Site icon Tin tức thì trường tài chính

Giải thích các layer trong Blockchain? Sự tổng quát chi tiết về các layer.

Nếu bạn đã đang tìm hiểu về tiền điện tử hoặc chuỗi khối blockchain theo bất kỳ cách nào, thì có lẽ bạn đã bắt gặp các thuật ngữ như giao thức layer 1 và layer 2. Bạn có tò mò về những layer này là gì và tại sao chúng tồn tại không? Hãy cùng thảo luận về kiến ​​trúc layer của blockchain trong bài viết này.

Công nghệ chuỗi khối là sự kết hợp có một không hai của một số công nghệ hiện tại — mật mã, lý thuyết trò chơi, v.v. — với một loạt các ứng dụng khả thi như tiền điện tử. Mã hóa và giải mã dữ liệu là một môn toán học và tính toán được gọi là mật mã. Việc nghiên cứu các mô hình toán học về tương tác chiến lược giữa những người ra quyết định hợp lý được gọi là lý thuyết trò chơi. Chuỗi khối loại bỏ trung gian, giảm chi phí và cải thiện hiệu quả bằng cách mang lại sự minh bạch và bảo mật.

Không có sự giám sát của cơ quan trung ương, công nghệ sổ cái phân tán (DLT) giữ thông tin được xác minh bằng mật mã giữa một nhóm người dùng đã đồng ý thông qua giao thức mạng được xác định trước. Việc kết hợp những công nghệ này sẽ thúc đẩy lòng tin giữa những người hoặc các bên, những người nếu không sẽ không có động cơ để làm như vậy. Chúng giúp các mạng blockchain có thể trao đổi giá trị và dữ liệu giữa những người dùng một cách an toàn.

Do không có sự giám sát của các cơ quan tập trung, các chuỗi khối cực kỳ bảo mật. Blockchain cũng có khả năng mở rộng để xử lý lượng người dùng, giao dịch và dữ liệu khác ngày càng tăng. Các layer được sinh ra ngoài yêu cầu về khả năng mở rộng đồng thời với việc duy trì bảo mật hàng đầu.

Khả năng mở rộng của chuỗi khối.

Cụm từ “mở rộng” trong công nghệ chuỗi khối đề cập đến sự gia tăng tốc độ thông lượng của hệ thống, được đo bằng số lượng giao dịch mỗi giây. Với việc áp dụng rộng rãi tiền điện tử trong cuộc sống hàng ngày, các lớp chuỗi khối hiện được yêu cầu để cải thiện an ninh mạng, lưu trữ hồ sơ và các chức năng khác.

Số lượng giao dịch được xử lý bởi một hệ thống mỗi giây được gọi là “băng thông lượng”. Mặc dù mạng thanh toán điện tử VisaNet của Visa có thể xử lý hơn 20.000 giao dịch mỗi giây, nhưng chuỗi chính của Bitcoin (BTC) không thể xử lý hơn 7 giao dịch mỗi giây.

Chuỗi khối là layer đầu tiên trong một hệ sinh thái phi tập trung. Layer hai là sự tích hợp của bên thứ ba được sử dụng cùng với layer một để tăng cường số lượng nút và kết quả là tăng thông lượng hệ thống. Nhiều công nghệ blockchain layer hai hiện đang được triển khai. Hợp đồng thông minh được sử dụng trong các giải pháp này để tự động hóa các giao dịch.

Các nhà phát triển chuỗi khối đang cố gắng mở rộng phạm vi quản lý chuỗi khối khi Bitcoin trở thành một lực lượng quan trọng hơn trong thế giới thương mại. Họ hy vọng sẽ giảm thời gian xử lý và tăng TPS bằng cách phát triển các lớp chuỗi khối và tối ưu hóa khả năng mở rộng của lớp hai.

Bộ ba bất khả thi của blockchain

Bộ ba bất khả thi của chuỗi khối đề cập đến quan niệm phổ biến rằng, về phân cấp, bảo mật và khả năng mở rộng, các mạng phi tập trung chỉ có thể cung cấp hai trong số ba lợi ích tại bất kỳ thời điểm nào.

Các nhà khoa học máy tính đã nghĩ ra định lý về tính nhất quán, tính khả dụng và dung sai phân vùng (CAP) vào những năm 1980 để thể hiện khó khăn có thể là quan trọng nhất trong số những khó khăn này. Định lý CAP nói rằng lưu trữ dữ liệu phi tập trung, chẳng hạn như chuỗi khối, chỉ có thể đáp ứng đồng thời hai trong số ba đảm bảo được đề cập ở trên.

Định lý này đã phát triển thành bộ ba bất khả thi của chuỗi khối trong bối cảnh của các mạng phân tán hiện tại. Quan niệm được phổ biến rộng rãi là cơ sở hạ tầng chuỗi khối công khai phải hy sinh tính bảo mật, phân cấp hoặc khả năng mở rộng.

Kết quả là, điểm mấu chốt của công nghệ chuỗi khối là tạo ra một mạng có bảo mật không thể xuyên thủng trên một mạng phi tập trung rộng rãi đồng thời xử lý thông lượng giao dịch ở quy mô internet.

Trước khi đi sâu vào động lực của bộ ba bất khả thi, hãy xác định khả năng mở rộng, bảo mật và phân cấp theo thuật ngữ chung:

Sự tương tác giữa khả năng mở rộng, bảo mật và phân quyền

Để giải quyết một giao dịch, trước tiên mạng phải đồng ý về tính hợp lệ của nó. Việc thỏa thuận có thể mất một thời gian nếu hệ thống có số lượng thành viên lớn. Kết quả là, chúng tôi có thể chỉ ra rằng khả năng mở rộng tỷ lệ nghịch với khả năng phân cấp khi các tham số bảo mật giống hệt nhau.

Do đó, một chuỗi khối không thể tối ưu hóa đồng thời cả ba tính năng mong muốn, buộc nó phải đánh đổi. Ethereum là ví dụ gần đây nhất về bộ ba bất khả thi đang hoạt động. Nền tảng Ethereum đã chứng kiến ​​sự bùng nổ về mức độ sử dụng do sự phát triển của các ứng dụng tài chính phi tập trung (DeFi) vào mùa hè này. Ethereum chỉ có thể phát triển đến một điểm nhất định.

Do nhu cầu gia tăng, phí giao dịch đã tăng đến mức một số người không thể tham gia vào chuỗi khối. Phí Ethereum tăng lên là một ví dụ về bộ ba bất khả thi, vì chúng ta có thể thấy rằng Ethereum đã không mở rộng quy mô nếu không hy sinh tính bảo mật hoặc phân cấp.

Trọng tâm của Ethereum là phân cấp và bảo mật, với số lượng giao dịch mỗi giây bị hạn chế (khả năng mở rộng). Để khuyến khích những người khai thác ưu tiên giao dịch của họ, người dùng đã trả phí cao hơn. Tương tự, tính phi tập trung và bảo mật được ưu tiên hơn khả năng mở rộng trong Bitcoin.

Không có gì bí mật khi khả năng mở rộng của các chuỗi khối như Bitcoin và Ethereum hiện bị hạn chế. Do đó, một cộng đồng toàn cầu bao gồm các công ty khởi nghiệp, tập đoàn và nhà công nghệ đang làm việc điên cuồng trên các giải pháp lớp một và lớp hai để giải quyết bộ ba bất khả thi của chuỗi khối.

Mạng blockchain lớp một được thiết kế cho tốc độ, bảo mật và mở rộng. Lớp hai đề cập đến các cải tiến công nghệ và các sản phẩm có thể được sử dụng để mở rộng khả năng mở rộng của các mạng chuỗi khối hiện có. Có được sự cân bằng hoàn hảo giữa hai lớp có thể là yếu tố thay đổi cuộc chơi để áp dụng chuỗi khối và mở rộng các mạng phi tập trung.

Các nhà phát triển đang tiếp cận vấn đề từ nhiều khía cạnh khác nhau. Kích thước khối tăng lên trong Bitcoin Cash (BCH) là một nỗ lực để cải thiện khả năng mở rộng của Bitcoin. Tuy nhiên, không có bằng chứng cho thấy nó đang trở nên phổ biến hơn.

Bitcoin đang tìm cách giải quyết vấn đề bằng cách thêm một lớp vào lớp chuỗi khối hiện có. Các giải pháp lớp hai sẽ kết hợp nhiều giao dịch lại với nhau và thỉnh thoảng chỉ truy vấn chuỗi khối lớp cơ sở, theo ý tưởng đằng sau các giải pháp mở rộng quy mô. Ethereum đang thực hiện một cách tiếp cận kết hợp, với việc mở rộng quy mô chuỗi khối lớp cơ sở và cộng đồng dự đoán một số giải pháp lớp hai để tăng thông lượng hơn nữa.

Cấu trúc lớp của kiến ​​trúc chuỗi khối

Trong trường hợp mạng phân tán của kiến ​​trúc chuỗi khối, mỗi người tham gia mạng duy trì, ủy quyền và cập nhật các mục mới. Một tập hợp các khối với các giao dịch theo thứ tự cụ thể đại diện cho cấu trúc của công nghệ chuỗi khối. Các danh sách này có thể được lưu dưới dạng tệp phẳng (ở định dạng txt) hoặc cơ sở dữ liệu đơn giản. Kiến trúc chuỗi khối có thể ở dạng công khai, tư nhân hoặc tập đoàn.

Kiến trúc lớp của blockchain được phân loại thành sáu lớp.

Lớp cơ sở hạ tầng phần cứng

Dữ liệu của chuỗi khối được lưu trữ trên một máy chủ trong trung tâm dữ liệu ở đâu đó trên quả địa cầu . Máy khách yêu cầu nội dung hoặc dữ liệu từ máy chủ ứng dụng trong khi duyệt web hoặc sử dụng bất kỳ ứng dụng nào, được gọi là kiến ​​trúc client – server.

Giờ đây, khách hàng có thể kết nối với khách hàng ngang hàng và chia sẻ dữ liệu. Mạng ngang hàng (P2P) là một nhóm lớn các máy tính chia sẻ dữ liệu. Chuỗi khối là một mạng ngang hàng gồm các máy tính tính toán, xác thực và ghi lại các giao dịch một cách có trật tự trong một sổ cái chung. Kết quả là, một cơ sở dữ liệu phân tán được tạo, lưu trữ tất cả dữ liệu, giao dịch và dữ liệu thích hợp khác. Một nút là một máy tính trong mạng P2P.

Lớp dữ liệu

Cấu trúc dữ liệu của chuỗi khối được thể hiện dưới dạng danh sách các khối được liên kết trong đó các giao dịch được sắp xếp. Cấu trúc dữ liệu của chuỗi khối bao gồm hai yếu tố cơ bản: con trỏ và danh sách liên kết. Danh sách được liên kết là danh sách các khối được xâu chuỗi với dữ liệu và con trỏ tới khối trước đó.

Con trỏ là các biến tham chiếu đến vị trí của một biến khác và danh sách được liên kết là danh sách các khối được xâu chuỗi có dữ liệu và con trỏ tới khối trước đó. Cây Merkle là một cây nhị phân gồm các giá trị băm. Mỗi khối chứa hàm băm gốc của cây Merkle và thông tin như hàm băm, dấu thời gian, nonce, số phiên bản khối và mục tiêu độ khó hiện tại của khối trước đó.

Đối với các hệ thống chuỗi khối, cây Merkle cung cấp tính bảo mật, tính toàn vẹn và không thể bác bỏ. Hệ thống chuỗi khối được xây dựng trên cây Merkle, mật mã và thuật toán đồng thuận. Vì là khối đầu tiên trong chuỗi nên khối gốc, tức là khối đầu tiên, không chứa con trỏ.

Để bảo vệ tính bảo mật và tính toàn vẹn của dữ liệu chứa trong chuỗi khối, các giao dịch được ký điện tử. Khóa riêng được sử dụng để ký các giao dịch và bất kỳ ai có khóa chung đều có thể xác minh người ký. Chữ ký số phát hiện thao tác thông tin. Vì dữ liệu được mã hóa cũng được ký, chữ ký điện tử đảm bảo tính thống nhất. Kết quả là, bất kỳ thao tác nào cũng sẽ khiến chữ ký không hợp lệ.

Dữ liệu không thể được phát hiện vì nó được mã hóa. Nó không thể bị giả mạo một lần nữa, ngay cả khi nó bị bắt. Danh tính của người gửi hoặc chủ sở hữu cũng được bảo vệ bằng chữ ký điện tử. Do đó, chữ ký được liên kết hợp pháp với chủ sở hữu của nó và không thể bị coi thường.

Lơp mạng lưới

Lớp mạng, thường được gọi là lớp P2P, chịu trách nhiệm liên lạc giữa các nút. Khám phá, giao dịch và lan truyền khối đều được xử lý bởi lớp mạng. Lớp lan truyền là tên gọi khác của lớp này.

Lớp P2P này đảm bảo rằng các nút có thể tìm thấy nhau và tương tác, phổ biến và đồng bộ hóa để giữ cho mạng chuỗi khối ở trạng thái hợp pháp. Mạng P2P là mạng máy tính trong đó các nút được phân phối và chia sẻ khối lượng công việc của mạng để đạt được mục đích chung. Các giao dịch của chuỗi khối được thực hiện bởi các nút.

Lớp đồng thuận

Lớp đồng thuận là điều cần thiết để các nền tảng blockchain tồn tại. Lớp đồng thuận là lớp cần thiết và quan trọng nhất trong bất kỳ chuỗi khối nào, cho dù đó là Ethereum, Hyperledger hay loại khác. Lớp đồng thuận chịu trách nhiệm xác thực các khối, sắp xếp chúng và đảm bảo rằng mọi người đều đồng ý.

Lớp ứng dụng

Hợp đồng thông minh, mã chuỗi và ứng dụng phi tập trung (DApps) tạo nên lớp ứng dụng. Các giao thức lớp ứng dụng được chia nhỏ hơn thành ứng dụng và các lớp thực thi. Lớp ứng dụng bao gồm các chương trình mà người dùng cuối sử dụng để giao tiếp với mạng chuỗi khối. Tập lệnh, giao diện lập trình ứng dụng (API), giao diện người dùng và khung đều là một phần của nó.

Mạng chuỗi khối đóng vai trò là công nghệ phụ trợ cho các ứng dụng này và chúng giao tiếp với nó thông qua API. Hợp đồng thông minh, quy tắc cơ bản và mã chuỗi đều là một phần của lớp thực thi.

Mặc dù một giao dịch chuyển từ lớp ứng dụng sang lớp thực thi, nhưng nó được xác thực và thực thi ở lớp ngữ nghĩa. Các ứng dụng đưa ra hướng dẫn cho lớp thực thi, lớp này thực hiện các giao dịch và đảm bảo tính chất quyết định của chuỗi khối.

Định nghĩa các layer trong Blockchain

Layer 0

Lớp 0 của chuỗi khối được tạo thành từ các thành phần giúp biến chuỗi khối thành hiện thực. Đó là công nghệ cho phép Bitcoin, Ethereum và các mạng chuỗi khối khác hoạt động. Các thành phần của lớp 0 bao gồm internet, phần cứng và các kết nối sẽ cho phép lớp một chạy trơn tru.

Layer 1


Đây là lớp nền tảng và tính bảo mật của nó dựa trên tính bất biến của nó. Mạng Ethereum, hay lớp một, là những gì mọi người ám chỉ khi họ nói Ethereum. Lớp này phụ trách các quy trình đồng thuận, ngôn ngữ lập trình, thời gian tạo khối, giải quyết tranh chấp cũng như các quy tắc và tham số duy trì chức năng cơ bản của mạng chuỗi khối. Nó còn được gọi là lớp thực hiện. Bitcoin là một ví dụ về blockchain lớp một.

Vấn đề với lớp một


Các giải pháp mở rộng này giúp tăng thông lượng của mạng khi được sử dụng cùng nhau. Tuy nhiên, với số lượng người dùng blockchain ngày càng tăng, lớp một dường như đang bị thiếu hụt. Quy trình đồng thuận bằng chứng công việc lỗi thời và vụng về vẫn đang được sử dụng trên chuỗi khối lớp một.

Mặc dù phương pháp này an toàn hơn các phương pháp khác, nhưng nó bị giới hạn bởi tốc độ của nó. Những người khai thác được yêu cầu giải các thuật toán mã hóa bằng sức mạnh tính toán. Do đó, cần nhiều sức mạnh tính toán và thời gian hơn trong thời gian dài. Ngoài ra, khối lượng công việc trên blockchain lớp một đã tăng lên khi số lượng người dùng tăng lên. Kết quả là tốc độ và năng lực xử lý đã bị chậm lại.

Phương pháp khả thi


Proof-of-stake là một sự đồng thuận thay thế mà Ethereum 2.0 sẽ áp dụng. Cách tiếp cận đồng thuận này xác nhận các khối dữ liệu giao dịch mới dựa trên tài sản thế chấp đặt cược của những người tham gia mạng, dẫn đến một quy trình hiệu quả hơn.

Sharding là một giải pháp mở rộng cho gánh nặng đối với vấn đề chuỗi khối lớp một. Nói một cách đơn giản, sharding chia nhiệm vụ xác thực và xác thực giao dịch thành các phần nhỏ hơn, dễ quản lý hơn. Do đó, khối lượng công việc có thể được phân phối qua mạng để sử dụng khả năng tính toán của nhiều nút hơn. Do mạng xử lý song song các phân đoạn này nên một số giao dịch có thể được xử lý tuần tự và đồng thời.

Layer 2

Các mạng chồng chéo nằm trên cùng của lớp cơ sở được gọi là giải pháp L2. Các giao thức sử dụng lớp hai để tăng khả năng mở rộng bằng cách loại bỏ một số tương tác khỏi lớp cơ sở. Do đó, các hợp đồng thông minh trên giao thức chuỗi khối chính chỉ giải quyết các khoản tiền gửi và rút tiền và đảm bảo rằng các giao dịch ngoài chuỗi tuân theo các quy định. Lightning Network của Bitcoin là một ví dụ về blockchain lớp hai.

Vì vậy, sự khác biệt giữa blockchain lớp một và lớp hai là gì? Chuỗi khối là lớp đầu tiên trong một hệ sinh thái phi tập trung. Lớp hai là sự tích hợp của bên thứ ba được sử dụng cùng với lớp một để tăng cường số lượng nút và kết quả là tăng thông lượng hệ thống. Nhiều công nghệ blockchain lớp hai đang được triển khai hiện nay.

Giải pháp mở rộng lớp hai
Các giao thức lớp hai đã trở nên phổ biến trong những năm gần đây và chúng đang chứng tỏ là phương pháp hiệu quả nhất để giải quyết các vấn đề mở rộng quy mô trong các mạng PoW, đặc biệt. Các giải pháp mở rộng lớp hai khác nhau được giải thích trong các phần bên dưới.

chuỗi khối lồng nhau

Một blockchain hai lớp lồng nhau chạy trên một blockchain khác. Về bản chất, lớp một thiết lập cài đặt, trong khi lớp hai tiến hành các thủ tục. Trên một chuỗi chính duy nhất, có thể có một số tầng blockchain. Hãy coi đó là một cấu trúc kinh doanh điển hình.

Thay vì để một người (ví dụ: người quản lý) thực hiện tất cả các công việc, người quản lý đã giao nhiệm vụ cho cấp dưới, những người này sau đó báo cáo lại cho ban quản lý khi họ hoàn thành. Do đó, khối lượng công việc của người quản lý giảm đi trong khi khả năng mở rộng được cải thiện. Ví dụ, Dự án OMG Plasma hoạt động như một chuỗi khối cấp hai cho giao thức cấp một của Ethereum, cho phép các giao dịch rẻ hơn và nhanh hơn.

kênh nhà nước

Kênh trạng thái cải thiện tổng dung lượng và tốc độ giao dịch bằng cách tạo điều kiện giao tiếp hai chiều giữa chuỗi khối và kênh giao dịch ngoài chuỗi thông qua nhiều cách tiếp cận khác nhau. Để xác thực giao dịch qua kênh trạng thái, người khai thác không cần phải tham gia ngay.

Thay vào đó, đó là tài nguyên liền kề với mạng được bảo vệ thông qua cơ chế hợp đồng thông minh hoặc đa chữ ký. “Trạng thái” cuối cùng của “kênh” và tất cả các chuyển đổi vốn có của nó được đăng lên chuỗi khối cơ bản khi một giao dịch hoặc lô giao dịch được hoàn thành trên kênh trạng thái.

Các ví dụ về kênh trạng thái bao gồm Bitcoin Lightning và Mạng Raiden của Ethereum. Trong sự cân bằng bộ ba bất khả thi, các kênh trạng thái từ bỏ một số phân quyền để đổi lấy khả năng mở rộng tăng lên.

Sidechains

Sidechain là một chuỗi giao dịch chạy dọc theo chuỗi khối và được sử dụng cho các giao dịch số lượng lớn. Chuỗi bên có phương thức đồng thuận, có thể được điều chỉnh theo tốc độ và khả năng mở rộng, đồng thời mã thông báo tiện ích thường được sử dụng như một phần của cơ chế truyền dữ liệu giữa chuỗi bên và chuỗi chính. Chức năng chính của chuỗi chính là cung cấp bảo mật chung và giải quyết tranh chấp.

Theo một số cách quan trọng, sidechains khác với các kênh trạng thái. Để bắt đầu, các giao dịch sidechain không phải là riêng tư giữa những người tham gia; thay vào đó, chúng được xuất bản công khai trên sổ cái. Hơn nữa, các vi phạm an ninh trên các chuỗi bên không ảnh hưởng đến chuỗi chính hoặc các chuỗi bên khác. Xây dựng một sidechain từ đầu đòi hỏi một lượng thời gian và công việc đáng kể.

Rollup

Rollup là giải pháp mở rộng quy mô chuỗi khối lớp hai thực hiện các giao dịch bên ngoài mạng lớp một và sau đó tải dữ liệu từ các giao dịch lên chuỗi khối lớp hai. Lớp một có thể giữ an toàn cho các bản tổng hợp vì dữ liệu nằm trên lớp cơ sở.

Người dùng được hưởng lợi từ các đợt tổng hợp vì chúng giúp tăng thông lượng giao dịch, tham gia mở và giảm chi phí gas.

Layer 3

Lớp ứng dụng thường được gọi là lớp ba hoặc L3. Các dự án L3 hoạt động như một giao diện người dùng trong khi che giấu các khía cạnh kỹ thuật của kênh liên lạc. Các ứng dụng L3 là thứ mang lại cho các chuỗi khối khả năng ứng dụng trong thế giới thực của chúng, như được giải thích trong cấu trúc phân lớp của kiến ​​trúc chuỗi khối.

Bộ ba bất khả thi blockchain có thể được giải quyết?
Các vấn đề mà việc lưu trữ dữ liệu phân tán phải đối mặt, từ đó các chuỗi khối phát sinh, đã được truyền lại cho các chuỗi khối. Để hiểu rõ hơn những khó khăn này và các vấn đề liên quan, thuật ngữ “bộ ba bất khả thi blockchain” đã được đặt ra để nhóm chúng lại.

Mặc dù từ “bộ ba bất khả thi” vẫn còn, nhưng bộ ba bất khả thi trong chuỗi khối chỉ là một phỏng đoán. Giả thuyết này bị nghi ngờ là chính xác dựa trên dữ liệu ban đầu, nhưng nó không được chứng minh cũng không bị bác bỏ. Cần phải nghiên cứu thêm, mặc dù các giải pháp lớp một và lớp hai đã đạt được một số thành công.

Điểm mấu chốt
Một trong những lý do tại sao việc áp dụng tiền điện tử chính thống hiện nay là không thể trong kinh doanh chuỗi khối là khả năng mở rộng. Khi nhu cầu về tiền điện tử tăng lên, áp lực mở rộng các giao thức chuỗi khối cũng tăng theo. Bởi vì cả hai cấp độ chuỗi khối đều có những hạn chế riêng, nên giải pháp cuối cùng sẽ là phát triển một hệ thống có thể giải quyết bộ ba bất khả thi về khả năng mở rộng.

Lớp một rất quan trọng vì nó đóng vai trò là nền tảng cho các hệ thống phi tập trung. Các vấn đề về khả năng mở rộng của chuỗi khối cơ bản được giải quyết thông qua các giao thức lớp hai. Thật không may, hầu hết các giao thức lớp ba (DApps) hiện chỉ chạy trên lớp một, bỏ qua lớp hai. Không có gì ngạc nhiên khi các hệ thống này không hoạt động tốt như chúng ta mong muốn.

Các ứng dụng lớp ba rất cần thiết vì chúng giúp phát triển các trường hợp sử dụng trong thế giới thực cho các chuỗi khối. Tuy nhiên, chúng sẽ không thu được nhiều giá trị như chuỗi khối nền tảng của chúng, trái ngược với các mạng cũ.

Exit mobile version