Trong các nỗ lực để giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng mà các blockchain đối mặt, mô hình Modular Blockchain đang thu hút nhiều sự chú ý nhất. Ý tưởng này nâng cao tính linh hoạt và hiệu quả bằng cách phân rã một blockchain thành các thành phần nhỏ hơn, Mỗi mô-đun có thể được thay thế, nâng cấp hoặc mở rộng độc lập, giúp tối ưu hiệu suất và tính linh hoạt hệ thống. Tuy nhiên, việc xây dựng các mô-đun đòi hỏi cân nhắc các sự đánh đổi (trade-offs) giữa khả năng mở rộng, bảo mật và phi tập trung. Hãy cùng Woalith tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây nhé.
1. Tam giác bất khả thi Blockchain trilemma
Trước khi khám phá khái niệm về Modular blockchain là gì, chúng ta hãy cùng ôn lại một khái niệm quan trọng trong lĩnh vực blockchain – Blockchain Trilemma. Đây một khái niệm trong ngành blockchain nào cũng hướng tới. Tuy nhiên, việc đạt được cả ba yếu tố này một cách đồng thời thường rất khó, nhưng thường không thể được giải quyết trọn vẹn cùng một lúc, gồm:
- Bảo mật (Security): đảm bảo rằng hệ thống blockchain không thể bị tấn công và dữ liệu được toàn vẹn. Mức độ bảo mật thường được đánh giá dựa trên các yếu tố như sức mạnh tính toán của mạng, lượng cổ phần (stake) để chống lại các cuộc tấn công 51% và một số hình thức tấn công khác.
- Phi tập trung (Decentralization): yêu cầu mạng lưới phải có một số lượng node đủ lớn để đảm bảo rằng quyền kiểm soát không rơi vào tay cá nhân, tổ chức hoặc một nhóm nhỏ. Sự phân tán này không chỉ giúp hệ thống trở nên minh bạch và bền vững hơn, tránh được sự chi phối và cũng liên quan trực tiếp đến tính bảo mật của mạng.
- Khả năng mở rộng (Scalability): Đây là khả năng của hệ thống trong việc xử lý một khối lượng lớn giao dịch một cách nhanh chóng và hiệu quả, mà không làm ảnh hưởng đến hiệu suất chung của mạng lưới. Bài toán mở rộng là một thách thức lớn đối với các hệ thống blockchain khi số lượng người dùng và giao dịch tăng lên.
Blockchain Trilemma
Trong các phần tiếp theo, Woalith sẽ phân tích cấu trúc hạ tầng của một blockchain, cùng với vai trò và nhiệm vụ của từng thành phần trong đó.
2. Cấu trúc hạ tầng của blockchain
Khi nhắc đến cấu trúc hạ tầng của blockchain, thuật ngữ “Layer”(lớp) thường được nhắc đến. Đây là một khái niệm giúp mô tả cách mà mạng blockchain được tổ chức và xây dựng, cung cấp cái nhìn trực quan, dễ hiểu về “hình dáng” của một blockchain.
Mô tả một ngăn xếp mạng blockchain
Các thành phần trong một ngăn xếp blockchain (blockchain stack) bao gồm:
- Execution (thực thi): Đây là quá trình các node trong mạng blockchain xử lý các giao dịch nhằm chuyển đổi trạng thái của hệ thống. Trước khi xác thực một khối, các node phải thực hiện các giao dịch bằng cách sử dụng bản sao chuỗi khối của chúng. Đây chính là lớp mà người dùng trực tiếp tương tác với blockchain qua các tác vụ như ký giao dịch, triển khai và thực hiện hợp đồng thông minh và chuyển giao tài sản.
- Settlement (giải quyết): đảm bảo tính bất biến của các thông tin trên blockchain. Quá trình này bao gồm việc xác thực các giao dịch, xác định tính hợp lệ của các bằng chứng (proofs), và xử lý các tranh chấp (dispute) nếu có. Từ đó, cung cấp tính tất định (finality) và đảm bảo rằng các giao dịch không thể bị thay đổi hay đảo ngược (irreversibility).
- Consensus (đồng thuận): là quá trình mà cơ chế đồng thuận của mạng blockchain được thực hiện. Các node được coi là đồng thuận khi cùng tải xuống và thực thi một khối (block), trong đó giống nhau về thứ tự (ordering) và tính tất định (finality) của mọi giao dịch. Nhờ đó, toàn bộ mạng luôn duy trì trạng thái đồng nhất tại bất kỳ thời điểm nào.
- Data availability (độ khả dụng của dữ liệu): Đây là quá trình đảm bảo rằng thông tin trên blockchain luôn có thể được truy cập một cách dễ dàng. Người tạo khối (block producers) phải xuất bản thông tin giao dịch cho tất cả các node lưu trữ, giúp mọi thành viên trong mạng đều có thể tiếp cận và xác minh thông tin. Nhờ đó, duy trì tính đúng đắn của các chức năng trên blockchain, vì hầu hết các chức năng đều phụ thuộc vào độ khả dụng của dữ liệu.
Một giao dịch trên blockchain
Hai thành phần Execution và Settlement cung cấp môi trường thực thi của blockchain, trong khi Consensus và Data availability đảm bảo tính bảo mật và độ tin cậy của chuỗi khối.
Lấy ví dụ một người A chuyển tiền cho B, quá trình bắt đầu khi A ký giao dịch hoặc kích hoạt một hợp đồng thông minh, việc thực thi sẽ được sẽ Execution đảm nhận. Tiếp theo, chức năng Settlement đảm bảo với người nhận B rằng giao dịch này có tính tất định (finality), bất biến (immutability), không thể đảo ngược (irreversibility). Giao dịch sau đó được gửi lên mạng lưới, các node sẽ thực hiện chức năng Consensus để xác minh tính hợp lệ của giao dịch và đưa nó vào mempool (bộ nhớ tạm). khi quá trình đồng thuận hoàn tất thì khối sẽ tạo và phát tán ra toàn mạng lưới. Cuối cùng, chức năng Data availability sẽ chịu trách nhiệm lưu trữ thông tin giao dịch, cho phép bất kỳ ai cũng có thể kiểm tra.
Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu về sự khác biệt giữa Monolithic blockchain (blockchain nguyên khối) và Modular blockchain (blockchain dạng mô-đun) trong cách vận hành với bốn lớp (layer) này, cũng như cách mỗi phương pháp giải quyết blockchain trilemma.
3. Monolithic và Modular blockchain là gì
Monolithic blockchain (blockchain nguyên khối): là dạng blockchain mà tất cả các chức năng trong cấu trúc hạ tầng kể trên đều được vận hành trên cùng một layer. Nói cách khác, mỗi node trong mạng lưới đều phải đảm nhận đầy đủ cả bốn vai trò này, từ xử lý giao dịch đến xác thực, đồng thuận và lưu trữ dữ liệu.
- Ưu điểm: thiết kế đơn giản, dễ triển khai và duy trì, tính nhất quán trong vận hành giữa các node và bảo mật cao.
- Nhược điểm: kém linh hoạt, dễ gặp rủi ro trong cơ chế đồng thuận và khó nâng cấp (do phải đánh giá trên toàn bộ hệ thống).
Monolithic và Modular blockchain
Modular blockchain (blockchain dạng mô-đun): Là mô hình blockchain được cấu thành từ nhiều mô-đun riêng biệt, mỗi mô-đun chịu trách nhiệm về các chức năng cụ thể. Thiết kế này dựa trên nguyên tắc chuyên môn hóa, cho phép mỗi thành phần tập trung vào tối ưu hóa một nhóm tác vụ nhất định. Nhiều blockchain dạng mô-đun sẽ tạo thành một “ngăn xếp mô-đun” (modular stack) lớn hơn mà các developers có thể sử dụng theo từng nhu cầu. Nói một cách dễ hiểu, các mô-đun này giống như những “plug-in” hoặc “extension” trên trình duyệt website, có thể tuỳ chỉnh bật/tắt, hoặc tách/gộp một cách linh hoạt.
- Ưu điểm: tăng khả năng mở rộng, tương tác và tính linh hoạt của chuỗi, tính linh hoạt của chuỗi và giải quyết vấn đề khởi tạo bảo mật mạng của các dự án mới.
- Nhược điểm: rất phức tạp về công nghệ để xây dựng, nâng cấp và quản lý các mô-đun, cùng với rủi ro bảo mật tại các cầu nối (bridges).
Một số Modular blockchain tiêu biểu: Celestia, zkSync, Polygon Hermez, Optimism, Arbitrum,…
4. Công nghệ Modular blockchain
Sau khi đã nắm được sự khác biệt giữa Monolithic blockchain và Modular blockchain. bạn đọc có thể nhận thấy rằng các giải pháp mở rộng như rollup thực chất là một dạng modular blockchain, xuất phát từ việc tách Execution layer ra khỏi chuỗi chính. Nói cách khác, bất kỳ blockchain nào không đảm nhận cả bốn chức năng như một Monolithic blockchain thì có thể xem chúng là một Modular blockchain.
Ví dụ: Celestia xây dựng một modular blockchain chuyên về Data availability. một blockchain X có thể xây dựng Execution layer của riêng mình, đồng thời tận dụng Celestia để đảm nhiệm Data availability layer và sử dụng Ethereum cho Settlement và Consensus.
Các phương pháp mô-đun hoá blockchain bao gồm:
- Enshrined Rollup: là một phương pháp rollup trên Ethereum, trong đó Execution layer được xây dựng dựa trên công nghệ zk-rollups và được tích hợp với Consensus layer. Về bản chất, Execution layer này chỉ tách biệt một phần so với Layer 1 (vẫn còn tích hợp với Consensus layer).
- Rollup: Đây là phương pháp trong đó Execution layer được tách ra thành một blockchain riêng biệt, (được xem như Layer 2), tách biệt khỏi Layer 1. Giao dịch sẽ được thực thi trên rollup, và xác thực tính hợp lệ bởi smart-contract (ở Ethereum) hoặc chuỗi chính (các blockchain Layer 1 khác)
- Sovereign rollup: giải pháp rollup chọn tách Settlement và Execution Layer thành một chuỗi độc lập. Trong mô hình này, các giao dịch được thực thi và xác thực bởi chính các node của rollup, thay vì phụ thuộc vào Layer 1. Tuy nhiên, rollup này nhưng sử dụng Consensus và Data availability layer từ một blockchain khác.
Các giải pháp rollup cho modular blockchain trên Ethereum và Celestia
- Settlement Rollup: Trong phương pháp này, việc mô-đun hoá cũng diễn ra ở Settlement layer và Execution layer tương tự Sovereign rollup, Tuy nhiên, điểm khác biệt là hai lớp này tồn tại dưới dạng hai blockchain độc lập. Smart contract xác thực tính hợp lệ của khối sẽ nằm ở Settlement Layer được tách riêng khỏi chuỗi chính (Layer 2) Settlement layer này sẽ được kết nối với một smart contract đệ quy ở Execution layer (Layer 3).
- Validum: Là một giải pháp rollup thực hiện xử lý giao dịch tại Execution layer và gửi các bằng chứng (proof) về tính hợp lệ của các giao dịch lên chuỗi chính. Data availability layer lúc này nằm ở ngoài chuỗi (off-chain) được xem như một mạng lưới “Data availability” riêng. Phần còn lại của kiến trúc, bao gồm Consensus layer và Settlement layer.
Các modular blockchain nổi bật
5. Triển vọng phát triển của Modular Blockchain
Tương tự cách dịch vụ hạ tầng trên Internet cũng phát triển dần theo hướng mô-đun hoá, công nghệ blockchain cũng đang phát triển theo xu hướng tất yếu này. Tuy nhiên, bên cạnh các lợi ích về khả năng mở rộng và tính linh hoạt không phải bàn cãi, để hoàn thiện các mô-đun này rất phức tạp và cần nhiều thời gian. Khi các chức năng cốt lõi của blockchain được tách rời và triển khai trên nhiều chuỗi riêng biệt, đồng nghĩa, niềm tin và độ bảo mật sẽ dàn trải theo các mô-đun này, Điều này đặt ra yêu cầu rất cao đối với các cầu nối (bridge), hợp đồng thông minh (smart contract) và các bằng chứng mật mã (proof) cần được kiểm chứng cẩn thận.
Leave a Reply