain Layer 1, xử lý giao dịch ngoài chuỗi chính trước khi đưa kết quả trở lại chuỗi. Sự tách biệt này cho phép các giải pháp Layer 2 ưu tiên tốc độ và hiệu quả chi phí trong khi vẫn kế thừa các bảo đảm về bảo mật của Layer 1.

Rollups đã nổi lên như là phương pháp Layer 2 thống trị, đặc biệt là cho Ethereum. Chúng đóng gói hàng trăm giao dịch ngoài chuỗi thành một gói duy nhất trước khi gửi nó đến mạng chính. Rollups lạc quan—được sử dụng bởi Arbitrum và Optimism—giả định rằng các giao dịch là hợp lệ theo mặc định, với một khoảng thời gian tranh chấp cho các vấn đề. Rollups không kiến thức như zkSync và Scroll sử dụng chứng minh mật mã để xác minh giao dịch ngay lập tức, loại bỏ các khoảng thời gian tranh chấp và cung cấp độ đảm bảo an ninh cao hơn.

Sidechains như Polygon hoạt động như những blockchain độc lập với các validator riêng. Chúng thường cung cấp các giao dịch nhanh hơn và rẻ hơn so với rollups nhưng duy trì các mô hình bảo mật riêng, có nghĩa là chúng không tự động thừa hưởng các đảm bảo bảo mật của Layer 1 như cách mà rollups làm.

Kênh Nhà Nước cho phép các giao dịch trực tiếp giữa các bên ngang hàng ngoài chuỗi, chỉ ghi lại số dư mở và đóng trên chuỗi. Mạng Lightning của Bitcoin hoạt động theo cách này, cho phép thanh toán ngay lập tức với mức phí tối thiểu.

Blockchain lồng ghép sử dụng mối quan hệ cha-con, trong đó chuỗi chính ủy quyền công việc cho các chuỗi phụ. Khung công tác Plasma của Ethereum là ví dụ cho mô hình này, mặc dù nó vẫn ít được triển khai hơn so với rollup.

So sánh trực tiếp: Trade-offs giữa Mạng Layer 1 và Layer 2

Sự khác biệt cơ bản nằm ở triết lý vận hành của chúng. Các giải pháp Layer 1 giải quyết khả năng mở rộng bằng cách tái thiết kế giao thức chính nó - vốn có tính chất phá huỷ nhiều hơn nhưng bền vững hơn. Việc nâng cấp một Layer 1 thường cần sự đồng thuận của cộng đồng và có thể kích hoạt các hard fork tách rời mạng lưới nếu các bên tham gia không đồng ý.

Ngược lại, các giải pháp Layer 2 giữ nguyên lớp cơ sở trong khi thêm công suất bổ sung phía trên. Sự linh hoạt này cho phép lặp lại và triển khai nhanh hơn mà không đe dọa đến sự ổn định của lớp cơ sở. Tuy nhiên, sự tiện lợi này đi kèm với các đánh đổi: người dùng phải chuyển cầu tài sản giữa các mạng, thanh khoản bị phân mảnh trên nhiều nền tảng Layer 2 khác nhau, và một số giải pháp phụ thuộc vào các bộ xử lý tập trung có thể trở thành điểm thất bại duy nhất.

Từ góc độ bảo mật, các mạng Layer 1 hoàn toàn dựa vào các cơ chế đồng thuận phi tập trung của chính chúng. Các giải pháp Layer 2 phụ thuộc nhiều vào Layer 1 cơ sở của chúng để đảm bảo tính khả dụng dữ liệu và tính cuối cùng của việc thanh toán, tạo ra một mô hình bảo mật phân cấp.

Giới Hạn Thực Tế

Các nâng cấp Layer 1 phải đối mặt với những thách thức phối hợp đáng kể. Việc thực hiện các thay đổi lớn như sửa đổi đồng thuận hoặc tăng kích thước khối yêu cầu đạt được sự đồng thuận giữa hàng ngàn người tham gia, một quá trình có thể mất nhiều năm và kích thích tranh luận gay gắt. “Tam giác blockchain” gợi ý rằng việc sửa chữa một biến thường làm giảm các biến khác—tăng kích thước khối có thể tăng thông lượng nhưng giảm phân cấp mạng.

Các giải pháp Layer 2 mang đến sự ma sát riêng. Mặc dù có lợi thế về tốc độ và chi phí, chúng làm phức tạp trải nghiệm người dùng bằng cách yêu cầu các cầu nối giữa các mạng, có khả năng tạo ra sự phân mảnh thanh khoản, và trong một số trường hợp, giới thiệu các trung gian tập trung (bộ lập trình ) đi ngược lại với lý tưởng phi tập trung của blockchain.

Tương Lai Lai Ghép

Sự đồng thuận đang nổi lên giữa các nhà phát triển cho thấy rằng không một phương pháp nào riêng lẻ có thể giải quyết vấn đề mở rộng của blockchain. Thay vào đó, các hệ sinh thái blockchain trưởng thành sẽ có khả năng sử dụng cả hai chiến lược: cơ sở hạ tầng Layer 1 mạnh mẽ, tập trung vào bảo mật, xử lý việc thanh toán và sự thật cuối cùng, kết hợp với các mạng Layer 2 đa dạng được tối ưu hóa cho tốc độ và chi phí trong các giao dịch hàng ngày.

Kiến trúc hybrid này phản ánh cách internet phát triển—hạ tầng lõi xử lý độ tin cậy trong khi các lớp chuyên biệt xử lý các trường hợp sử dụng cụ thể. Khi các giải pháp mạng Layer 1 và Layer 2 trưởng thành và phát triển, người dùng sẽ được hưởng lợi từ việc chọn các công cụ được tối ưu hóa cho nhu cầu cụ thể của họ thay vì phải thỏa hiệp với một cách tiếp cận duy nhất.