MarginATM

Save

Copy link

Layer 2 là gì? Giải pháp mở rộng Layer 2 cho Ethereum

Để cải thiện những vấn đề từ layer 1, nhiều dự án đang phát triển các giải pháp mở rộng quy mô Layer 2. Vậy Layer 2 là gì? Tìm hiểu tại đây.

Sammie

Published Feb 04 2022

Updated Jul 20 2022

17 min read

Ethereum là một trong những blockchain được sử dụng phổ biến nhất hiện nay với tổng số ứng dụng phi tập trung (DApps) được phát triển trên nền tảng này vào giữa năm 2021 là hơn 3,000 ứng dụng. Ngoài ra, tiềm năng của Ethereum trong việc thúc đẩy không gian Defi cũng giúp gia tăng đáng kể số lượng ứng dụng và người dùng trên nền tảng này.

Cùng với đó, các hạn chế của Ethereum cũng bắt đầu được bộc lộ như khả năng mở rộng kém, tốc độ giao dịch chậm và phí gas đắt đỏ.

Để cải thiện những vấn đề đó, nhiều dự án đang phát triển các giải pháp mở rộng quy mô Layer 2. Vậy Layer 2 là gì? Nó có khả năng mang lại gì cho blockchain Ethereum hiện tại?

Layer 2 là gì?

Layer 2 là một thuật ngữ được sử dụng cho các giao thức hay nền tảng được tạo ra để giúp mở rộng ứng dụng bằng cách xử lý các giao dịch ngoài Ethereum Mainnet (Layer 1) trong khi vẫn duy trì các biện pháp bảo mật phi tập trung và phân quyền mạnh mẽ của mạng chính.

Các giải pháp Layer 2 nhắm tới việc tăng thông lượng, tăng tốc độ giao dịch và giảm phí gas so với Layer 1.

Các giải pháp Layer 2 xử lý dữ liệu theo cách làm giảm gánh nặng mà lớp cơ sở thường phải gánh chịu. Bằng cách chuyển giao dịch từ mainchain lên nền tảng Layer 2, mạng blockchain có thể xử lý thông lượng giao dịch cao hơn nhiều.

Các vấn đề của Layer 1

Tốc độ xử lý giao dịch

Tốc độ xử lý giao dịch đề cập đến số lượng giao dịch mà hệ thống có thể xử lý được mỗi giây (Transaction per Second - TPS). Trong khi các công ty/kênh thanh toán như Visa với mạng thanh toán điện tử VisaNet có khả năng xử lý gần 2.000 TPS, thì Ethereum chỉ có thể thực hiện được từ 10 - 15 TPS.

Sự so sánh trên thực tế là không công bằng bởi Ethereum là một mạng phi tập trung, trong khi VisaNet là một hệ thống tập trung. Tuy nhiên, việc xem xét các hạn chế của Ethereum so với các mạng tập trung là rất quan trọng để hiểu Ethereum cần có khả năng mở rộng như thế nào để được người dùng sử dụng rộng rãi.

Phí gas đắt đỏ

Sự bùng nổ của DeFi và các ứng dụng của nó đã khiến số lượng người dùng và giao dịch được thực hiện trên Ethereum tăng lên nhanh chóng. Khi hệ thống bị tắc nghẽn, người dùng bắt đầu cạnh tranh với nhau để các giao dịch của họ được xử lý nhanh hơn. Điều này dẫn đến cuộc chiến giành không gian trên mỗi block và khiến phí giao dịch - hay còn gọi là "phí gas" - trả cho các bên xử lý giao dịch trên mạng Ethereum tăng cao.

Ở một số thời điểm, người dùng phải trả hơn $80 phí gas để gửi token đến một địa chỉ ví khác trên Ethereum, khiến việc sử dụng hầu hết các ứng dụng phi tập trung (DApps) hoàn toàn không khả thi.

Giao thức đồng thuận không hiệu quả

Blockchain Layer 1 vẫn sử dụng cơ chế đồng thuận PoW cũ và phức tạp. Mặc dù cơ chế này an toàn hơn so với các cơ chế khác, nhưng tốc độ xử lý giao dịch của nó lại là một vấn đề nan giải. Do bản chất cơ chế đồng thuận PoW cần các miner để sử dụng sức mạnh tính toán và giải các thuật toán phức tạp, từ đó xác nhận giao dịch và tạo ra 1 block. Do đó, tổng thể cần nhiều sức mạnh và thời gian tính toán hơn.

Tầm quan trọng của Layer 2

Các giải pháp Layer 2 ra đời cho phép tăng khả năng mở rộng, tăng thông lượng và giảm phí giao dịch trong khi vẫn duy trì bản chất phi tập trung của blockchain Ethereum.

Bằng cách chạy tính toán off-chain thay vì xử lý giao dịch trực tiếp trên blockchain, Layer 2 giúp giảm thiểu dung lượng lưu trữ dữ liệu trên lớp cơ sở. Loại bỏ các giao dịch khỏi lớp cơ sở, trong khi vẫn gắn vào nó, sẽ giải phóng tài nguyên xử lý để làm những việc khác mà vẫn nhận được các lợi ích về bảo mật và phân quyền.

Mỗi giải pháp Layer 2 riêng lẻ đều có những ưu và nhược điểm riêng cần xem xét như thông lượng, phí gas, bảo mật, khả năng mở rộng và chức năng. Không có giải pháp Layer 2 duy nhất nào hiện đáp ứng tất cả những nhu cầu này. Tuy nhiên, các giải pháp mở rộng quy mô Layer 2 vẫn đang được cải tiến và phát triển từng ngày nhằm cải thiện tất cả các khía cạnh trên.

Các giải pháp Layer 2 hiện nay

Plasma

Cấu trúc của Plasma cho phép tạo ra vô số các blockchain con (hay còn gọi là child chain) có khả năng hoạt động độc lập nhưng vẫn có thể giao tiếp, tương tác với blockchain gốc Ethereum bằng cách kết hợp các smart contract và Merkle-Tree.

Plasma có nhược điểm chính là thời gian rút tiền từ Layer 2 về Ethereum khá lâu. Những dự án sử dụng giải pháp Plasma có thể kể đến như OMG Network, Matic Network, Loom Network.

State Channels

State Channels cho phép giao tiếp hai chiều giữa những người tham gia blockchain, từ đó giảm thời gian chờ đợi vì không có sự tham gia của bên thứ ba. Ví dụ như miner - tham gia vào quá trình này.

State Channels cũng hoàn toàn an toàn, vì chỉ những người tham gia mới biết về các giao dịch. Mặt khác, blockchain Ethereum ghi lại tất cả các giao dịch trong một sổ cái có thể kiểm toán công khai.

Một số dự án State Channels là Raiden Network, Celer Network,…

Sidechains

Sidechains là một giải pháp mở rộng quy mô Layer 2 chạy riêng biệt với blockchain chính và sử dụng cơ chế đồng thuận độc lập. Cơ chế này có thể được tối ưu hóa để nâng cao khả năng mở rộng và tốc độ xử lý giao dịch. Trong tình huống này, mainchain như Ethereum phải xác nhận giao dịch, duy trì bảo mật và xử lý tranh chấp.

Sidechains khác với các state channels ở chỗ chúng ghi lại công khai tất cả các giao dịch trong sổ cái. Ngoài ra, nếu một sidechain gặp phải vi phạm bảo mật, nó sẽ không ảnh hưởng đến các sidechain khác hoặc chính mainchain của lớp cơ sở.

Một số dự án sidechains có thể kể đến như xDAI, POA Network,...

Rollups

Rollups là các giải pháp mở rộng quy mô blockchain Layer 2 thực hiện các giao dịch bên ngoài blockchain Layer 1 và đăng dữ liệu từ các giao dịch trên đó. Vì dữ liệu nằm trên lớp cơ sở, nó cho phép Layer 1 giữ các bản sao lưu được an toàn.

Rollups được chia thành hai mô hình bảo mật khác nhau:

Optimistic Rollups: Sau khi các giao dịch được xử lý, thông tin giao dịch được gửi lên mạng lưới. Các giao dịch này giả định là giao dịch hợp lệ theo mặc định cho đến khi ai đó gửi bằng chứng chứng minh dữ liệu giao dịch kia là gian lận hoặc sai.
Zero-Knowledge Rollups: Các bản Rollups này chạy tính toán off-chain, sau đó gửi bằng chứng hợp lệ cho lớp cơ sở hoặc mainchain. Ethereum chỉ chấp nhận các thông tin giao dịch nếu chúng có thể xác thực được bằng mật mã. Dữ liệu được cho là sai cho đến khi được chứng minh là đúng.

Giải pháp Rollups giúp tăng thông lượng giao dịch, tăng khả năng mở rộng và giảm phí gas cho người dùng.

Một số dự án Rollups là Zk-Rollups, Optimism và Arbitrum.

Một số dự án Layer 2 nổi bật

Kể từ khi ra mắt, nhiều giải pháp Layer 2 đã thành công thu hút được sự chú ý của người dùng trong không gian tiền điện tử. Dưới đây là các giải pháp Layer 2 đáng chú ý nhất đã giải quyết một số vấn đề nghiêm trọng của Ethereum:

Polygon

Polygon là một nền tảng Layer 2 được sử dụng để xây dựng, phát triển cơ sở hạ tầng và kết nối các mạng blockchain dựa trên Ethereum. Nó có tất cả các công cụ và thành phần cần thiết được các nhà phát triển sử dụng để tạo ra các phiên bản Ethereum được tối ưu hóa. Ngoài ra, nền tảng cung cấp một sự cải tiến về tính linh hoạt cho các nhà phát triển trong khi vẫn duy trì tính bảo mật của Ethereum.

Tốc độ xử lý giao dịch cho mỗi block của Polygon có thể lên đến 2^16. Con số này vượt rất xa so với những gì mà Ethereum có thể làm được.

Polygon đang dần trở thành nhà cung cấp giải pháp Ethereum Layer 2 được ưa thích nhất và đã chứng kiến sự tăng trưởng đáng kinh ngạc trong thời gian qua. Ngoài ra, Polygon cũng hợp tác với nhiều đối tác nổi tiếng như Umbrella Network, Kambria Open Innovation, Graphlink và Mogul Productions.

Arbitrum

Arbitrum được phát triển với các tính năng có khả năng tương tác chặt chẽ với Etherum. Các tính năng này giúp các nhà phát triển Solidity dễ dàng biên dịch chéo các smart contract của họ. Ba thành phần chính của Arbitrum bao gồm trình biên dịch (compiler), EthBridge và validator:

Compiler giúp biên dịch một loạt các Solidity smart contract thành một tệp thực thi tương thích với việc chạy trên AVM tùy ý.
Validator chịu trách nhiệm chính về phần lớn công việc off-chain cùng với việc giám sát trạng thái của AVM.
EthBridge về cơ bản là một ứng dụng phi tập trung, được triển khai trên Ethereum, đóng vai trò như một kết nối giữa Ethereum và Arbitrum.

Optimism

Optimism là một trong số các giải pháp Layer 2 hàng đầu có thể cung cấp các cải tiến về khả năng chi trả của các giao dịch. Ngoài ra, nó cũng có thể đảm bảo cải thiện tốc độ giao dịch cho người dùng Ethereum. Các nhà phát triển có thể dễ dàng tạo các hợp đồng thông minh Solidity có khả năng chạy trên Optimism, mặc dù vẫn có một số trường hợp ngoại lệ.

Một trong những điểm nổi bật của Optimism là sự hợp tác của họ với Synthetix. Nền tảng này gần đây đã thông báo rằng người dùng có thể stake token SNX trong các giải pháp Optimism layer 2. Ngoài ra, Optimism cũng có quan hệ đối tác với Rubicon và Etherscan.

Immutable-X

Immutable - X là giải pháp mở rộng quy mô Layer 2 đầu tiên dành cho NFT trên Ethereum. Nó cung cấp các giao dịch tức thì, không có phí gas, khả năng mở rộng hoàn hảo mà không ảnh hưởng đến quyền giám sát của người dùng.

Một số ưu điểm nổi trội của Immutable-X:

Phí gas bằng không cho giao dịch P2P.
Đặt phí giao dịch của riêng bạn.
Không có rủi ro lưu ký; người dùng giữ private keys của họ.
Khả năng mở rộng lớn, lên đến hơn 9.000 TPS.
Không phải là một sidechain tập trung.
Được bảo mật bởi Ethereum.
Bất kỳ NFT nào được tạo hoặc giao dịch trên Immutable X đều là 100% carbon neutral.

X-Dai

X-Dai là một sidechain dựa trên Ethereum và hỗ trợ người dùng xử lý các giao dịch với chi phí tiết kiệm và tốc độ nhanh hơn. Nền tảng sử dụng cơ chế đồng thuận PoS giúp người dùng stake token xDAI để trở thành một validator của mạng lưới. Quan trọng hơn, xDAI là một stablecoin.

Sự phát triển không ngừng của hệ sinh thái xDAI được thúc đẩy bởi mối quan hệ đối tác của nó với các nền tảng và dự án khác nhau như Unifty, Chainlink, Ramp Network, CardStack, HOPR, SushiSwap, Ankr,...

Hạn chế của Layer 2

Ưu điểm lớn nhất của các giải pháp mở rộng quy mô Layer 2 là nó không làm xáo trộn giao thức lớp cơ sở (Layer 1). Ngoài ra, các giải pháp này cho phép người dùng hưởng lợi nhiều hơn từ các giao dịch vi mô mà không yêu cầu họ phải trả phí giao dịch cao ngất ngưởng hoặc lãng phí thời gian cho việc xác minh của các miner.

Tuy nhiên, các giải pháp layer 2 vẫn có những hạn chế cần được xem xét:

Phí giao dịch cao

Đây là một vấn đề mà các Layer 2 được thiết kế đặc biệt để giải quyết. Bởi vì việc neo giao dịch Layer 2 trên Layer 1 tiêu thụ ít gas hơn nhiều so với việc thực hiện các giao dịch trực tiếp trên Layer 1, chi phí giao dịch trên Layer 2 thường thấp hơn nhiều so với Layer 1. Tuy nhiên vẫn còn khá cao ở thời điểm hiện tại. Bên cạnh đó, phí chuyển tài sản từ Layer 1 sang Layer 2 cũng là một vấn đề.

Mức tiết kiệm phí giao dịch chính xác phụ thuộc vào công nghệ Layer 2. Các Layer 2 như state channels, plasma và sidechains là kinh tế nhất. Trong khi các Layer 2 lưu trữ dữ liệu giao dịch trên Layer 1, như rollups, tiết kiệm ít hơn.

Hạn chế khi phát triển ứng dụng trên Layer 2

Mặc dù hầu hết các Layer 2 hiện nay đều tương thích với EVM, nhưng điều này không có nghĩa là các nhà phát triển có thể dễ dàng xây dựng các ứng dụng trên Layer 2 tương tự như ở trên Layer 1. Họ vẫn cần phải hiệu chỉnh ứng dụng và điều này cũng ảnh hưởng phần nào tới sự phát triển của các Layer 2.

Các sidechains không thể tương tác với nhau

Các Layer 2 sử dụng Sidechains có một nhược điểm là không thể tương tác với nhau. Hãy tưởng tượng bạn là liquidity provider cho Uniswap trên Ethereum và bạn đang phải chịu phí gas cao mỗi khi bạn thêm/bớt thanh khoản hay nhận phần thưởng. Đột nhiên, Uniswap mở ra thị trường mới trên hai sidechains Ethereum khác nhau.

Tuy nhiên, bởi vì những sidechains đó không thể giao tiếp, bạn phải coi chúng như những thị trường riêng biệt. Trên thực tế, điều này có nghĩa là bạn phải chia thanh khoản giữa các Layer 2 hoặc chọn một cái thay vì cái kia.

Việc có nhiều Layer 2 như vậy sẽ dẫn tới phân mảnh thanh khoản trong khi các giải pháp Cross-chain Bridge chưa được ra mắt nhiều. Đây sẽ là một vấn đề lớn bởi vì tính thanh khoản là yếu tố sống còn của bất kỳ thị trường nào.

Tương lai của Layer 2

Các giải pháp Layer 2 đã phát triển nhanh chóng như một câu trả lời cho hạn chế về khả năng mở rộng và phí giao dịch cao trên Ethereum. Trên thực tế, khả năng mở rộng là một yếu tố quan trọng để đảm bảo việc áp dụng rộng rãi mạng lưới blockchain. Ngoài ra, phí giao dịch thấp hơn cũng có thể khuyến khích nhiều người dùng quan tâm hơn đến việc sử dụng Ethereum.

Do vậy, các giải pháp Layer 2 hoàn toàn có tiềm năng giải phóng không gian blockchain hiện tại theo hướng tích cực hơn, giúp cho các dự án xây dựng trên Ethereum trong tương lại trở nên thân thiện hơn với người dùng.

Tuy nhiên, cũng cần lưu ý rằng nhiều giải pháp Ethereum Layer 2 vẫn đang trong giai đoạn phát triển hoặc thử nghiệm. Vì vậy, vẫn còn rất nhiều nghi ngờ xung quanh khả năng mở rộng của chúng.

Hiện tại, mọi thứ vẫn đang hoạt động rất tốt và mượt mà. Nhưng khi mạng lưới tiếp tục phát triển và số lượng người dùng ngày càng tăng, liệu Layer 2 có còn đủ khả năng xử lý nữa không?

Nếu không, liệu có xuất hiện thêm các Layer 3, Layer 4,... để giải quyết tiếp các vấn đề của Ethereum? Hay một blockchain mới sẽ xuất hiện, tối ưu ngay từ Layer 1 để giải quyết ba vấn đề cốt lõi của blockchain là khả năng mở rộng, bảo mật và phân quyền, thay thế cho sự thống trị của Ethereum hiện tại?

Đó vẫn còn là một câu chuyện dài trong thời gian tới. Hiện tại, chúng ta vẫn đang được hưởng lợi từ sự phát triển và cải tiến không ngừng của các giải pháp Layer 2.

Xem thêm Hướng dẫn săn retroactive từ dự án Layer 2 Layerswap.

Kết luận

Sự phát triển nhanh chóng của Ethereum và các vấn đề tồn đọng của nó đã đặt ra bài toán lớn cho các nhà phát triển hiện nay: Làm thế nào để bẻ gãy “tam giác bất khả thi” và biến Ethereum trở thành một blockchain tối ưu, kết hợp giữa khả năng mở rộng, tính phân quyền và bảo mật? Các giải pháp Layer 2 hoàn toàn có tiềm năng là "chén thánh" cho công nghệ blockchain trong tương lai.