- Chủ đề
72k Phổ biến
27k Phổ biến
8k Phổ biến
4k Phổ biến
4k Phổ biến
29k Phổ biến
16k Phổ biến
22k Phổ biến
12k Phổ biến
2k Phổ biến
- Ghim
72k Phổ biến
27k Phổ biến
8k Phổ biến
4k Phổ biến
4k Phổ biến
29k Phổ biến
16k Phổ biến
22k Phổ biến
12k Phổ biến
2k Phổ biến
Mở rộng off-chain: Sự tiến hóa và ứng dụng công nghệ từ kênh trạng thái đến Lighting Network
Phân tích độ sâu mở rộng off-chain
1. Sự cần thiết của việc mở rộng
Tầm nhìn tương lai của blockchain là phi tập trung, an toàn và khả năng mở rộng, nhưng thường chỉ có thể thực hiện hai trong số đó, được gọi là vấn đề tam giác không thể. Trong nhiều năm, mọi người đã khám phá cách để nâng cao khả năng xử lý và tốc độ giao dịch của blockchain trong bối cảnh đảm bảo tính phi tập trung và an toàn, tức là giải quyết vấn đề mở rộng, đây là một trong những chủ đề nóng hiện nay trong quá trình phát triển của blockchain.
Định nghĩa về tính phi tập trung, an toàn và khả năng mở rộng của blockchain:
Phi tập trung: bất kỳ ai cũng có thể trở thành nút tham gia vào sản xuất và xác minh của hệ thống, số lượng nút càng nhiều, mức độ phi tập trung càng cao, đảm bảo mạng không bị kiểm soát bởi một số ít các tham gia tập trung lớn.
An toàn: Chi phí để có được quyền kiểm soát hệ thống càng cao, tính an toàn càng cao, chuỗi có thể chống lại một tỷ lệ lớn các cuộc tấn công từ người tham gia.
Khả năng mở rộng: khả năng của blockchain trong việc xử lý một lượng lớn giao dịch.
Sự phân tách cứng lớn đầu tiên của mạng Bitcoin bắt nguồn từ vấn đề mở rộng. Khi số lượng người dùng và khối lượng giao dịch tăng lên, mạng Bitcoin với giới hạn mỗi khối là 1MB bắt đầu phải đối mặt với vấn đề tắc nghẽn; Từ năm 2015, cộng đồng Bitcoin đã có sự bất đồng về vấn đề mở rộng, một bên ủng hộ việc mở rộng khối, bên còn lại cho rằng nên sử dụng giải pháp Segwit để tối ưu hóa cấu trúc chuỗi chính. Vào ngày 1 tháng 8 năm 2017, Bitcoin ABC ủng hộ mở rộng khối đã tự phát triển hệ thống khách hàng 8MB và bắt đầu hoạt động, dẫn đến sự phân tách cứng lớn đầu tiên trong lịch sử Bitcoin, tạo ra đồng tiền mới BCH.
Mạng Ethereum cũng chọn hy sinh một phần khả năng mở rộng để đảm bảo an ninh mạng và tính phi tập trung. Mặc dù mạng Ethereum không giới hạn khối lượng giao dịch như mạng Bitcoin thông qua việc giới hạn kích thước khối, mà biến tướng thành việc thiết lập giới hạn cho phí nhiên liệu mà một khối đơn có thể chứa, nhưng mục đích đều là để đạt được sự đồng thuận không tin cậy (Trustless Consensus) và đảm bảo sự phân bố rộng rãi của các nút.
Từ CryptoKitties vào năm 2017, mùa hè DeFi, cho đến sự nổi lên của các ứng dụng trên chuỗi như GameFi và NFT, nhu cầu về độ sâu của thị trường ngày càng tăng, nhưng ngay cả Ethereum với tính toán Turing hoàn chỉnh cũng chỉ có thể xử lý 15~45 giao dịch mỗi giây (TPS), dẫn đến chi phí giao dịch tăng, thời gian thanh toán kéo dài, phần lớn các Dapps khó có thể chịu đựng chi phí vận hành, toàn bộ mạng trở nên chậm chạp và đắt đỏ đối với người dùng, vấn đề mở rộng blockchain cần phải được giải quyết gấp. Giải pháp mở rộng lý tưởng là: nâng cao tốc độ giao dịch và độ sâu giao dịch của mạng trong điều kiện không hy sinh tính phi tập trung và an ninh.
2. Các loại giải pháp mở rộng
Chúng tôi phân loại các kế hoạch mở rộng thành hai loại lớn là mở rộng trên chuỗi và mở rộng off-chain dựa trên tiêu chí "liệu có thay đổi một lớp mạng chính hay không".
2.1 Mở rộng trên chuỗi
Khái niệm cốt lõi: giải pháp đạt được hiệu ứng mở rộng bằng cách thay đổi một lớp giao thức mạng chính, giải pháp chính hiện nay là phân đoạn.
Mở rộng trên chuỗi có nhiều phương án, bài viết này sẽ không mở rộng, dưới đây là tóm tắt hai phương án:
Giải pháp một là mở rộng không gian khối, tức là tăng số lượng giao dịch được đóng gói trong mỗi khối, nhưng điều này sẽ nâng cao yêu cầu đối với thiết bị nút hiệu suất cao, nâng cao rào cản gia nhập nút, giảm mức độ "phi tập trung".
Giải pháp hai là phân mảnh, chia sổ cái blockchain thành nhiều phần, không còn là mỗi nút tham gia vào mọi ghi chép, mà là các phân mảnh khác nhau tức là các nút khác nhau chịu trách nhiệm cho các ghi chép khác nhau, tính toán song song có thể xử lý nhiều giao dịch cùng một lúc; điều này có thể giảm áp lực tính toán của các nút và ngưỡng gia nhập, tăng tốc độ xử lý giao dịch và mức độ phi tập trung; nhưng điều này có nghĩa là sức mạnh tính toán toàn mạng bị phân tán, sẽ giảm "độ an toàn" của toàn bộ mạng.
Thay đổi mã của giao thức mạng chính có thể gây ra những tác động tiêu cực khó lường, vì bất kỳ lỗ hổng bảo mật nào nhỏ nhất ở tầng dưới đều có thể đe dọa nghiêm trọng đến tính bảo mật của toàn bộ mạng. Mạng có thể buộc phải phân tách hoặc ngừng sửa chữa nâng cấp. Ví dụ, sự cố lạm phát Zcash năm 2018: Mã của Zcash được sửa đổi từ mã phiên bản Bitcoin 0.11.2, vào năm 2018 một kỹ sư đã phát hiện ra rằng mã nền tảng có lỗ hổng nghiêm trọng, tức là token có thể được phát hành vô hạn, ngay lập tức đội ngũ đã mất 8 tháng để sửa chữa bí mật, sự cố này chỉ được công bố sau khi lỗ hổng được khắc phục.
2.2 off-chain mở rộng
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp mở rộng không thay đổi giao thức mạng chính một lớp hiện tại.
Giải pháp mở rộng off-chain có thể được chia thành Layer2 và các giải pháp khác:
3. Giải pháp mở rộng off-chain
3.1 Kênh Trạng Thái
3.1.1 Tóm tắt
Kênh trạng thái quy định chỉ khi kênh mở, đóng hoặc giải quyết tranh chấp thì người dùng mới cần tương tác với mạng chính, và để người dùng tương tác với nhau được thực hiện off-chain, nhằm giảm thời gian và chi phí giao dịch của người dùng, đồng thời đạt được số lần giao dịch không bị hạn chế.
Kênh trạng thái là một giao thức P2P đơn giản, phù hợp cho "các ứng dụng dựa trên lượt", chẳng hạn như trò chơi cờ vua hai người. Mỗi kênh được quản lý bởi một hợp đồng thông minh đa chữ ký chạy trên mạng chính, hợp đồng này kiểm soát tài sản được gửi vào kênh, xác minh các cập nhật trạng thái, và phân xử tranh chấp giữa các bên tham gia ( theo chứng minh gian lận có chữ ký và dấu thời gian ). Sau khi các bên tham gia triển khai hợp đồng trên mạng blockchain, họ gửi một khoản tiền và khóa lại, sau khi cả hai bên ký xác nhận, kênh chính thức được mở. Kênh cho phép các giao dịch miễn phí không giới hạn giữa các bên tham gia off-chain ( miễn là giá trị ròng chuyển nhượng của họ không vượt quá tổng số token đã gửi ). Các bên tham gia lần lượt gửi các cập nhật trạng thái cho nhau, chờ ký xác nhận từ bên kia. Khi bên kia ký xác nhận, cập nhật trạng thái này được coi là hoàn thành. Thông thường, các cập nhật trạng thái được hai bên đồng ý sẽ không được tải lên mạng chính, chỉ trong trường hợp xảy ra tranh chấp hoặc đóng kênh, mới dựa vào mạng chính để xác nhận. Khi cần đóng kênh, bất kỳ bên tham gia nào cũng có thể đưa ra yêu cầu giao dịch trên mạng chính, nếu yêu cầu rút tiền được tất cả mọi người đồng ý ký duyệt, thì sẽ được thực hiện ngay lập tức trên chuỗi, tức là hợp đồng thông minh sẽ phân phối số tiền còn lại bị khóa dựa trên số dư của từng bên tham gia trong trạng thái cuối cùng của kênh; nếu các bên tham gia khác không ký duyệt, thì tất cả mọi người phải chờ đến khi kết thúc "thời gian thách thức" mới nhận được số tiền còn lại.
Tóm lại, giải pháp kênh trạng thái có thể giảm đáng kể khối lượng tính toán trên mạng chính, nâng cao tốc độ giao dịch và giảm chi phí giao dịch.
3.1.2 Thời gian
3.1.3 Nguyên lý kỹ thuật
Hình 1 trình bày quy trình làm việc truyền thống trên chuỗi: Alice và Bob tương tác với hợp đồng thông minh được triển khai trên mạng chính, người dùng thay đổi trạng thái của hợp đồng thông minh bằng cách gửi giao dịch lên chuỗi. Nhược điểm là sẽ mang lại vấn đề thời gian và chi phí như đã thảo luận ở trên.
Hình 2 trình bày quy trình làm việc chung mà hầu hết các giao thức kênh trạng thái tuân theo: Trong trường hợp lạc quan, Alice và Bob cần thực hiện các thao tác giống như trước đây, nhưng lần này họ sử dụng kênh trạng thái, thay vì tương tác với hợp đồng trên chuỗi.
Hình 3 hiển thị quy trình làm việc của kênh trạng thái trong tình huống bi quan: ban đầu, hai người tham gia gửi tiền ( tương tác 1, 2), sau đó bắt đầu trao đổi cập nhật trạng thái ( đường nét màu xanh ). Giả sử tại một thời điểm nào đó, Bob không phản hồi chữ ký cập nhật trạng thái mà Alice gửi đến trong lượt của anh ấy ( tương tác 3), lúc này, Alice có thể khởi xướng thách thức bằng cách gửi trạng thái hợp lệ cuối cùng của mình cho hợp đồng ( tương tác 4), trạng thái hợp lệ này cũng bao gồm chữ ký trước đó của Bob, từ đó chứng minh giao dịch cuối cùng đã nhận được sự chấp thuận của Bob, trạng thái cuối cùng đã nhận được sự xác nhận của Bob. Sau đó, hợp đồng cho phép Bob phản hồi trong một khoảng thời gian bằng cách gửi trạng thái tiếp theo cho hợp đồng; nếu Bob phản hồi, thì hai người có thể tiếp tục giao dịch trong kênh trạng thái; nếu Bob không phản hồi trong khoảng thời gian đó, hợp đồng sẽ tự động đóng kênh trạng thái và hoàn lại tiền cho Alice ( tương tác 5).
3.1.4 Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
Nhược điểm:
3.1.5 Ứng dụng
Mạng lưới Bitcoin Lightning
Tổng quan:
Mạng lưới Lightning là kênh thanh toán nhỏ trong mạng Bitcoin, sự phát triển công nghệ tổng thể của nó trải qua: xây dựng kênh thanh toán một chiều với chữ ký đa phần 2/2, sau khi thêm RSMC(Revocable Sequence Maturity Contract) có thể xây dựng kênh thanh toán hai chiều, sau đó thêm HTLC(Hash Time Lock Contract) có thể kết nối mở rộng kênh thanh toán đến thanh toán nhiều người, cuối cùng xây dựng mạng thanh toán tức là mạng lưới Lightning. Thông qua kênh thanh toán nhỏ off-chain, sau đó nhờ vào người trung gian tạo thành mạng giao dịch, có thể giải quyết vấn đề mở rộng mạng Bitcoin. Cách sử dụng tổng thể của mạng lưới Lightning tuân theo quy trình "nạp tiền(thiết lập kênh)→giao dịch mạng lưới Lightning(cập nhật trạng thái kênh)→hoàn trả/giải quyết(kết thúc kênh)"; về lý thuyết, mạng lưới Lightning có thể xử lý một triệu giao dịch mỗi giây.
Thời gian: