Hệ thống kiến thức cơ bản về mạng lớp hai của Bitcoin
Sự nổi lên của các ký hiệu Bitcoin đã mang lại sức sống mới cho hệ sinh thái Bitcoin, khiến nhiều người chú ý trở lại đến Bitcoin. Một số người cho rằng điều này đã mở ra chiếc hộp Pandora của hệ sinh thái Bitcoin. Trong nhiều phát triển công nghệ của hệ sinh thái Bitcoin, việc xây dựng lớp hai là vô cùng quan trọng. Bài viết này dựa trên các bài viết nổi tiếng trên mạng, trao đổi với nhiều bạn bè, cũng như kinh nghiệm khám phá của đội ngũ trong thiết kế và phát triển sản phẩm Web3, tóm tắt kiến thức cơ bản về lớp hai của Bitcoin.
Thế giới blockchain bắt đầu bằng Bitcoin và kết thúc bằng hệ sinh thái Bitcoin. Ethereum cũng có thể được coi là một cuộc khám phá công nghệ sidechain của Bitcoin.
Trong bài viết này, khái niệm "xây dựng lớp hai" và "xây dựng mạng lớp hai" được sử dụng chung. Xây dựng lớp hai là khái niệm rộng hơn, nhưng để phù hợp với cách nói thường dùng trong ngành, cũng sẽ sử dụng "xây dựng mạng lớp hai".
1. Sứ mệnh của Layer2
Để hiểu những vấn đề cơ bản cần giải quyết trong xây dựng lớp hai của Bitcoin, chúng ta bắt đầu từ các đặc tính cơ bản của hệ thống blockchain.
1.1 Các đặc tính cơ bản và nhu cầu của blockchain
Bài viết này sử dụng khái niệm do Vitalik đưa ra: Blockchain là một "máy tính thế giới". Từ góc độ này, việc hiểu rõ các đặc tính đa dạng của blockchain sẽ trở nên rõ ràng hơn. Sau đó, sẽ phân tích khả năng phát triển của "máy tính thế giới" này dựa trên cấu trúc Von Neumann của máy tính.
Các đặc tính cơ bản của blockchain bao gồm:
Công khai và minh bạch: Đặc điểm lưu trữ dữ liệu và thực hiện lệnh của "máy tính thế giới" blockchain, cũng là nhu cầu nội bộ của việc tính toán do các nút phân phối toàn cầu cùng tham gia. Đáp ứng quyền biết dữ liệu của người sử dụng.
Phi tập trung: Đặc điểm kiến trúc của "máy tính thế giới" blockchain. Mức độ phi tập trung và khả năng chịu lỗi được hỗ trợ bởi lý thuyết tướng Byzantine. Mức độ phi tập trung là chỉ số quan trọng về tính an toàn của blockchain.
An toàn: Được hình thành từ nhu cầu nội tại do các đặc điểm kiến trúc của "máy tính toàn cầu" và nhu cầu bên ngoài của người sử dụng. Ở cấp độ vi mô, được đảm bảo bởi công nghệ mật mã, ở cấp độ vĩ mô, được đảm bảo bởi kiến trúc phi tập trung.
Khả năng tính toán: Chức năng chính của "máy tính thế giới" blockchain. Thường được đo bằng tính đầy đủ Turing. Một số chuỗi được thiết kế cố ý không đầy đủ Turing để giữ lại các đặc điểm chính.
Hiệu suất: Trong trường hợp có cùng khả năng tính toán, xem xét một khả năng chính khác của "máy tính thế giới" blockchain. Thông thường được đo bằng số lượng giao dịch TPS( được xử lý mỗi giây ).
Lưu trữ: Blockchain như một "máy tính toàn cầu" phải có khả năng ghi lại dữ liệu. Hiện tại, chủ yếu lưu trữ trong khối, việc lưu trữ chuyên nghiệp hơn trên chuỗi ngoài khối vẫn đang trong quá trình phát triển.
Quyền riêng tư: yêu cầu duy trì phạm vi quyền hạn của người sản xuất và người sử dụng dữ liệu trong quá trình tính toán và lưu trữ ( bao gồm khả năng chống kiểm duyệt ). Chủ yếu được thúc đẩy bởi nhu cầu bên ngoài của người sử dụng.
Còn một chỉ số tổng hợp là khả năng mở rộng, chỉ khả năng mở rộng của toàn bộ kiến trúc, ảnh hưởng đến hầu hết các đặc tính cơ bản. Ở cấp độ kiến trúc, khả năng mở rộng của hệ thống là một chỉ số rất quan trọng.
Những đặc tính cơ bản của blockchain này hầu hết bị giới hạn bởi tam giác không thể. Ví dụ như giả thuyết DSS: phi tập trung (Decentralization), an ninh (Security) và khả năng mở rộng (Scalability) không thể đạt được cùng một lúc.
Trong hệ thống phân tán, tam giác không thể giống như nguyên lý CAP: Tính nhất quán (Consistency), Tính khả dụng (Availability), và Khả năng chịu lỗi phân vùng (Partition tolerance) không thể có tất cả. Hệ thống blockchain là hệ thống phân tán có vấn đề tướng Byzantine, cũng áp dụng nguyên lý CAP.
1.2 Vai trò của việc xây dựng lớp hai
Xây dựng lớp hai cần hoàn thành vai trò nào? Cung cấp chức năng nào? Xây dựng lớp hai chắc chắn sẽ mở rộng những thiếu sót của hệ thống lớp một, sẽ thực hiện những điều không phù hợp để hoàn thành trên hệ thống lớp một tại lớp hai.
Từ những đặc điểm của blockchain được tóm tắt, có thể rút ra kết luận sơ bộ rằng nhất định phải mở rộng những khả năng cơ bản này: công khai, minh bạch, phi tập trung, an ninh, khả năng tính toán, hiệu suất ( thông lượng ), lưu trữ, quyền riêng tư, v.v. Ngoài những khả năng cơ bản từ góc độ kỹ thuật, còn có một vấn đề kinh tế quan trọng cần được giải quyết, đó là giảm chi phí. Chi phí tổng hợp thực hiện giao dịch của mạng lớp một thường khá cao, cần mạng lớp hai để giảm những chi phí này.
Tóm lại, để tăng cường dung lượng, giảm chi phí, và tùy chỉnh đặc tính, các giải pháp ở ba chiều đều là xây dựng lớp hai. Về đặc tính tùy chỉnh, hiện tại vẫn chưa rõ ràng, hoặc thường bị che khuất trong hai đặc tính đầu tiên. Có thể hiểu rằng, các đặc tính của mạng lớp một đáp ứng các nhu cầu ứng dụng khác nhau, có thể điều chỉnh mức độ thực hiện của các đặc tính khác nhau cho một số ứng dụng ở lớp hai.
Trong việc xây dựng lớp hai, khả năng cơ bản của blockchain sẽ có những sự hy sinh khác nhau, sẽ giảm bớt một số đặc tính, thậm chí từ bỏ một số đặc tính, để đổi lấy sự cải thiện đáng kể của một số đặc tính nào đó. Ví dụ:
Một số lớp thứ hai để cải thiện hiệu suất, sẽ giảm mức độ phi tập trung, sẽ giảm độ an toàn;
Một số lớp thứ hai để tăng thông lượng, như mạng Lightning, sẽ thay đổi cấu trúc hệ thống và phương thức thanh toán.
Còn có một số cách để tăng cường một số đặc tính mà không làm giảm các đặc tính cơ bản, như cách xử lý RGB, rõ ràng tăng cường tính riêng tư và khả năng chống kiểm duyệt, nhưng làm tăng độ khó trong việc thực hiện kỹ thuật.
Trong các ví dụ sau, bạn sẽ thấy việc xây dựng lớp hai giảm hoặc thay đổi đồng thời một số đặc tính.
Trong đó, giảm chi phí nên là nhu cầu cơ bản của tất cả các xây dựng lớp hai.
1.3 Tại sao phải thực hiện thiết kế phân lớp?
Thiết kế phân lớp là phương pháp và phương pháp luận của con người để xử lý các hệ thống phức tạp, thông qua việc chia hệ thống thành nhiều cấu trúc lớp khác nhau và định nghĩa mối quan hệ và chức năng giữa các lớp, nhằm đạt được tính mô-đun, khả năng bảo trì và khả năng mở rộng của hệ thống, từ đó nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của thiết kế hệ thống.
Đối với hệ thống giao thức rộng rãi và khổng lồ, việc sử dụng phân lớp có những lợi ích rõ ràng. Cách làm này giúp mọi người dễ hiểu, dễ dàng phân công thực hiện và cải tiến theo từng mô-đun. Ví dụ như trong thiết kế mô hình bảy lớp ISO/OSI trong mạng máy tính, nhưng trong thực tế, có thể gộp một số lớp lại, chẳng hạn như giao thức mạng cụ thể TCP/IP là giao thức bốn lớp.
Ưu điểm của phân lớp giao thức:
Các cấp độ độc lập với nhau. Một cấp không cần biết cấp tiếp theo được thực hiện như thế nào, chỉ cần biết cấp đó cung cấp dịch vụ qua giao diện giữa các cấp. Mức độ phức tạp của toàn bộ vấn đề giảm xuống. Cách làm việc của cấp trước không ảnh hưởng đến công việc của cấp tiếp theo, thiết kế công việc của mỗi cấp chỉ cần đảm bảo giao diện không thay đổi, có thể điều chỉnh cách làm việc trong cấp một cách tự do.
Tính linh hoạt tốt. Bất kỳ lớp nào xảy ra thay đổi, chỉ cần mối quan hệ giao diện giữa các lớp không thay đổi, thì các lớp khác không bị ảnh hưởng. Khi một lớp xuất hiện đổi mới công nghệ hoặc vấn đề, sẽ không làm ảnh hưởng đến công việc của các lớp khác, khi loại bỏ vấn đề chỉ cần xem xét vấn đề riêng của lớp này.
Cấu trúc có thể phân tách. Các lớp có thể áp dụng công nghệ phù hợp nhất để thực hiện. Sự phát triển công nghệ thường không đối xứng, phân chia theo cấp độ có thể hiệu quả tránh được hiệu ứng thùng gỗ, sẽ không bị ảnh hưởng bởi sự không hoàn thiện của một khía cạnh công nghệ đến hiệu suất làm việc tổng thể.
Dễ dàng thực hiện và bảo trì. Cấu trúc này giúp việc thực hiện và gỡ lỗi các hệ thống phức tạp lớn trở nên dễ dàng hơn, vì toàn bộ hệ thống đã được phân tách thành một số hệ thống con độc lập tương đối. Trong quá trình gỡ lỗi và bảo trì, có thể gỡ lỗi riêng từng lớp, tránh tình trạng không tìm ra hoặc giải quyết sai vấn đề.
Thúc đẩy công việc chuẩn hóa. Bởi vì mỗi lớp chức năng và dịch vụ mà nó cung cấp đều có mô tả chính xác. Lợi ích của việc chuẩn hóa là có thể thay thế bất kỳ lớp nào trong số đó một cách tùy ý, rất tiện lợi cho việc sử dụng và nghiên cứu.
Ý tưởng thiết kế phân lớp mô-đun là phương pháp xử lý phổ biến trong lĩnh vực công nghệ đối với các dự án kỹ thuật lớn, cần nhiều người hợp tác và cải tiến liên tục, là phương pháp đã được kiểm nghiệm qua thực tiễn và có hiệu quả.
2. Một số ý tưởng xây dựng Layer2 của Bitcoin
Thực hiện phân tích liên quan dựa trên trường hợp xây dựng lớp thứ hai của Bitcoin. Lớp thứ hai của Bitcoin có ba hướng xây dựng nổi bật:
(1)Lộ trình mở rộng dựa trên chuỗi, tương tự như lớp hai của EVM, là cấu trúc blockchain;
(2)Dựa trên lộ trình phân phối, với mạng lưới lightning là đại diện, là cấu trúc phân phối.
(3)Dựa trên hệ thống tập trung, đại diện là chỉ mục tập trung, là cấu trúc tập trung.
Hai cách đầu tiên đều có những đặc điểm riêng, đã có một số sản phẩm đang sử dụng và những sản phẩm đang trong quá trình khám phá. Cách đầu tiên do sự phát triển mạnh mẽ của Ethereum và sự khám phá các chuỗi mô phỏng Bitcoin khác, mở rộng lớp thứ hai dựa trên chuỗi tương đối dễ hơn, có nhiều trường hợp tham khảo hơn. Cách thứ hai dựa trên phân phối thường khó khăn hơn, phát triển cũng chậm hơn, với mạng lưới Lightning là đại diện. Cách thứ ba rất gây tranh cãi, bởi vì nó không giống như xây dựng lớp thứ hai, nhưng dường như lại hoàn thành chức năng của việc xây dựng lớp thứ hai.
Giải pháp xây dựng lớp hai nào tốt hơn? Chúng tôi sử dụng kết quả kiểm tra thị trường làm tiêu chí đánh giá, mạng lớp hai nào có tổng giá trị khóa TVL(Total Value Locked) cao, thì giải pháp đó là giải pháp tối ưu. Theo thời gian và sự phát triển của công nghệ, giải pháp tối ưu sẽ là một quá trình thay đổi.
Đối với định nghĩa mạng lớp hai của Bitcoin, chỉ cần dựa vào mạng Bitcoin, và thiết lập mối liên hệ kỹ thuật với mạng Bitcoin, một số đặc tính còn ưu việt hơn mạng lớp một của Bitcoin, đều được coi là xây dựng mạng lớp hai của Bitcoin. Nói cách khác: chỉ cần tiêu tốn BTC làm gas, với BTC là tài sản cơ sở, hệ thống mở rộng hiệu suất của Bitcoin đều được coi là xây dựng lớp hai. Theo cách đánh giá này, chúng ta nên công nhận loại hình xây dựng mạng lớp hai thứ ba, tức là xây dựng lớp hai với cấu trúc tập trung.
Sự phát triển công nghệ của Bitcoin, như sửa đổi OP_RETURN, Taproot, chữ ký Schnorr, MAST, Tapscript, đều nên được thiết kế với mục đích kết nối lớp một và lớp hai, không nên sử dụng quá nhiều những công nghệ này để phát triển tính năng, vì mạng lớp một dù có mở rộng thế nào cũng sẽ không có bước đột phá chất lượng, cần phải xây dựng lớp hai. Nhưng trong trường hợp chưa có sản phẩm lớp hai Bitcoin tốt hơn, những khả năng công nghệ kết nối lớp một và lớp hai này sẽ bị sử dụng quá mức trong một khoảng thời gian.
2.1 Xây dựng lớp thứ hai dựa trên chuỗi
Các chuỗi mô phỏng Bitcoin đã thực hiện nhiều khám phá trong giai đoạn đầu, như "Colorcoin"( đồng xu màu), "CovertCoins" và "MasterCoin"; các chuỗi mô phỏng Bitcoin mở rộng khác nhau, như BCH(Bitcoin Cash), BSV(Bitcoin SV), BTG(Bitcoin Gold); các công nghệ sidechain khác nhau đều dựa trên các trường hợp xây dựng mở rộng chuỗi, có thể nói là lớp thứ hai theo nghĩa rộng.
Bao gồm Ethereum, cũng là sự khám phá cải tiến dựa trên Bitcoin. Vitalik đã thành lập một đội ngũ tự mình phát hành whitepaper và phát triển hệ thống blockchain thế hệ mới, khi không thuyết phục được các đội dự án khác về những thiếu sót của Bitcoin: hệ thống UTXO không có tài khoản, ngôn ngữ thực thi không đủ Turing hoàn chỉnh, khả năng mở rộng kém và các vấn đề khác. Mặc dù sự khám phá của Ethereum không phải là một công trình lớp hai trực tiếp trên Bitcoin, nhưng từ góc độ rộng, nó là một loại khám phá xây dựng dựa trên chuỗi.
Khám phá những cải tiến không hoàn hảo của Ethereum so với Bitcoin, cũng như sự phát triển và xác thực của lớp hai trên Ethereum, đã cung cấp cho Bitcoin những trường hợp tham khảo cho sự phát triển mạng lưới lớp hai dựa trên chuỗi. Các giải pháp Rollup khác nhau, giải pháp chuỗi chéo, công nghệ kênh tin nhắn, cùng với công nghệ phân đoạn của chính Ethereum, đã khiến hệ sinh thái công nghệ của Ethereum phát triển mạnh mẽ, khiến nhiều người một thời nghĩ rằng hướng đi và tương lai của chuỗi công cộng đã được xác định, với hệ sinh thái đại diện là Ethereum đã chiến thắng. Thực tế, đây cũng là một biểu hiện của việc xây dựng lớp hai dựa trên chuỗi tương đối trưởng thành. Tuy nhiên, việc xây dựng lớp hai dựa trên chuỗi chỉ là một cách xây dựng lớp hai, nó có những ưu nhược điểm riêng, và vẫn cần các công nghệ lớp hai khác để hoàn thiện toàn bộ hệ sinh thái lớp hai.
Xây dựng lớp thứ hai dựa trên chuỗi trong Bitcoin, chủ yếu bao gồm hai loại chuỗi điển hình, một loại là mô hình tài khoản tương thích EVM, một loại là mô hình UTXO giống như Bitcoin. Các trường hợp đã có ( chúng tôi định nghĩa lớp thứ hai theo nghĩa rộng ) bao gồm: như Ethereum, Polygon, Bsc, Arbitrum đều là mô hình tài khoản EVM, như CKB(Nervos), Chia đều là mô hình UTXO.
Ngoài ra, các dự án lớp hai đã thành công trên Ethereum cũng sẽ được đưa vào việc xây dựng lớp hai trên Bitcoin dựa trên chuỗi. Đối với các dự án lớp hai trên Ethereum này, khối lượng công việc và thách thức để chuyển đổi sang lớp hai trên Bitcoin sẽ ít hơn. Với sự trưởng thành của rollup trên Ethereum và sự phát triển cũng như thành tựu lý thuyết về mô-đun, việc xây dựng lớp hai theo cách này sẽ trở thành xu hướng chính trong thảo luận về mở rộng, đồng thời cũng là giải pháp có hiệu quả nhanh nhất.
Sự cải tạo này sẽ thành công đến mức nào? Còn cần phải phát triển và kiểm tra. Có thể đưa ra một số đánh giá ban đầu về ưu và nhược điểm của việc xây dựng lớp thứ hai dựa trên chuỗi này.
**Ưu nhược điểm của việc xây dựng lớp thứ hai dựa trên chuỗi là gì?
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
16 thích
Phần thưởng
16
9
Đăng lại
Chia sẻ
Bình luận
0/400
Web3ProductManager
· 07-11 22:13
nhìn vào đường cong áp dụng l2... thật lòng mà nói, điều này khiến tôi nhớ đến những điểm ma sát trong hành trình người dùng mà chúng tôi đã thấy vào năm 2017 thật đáng tiếc.
Xem bản gốcTrả lời0
GasWaster69
· 07-11 18:13
Lại lại lại đang nói về cổ vật BTC rồi.
Xem bản gốcTrả lời0
ForkThisDAO
· 07-09 03:00
典了 btcchữ khắc搞起来啦
Xem bản gốcTrả lời0
ConfusedWhale
· 07-09 02:57
bạn thân nói đúng, cơ bản vẫn là btc
Xem bản gốcTrả lời0
BearMarketMonk
· 07-09 02:49
Một vòng bong bóng khác đã bắt đầu. Lịch sử luôn cúi đầu thở dài trong vòng luân hồi...
Xem bản gốcTrả lời0
MevTears
· 07-09 02:48
Ai có thể phủ nhận rằng BTC mới là kết cục chứ?
Xem bản gốcTrả lời0
AirdropHunterZhang
· 07-09 02:46
Bánh mỏng mới là thần thánh mãi mãi. Đừng làm bừa.
Phân tích đầy đủ về mạng lớp hai của Bitcoin: Nguyên lý, phân loại và xu hướng phát triển
Hệ thống kiến thức cơ bản về mạng lớp hai của Bitcoin
Sự nổi lên của các ký hiệu Bitcoin đã mang lại sức sống mới cho hệ sinh thái Bitcoin, khiến nhiều người chú ý trở lại đến Bitcoin. Một số người cho rằng điều này đã mở ra chiếc hộp Pandora của hệ sinh thái Bitcoin. Trong nhiều phát triển công nghệ của hệ sinh thái Bitcoin, việc xây dựng lớp hai là vô cùng quan trọng. Bài viết này dựa trên các bài viết nổi tiếng trên mạng, trao đổi với nhiều bạn bè, cũng như kinh nghiệm khám phá của đội ngũ trong thiết kế và phát triển sản phẩm Web3, tóm tắt kiến thức cơ bản về lớp hai của Bitcoin.
Thế giới blockchain bắt đầu bằng Bitcoin và kết thúc bằng hệ sinh thái Bitcoin. Ethereum cũng có thể được coi là một cuộc khám phá công nghệ sidechain của Bitcoin.
Trong bài viết này, khái niệm "xây dựng lớp hai" và "xây dựng mạng lớp hai" được sử dụng chung. Xây dựng lớp hai là khái niệm rộng hơn, nhưng để phù hợp với cách nói thường dùng trong ngành, cũng sẽ sử dụng "xây dựng mạng lớp hai".
1. Sứ mệnh của Layer2
Để hiểu những vấn đề cơ bản cần giải quyết trong xây dựng lớp hai của Bitcoin, chúng ta bắt đầu từ các đặc tính cơ bản của hệ thống blockchain.
1.1 Các đặc tính cơ bản và nhu cầu của blockchain
Bài viết này sử dụng khái niệm do Vitalik đưa ra: Blockchain là một "máy tính thế giới". Từ góc độ này, việc hiểu rõ các đặc tính đa dạng của blockchain sẽ trở nên rõ ràng hơn. Sau đó, sẽ phân tích khả năng phát triển của "máy tính thế giới" này dựa trên cấu trúc Von Neumann của máy tính.
Các đặc tính cơ bản của blockchain bao gồm:
Công khai và minh bạch: Đặc điểm lưu trữ dữ liệu và thực hiện lệnh của "máy tính thế giới" blockchain, cũng là nhu cầu nội bộ của việc tính toán do các nút phân phối toàn cầu cùng tham gia. Đáp ứng quyền biết dữ liệu của người sử dụng.
Phi tập trung: Đặc điểm kiến trúc của "máy tính thế giới" blockchain. Mức độ phi tập trung và khả năng chịu lỗi được hỗ trợ bởi lý thuyết tướng Byzantine. Mức độ phi tập trung là chỉ số quan trọng về tính an toàn của blockchain.
An toàn: Được hình thành từ nhu cầu nội tại do các đặc điểm kiến trúc của "máy tính toàn cầu" và nhu cầu bên ngoài của người sử dụng. Ở cấp độ vi mô, được đảm bảo bởi công nghệ mật mã, ở cấp độ vĩ mô, được đảm bảo bởi kiến trúc phi tập trung.
Khả năng tính toán: Chức năng chính của "máy tính thế giới" blockchain. Thường được đo bằng tính đầy đủ Turing. Một số chuỗi được thiết kế cố ý không đầy đủ Turing để giữ lại các đặc điểm chính.
Hiệu suất: Trong trường hợp có cùng khả năng tính toán, xem xét một khả năng chính khác của "máy tính thế giới" blockchain. Thông thường được đo bằng số lượng giao dịch TPS( được xử lý mỗi giây ).
Lưu trữ: Blockchain như một "máy tính toàn cầu" phải có khả năng ghi lại dữ liệu. Hiện tại, chủ yếu lưu trữ trong khối, việc lưu trữ chuyên nghiệp hơn trên chuỗi ngoài khối vẫn đang trong quá trình phát triển.
Quyền riêng tư: yêu cầu duy trì phạm vi quyền hạn của người sản xuất và người sử dụng dữ liệu trong quá trình tính toán và lưu trữ ( bao gồm khả năng chống kiểm duyệt ). Chủ yếu được thúc đẩy bởi nhu cầu bên ngoài của người sử dụng.
Còn một chỉ số tổng hợp là khả năng mở rộng, chỉ khả năng mở rộng của toàn bộ kiến trúc, ảnh hưởng đến hầu hết các đặc tính cơ bản. Ở cấp độ kiến trúc, khả năng mở rộng của hệ thống là một chỉ số rất quan trọng.
Những đặc tính cơ bản của blockchain này hầu hết bị giới hạn bởi tam giác không thể. Ví dụ như giả thuyết DSS: phi tập trung (Decentralization), an ninh (Security) và khả năng mở rộng (Scalability) không thể đạt được cùng một lúc.
Trong hệ thống phân tán, tam giác không thể giống như nguyên lý CAP: Tính nhất quán (Consistency), Tính khả dụng (Availability), và Khả năng chịu lỗi phân vùng (Partition tolerance) không thể có tất cả. Hệ thống blockchain là hệ thống phân tán có vấn đề tướng Byzantine, cũng áp dụng nguyên lý CAP.
1.2 Vai trò của việc xây dựng lớp hai
Xây dựng lớp hai cần hoàn thành vai trò nào? Cung cấp chức năng nào? Xây dựng lớp hai chắc chắn sẽ mở rộng những thiếu sót của hệ thống lớp một, sẽ thực hiện những điều không phù hợp để hoàn thành trên hệ thống lớp một tại lớp hai.
Từ những đặc điểm của blockchain được tóm tắt, có thể rút ra kết luận sơ bộ rằng nhất định phải mở rộng những khả năng cơ bản này: công khai, minh bạch, phi tập trung, an ninh, khả năng tính toán, hiệu suất ( thông lượng ), lưu trữ, quyền riêng tư, v.v. Ngoài những khả năng cơ bản từ góc độ kỹ thuật, còn có một vấn đề kinh tế quan trọng cần được giải quyết, đó là giảm chi phí. Chi phí tổng hợp thực hiện giao dịch của mạng lớp một thường khá cao, cần mạng lớp hai để giảm những chi phí này.
Tóm lại, để tăng cường dung lượng, giảm chi phí, và tùy chỉnh đặc tính, các giải pháp ở ba chiều đều là xây dựng lớp hai. Về đặc tính tùy chỉnh, hiện tại vẫn chưa rõ ràng, hoặc thường bị che khuất trong hai đặc tính đầu tiên. Có thể hiểu rằng, các đặc tính của mạng lớp một đáp ứng các nhu cầu ứng dụng khác nhau, có thể điều chỉnh mức độ thực hiện của các đặc tính khác nhau cho một số ứng dụng ở lớp hai.
Trong việc xây dựng lớp hai, khả năng cơ bản của blockchain sẽ có những sự hy sinh khác nhau, sẽ giảm bớt một số đặc tính, thậm chí từ bỏ một số đặc tính, để đổi lấy sự cải thiện đáng kể của một số đặc tính nào đó. Ví dụ:
Trong các ví dụ sau, bạn sẽ thấy việc xây dựng lớp hai giảm hoặc thay đổi đồng thời một số đặc tính.
Trong đó, giảm chi phí nên là nhu cầu cơ bản của tất cả các xây dựng lớp hai.
1.3 Tại sao phải thực hiện thiết kế phân lớp?
Thiết kế phân lớp là phương pháp và phương pháp luận của con người để xử lý các hệ thống phức tạp, thông qua việc chia hệ thống thành nhiều cấu trúc lớp khác nhau và định nghĩa mối quan hệ và chức năng giữa các lớp, nhằm đạt được tính mô-đun, khả năng bảo trì và khả năng mở rộng của hệ thống, từ đó nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của thiết kế hệ thống.
Đối với hệ thống giao thức rộng rãi và khổng lồ, việc sử dụng phân lớp có những lợi ích rõ ràng. Cách làm này giúp mọi người dễ hiểu, dễ dàng phân công thực hiện và cải tiến theo từng mô-đun. Ví dụ như trong thiết kế mô hình bảy lớp ISO/OSI trong mạng máy tính, nhưng trong thực tế, có thể gộp một số lớp lại, chẳng hạn như giao thức mạng cụ thể TCP/IP là giao thức bốn lớp.
Ưu điểm của phân lớp giao thức:
Các cấp độ độc lập với nhau. Một cấp không cần biết cấp tiếp theo được thực hiện như thế nào, chỉ cần biết cấp đó cung cấp dịch vụ qua giao diện giữa các cấp. Mức độ phức tạp của toàn bộ vấn đề giảm xuống. Cách làm việc của cấp trước không ảnh hưởng đến công việc của cấp tiếp theo, thiết kế công việc của mỗi cấp chỉ cần đảm bảo giao diện không thay đổi, có thể điều chỉnh cách làm việc trong cấp một cách tự do.
Tính linh hoạt tốt. Bất kỳ lớp nào xảy ra thay đổi, chỉ cần mối quan hệ giao diện giữa các lớp không thay đổi, thì các lớp khác không bị ảnh hưởng. Khi một lớp xuất hiện đổi mới công nghệ hoặc vấn đề, sẽ không làm ảnh hưởng đến công việc của các lớp khác, khi loại bỏ vấn đề chỉ cần xem xét vấn đề riêng của lớp này.
Cấu trúc có thể phân tách. Các lớp có thể áp dụng công nghệ phù hợp nhất để thực hiện. Sự phát triển công nghệ thường không đối xứng, phân chia theo cấp độ có thể hiệu quả tránh được hiệu ứng thùng gỗ, sẽ không bị ảnh hưởng bởi sự không hoàn thiện của một khía cạnh công nghệ đến hiệu suất làm việc tổng thể.
Dễ dàng thực hiện và bảo trì. Cấu trúc này giúp việc thực hiện và gỡ lỗi các hệ thống phức tạp lớn trở nên dễ dàng hơn, vì toàn bộ hệ thống đã được phân tách thành một số hệ thống con độc lập tương đối. Trong quá trình gỡ lỗi và bảo trì, có thể gỡ lỗi riêng từng lớp, tránh tình trạng không tìm ra hoặc giải quyết sai vấn đề.
Thúc đẩy công việc chuẩn hóa. Bởi vì mỗi lớp chức năng và dịch vụ mà nó cung cấp đều có mô tả chính xác. Lợi ích của việc chuẩn hóa là có thể thay thế bất kỳ lớp nào trong số đó một cách tùy ý, rất tiện lợi cho việc sử dụng và nghiên cứu.
Ý tưởng thiết kế phân lớp mô-đun là phương pháp xử lý phổ biến trong lĩnh vực công nghệ đối với các dự án kỹ thuật lớn, cần nhiều người hợp tác và cải tiến liên tục, là phương pháp đã được kiểm nghiệm qua thực tiễn và có hiệu quả.
2. Một số ý tưởng xây dựng Layer2 của Bitcoin
Thực hiện phân tích liên quan dựa trên trường hợp xây dựng lớp thứ hai của Bitcoin. Lớp thứ hai của Bitcoin có ba hướng xây dựng nổi bật:
(1)Lộ trình mở rộng dựa trên chuỗi, tương tự như lớp hai của EVM, là cấu trúc blockchain;
(2)Dựa trên lộ trình phân phối, với mạng lưới lightning là đại diện, là cấu trúc phân phối.
(3)Dựa trên hệ thống tập trung, đại diện là chỉ mục tập trung, là cấu trúc tập trung.
Hai cách đầu tiên đều có những đặc điểm riêng, đã có một số sản phẩm đang sử dụng và những sản phẩm đang trong quá trình khám phá. Cách đầu tiên do sự phát triển mạnh mẽ của Ethereum và sự khám phá các chuỗi mô phỏng Bitcoin khác, mở rộng lớp thứ hai dựa trên chuỗi tương đối dễ hơn, có nhiều trường hợp tham khảo hơn. Cách thứ hai dựa trên phân phối thường khó khăn hơn, phát triển cũng chậm hơn, với mạng lưới Lightning là đại diện. Cách thứ ba rất gây tranh cãi, bởi vì nó không giống như xây dựng lớp thứ hai, nhưng dường như lại hoàn thành chức năng của việc xây dựng lớp thứ hai.
Giải pháp xây dựng lớp hai nào tốt hơn? Chúng tôi sử dụng kết quả kiểm tra thị trường làm tiêu chí đánh giá, mạng lớp hai nào có tổng giá trị khóa TVL(Total Value Locked) cao, thì giải pháp đó là giải pháp tối ưu. Theo thời gian và sự phát triển của công nghệ, giải pháp tối ưu sẽ là một quá trình thay đổi.
Đối với định nghĩa mạng lớp hai của Bitcoin, chỉ cần dựa vào mạng Bitcoin, và thiết lập mối liên hệ kỹ thuật với mạng Bitcoin, một số đặc tính còn ưu việt hơn mạng lớp một của Bitcoin, đều được coi là xây dựng mạng lớp hai của Bitcoin. Nói cách khác: chỉ cần tiêu tốn BTC làm gas, với BTC là tài sản cơ sở, hệ thống mở rộng hiệu suất của Bitcoin đều được coi là xây dựng lớp hai. Theo cách đánh giá này, chúng ta nên công nhận loại hình xây dựng mạng lớp hai thứ ba, tức là xây dựng lớp hai với cấu trúc tập trung.
Sự phát triển công nghệ của Bitcoin, như sửa đổi OP_RETURN, Taproot, chữ ký Schnorr, MAST, Tapscript, đều nên được thiết kế với mục đích kết nối lớp một và lớp hai, không nên sử dụng quá nhiều những công nghệ này để phát triển tính năng, vì mạng lớp một dù có mở rộng thế nào cũng sẽ không có bước đột phá chất lượng, cần phải xây dựng lớp hai. Nhưng trong trường hợp chưa có sản phẩm lớp hai Bitcoin tốt hơn, những khả năng công nghệ kết nối lớp một và lớp hai này sẽ bị sử dụng quá mức trong một khoảng thời gian.
2.1 Xây dựng lớp thứ hai dựa trên chuỗi
Các chuỗi mô phỏng Bitcoin đã thực hiện nhiều khám phá trong giai đoạn đầu, như "Colorcoin"( đồng xu màu), "CovertCoins" và "MasterCoin"; các chuỗi mô phỏng Bitcoin mở rộng khác nhau, như BCH(Bitcoin Cash), BSV(Bitcoin SV), BTG(Bitcoin Gold); các công nghệ sidechain khác nhau đều dựa trên các trường hợp xây dựng mở rộng chuỗi, có thể nói là lớp thứ hai theo nghĩa rộng.
Bao gồm Ethereum, cũng là sự khám phá cải tiến dựa trên Bitcoin. Vitalik đã thành lập một đội ngũ tự mình phát hành whitepaper và phát triển hệ thống blockchain thế hệ mới, khi không thuyết phục được các đội dự án khác về những thiếu sót của Bitcoin: hệ thống UTXO không có tài khoản, ngôn ngữ thực thi không đủ Turing hoàn chỉnh, khả năng mở rộng kém và các vấn đề khác. Mặc dù sự khám phá của Ethereum không phải là một công trình lớp hai trực tiếp trên Bitcoin, nhưng từ góc độ rộng, nó là một loại khám phá xây dựng dựa trên chuỗi.
Khám phá những cải tiến không hoàn hảo của Ethereum so với Bitcoin, cũng như sự phát triển và xác thực của lớp hai trên Ethereum, đã cung cấp cho Bitcoin những trường hợp tham khảo cho sự phát triển mạng lưới lớp hai dựa trên chuỗi. Các giải pháp Rollup khác nhau, giải pháp chuỗi chéo, công nghệ kênh tin nhắn, cùng với công nghệ phân đoạn của chính Ethereum, đã khiến hệ sinh thái công nghệ của Ethereum phát triển mạnh mẽ, khiến nhiều người một thời nghĩ rằng hướng đi và tương lai của chuỗi công cộng đã được xác định, với hệ sinh thái đại diện là Ethereum đã chiến thắng. Thực tế, đây cũng là một biểu hiện của việc xây dựng lớp hai dựa trên chuỗi tương đối trưởng thành. Tuy nhiên, việc xây dựng lớp hai dựa trên chuỗi chỉ là một cách xây dựng lớp hai, nó có những ưu nhược điểm riêng, và vẫn cần các công nghệ lớp hai khác để hoàn thiện toàn bộ hệ sinh thái lớp hai.
Xây dựng lớp thứ hai dựa trên chuỗi trong Bitcoin, chủ yếu bao gồm hai loại chuỗi điển hình, một loại là mô hình tài khoản tương thích EVM, một loại là mô hình UTXO giống như Bitcoin. Các trường hợp đã có ( chúng tôi định nghĩa lớp thứ hai theo nghĩa rộng ) bao gồm: như Ethereum, Polygon, Bsc, Arbitrum đều là mô hình tài khoản EVM, như CKB(Nervos), Chia đều là mô hình UTXO.
Ngoài ra, các dự án lớp hai đã thành công trên Ethereum cũng sẽ được đưa vào việc xây dựng lớp hai trên Bitcoin dựa trên chuỗi. Đối với các dự án lớp hai trên Ethereum này, khối lượng công việc và thách thức để chuyển đổi sang lớp hai trên Bitcoin sẽ ít hơn. Với sự trưởng thành của rollup trên Ethereum và sự phát triển cũng như thành tựu lý thuyết về mô-đun, việc xây dựng lớp hai theo cách này sẽ trở thành xu hướng chính trong thảo luận về mở rộng, đồng thời cũng là giải pháp có hiệu quả nhanh nhất.
Sự cải tạo này sẽ thành công đến mức nào? Còn cần phải phát triển và kiểm tra. Có thể đưa ra một số đánh giá ban đầu về ưu và nhược điểm của việc xây dựng lớp thứ hai dựa trên chuỗi này.
**Ưu nhược điểm của việc xây dựng lớp thứ hai dựa trên chuỗi là gì?