Jump Crypto: Giải thích chi tiết về đặc điểm, ưu điểm và nhược điểm của 5 kiến trúc đa chuỗi như Cosmos và Avalanche

Tựa gốc: "Hương vị của kiến trúc đa chuỗi độc lập"

Tác giả gốc: Shanav K Mehta, Jump Crypto

Bản tổng hợp gốc: Guo Qianwen, Chain Catcher

Tổng quan

Khả năng mở rộng từ lâu đã là chủ đề được thảo luận rộng rãi trong lĩnh vực này. Các cuộc thảo luận xung quanh chuỗi khối nguyên khối so với chuỗi khối mô-đun và quy mô theo chiều ngang và chiều dọc từ lâu đã trở thành trọng tâm của các cuộc trao đổi cộng đồng.

Kết quả là một quan điểm phổ biến đã xuất hiện - để xây dựng các môi trường thực thi chuyên dụng hoặc thậm chí là các công cụ cuối cùng cho các ứng dụng hoặc trường hợp sử dụng cụ thể. Ý tưởng này đặc biệt đề cập đến việc tách biệt và tối ưu hóa sự đồng thuận và tính toán dựa trên yêu cầu về bảo mật và tốc độ của từng sản phẩm và từng ứng dụng, về mặt lý thuyết có thể giảm tải và cải thiện hiệu suất của một blockchain cơ bản. Nhưng cách tiếp cận này từ lâu đã bị hạn chế bởi một điểm: cơ sở hạ tầng cần thiết để đảm bảo khả năng tương tác theo kiến trúc này cực kỳ phức tạp.

Trong vài năm qua, chúng tôi đã đạt được tiến bộ đáng kể nhờ giải quyết những thách thức này theo nhiều cách khác nhau. Quan trọng hơn, trong vài tháng qua, các lớp giao tiếp của một số môi trường đa chuỗi độc lập đã được ra mắt và các lớp giao tiếp này được cho là phần quan trọng nhất của “câu đố” này. Trong khi đó, trong vài tuần qua, nhiều blockchain L1/L2 hơn đã công bố các điều chỉnh kiến trúc để cung cấp cơ sở hạ tầng sẵn có cho các blockchain dành riêng cho ứng dụng, một lần nữa lại khơi dậy cuộc thảo luận.

Trong bài viết này, chúng tôi xem xét chi tiết các dạng kiến trúc khác nhau được phát triển để theo đuổi tầm nhìn này và so sánh sự đánh đổi của chúng về mặt đồng thuận chung, năng lực và khả năng tương tác. Cụ thể, chúng tôi đã xem xét năm kiến trúc đa chuỗi độc lập: Polkadot, Cosmos, Avalanche, Polygon Supernets và Binance BAS.

Lưu ý: Bài viết này tập trung vào cơ sở hạ tầng đa chuỗi độc lập, trong đó các chuỗi khối dành riêng cho ứng dụng chia sẻ một nhóm xác thực hoặc thuật toán đồng thuận.

Tiêu chuẩn so sánh

Các hệ sinh thái đa chuỗi độc lập có mức độ kết nối khác nhau, từ bộ công cụ dùng chung dành cho nhà phát triển đến bộ trình xác thực dùng chung, công cụ cuối cùng và trạng thái. Khách quan mà nói, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm riêng nhưng đều tối ưu hóa việc duy trì và tốc độ/khả năng bảo mật chung ở một mức độ nhất định.

Trong bài viết này, chúng tôi so sánh các hệ sinh thái này dựa trên 5 thông số chính.

1. Đồng thuận

Tất cả các hệ sinh thái đều đáp ứng các yêu cầu cơ bản như phòng thủ tấn công Sybil và thời gian thực hiện cuối cùng nên về cơ bản không có cơ chế đồng thuận tối ưu. Tuy nhiên, cần so sánh: 1) loại mô hình đồng thuận cụ thể, 2) cơ chế đồng thuận chung hoặc độc lập cho mỗi chuỗi, 3) các ưu đãi mã thông báo chung hoặc độc lập. Các chuỗi có thể sử dụng cùng một cơ chế đồng thuận (chẳng hạn như Tendermint BFT), nhưng trình xác thực của mỗi chuỗi được quản lý bởi các cơ quan xác thực độc lập của riêng chúng. Mã thông báo Ưu đãi và ngược lại phụ thuộc vào các thông số của hệ sinh thái. Cơ chế đồng thuận chung và Mã thông báo Ưu đãi có nghĩa là lớp cơ sở có thể cung cấp bảo mật cao hơn, trong khi việc chọn tính độc lập có nghĩa là tính linh hoạt trong thiết kế cao hơn.

2. Tính cuối cùng/Trạng thái

Trong các hệ sinh thái này, một số chuỗi duy trì một số hình thức độc lập và một số đạt được tính hữu hạn ở cấp độ tổng thể. Điều này mang lại 1) bảo mật cao hơn và 2) khả năng tương tác toàn diện hơn. Tuy nhiên, điều này cũng mang lại sự đánh đổi về mặt hạn chế về năng lực.Nếu số lượng chuỗi khối mô-đun vượt quá một con số nhất định, quá trình đạt được mục đích cuối cùng sẽ bị chậm lại rất nhiều.

3. Quyền tự chủ của nhóm/nút xác thực được chia sẻ

Ngoài việc chia sẻ cơ chế đồng thuận, các chuỗi khối riêng lẻ cũng có thể chia sẻ các nhóm trình xác thực. Trong ví dụ bên dưới, việc chia sẻ trình xác thực bao gồm từ một bộ trình xác thực duy nhất trên tất cả các chuỗi, đến nhiều bộ trình xác thực (trong đó mỗi bộ trình xác thực cung cấp sự đồng thuận cho một số, nhưng không phải tất cả, của chuỗi khối cơ bản), đến các bộ trình xác thực loại trừ lẫn nhau cho mỗi bộ trình xác thực cơ bản. chuỗi khối. Các bộ trình xác thực được chia sẻ cung cấp bảo mật tập trung do giảm rủi ro cận biên với mỗi blockchain mới, nhưng sự thỏa hiệp quy mô lớn tại các nút có thể khiến tất cả các chuỗi được bộ trình xác thực bảo mật bị ảnh hưởng bất lợi. Trạng thái lý tưởng của tham số này là một bộ trình xác thực duy nhất được phân phối đầy đủ để cung cấp bảo mật chung cho một số lượng lớn chuỗi. Mặt khác, trạng thái rủi ro nhất của nó là một nhóm xác thực duy nhất có một số lượng nhỏ các nút tập trung.

4. Kiến trúc tương tác

Hầu hết các dự án được đề cập trong bài viết này đều áp dụng kiến trúc cầu "hủy+cast" hoặc "khóa+cast". Sự khác biệt giữa các hệ thống này là: 1) Định tuyến, tức là các tin nhắn và Mã thông báo Cho dù nó được thực hiện thông qua một nhóm trình xác thực duy nhất với một số loại trạng thái quan sát trạng thái toàn cầu hay liệu mỗi tuyến đường có độc lập hay không; 2) liệu các nhóm trình xác thực này có được liên kết được chia sẻ bởi hệ sinh thái hay được gia công cho các tổ chức bên thứ ba. Hệ sinh thái càng gần với trạng thái định tuyến độc lập và gia công trình xác thực của bên thứ ba thì chúng tôi càng khuyên bạn nên chọn hệ sinh thái cơ bản này cho các bản phát hành chuỗi mới. Tốt hơn là nên kết nối trực tiếp với cầu nối đa năng của bên thứ ba để phát hành độc lập.

5. Tốc độ và công suất

Tốc độ và công suất phần lớn biểu thị các lựa chọn thiết kế ở trên và có thể được đo lường bằng thời gian đạt đến trạng thái cuối cùng cũng như số lượng chuỗi tối đa mà một hệ sinh thái có thể hỗ trợ. Ví dụ: một cấu trúc có tính hữu hạn được chia sẻ và một trạng thái toàn cầu duy nhất chỉ có thể chứa một số chuỗi nhất định, do đó thời gian đến tính hữu hạn sẽ chậm hơn đáng kể, một sự đánh đổi để có được mức độ bảo mật cao hơn.

Phần tiếp theo là thông tin tổng quan cấp cao về các thông số này trên 5 hệ sinh thái. Trong phần còn lại của bài viết, chúng ta sẽ chia nhỏ từng hệ sinh thái này và thảo luận về ưu và nhược điểm của từng lựa chọn thiết kế.

I. Parachain Polkadot

Tổng quan

Polkadot xuất hiện sớm trong lĩnh vực này và được xây dựng để hỗ trợ các chuỗi khối dành riêng cho ứng dụng có chung một trạng thái toàn cầu duy nhất. Theo kiến trúc Polkadot, các chuỗi khối dành riêng cho ứng dụng (parachains) chia sẻ tài nguyên tính toán và đồng thuận với chuỗi khối cơ bản (được gọi là chuỗi chuyển tiếp), có chức năng chính là duy trì trạng thái thống nhất toàn cầu.

Nhóm đồng thuận, quyết định cuối cùng và xác thực

Polkadot vận hành sự đồng thuận Bằng chứng cổ phần được đề xuất ở cấp độ chuỗi chuyển tiếp. Trong kiến trúc này, có ba loại nút.

Người đề cử:

Người đề cử chọn những người xác thực đáng tin cậy và đặt cược một số DOT của họ cho họ. Chúng chia sẻ phần thưởng cho người xác thực nhưng cũng có thể bị cắt giảm nếu người xác thực tham gia vào hoạt động độc hại.

Trình xác thực:

Người xác minh trên chuỗi chuyển tiếp tham gia vào quá trình sản xuất và đồng thuận khối. Không giống như các chuỗi khối nguyên khối độc lập, trình xác thực chuỗi chuyển tiếp phải đạt được sự đồng thuận về trạng thái của nhiều chuỗi và giao dịch riêng lẻ.

Người hiệu đính:

Người hiệu đính thu thập các giao dịch trên một parachain cụ thể và đề xuất khối giao dịch đề xuất cũng như bằng chứng chuyển đổi trạng thái cho trình xác thực chuỗi chuyển tiếp. Mỗi người hiệu đính duy trì một nút trên chuỗi chuyển tiếp và trên chuỗi song song mà nó hoạt động. Họ tích lũy các giao dịch trên parachain của riêng mình, tạo các khối chưa được niêm phong và cung cấp chúng cho một hoặc nhiều người xác thực chuỗi chuyển tiếp cùng với bằng chứng về sự chuyển đổi trạng thái. Khối này không phải là khối cuối cùng cho đến khi người xác nhận chuỗi chuyển tiếp đạt được sự đồng thuận.

Mặc dù các parachain chia sẻ trạng thái toàn cầu, nhưng chúng có thể tự do lựa chọn thuật toán đồng thuận cụ thể mà chúng chạy (GRANDPA / Tendermint / pBFT truyền thống, v.v.) để đạt được xác minh cấp parachain trước khi giải quyết trên chuỗi chuyển tiếp (Polkadot / Kusama).

Một tính năng độc đáo của cơ chế đồng thuận Polkadot là nó tách biệt việc sản xuất khối và tính hữu hạn của khối; hoạt động theo khuôn khổ đồng thuận kết hợp.

Cơ chế sản xuất khối: BABE (Blind Transferment for Block Extension) hệ thống phân bổ ngẫu nhiên mở rộng khối

Dựa trên giá trị tiền đặt cược và chu kỳ ngẫu nhiên của Polkadot, người xác thực được chọn để đặt hàng và tạo khối cho ô 6 giây. Theo lựa chọn ngẫu nhiên này, mỗi vị trí có thể kết thúc với một, nhiều hoặc không có ứng cử viên sản xuất khối nào. Khi nhiều người xác nhận được bầu vào cùng một vị trí, việc sản xuất khối sẽ trở thành một cuộc cạnh tranh. Nếu không có người xác nhận nào được chọn, vòng lựa chọn thứ hai sẽ diễn ra. Khi một khối được tạo, thông báo sẽ được truyền đến những người xác nhận khác.

Công cụ cuối cùng:GRANDPA (Thỏa thuận tiền tố phái sinh tổ tiên đệ quy dựa trên GHOST) Thỏa thuận tiền tố phái sinh tổ tiên đệ quy dựa trên GOSHT

Khi một khối chuỗi chuyển tiếp được truyền đến phần còn lại của mạng, nó cần có ít nhất 2/3 sự chấp thuận của đa số trước khi có thể thêm khối đó vào chuỗi. Tuy nhiên, GRANDPA độc đáo ở chỗ nó đồng ý theo chuỗi chứ không phải theo khối. Điều này có nghĩa là khi xác nhận một chuỗi chứa một khối, các khối trước khối đó ngay lập tức được tạo thành cuối cùng cùng nhau, không giống như quy trình xác nhận từng khối truyền thống.

Cuối cùng, Polkadot áp dụng phương pháp đồng thuận bảo mật cao nhất đồng thời mang lại mức độ linh hoạt nhất định cho parachain. Mỗi parachain có thể thiết kế dựa trên "sự đồng thuận" cấp chuỗi và đề xuất các khối cho chuỗi chuyển tiếp, nhưng tính cuối cùng chỉ đạt được trên chuỗi chuyển tiếp Polkadot và được đảm bảo bởi một nhóm người xác nhận phải đặt cọc DOT Mã thông báo Tham gia vào. Polkadot có khoảng 100 trình xác thực đang hoạt động (lên tới 1000) và mỗi trình xác thực có thể có tới 256 người đề cử. Bộ xác thực được chia sẻ của nó hy sinh một số tính linh hoạt trong thiết kế để đảm bảo tính bảo mật cao hơn cho các dự án parachain. Sự đồng thuận tập trung ở cấp độ chuỗi chuyển tiếp có thể mang lại tính bảo mật chia sẻ cao hơn, nhưng nó cũng sẽ hy sinh một số hiệu suất: số lượng parachain là cố định và sau con số này, thời gian đến giai đoạn cuối sẽ bị chậm lại rất nhiều.

Khả năng tương tác

Theo kiến trúc này, các thành phần này, đặc biệt là chuỗi chuyển tiếp, giao tiếp với nhau thông qua tiêu chuẩn giao tiếp XCM độc đáo của Polkadot.

Ở cấp độ vĩ mô, tất cả tin nhắn trong hệ thống nhắn tin chuỗi chéo Polkadot sẽ được truyền qua chuỗi chuyển tiếp, từ đó tiếp tục duy trì tính bảo mật của nó. Có hai loại tin nhắn có thể được gửi:

Truyền tin nhắn hướng lên (UMP): Tin nhắn từ parachain đến chuỗi chuyển tiếp

Tin nhắn được gửi xuống (DMP): Tin nhắn từ chuỗi chuyển tiếp đến một trong các parachain.

Thông tin đi vào parachain được gọi là đầu vào và thông tin đi ra ngoài được gọi là đầu ra.

Sau đây là quá trình truyền tin nhắn từ parachain A đến parachain B:

Parachain A phát hành UMP được chuyển đến tất cả các nút xác thực trên chuỗi chuyển tiếp như một phần của lô xuất.

Nút hiệu đính trên parachain B sẽ tìm kiếm các thông báo đầu vào mới mỗi khi nó gửi một ứng cử viên khối mới cho chuỗi chuyển tiếp.

Thông tin nhập được thêm vào hàng xử lý của parachain B và sẽ được chuyển đến nút xác thực trong đề xuất khối tiếp theo.

Trong quá trình chuyển giao tài sản, tài sản cơ bản sẽ bị hủy trên chuỗi khối A và được phát hành lại trên chuỗi khối B.

Vì tất cả các tin nhắn đều đi qua một trình xác thực duy nhất (được chia sẻ với chuỗi chuyển tiếp Polkadot) để quan sát trạng thái toàn cầu và tất cả các chuỗi đều được xây dựng trên cùng một tiêu chuẩn, điều này làm cho mô hình "đốt + đúc" trở nên hiệu quả. Lớp tương tác của Polkadot là một trong những lớp hiệu quả và an toàn nhất trong không gian. Do đó, nên chọn xây dựng các dự án trong hệ sinh thái của mình, vì XCM có thể được sử dụng để kết nối liền mạch với các parachain hiện có và tận dụng các hiệu ứng mạng này để khởi chạy.

Tốc độ và sức mạnh

Cái giá để có được mức độ bảo mật chia sẻ cao hơn là sau khi số lượng parachain đạt đến một giá trị nhất định, thời gian đến giai đoạn cuối sẽ bị chậm lại đáng kể. Ở Polkadot, ước tính có khoảng 100 parachain được sử dụng cho thuê nhằm giảm tác động của hạn chế này. Các dự án có thể đấu thầu hạn ngạch sử dụng parachain thông qua đặt cược DOT với sự hỗ trợ của cộng đồng. Sau khi hết hạn ngạch, họ phải đấu thầu lại với những người tham gia khác để duy trì hạn ngạch. Đây là cơ chế quản lý mặc định cho các dự án có nhiều hoạt động và hỗ trợ cộng đồng nhất, phần nào tránh được vấn đề giới hạn năng lực, nhưng cũng đồng nghĩa với việc ngưỡng để các dự án mới tham gia hệ sinh thái là tương đối cao.

II.Vũ trụ

Tổng quan

Cosmos SDK là một bộ công cụ có tính đồng thuận và thực thi vượt trội, cho phép mọi người tạo chuỗi khối PoA/PoS của riêng mình. Không giống như các hệ sinh thái khác được đề cập trong bài viết này, Cosmos được xây dựng dựa trên tiền đề chính: tính linh hoạt, chủ quyền và hiệu suất của các máy ảo dựa trên hợp đồng thông minh còn hạn chế. Vì vậy, thay vì xây dựng một máy ảo duy nhất có thể chạy nhiều ứng dụng, Cosmos khuyến khích và tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo các chuỗi khối riêng biệt cho từng trường hợp sử dụng. Theo cấu trúc này, các nhà phát triển ứng dụng có thể linh hoạt xây dựng dựa trên các kiến trúc, ngôn ngữ cụ thể, v.v. và cho phép khả năng tương tác thông qua lớp giao tiếp đa chuỗi của Cosmos, IBC. Một blockchain duy nhất được gọi là vùng và mô-đun kết nối được gọi là trung tâm.

Bộ đồng thuận, tính cuối cùng và bộ xác thực

Trong hệ sinh thái Cosmos, không giống như Polkadot, mỗi chuỗi khối dành riêng cho ứng dụng duy trì trạng thái độc lập của riêng nó, đạt được tính hữu hạn độc lập trên mỗi khối. Với Cosmos SDK, các nhà phát triển chỉ cần xác định các máy trạng thái (tức là ứng dụng) và có thể dựa vào lõi Tendermint của Cosmos, một lớp phần mềm dùng chung, để thúc đẩy sự đồng thuận và kết nối mạng. Tendermint chạy thuật toán đồng thuận dựa trên BFT mà những người xác nhận ở mỗi khu vực độc lập có thể sử dụng để tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi trạng thái và duy trì các trạng thái độc lập. Trong mỗi blockchain/vùng, một trình xác thực được chọn ngẫu nhiên trong mỗi kỷ nguyên để đề xuất khối tiếp theo; một khối có thể được coi là hợp lệ nếu có hơn 2/3 số trình xác thực chứng thực tính hợp lệ của nó. Tập hợp các trình xác thực và thiết kế khuyến khích cụ thể có thể được xác định ở cấp độ máy/ứng dụng trạng thái.

Tendermint là lớp phần mềm dùng chung mà mỗi blockchain/vùng phải kết nối thông qua giao diện chuyên dụng có tên ABCI (Giao diện chuỗi khối ứng dụng). Các giao dịch từ mỗi vùng được chuyển đến lõi Tendermint dưới dạng byte giao dịch thông qua ABCI. Trình xác thực sắp xếp các byte này để xác thực và chuyển mã trở lại máy trạng thái thông qua ABCI để chứng minh tính hợp lệ của các giao dịch này.

Mỗi vùng trong hệ sinh thái Cosmos được kết nối với một hub, được coi là bộ định tuyến kết nối nhiều vùng. Hiện tại, Cosmos Hub được bảo mật bởi một nhóm xác thực gồm khoảng 150 người xác thực, chạy trên cơ sở đồng thuận Tendermint. Trong khi mỗi quận duy trì tình trạng riêng của mình và thông qua Mã thông báo Để thiết lập cơ chế khuyến khích, người xác minh trung tâm không cần tham gia vào sự đồng thuận của từng khu vực. Tuy nhiên, trên thực tế, trung tâm bảo trì trình xác thực cũng như các vùng liên quan đều chạy cùng một thuật toán đồng thuận, do đó, sự chồng chéo giữa chúng là điều hợp lý.

Nhìn chung, Cosmos đã chọn cách tiếp cận đánh đổi hơi khác so với Polkadot, tức là các chuỗi chia sẻ cơ chế đồng thuận, nhưng mỗi chuỗi vẫn độc lập và không yêu cầu cùng một bộ trình xác thực và cơ chế khuyến khích để đảm bảo điều đó. Sự đồng thuận được chia sẻ mang lại mức độ bảo mật, đồng thời xác định độc lập các ưu đãi và duy trì các trạng thái riêng biệt mang lại cho mỗi dự án sự linh hoạt trong thiết kế. Sự đồng thuận được tiêu chuẩn hóa cũng dẫn đến sự chồng chéo của nhiều trình xác nhận hơn, điều này cùng với việc phân phối rộng rãi các trình xác nhận cũng làm tăng tính bảo mật của chia sẻ, mặc dù không đến mức tương tự như Polkadot. Cosmos đang bắt đầu công việc chuẩn bị vào cuối năm 2021 để giới thiệu tính năng bảo mật chung/liên chuỗi. Theo khuôn khổ đề xuất này, các chuỗi đơn lẻ sẽ có thể vay/chia sẻ đảm bảo an ninh từ Trung tâm Cosmos. Người xác thực sẽ có thể chạy hai nút, một trên trung tâm và một trên vùng, đồng thời nhận phí và phần thưởng từ việc tham gia vào sự đồng thuận của cả hai nút. thế chấp ở trung tâm Mã thông báo Nó sẽ đóng vai trò là tài sản thế chấp chung cho sự đồng thuận về tính toàn vẹn giữa hai nơi. Các hoạt động độc hại của một trong hai bên sẽ khiến cả hai bên bị "chém" (thường ám chỉ việc loại bỏ tài sản thế chấp), điều này sẽ làm tăng tính bảo mật chung có sẵn cho bên mới xích.

Khả năng tương tác

Do mỗi quận có chủ quyền và vẫn độc lập nên việc liên lạc giữa các quận ngày càng trở nên quan trọng. Cosmost quan sát trạng thái của các vùng được kết nối với hub thông qua hub (hoạt động như một tuyến đường kết nối các vùng). Cosmos Hub là trung tâm đầu tiên trong hệ sinh thái Cosmos mà hầu hết các khu vực có giá trị cao ban đầu đều được kết nối. Thông qua Cosmos Hub, các vùng được kết nối có thể liên lạc với nhau. Kiến trúc cụ thể để trao đổi thông tin được gọi là Truyền thông liên chuỗi khối, hay gọi tắt là IBC. Máy khách IBC là một máy khách hạng nhẹ theo dõi trạng thái đồng thuận của từng chuỗi và các bằng chứng cần thiết để xác thực chính xác các bằng chứng so với trạng thái đồng thuận của khách hàng.

Theo kiến trúc IBC, từ Mã thông báo Khi quá trình chuyển bắt đầu, mỗi chuỗi sẽ nhận được thông tin tiêu đề từ chuỗi kia để theo dõi bộ xác thực của bên kia. Địa chỉ gửi trên chuỗi nguồn sau đó sẽ gửi một gói tiền xu, được trung tâm ghi lại. Người xác nhận trung tâm phải đạt được sự đồng thuận về tính hợp lệ của các giao dịch và chuyển giao những Mã thông báo Bị khóa trong một hợp đồng trên chuỗi nguồn. Sau đó, trung tâm đưa ra bằng chứng tại điểm đến, đề xuất đúc tiền bao bọc của những tài sản bị khóa này trên chuỗi đích Mã thông báo . Sau đó, người xác thực trên chuỗi đích khớp bằng chứng với tiêu đề chuỗi nguồn và sau đó phê duyệt chức năng này trong khối tiếp theo để tạo ra tài sản được bao bọc trên chuỗi đích. Nếu hành động trên không xảy ra, tài sản bị khóa trên chuỗi nguồn sẽ được trả về địa chỉ của người gửi. Sau đó, các đại diện tài sản được bao bọc sẽ bị phá hủy trên chuỗi đích thông qua trung tâm, cho phép mở khóa các tài sản cơ bản trên chuỗi nguồn.

Trong Cosmos, việc định tuyến được quản lý bởi một bộ trình xác thực duy nhất và được phân phối đầy đủ, theo dõi trạng thái của tất cả các chuỗi khối và hầu hết các trình xác thực này đều được chia sẻ với chuỗi khối, do đó, nó có khả năng cung cấp bảo mật đầy đủ xung quanh việc nhắn tin giữa các vùng. Điều này cũng cung cấp lý do chính đáng để xây dựng trong hệ sinh thái Cosmos vì các điểm thất bại được tập trung hóa và phân quyền hoàn toàn.

Tốc độ và công suất

Vì tính hữu hạn không tập trung vào một chuỗi duy nhất nên về mặt lý thuyết, Cosmos có thể có vô số vùng và trung tâm. Do đó, không giống như Polkadot, nó không gặp khó khăn gì khi thiết lập chuỗi mới với các dự án mới. Sự đánh đổi ở đây là giảm tải một số bảo mật cho khu vực (để khu vực thiết kế các ưu đãi riêng và thu hút người xác nhận) để đổi lấy tính linh hoạt trong thiết kế cao hơn và khả năng cao hơn để chứa nhiều chuỗi khối riêng lẻ hơn.

III. Mạng con lở loét

Tổng quan

Avalanche là một hệ sinh thái blockchain được xác thực bởi nhiều nhóm nút, được gọi là mạng con. Các mạng con có thể tự do lựa chọn cơ chế đồng thuận của riêng mình, bao gồm cả biến thể đồng thuận mới của Avalanche dựa trên việc lấy mẫu con ngẫu nhiên lặp đi lặp lại. Mỗi blockchain trong mạng con chia sẻ tài nguyên điện toán và đồng thuận, nhưng cuối cùng vẫn duy trì trạng thái riêng và không có trạng thái chia sẻ toàn cầu.

Bộ đồng thuận, tính cuối cùng và bộ xác thực

Để hiểu rõ hơn về kiến trúc của nó, chúng ta phải hiểu 3 phần chính:

Đồng thuận kiểu tuyết lở

Đề cập đến việc lấy mẫu con ngẫu nhiên lặp đi lặp lại. Sự đồng thuận của Avalanche được xây dựng trên thuật toán Snowball, sử dụng việc lấy mẫu con ngẫu nhiên lặp đi lặp lại để đạt được sự đồng thuận. Trong hệ thống này, mỗi nút truy vấn ngẫu nhiên k số nút lân cận để xác định xem giao dịch có đúng hay không. Quá trình này lặp lại cho đến khi đạt đến số đại biểu x nhất định đặt trước và các nút nằm trong phạm vi tin cậy cao (ít nhất là xác suất va chạm băm của Bitcoin) và cuối cùng mạng đồng ý về tính hợp lệ của giao dịch.

Đồng thuận về trận tuyết lở và Đồng thuận về Người tuyết

Snowman và Avalanche là hai mô hình đồng thuận dựa trên PoS chính trong hệ sinh thái Avalanche, sử dụng mẫu con ngẫu nhiên lặp đi lặp lại. Sự khác biệt giữa hai loại này là Avalanche sử dụng kiến trúc DAG (đồ thị chu kỳ có hướng), trong khi Snowman được xây dựng cho các chuỗi khối tuyến tính. Sự khác biệt chính giữa hệ thống dựa trên DAG và chuỗi khối tuyến tính là tính hữu hạn của chuỗi khối tuyến tính được sắp xếp theo thứ tự, trong khi ở hệ thống dựa trên DAG, trạng thái của nó gần với mạng giao dịch có tính hữu hạn không có thứ tự. Các chuỗi khối trong hệ sinh thái Avalanche có thể chọn sử dụng một trong hai mô hình đồng thuận hoặc có thể áp dụng mô hình của riêng mình.

Mạng con

Mạng con là tập hợp các trình xác thực có thể cung cấp sự đồng thuận trên một số chuỗi khối trong khuôn khổ Avalanche. Mỗi blockchain có một mạng con, nhưng mỗi mạng con có thể xác minh nhiều chuỗi khối. Bởi vì mỗi blockchain được xác minh độc lập và trạng thái toàn cầu là phi tuyến tính giữa các blockchain nên không có bảo mật chung giữa các blockchain.

Máy ảo (VM)

Máy ảo xác định logic cấp ứng dụng của chuỗi khối. Avalanche hy vọng sẽ cung cấp cho mỗi blockchain một loạt opcode để nó lựa chọn nhằm xử lý và chuyển đổi trạng thái, v.v., thay vì chỉ cung cấp một bộ opcode. Các tùy chọn hiện tại bao gồm Subnet EVM (EthereumVM được xây dựng cho mạng con), AvalancheVM (chuỗi DAG), SpacesVM (VM lưu trữ khóa:giá trị) và BlobVM (VM lưu trữ dữ liệu nhị phân). Ngoài ra, các dự án còn có thể tự do triển khai các máy ảo tùy chỉnh của riêng mình.

Tiền đề của kiến trúc Avalanche là ba thành phần này phù hợp với một khung mô-đun có thể mở rộng quy mô siêu tuyến tính khi mạng con/trình xác thực phát triển.

Ở dạng hiện tại của Avalanche, có một mạng chính được bảo mật bởi tất cả các trình xác thực Avalanche tham gia, với ba chuỗi khối bên dưới nó.

Chuỗi P: Một chuỗi khối tuyến tính dựa trên sự đồng thuận của Snowman, được sử dụng cho các tác vụ như tạo trình xác thực, thêm người ủy quyền và tạo mạng con.

Chuỗi X: Chuỗi khối loại DAG dựa trên sự đồng thuận của Avalanche, được sử dụng để trao đổi tài sản.

C Chain: Chuỗi khối tuyến tính dựa trên sự đồng thuận của Snowman, chạy EVM, dành cho các hợp đồng thông minh nói chung.

Sau đó, các hoán vị khác nhau của những trình xác thực này có thể hình thành các mạng con xác thực mức độ tham gia ngày càng tăng vào chuỗi khối.

Nói chung, mỗi blockchain trong hệ sinh thái Avalanche duy trì trạng thái riêng và có thể chọn 1) cơ chế đồng thuận, 2) bộ trình xác thực và 3) thiết kế khuyến khích của riêng mình một cách độc lập. Các chuỗi khối trong cùng một mạng con được hưởng lợi từ sự đảm bảo bảo mật được chia sẻ cao hơn do phân phối đầy đủ mang lại.

Điều trên đúng với mạng con mặc định hiện có khoảng 1450 trình xác thực, mặc dù việc chuyển đổi sang mạng con mới vẫn còn phải chờ đợi. Nói tóm lại, sự đánh đổi mà Avalanche thực hiện là tải tính bảo mật nhiều hơn lên mỗi mạng con để đổi lấy tính linh hoạt cao hơn.

Khả năng tương tác

Do tính mô-đun của kiến trúc và nhiều trạng thái đồng thời của các chuỗi khác nhau trong hệ sinh thái (ngược lại với một trạng thái toàn cầu duy nhất), giao tiếp giữa các chuỗi và nhiều mạng con trở thành một vấn đề cần được chú ý.

Chuyển chuỗi chéo trong một mạng con: Vì mỗi mạng con có một bộ trình xác thực cho tất cả các chuỗi khối trong mạng con nên vấn đề này tương đối dễ giải quyết. Chúng ta có thể đưa ra một ví dụ như chuyển tài sản giữa các chuỗi X, C và P của mạng con chính/mặc định. Vì có ít nhất 3 trạng thái đồng thời trong kiến trúc này nên mọi tài sản Z không được tồn tại trong bất kỳ tài khoản nào ở trạng thái hiện tại của chuỗi gửi trước khi nó có thể trở thành một phần của quá trình chuyển đổi trong chuỗi nhận. Vì vậy, ví dụ: khi người dùng yêu cầu chuyển Z từ chuỗi X sang chuỗi C, người xác thực mạng con trước tiên phải đồng ý ghi Z trên chuỗi X và sau đó đúc Z trên chuỗi C. Vì cùng một bộ trình xác nhận chịu trách nhiệm về sự đồng thuận trên tất cả các chuỗi trong mạng con nên quá trình này trở nên tương đối dễ dàng.

Chuyển chuỗi chéo giữa các mạng con khác nhau: Chuyển chuỗi chéo giữa các mạng con khác nhau khó khăn hơn vì bộ trình xác thực không còn giống nhau. Trong trường hợp này, việc kết nối bên ngoài với các bộ lặp của bên thứ ba trở nên quan trọng. Kiến trúc Avalanche hiện tại có một mô-đun triển khai các cầu nối giữa nhiều mạng con. Mỗi phiên bản có thể được tùy chỉnh thành 1) ghi và đúc hoặc 2) khóa và đúc. Không giống như chuyển mạng con đơn lẻ, việc này dựa vào bộ chuyển tiếp của bên thứ ba để quan sát tình trạng cháy hoặc khóa trên chuỗi gửi và chuyển tiếp thông báo này đến chuỗi người nhận để bắt đầu đúc tiền. Dưới đây là tổng quan về ví dụ triển khai kết nối mạng con WAGMI và Fuji:

Với thiết lập hiện tại, mỗi cặp mạng con yêu cầu một cầu nối riêng, ngưỡng bộ lặp có thể thấp bằng một và việc thực thi bộ lặp được gia công cho Chainsafe. Đây là một giải pháp ngắn hạn có thể chấp nhận được, nhưng về lâu dài, một cây cầu duy nhất với mạng lưới các bộ lặp phân tán có thể cải thiện tính bảo mật hơn.

Tính năng nhắn tin nội bộ của Avalanche tương tự như của Cosmos và Polkadot, cùng với các tính năng khác, với một nhóm người xác thực duy nhất quan sát trạng thái trên mỗi chuỗi và tạo điều kiện cho việc chuyển giao. Miễn là bộ trình xác nhận được phân phối đầy đủ, nó có thể cung cấp sự đảm bảo an ninh chia sẻ hợp lý, vì vậy kiến trúc này cũng đáng được đề xuất. Tuy nhiên, việc truyền tải thông tin giữa các mạng con vẫn cần được hoàn thiện và hiện đang phụ thuộc vào các bộ lặp của bên thứ 3. Chỉ cần cầu nối của bên thứ 3 có đảm bảo an ninh riêng thì kết quả sẽ tương đối hợp lý. Do đó, việc triển khai trong mạng con hiện có sẽ phù hợp hơn việc triển khai trực tiếp mạng con mới.

Tốc độ và công suất

Tương tự như Cosmos, Avalanche áp dụng trạng thái phân tán để hỗ trợ nhiều chuỗi khối độc lập. Do tính linh hoạt của cơ chế đồng thuận và bộ trình xác thực, một số chuỗi khối trong hệ sinh thái Avalanche cũng có thể có thời gian khối ngắn hơn dựa trên số lượng người tham gia trong mỗi mạng con; ví dụ: Chuỗi C đạt đến kết thúc sau 2 giây, tất cả các chuỗi khác hiện có thời gian cuối cùng dưới giây.

IV.Siêu mạng đa giác

Tổng quan

Polygon là blockchain dành riêng cho ứng dụng có thể dùng ngay mới nhất được công bố trong chuỗi hệ sinh thái có tên Supernet. Tương tự như SDK Cosmos, Polygon có khung mô-đun gọi là Edge tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo các mạng độc lập. Người dùng có thể tận dụng khuôn khổ này để triển khai các chuỗi khối bảo mật được chia sẻ hoặc có chủ quyền. Cả hai loại chuỗi vẫn độc lập, nhưng chuỗi bảo mật được chia sẻ sử dụng một bộ trình xác thực chung, trong khi các chuỗi khối có chủ quyền triển khai trình xác thực của riêng chúng.

Nhóm đồng thuận, quyết định cuối cùng và xác thực

Có hai loại đồng thuận có thể được sử dụng trong Supernet:

IBFT PoA (Bằng chứng xác thực BFT của Istanbul): Sự đồng thuận mặc định của Polygon Edge. Là một tập hợp các trình xác nhận cố định, các trình xác thực có thể thêm và/hoặc xóa các trình xác thực theo đa số (51%) phiếu bầu. Sự đồng thuận đạt được bằng cách bỏ phiếu đa số (2/3). Người xác thực thay phiên nhau đề xuất các khối mới. Nó phù hợp hơn với chuỗi khối có chủ quyền trong khuôn khổ siêu mạng.

PoS: Theo kiến trúc PoS truyền thống, bất kỳ người tham gia mạng nào cũng có thể đặt cược Mã thông báo , trở thành người xác nhận. Trình xác nhận chấp nhận trong mạng Mã thông báo Phần thưởng hoặc bị “chém” vì hành vi ác ý. Không giống như các khung khác mà chúng ta đã thấy cho đến nay, tất cả các siêu mạng bảo mật được chia sẻ đều có cùng trình xác thực và mỗi trình xác thực phải đặt cọc MATIC trên Ethereum để tham gia vào sự đồng thuận siêu mạng và được thanh toán bằng MATIC cho các hoạt động không độc hại khi tham gia. Mặc dù nó không có khái niệm chia sẻ toàn cầu giống như Polkadot, nhưng tính bảo mật được chia sẻ cũng đạt được do mỗi siêu mạng Đa giác chia sẻ cùng một bộ trình xác thực.

MATIC cho kiến trúc siêu mạng Mã thông báo Khuyến khích, có khoảng 200 người xác nhận tham gia vào mô-đun PoS bảo mật được chia sẻ, cung cấp sự đảm bảo an ninh chung mạnh mẽ. Đổi lại, các dự án phải hy sinh tính linh hoạt để thiết kế các cơ chế khuyến khích của riêng mình và sử dụng nguồn gốc Mã thông báo Kết nối với sự đồng thuận. Đối với các dự án tập trung vào việc xây dựng các ứng dụng hiệu suất cao, họ cần lựa chọn giữa việc xây dựng ứng dụng của riêng mình hoặc xây dựng lớp điện toán của riêng mình để các ứng dụng khác có thể sử dụng.

Khả năng tương tác

Khung Polygon Edge sử dụng giải pháp bắc cầu có tên ChainBridge để tạo điều kiện liên lạc giữa các siêu mạng, bao gồm nhưng không giới hạn ở Mã thông báo chuyển khoản. Tương tự như giải pháp chúng ta đã thấy trước đó trong bài viết này, đây là Mã thông báo Quá trình chuyển nhượng:

1. Mã thông báo Bị khóa hoặc bị phá hủy trên chuỗi nguồn 

2. Rơle quan sát hành động trên chuỗi nguồn và truyền đạt thông tin đến chuỗi đích 

3. Chuỗi nguồn Mã thông báo Người đại diện được chọn vào chuỗi đích 

4. Nếu chuỗi nguồn Mã thông báo bị khóa (hoặc bị phá hủy), người dùng có thể trả lại gói đã gói Mã thông báo , để mở khóa các tài sản cơ bản trên chuỗi nguồn.

Trong trường hợp của Edge và ChainBridge, không giống như một số giải pháp trước đó trong bài viết này, trình xác thực cho supernet và bridge không nhất thiết phải giống nhau.

Điều này trái ngược với lập luận mạnh mẽ trong các kiến trúc đa chuỗi độc lập rằng các bộ trình xác thực dùng chung cho sự đồng thuận ở cấp độ chuỗi và cấp độ giao tiếp dẫn đến ít điểm thất bại hơn. Điều đó nói lên rằng, với các tính năng bảo mật được chia sẻ khác do Polygon cung cấp, đây có thể không phải là yếu tố quan trọng nếu bộ trình xác thực cầu nối được phân phối đầy đủ và được khuyến khích hợp lý.

Tốc độ và công suất

Polygon đã tạo ra một thiết kế thú vị liên quan đến tốc độ và sự an toàn. Bằng cách chia sẻ bộ xác thực và cơ chế đồng thuận, Polygon cung cấp đầy đủ bảo mật được chia sẻ. Đồng thời, bằng cách cho phép mỗi siêu mạng duy trì trạng thái riêng của mình, nó sẽ tránh được chi phí mà Polkadot và những người khác phải đối mặt, giúp về mặt lý thuyết có thể xây dựng số lượng siêu mạng không giới hạn.

V. Binance BAS

Tổng quan

Chuỗi ứng dụng Binance (BAS) là khung mô-đun của BSC dành cho các chuỗi khối dành riêng cho ứng dụng. Phiên bản ban đầu của BAS được ước tính là một chuỗi sidechain PoS với 3-7 trình xác nhận, tùy thuộc vào mức độ bảo mật cần thiết cho mỗi chuỗi. Chuỗi BAS là chuỗi khối dành riêng cho ứng dụng duy nhất được đề cập trong bài viết này và không được chia sẻ sự đồng thuận cũng như trạng thái, với mỗi BAS có bộ trình xác thực độc lập riêng. Nếu bạn muốn liên kết với BSC, bạn chỉ có thể sử dụng bộ công cụ dùng chung dành cho nhà phát triển để xây dựng chuỗi bên và cầu nối bên ngoài kết nối chuỗi BAS với BSC.

Ngoài BAS, Binance cũng đang xây dựng một môi trường thực thi chung, tương tự như Ethereum L2, được gọi là Chuỗi phân vùng chuỗi BNB (BPC), sẽ được sử dụng để lưu trữ một số tính toán của chuỗi BNB Beacon. Điều này thật thú vị, nhưng chúng tôi sẽ tập trung thảo luận về các sidechain dành riêng cho ứng dụng trong bài viết này.

Bộ đồng thuận, tính cuối cùng và bộ xác thực

Mỗi chuỗi BAS sẽ có 3-7 trình xác thực riêng và dự kiến sẽ chạy cơ chế đồng thuận siêu đa số (2/3) dựa trên PoS. Không giống như Polygon Supernet, mỗi chuỗi BAS sẽ sử dụng tiện ích và đặt cọc riêng Mã thông báo vận hành. Ngoài ra, trạng thái và chuyển đổi trạng thái của mỗi sidechain sẽ hoàn toàn độc lập với các sidechain khác.

Cấu trúc do Binance cung cấp có lẽ là một trong những kiến trúc yếu nhất trong lĩnh vực này. Vì mỗi chuỗi có một nhóm nhỏ các trình xác thực độc lập và duy trì trạng thái riêng, điều này có nghĩa là đảm bảo bảo mật chung là cực kỳ hạn chế và công cụ duy nhất mà Binance cung cấp cho các nhà phát triển là bộ công cụ để xây dựng chuỗi khối của riêng họ. Nếu bộ trình xác thực có thể lớn hơn hoặc có độ tin cậy cao được chia sẻ trên tất cả các chuỗi bên thì đáng để xem xét xây dựng dự án với Binance. Tuy nhiên, BAS phù hợp hơn với việc xây dựng dự án chỉ yêu cầu chia sẻ đồng thuận thấp.

Khả năng tương tác

Giống như bất kỳ tập hợp chuỗi khối có chủ quyền nào, chuỗi BAS sẽ yêu cầu cầu nối của bên thứ ba để liên lạc với nhau. Trong trường hợp này, BSC sẽ sử dụng cầu nối bên thứ ba của Celer để kết nối với từng BAS theo hình thức “locking + casting”, và mỗi BAS cũng được kết nối thông qua cơ chế này.

Binance sử dụng cầu nối của bên thứ ba với các trình xác thực độc lập và việc xây dựng các dự án trong hệ sinh thái của nó có thể không hấp dẫn bằng việc xây dựng một chuỗi khối độc lập, vì về mặt lý thuyết, bất kỳ chuỗi khối độc lập nào cũng có thể được kết nối thông qua các cầu nối này. Điểm cần lưu ý là về mặt khách quan thì đây không phải là một thiết kế tồi, nhưng đối với các nhà phát triển, họ không có lý do chính đáng nào để chọn xây dựng các dự án trong hệ sinh thái này, thay vì chọn xây dựng một kiến trúc độc lập trực tiếp.

Tốc độ và công suất

Chuỗi bên trong kiến trúc BAS không chia sẻ trình xác thực, sự đồng thuận hoặc trạng thái và kích thước của bộ trình xác thực của mỗi chuỗi rất nhỏ, dẫn đến thời gian hoàn thiện ngắn và số lượng lớn chuỗi có thể được cung cấp.

Kết luận

Blockchain dành riêng cho ứng dụng đã từng là một phần quan trọng trong cuộc thảo luận về khả năng mở rộng trong một thời gian, mặc dù việc triển khai nó đã bị cản trở bởi cơ sở hạ tầng về khả năng tương tác chưa hoàn thiện. Trong vài tháng qua, cơ sở hạ tầng này đã xuất hiện trực tuyến trong nhiều hệ sinh thái đa chuỗi độc lập khác nhau, vì vậy chúng tôi cũng mong đợi sẽ thấy nhiều hoạt động hơn trong không gian này - bao gồm nhưng không giới hạn ở việc tạo và phát triển lớp ứng dụng phụ cho các trường hợp sử dụng cụ thể hơn (chẳng hạn như Acala trên Polkadot) và môi trường thực thi của một ứng dụng cụ thể.

Nhìn chung, mỗi dự án trong lĩnh vực này đều có sự cân bằng khác nhau giữa tốc độ/sức mạnh và bảo mật chung. Các dự án thành công trong việc thu hút nhiều nhà phát triển áp dụng nhất có thể là những dự án đạt được sự cân bằng giữa cả hai.

Bản gốc văn bản Liên kết

Chào mừng bạn tham gia cộng đồng chính thức của BlockBeats:

Nhóm Telegram đăng ký: https://t.me/theblockbeats

Nhóm Telegram thảo luận: https://t.me/BlockBeats_App

Tài khoản Twitter chính thức: https://twitter.com/BlockBeatsAsia