Nghiên cứu về LD: Bài viết chi tiết về giải pháp mở rộng cho Ethereum

Tiêu đề gốc: "Nghiên cứu LD: Một bài viết chi tiết về Giải pháp Mở rộng cho Ethereum"

Tác giả gốc: 0xRJ_eth (Twitter: @0xRJ_eth)

Nguồn gốc bài viết: Nghiên cứu LD Capital

Hôm nay, tôi tập trung chủ yếu vào việc sắp xếp giải pháp mở rộng cho Ethereum từ một góc nhìn tổng thể theo thời gian, bao gồm một số giải pháp cũ mà thị trường hiện tại không còn đề cập nữa, và một số có lẽ mọi người chưa từng nghe qua. Tuy nhiên, tôi cho rằng việc hiểu rõ cấu trúc chung và logic giữa chúng rất quan trọng, điều này giúp chúng ta hiểu được quá trình phát triển của giải pháp mở rộng đã trải qua những đổi mới và kết hợp nào, gặp phải những vấn đề gì, mối quan tâm của thị trường ở các giai đoạn khác nhau là gì, và tại sao hiện tại giải pháp Rollup chiếm ưu thế. Tất cả này cũng giúp chúng ta nhìn nhận được hướng đi chính xác.

Khi tôi tìm hiểu thì phát hiện rằng trên mạng hầu như không có nhiều bài viết tổng hợp và so sánh một cách toàn diện từ góc độ này. Ban đầu, tôi hoàn toàn không hiểu về việc mở rộng, thấy rằng có nhiều giải pháp, mỗi giải pháp có ưu nhược điểm riêng, có một số giống nhau, và tôi cũng không hiểu tại sao. Vì vậy, tôi đã dành rất nhiều thời gian để khai thác các bài viết từ các giai đoạn khác nhau. Nhưng trong vòng hai tuần qua, tôi nhận ra rằng việc sắp xếp từ góc độ thời gian đã giúp đỡ tôi rất nhiều. Tuy nhiên, thông tin hôm nay có lẽ sẽ rất lớn, vì không thể tránh khỏi việc liên quan đến nhiều công nghệ và khái niệm, nếu bạn có thể kiên nhẫn đọc hết, tôi tin rằng sẽ giúp ích rất nhiều trong việc xây dựng cấu trúc tổng thể và sắp xếp logic cho toàn bộ quỹ đạo mở rộng.

Mục I. Nguyên nhân

Trên blockchain Ethereum tầng đầu tiên, nhu cầu sử dụng mạng liên tục tăng dẫn đến tắc nghẽn mạng, làm tăng chi phí giao dịch. Việc cải thiện lưu trữ, tốc độ mạng và khả năng chịu tải lớn là rất cần thiết để sử dụng Ethereum một cách rộng rãi.

Do đó, việc mở rộng là cần thiết (Scaling).

Hai, Mục Tiêu

Mục tiêu cốt lõi của việc mở rộng là duy trì tính phi tập trung và an toàn, đồng thời nâng cao tốc độ giao dịch (xác nhận giao dịch nhanh hơn) và công suất giao dịch (tăng TPS mỗi giây).

Ba, Phương Án Mở Rộng

Phương án mở rộng: Có thể chia thành hai loại chính — On-Chain (layer 1) và Off-Chain (sidechain + layer 2)

On-chain, Mở Rộng Trên Chuỗi

Nâng cao hiệu suất của chính blockchain, điều này yêu cầu thay đổi vào giao thức mạng chính/layer 1 của Ethereum: Điều này liên quan đến "Layer 1". Mạng Layer 1 là một cách gọi khác của blockchain cơ bản. Ngoài Ethereum (ETH), Bitcoin (BTC), Solana, Polkadot, Near, Cosmos, Aptos, Sui đều thuộc về giao thức layer1, vì chúng là các mạng chính trong hệ sinh thái của mình. Giao thức Layer 1 có thể xử lý và hoàn thành giao dịch trên blockchain của chính nó, đồng thời đi kèm với token gốc được sử dụng để thanh toán phí giao dịch.

(Toàn bộ quá trình mở rộng Layer1 là một phần quan trọng của việc nâng cấp Ethereum, phần này có thể được trình bày chi tiết trong chia sẻ về quá trình nâng cấp Ethereum trong tương lai, hôm nay chỉ đơn giản trình bày khái niệm về Layer1, không quá chi tiết)

Các phương án lựa chọn cho Mở Rộng On-Chain Layer 1 bao gồm:

a. Thay đổi cơ chế đồng thuận. Nâng cấp Ethereum đã áp dụng phương án này. Việc hợp nhất thành công của beacon chain và mainnet vài tuần trước đã hoàn tất việc chuyển đổi cơ chế đồng thuận từ pow sang pos.

b. Triển khai phân đoạn (sharding). Phân đoạn là một giải pháp mở rộng Layer 1 phổ biến, chủ yếu được sử dụng để tăng công suất giao dịch. Đây là một kỹ thuật phân chia cơ sở dữ liệu thông thường trong lĩnh vực máy tính, mạng lưới cùng với các nút trên đó được chia thành các phân đoạn khác nhau để phân chia công việc và tăng tốc độ giao dịch. Mỗi phân đoạn xử lý một phần của hoạt động mạng lưới, nghĩa là mỗi phân đoạn đều có giao dịch riêng, các nút riêng và khối riêng lẻ.

Phân mảnh cũng có thể giảm bớt gánh nặng của mỗi người xác minh (vì họ không cần xử lý và lưu trữ tất cả giao dịch trên toàn mạng nữa). Mỗi nút sẽ ghi công việc đã hoàn thành lên chuỗi chính, chia sẻ dữ liệu cục bộ theo thời gian thực. Điều này là phần của kế hoạch nâng cấp ban đầu eth 2.0 liên quan đến mở rộng mà đã được thay thế bởi danksharding.

c. Mở rộng kích thước khối. Làm cho mỗi khối xử lý được nhiều giao dịch hơn (hiện tại, nâng cấp proto-danksharding của Ethereum là một phần của kế hoạch tương tự, phần nâng cấp này sẽ được bàn riêng ra).

Mở rộng Layer 1 đòi hỏi rất nhiều công sức. Trong nhiều trường hợp, không phải tất cả người dùng mạng đều đồng ý với các thay đổi như vậy. Điều này có thể dẫn đến sự chia rẽ trong cộng đồng, thậm chí dẫn đến hard fork. (Ví dụ về việc Bitcoin chia rẽ ra Bitcoin Cash vào năm 2017 là kết quả của hard fork)

Off-chain, Mở rộng ngoài chuỗi

Tất cả các phương pháp mở rộng ngoài chuỗi đều được triển khai độc lập với mạng chính Layer 1, không cần thay đổi giao thức Ethereum hiện tại. Rollup có thể chia thành hai loại chính: I. Sidechain; II. Giải pháp Layer 2.

I. Sidechain

Sidechain là một chuỗi khối hoạt động độc lập, an ninh của nó đến từ cơ chế giao thức riêng. Điều này là điểm khác biệt lớn nhất giữa sidechain và phương pháp mở rộng ngoài chuỗi Layer 2 thịnh hành hiện nay.

Trong khi sidechain là một chuỗi độc lập và không cạnh tranh trực tiếp với một số chuỗi Layer 1, khác biệt của sidechain so với một số chuỗi chính Layer 1 hiện tại là sidechain được thiết kế để xử lý năng lực dư thừa của Ethereum, không phải để cạnh tranh với toàn bộ Ethereum. Các hệ thống này liên kết chặt chẽ với cộng đồng Ethereum và hoạt động bổ sung để độc quyền ứng dụng Ethereum.

Về phần phân loại này, tôi thấy rằng nhiều bài viết trên mạng khá lộn xộn, nói rằng sidechain thuộc loại Layer 2. Phần này chính tôi chủ yếu tham khảo từ định nghĩa của Ethereum Foundation và Bản trắng về sidechain.

https://ethereum.org/en/developers/docs/scaling/sidechains/

Lớp mở rộng Chain dưới thứ hai là điều mà chúng ta vừa đề cập, cũng là giải pháp Lớp 2 (Layer 2) mà ai cũng thường nghe đến: Ý tưởng cơ bản là tính toán/thực thi Chain dưới, gửi kết quả lên Chain; xử lý hàng loạt ngoại tuyến. Đảm bảo an ninh trực tiếp từ đồng thuận Ethereum Lớp 1. Các giải pháp Lớp 2 khác nhau sẽ cân nhắc sự cân bằng giữa an ninh, hiệu suất mở rộng, mức độ phi trung tâm hóa và tính tổng quát.

Hãy bắt đầu với Sidechain:

Sidechain - Các Chuỗi Phụ là một chuỗi khối độc lập, hoạt động song song và độc lập với Mạng chính Ethereum.

Chúng thường được thiết kế để xử lý giao dịch một cách hiệu quả. Điểm khác biệt lớn nhất so với các giải pháp mở rộng Lớp 2 là Sidechain sẽ không đưa các thay đổi trạng thái và dữ liệu giao dịch quay trở lại Mạng chính Ethereum, đó cũng là lý do vì sao chúng không thừa kế các thuộc tính an ninh của Ethereum.

Sidechain thường chọn lựa hi sinh một số tính trung tâm hóa hoặc an ninh để đạt được khả năng xử lý cao.

Các Sidechain chủ yếu thực hiện kết nối với Mạng chính thông qua cầu nối Cross-chain mắc hai chiều (two way pegged cross chain bridge) và tương tác với nhau (khái niệm này sẽ được giải thích chi tiết sớm thôi). Điều quan trọng là cầu nối chéo theo hướng hai chiều chủ yếu chỉ hỗ trợ việc mỏ neo tài sản, nghĩa là việc chuyển đổi tài sản giữa Chuỗi chính và Chuỗi phụ. Cần lưu ý rằng, thực tế tài sản không được chuyển mạch mà chỉ thông qua cách "một chuỗi bị khóa, một chuỗi dựng lại cùng mệnh giá cho tài sản" để thực hiện "kết nối mạch". Bất kỳ dự án nào triển khai cầu nối chéo hai chiều mà Neo có thể xem xét là Sidechain.

Trước tiên, chúng ta hãy tìm hiểu về cầu nối chéo hai chiều mắc neo (two way pegged cross chain bridge):

Kiến ​​thức này được BlockStream giới thiệu trong Whitepaper về Sidechain vào năm 2014. Two way pegged là quá trình mà một số tài sản trên Chuỗi chính như 10 eth bị khóa vào một địa chỉ cụ thể; đồng thời, trên Sidechain cung cấp chứng cứ về giao dịch "bị khóa" này, một lượng tài sản kỹ thuật số bằng hình thái token đã được wrap sẽ được đúc trên Sidechain, ví dụ như trên Sidechain đã đúc ra 10 weth, giờ đây 10weth này có thể được giao dịch trên Sidechain. Ngược lại, người dùng muốn rút eth từ Chuỗi chính, chỉ cần phá hủy số dư còn lại của wrapped eth có cùng mệnh giá trên Sidechain.

Trong chuỗi chính, khóa (lock) token, trong chuỗi phụ, đúc (mint) (wrapped) token. Trong chuỗi phụ, tiêu hủy/token đã được đốt, trong chuỗi chính, rút token ra.

https://medium.com/techskill-brew/layer-2-blockchain-scaling-solutions-channels-sidechains-rollups-and-plasma-part-16-79819e058ef6

Môi trường làm việc của chuỗi phụ giống như chuỗi chính, dựa trên Máy ảo Ethereum (EVM). Tuy nhiên, chuỗi phụ có hệ thống sổ cái riêng, thuật toán đồng thuận (ví dụ: chứng minh quyền lực, chứng minh cổ phần ủy quyền, chịu lỗi Byzantine) và hợp đồng kịch bản, v.v. Tuy nhiên, để đạt được các mục tiêu khác nhau, cách chúng đạt được tính bảo mật cũng khác nhau.

Dưới đây là một số ví dụ:

a. Chế độ Quản lý Tung Tung Đơn Lẻ Centralized (cơ bản với quyền lực bên thứ ba) : Đây là cách đơn giản nhất hiện nay để chuyển tài sản kỹ thuật số giữa các chuỗi khối - gửi tài sản trên chuỗi chính đến một bên quản lý duy nhất (ví dụ như sàn giao dịch), sau khi bên quản lý nhận được tài sản này, họ sẽ kích hoạt tài sản tương đương trên một chuỗi con, từ đó, tài sản này có thể lưu thông trên chuỗi con. Thế mạnh lớn nhất của cách thức này là quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình quá trình khoa học khác ...

b. Chế độ Liên minh Federation - liên minh nhiều chữ ký: Chế độ Liên minh sử dụng liên minh của các nhân viên công chứng để thay thế cho bên quản lý đơn lẻ, sử dụng chữ ký nhiều bên của liên minh để xác nhận việc lưu thông tài sản kỹ thuật số trên chuỗi con. Trong cơ cấu này, nếu muốn đánh cắp tài sản kỹ thuật số bị đóng băng trên chuỗi chính, bạn sẽ cần vượt qua nhiều tổ chức hơn, nhưng an ninh của chuỗi con vẫn phụ thuộc vào sự trung thực của liên minh công chứng. Cách thức này vẫn là trung tâm hóa.

c. Chế độ SPV (xác minh thanh toán đơn giản) : Hai phương thức trên đều dựa vào trung gian để đảm bảo an toàn, đều thuộc loại trung tâm hóa.

SPV (Simplified Payment Verification), tức là Xác minh Thanh toán Đơn giản, là cách thức phân quyền cao hơn đảm bảo an toàn.

SPV là khái niệm mà Nakamoto đã đề cập trong bài viết "Bitcoin Whitepaper" (Mọi người quan tâm có thể đọc, tôi đã đặt liên kết phía dưới), đồng thời cũng là một khái niệm quan trọng trong công nghệ nền tảng của Bitcoin.

SPV là một cách để chứng minh sự tồn tại của giao dịch mà chỉ cần một lượng dữ liệu nhỏ có thể xác minh xem giao dịch cụ thể đó có tồn tại trên một khối cụ thể hay không. Trong chế độ SPV:

1. Người dùng gửi tài sản trên chuỗi chính đến một địa chỉ đặc biệt trên chuỗi chính để khóa tài sản trên chuỗi chính.

2. Đợi 1 chu kỳ xác nhận trên chuỗi chính, nghĩa là, trước khi tiền được chuyển đến chuỗi con, tại chuỗi cha, tiền phải bị khóa trong một khoảng thời gian nhất định. Chu kỳ xác nhận này nhằm mục đích tạo ra đủ lượng công việc để làm cho cuộc tấn công từ chối dịch vụ trở nên khó khăn hơn trong chu kỳ chờ đợi kế tiếp. Một số khoảng thời gian xác nhận điển hình có thể là một hoặc hai ngày.

Khi một đầu ra đặc biệt được tạo trên chuỗi cha, người dùng đợi cho đến khi kết thúc giai đoạn xác nhận, sau đó tạo giao dịch trên chuỗi con tham chiếu đến đầu ra đó, cung cấp một chứng minh SPV rằng nó đã được tạo và đã đủ công việc trên chuỗi cha, giai đoạn xác nhận là một tham số an ninh phụ thuộc vào chuỗi con, cần cân nhắc giữa tốc độ giao dịch qua chuỗi và an toàn.

3. Sau khi kết thúc giai đoạn xác nhận trên chuỗi chính, khi tài sản đã được xác định bị khóa, một chứng minh SPV sẽ được tạo và gửi đến chuỗi con. Sau đó, một giao dịch tương ứng chứa chứng minh SPV này sẽ xuất hiện trên chuỗi con, giao dịch này tạo ra một tài sản mã thông minh trên chuỗi con có giá trị tương tự.

4. Tài sản trên chuỗi con được tạo ra ban đầu sẽ ở trạng thái bị khóa, người dùng phải đợi một giai đoạn đua thầu. Trong thời gian này, tiền mới chuyển đến không thể được tiêu trong chuỗi con. Mục đích của giai đoạn đua thầu là ngăn chặn việc gian lận bằng cách tiêu trong chuỗi con trong quá trình tái cấu trúc. Bất cứ lúc nào trong giai đoạn đua thầu, nếu một chứng chỉ công việc mới được đăng, và không có khối nào trên chuỗi có tổng cộng công việc lớn hơn chứa khối tạo ra đầu ra bị khóa đó, thì sự chuyển đổi sẽ được coi là vô hiệu. Chúng tôi gọi đây là chứng minh tái cấu trúc và cần đợi một giai đoạn đua thầu để ngăn chặn việc gian lận. Nếu trong giai đoạn đua thầu, người dùng chuyển tiền bị khóa trên chuỗi chính đi, người dùng khác có thể sử dụng chứng minh SPV mới nhất về việc này, khi đó giao dịch đúc tiền trên chuỗi con sẽ không còn hiệu lực, được gọi là chứng minh tái cấu trúc.

Miễn là có khả năng, tất cả người dùng trên chuỗi con đều có động lực để tạo ra chứng minh tái cấu trúc, vì việc chấp nhận bằng chứng không tốt sẽ làm giảm giá trị của tất cả đồng tiền.

5. Giai đoạn đua thầu thường kéo dài một hoặc hai ngày. Sau khi kết thúc giai đoạn đua thầu, việc sản xuất token trên chuỗi con sẽ được thực hiện và có thể tự do chuyển đổi trong chuỗi con mà không cần tương tác với chuỗi cha nữa. Tuy nhiên, nó vẫn giữ danh tính của đồng tiền trên chuỗi cha, chỉ có thể chuyển trở lại chuỗi mà nó đến từ.

6. Khi người dùng muốn chuyển đồng tiền từ chuỗi con trở lại chuỗi cha, quy trình sẽ lặp lại các bước trên: gửi tiền từ chuỗi con đến một đầu ra bị khóa theo SPV, tạo một chứng minh SPV đủ mạnh để chứng minh đầu ra đã hoàn thành, sử dụng chứng minh này để mở khóa đầu ra trên chuỗi cha đã bị khóa trước đó.

d.（Không Quan Trọng Lắm） Mô Hình Chuỗi Lực Đẩy Drivechain：Khái niệm Chuỗi Lực Đẩy được đề xuất bởi Paul Sztorc, người sáng lập Bitcoin Hivemind. Trong Chuỗi Lực Đẩy, các thợ đào đóng vai trò là "người giám định thuật toán", giám sát trạng thái hiện tại của chuỗi phụ. Các thợ đào tương đương với bên tạm giữ tài chính, Chuỗi Lực Đẩy chuyển quyền giám sát tài sản bị khóa sang tay các thợ đào và cho phép họ bỏ phiếu về lúc nào mở khóa và gửi tài sản đã mở khóa đi đâu. Các thợ đào theo dõi trạng thái của chuỗi phụ, và khi họ nhận yêu cầu từ chuỗi phụ, họ thực hiện giao thức phối hợp để đảm bảo sự nhất quán về tính chân thực của yêu cầu. Mức độ tham gia của các thợ đào trung thực trong Chuỗi Lực Đẩy càng cao, thì bảo mật toàn hệ thống cũng càng lớn.

e.（Không Quan Trọng Lắm） Mô Hình Kết Hợp：Mô hình Kết Hợp Chuỗi Lực Đẩy + Người Giám Định/Chuỗi Phụ là mô hình kết hợp hiệu quả các phương pháp nhận được hai chiều như trên. Do sự khác biệt cơ bản trong cơ chế triển khai giữa chuỗi chính và chuỗi phụ, nên mô hình kết hợp hoán đổi hai chiều đối xứng có thể không đủ hoàn hảo. Mô hình Kết Hợp sử dụng các phương pháp mở khóa khác nhau trên chuỗi chính và chuỗi phụ, ví dụ, sử dụng chế độ SPV trên chuỗi phụ, trong khi mạng lưới chuỗi chính sử dụng mô hình Chuỗi Lực Đẩy.

Khả Năng Truy Cập Dữ Liệu (DA)：

Đối với tính chân thực dữ liệu, vì chuỗi phụ cho rằng dữ liệu được lưu trữ trên chuỗi phụ và không được mối liên kết trở lại, nên chỉ có thể được bảo đảm bởi người giám định của chuỗi phụ, do đó, tính bảo mật bị suy yếu nhiều.

Dự Án Chuỗi Phụ：

Polygon - Phạm vi dự án bắt đầu từ một giải pháp plasma Layer 2 đơn nhất (trước đây là Matic Network), sau đó mở rộng thành một khung mở rộng hiện tại có thể được sử dụng để tạo ra mạng lưới chuỗi khối tương thích với Ethereum và giải pháp mở rộng. (Nó giống như một giao thức hơn là một giải pháp đơn lẻ.) Mục tiêu của nó là xây dựng một mạng lưới đa chuỗi như một đa giác xung quanh Ethereum, hiện đang phát triển 7 giải pháp mở rộng (từ zk-rollup, chuỗi phụ, bộ công cụ phát triển phần mềm). Trong đó, chuỗi phụ Polygon POS được coi là tiên phong. Nhóm Polygon tin rằng trong tương lai, Ethereum vẫn là chuỗi khối dẫn đầu về giao dịch có giá trị cao và lưu trữ giá trị, trong khi giao dịch hàng ngày sẽ chuyển sang mạng chuỗi khối chi phí thấp của Polygon. Do đó, chuỗi phụ Polygon POS thông qua việc hỗ trợ mở rộng Ethereum mang lại giá trị, không cạnh tranh trực tiếp với mạng chính Ethereum để chiếm lĩnh thị trường.

Gnosis Chain - Tiền thân là xDai Sidechain, sau này hợp tác phát triển với Gnosis thành Gnosis Chain. Chi phí thấp và tương thích với Ethereum là hai điểm bán hàng chính của Gnosis Chain.

Skale - Được quảng cáo là "Mạng sidechain mềm dẻo của Ethereum", có khả năng hỗ trợ hàng ngàn chuỗi khối độc lập, sidechain, chain lưu trữ và các loại con chuỗi khác. Những chuỗi khối này đều kết nối với mainnet Ethereum và hoàn toàn tương thích với hệ sinh thái Ethereum.

Palm - Doanh nhân sáng lập Ethereum Joseph Lubin, người sáng lập ConsenSys, nhà sản xuất phim và chủ sở hữu của Heyday Films David Heyman, người sáng lập HENI Group Joe Hage. Đây là một sidechain Ethereum cho phép người dùng xây dựng NFT.

Ronin - Một sidechain dựa trên trò chơi trên chuỗi của Sky Mavis, nhà phát triển của trò chơi Axie Infinity. Vì trò chơi đòi hỏi tương tác nhanh và phí giao dịch thấp để mở rộng và thúc đẩy hàng ngày hàng triệu thậm chí hàng trăm triệu giao dịch diễn ra. Trải nghiệm người dùng phải mượt mà và thân thiện. Vì vậy, nhóm đã tự tay xây dựng.

Sharding Chain - Trong kế hoạch nâng cấp gốc của Eth (Eth 2.0), Sharding Chain cũng thuộc biến thể sidechain của Eth.

Ưu điểm và Nhược điểm:

+ve：

1) Tính tương thích của sidechain rất tốt, hỗ trợ tính toán chung, tương thích với EVM, có thể hỗ trợ hợp đồng thông minh.

2) Khi đề cập đến giao dịch phức tạp quy mô lớn, TPS của sidechain có thể đạt đến mức cực cao. So sánh, thiết kế của sidechain thực sự đã hy sinh một số yếu tố phi tâm trung hoặc biện pháp bảo mật để đạt được khả năng xử lý cao (phần này có thể tham khảo tam giác không thể của blockchain).

3）Bố cục của Sidechain chủ yếu là để giảm tắc nghẽn trên Mainnet, giảm chi phí cho mọi người, tăng tính sẵn có và khả năng mở rộng của hệ sinh thái Ethereum.

4）Các nhà phát triển cũng có thể sử dụng Sidechain để khám phá và thử nghiệm các tính năng và trường hợp sử dụng mới mà không có trên Mainnet. Ví dụ, ý tưởng ban đầu về Sidechain xuất phát từ đâu? Vào năm 2012, khi nhóm phát triển lõi của Bitcoin đang xem xét cách cải tiến giao thức Bitcoin một cách an toàn để thêm tính năng mới, nhưng lo ngại rằng việc thêm tính năng trực tiếp vào Main Bitcoin Blockchain có thể gây nguy hiểm, vì nếu tính năng mới gặp sự cố phần mềm trong thực tế, sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến Mainnet Bitcoin hiện tại. Hơn nữa, do đặc điểm cấu trúc mạng của Bitcoin, nếu có sửa đổi quy mô lớn, vẫn cần được hỗ trợ từ đa số các thợ đào Bitcoin. Lúc đó, các nhà phát triển lõi của Bitcoin đã đề xuất phương án Sidechain.

Vì vậy, Sidechain ban đầu cho phép các nhà phát triển khám phá một cách thử nghiệm việc gắn thêm tính năng mới vào một blockchain khác, sau đó gắn những Sidechain này vào Main Bitcoin Blockchain hiện tại. Nhằm bảo vệ mạng lưới cha Bitcoin.

Khuyết điểm:

1）Sự khác biệt chính giữa Sidechain và Rollup và Channel là, Rollup và Channel đều kế thừa tính bảo mật của Main Ethereum Network, nhưng Sidechain do sử dụng cơ chế đồng thuận riêng của mình, thường được thiết kế cho một loại giao dịch cụ thể (với mục đích để tăng tốc và tiết kiệm chi phí giao dịch), điều này cũng có nghĩa là chúng thường không thừa hưởng các thuộc tính bảo mật của Ethereum. Kỹ thuật, các phương án Sidechain không thuộc layer2.

2）Độ phân quyền thấp.

3）So với phương án kênh, tính riêng tư của Sidechain yếu hơn một chút, vì trên Sidechain, mỗi giao dịch sẽ được phát hành lên Sidechain, bất kể liệu có tương tác với tất cả các bên tham gia trên Sidechain hay không, giao dịch sẽ được tất cả các bên tham gia trên Sidechain nhận.

II. Giải pháp Layer2

Ý tưởng cơ bản là tính toán/thực thi off-chain, kết quả được đưa lên chain; xử lý số liệu ngoại tuyến lô. Cách tiếp cận này trực tiếp lấy tính bảo mật từ sự đồng thuận Layer1 Ethereum, các phương án bao gồm:

A. Kênh

Đây là một giải pháp mở rộng của blockchain từ rất sớm và đã tồn tại lâu, ứng dụng nổi tiếng nhất của nó là Lightning Network của Bitcoin. Được tập trung vào bảo mật hơn là sẵn dùng.

Người tham gia phải khóa một phần trạng thái của Ethereum, ví dụ như ETH Deposit, trong một hợp đồng đa chữ ký. Trạng thái khóa ban đầu này là giao dịch đầu tiên và đã mở một kênh. Sau đó, người tham gia có thể tự do, nhanh chóng thực hiện giao dịch ngoại chuỗi. Khi tương tác kết thúc, trạng thái cuối cùng được đưa lên chuỗi và kênh được đóng.

Điều này có thể được chia nhỏ thành hai loại kênh thanh toán Payment Channel và kênh trạng thái State Channel:

・Payment Channel: Hiện tại, tạo một địa chỉ hợp đồng đa chữ ký trên chuỗi chính, ví dụ, A và B đã tạo một hợp đồng đa chữ ký như vậy, tiền chỉ có thể được chuyển khi họ đồng ý cùng nhau. Họ đặt tiền của mình vào đó, giả sử A và B mỗi người đặt 10 eth, trạng thái khởi đầu này tương đương với việc mở một kênh thanh toán. Sau đó, ngoại chuỗi họ đã thực hiện vài chục hoặc thậm chí hàng nghìn giao dịch, mỗi giao dịch đều cần chữ ký của cả hai bên và dấu thời gian. Cuối cùng, A có 5 eth, B có 15 eth. Nhưng họ không cần phải ghi lại nhiều giao dịch trên blockchain, chỉ cần ghi lại hai giao dịch - giao dịch tiền tệ khởi đầu và phân phối số dư cuối cùng sau tất cả các giao dịch. Khi họ đưa số dư cuối cùng lên chuỗi chính, tương đương với việc đóng kênh thanh toán này.

Đối với A và B, các giao dịch ngoại chuỗi đó không mất phí và gần như ngay lập tức. Cả hai không phải trả phí giao dịch cho người đào tiền, cũng không cần chờ xác nhận khối.

・State Channel: Thực tế, đây là một phương án phát triển từ Payment Channel, từ cái tên là có thể nhận thấy, giải pháp này tập trung vào "trạng thái", nghĩa là không chỉ là trạng thái giao dịch mà còn có thể là trạng thái trò chơi, trạng thái sự kiện, v.v. Ví dụ, bắt đầu một trò chơi cờ caro, họ cần tạo một "trạng thái" mới và đặt cọc ban đầu cho nó, vì vậy mở một kênh trạng thái. Quá trình họ đi lại các nước không được gửi lên blockchain làm giao dịch. Nhưng mỗi nước đi, cả hai bên phải ký tên và gắn dấu thời gian, sau đó mới di chuyển sang nước kế tiếp. Chỉ khi chương trình quyết định một bên thắng theo quy tắc, kết thúc trò chơi, a và b ký một cập nhật trạng thái, dễ dàng phân phối cược dựa trên kết quả trò chơi. Điều này tương đương với việc đóng kênh trạng thái.

Khả năng truy cập dữ liệu Data Availability (DA):

Tất cả dữ liệu tồn tại tại Layer2, do cả hai bên của Kênh đảm bảo tình trạng hợp lệ (DA) (quá trình chuyển tiền hoặc trò chơi đều phải dựa vào các bên a và b tự duy trì).

Độ hợp lệ của trạng thái (SV) State Validity:

Sau khi Kênh kết thúc, bất kỳ bên nào cũng có thể gửi trạng thái cuối cùng lên Layer1, nhưng Layer1 sẽ không xác minh, mà thay vào đó sẽ yêu cầu người gửi đặt cọc. Sau đó sẽ có một tuần thời gian để chứng minh gian lận, bất kỳ ai cũng có thể lên tiếng nếu nghi ngờ và sau đó gửi bằng chứng (chứng minh rằng trạng thái là sai). Sự nghi ngờ này có thể được xác minh. Như đã đề cập trước đó, mỗi giao dịch và hành vi ngoại tuyến đều yêu cầu chữ ký của cả hai bên và được đính kèm với dấu thời gian. Vì vậy, bất kỳ ai cung cấp bằng chứng lừa đảo mà cho thấy đã được ký và **thời gian sau hơn so với cập nhật trước đó,** đó là một bằng chứng lừa đảo có thể xác minh được. Bằng chứng này sẽ trở thành trạng thái mới nhất, đồng thời số tiền đặt cọc của người gửi trạng thái trước đó sẽ bị trừ.

Dự án Kênh Channel:

Mạng Lightning của BTC - mạng Lightning Network

Ưu điểm & Nhược điểm:

+ve:

1) Các Kênh chủ yếu dành cho thanh toán tần suất cao và mức thanh toán thấp.

2) Tiết kiệm rất nhiều thời gian và chi phí giao dịch. Đặc biệt là về phí giao dịch, việc tạo Kênh có chi phí ban đầu. Nhưng khi triển khai xong, việc cập nhật trạng thái bên trong mỗi Kênh rất rẻ. Thực tế trên chuỗi chỉ ghi nhận hai giao dịch.

3) Độ hợp lệ của trạng thái SV có thể được đảm bảo tốt thông qua bằng chứng gian lận.

4) Kênh trạng thái có khả năng bảo vệ sự riêng tư mạnh mẽ - vì mọi thứ đều xảy ra trong Kênh, không phải công khai phát sóng và ghi lại trên chuỗi. Chỉ có việc mở và đóng chuyển tiền phải công khai. Nhưng trong hệ thống sidechain, mỗi giao dịch đều được phát hành trên sidechain, sau đó mỗi bên tham gia vào sidechain đều sẽ nhận được,

5）Kênh trạng thái cung cấp tính chắc chắn cuối cùng ngay lập tức - nghĩa là chỉ cần hai bên ký duyệt cập nhật trạng thái, ta có thể coi trạng thái đã kết thúc.

-ve:

1）Rút tiền chậm, cần 1 tuần để chứng minh gian lận trước khi rút tiền

2）Đối với người dùng đôi khi chuyển tiền cho nhau, thời gian và chi phí tạo và thanh toán kênh đều cao, không thân thiện. Bởi vì bạn cần tạo hợp đồng đa bên, ký tên, thiết kế quy trình xét xử…

3）Không hỗ trợ tham gia công khai. Kênh không thể sử dụng để gửi tiền ngoại chuỗi cho những người chưa tham gia

4）TPS trung bình, phù hợp hơn với số lượng tham gia ít, nếu giao dịch phức tạp quy mô lớn thì hiệu suất sẽ không theo kịp.

5）Không hỗ trợ hợp đồng thông minh, cuối cùng cũng không phải là một chuỗi.

6）Kênh trạng thái yêu cầu mọi bên tham gia phải ở trạng thái trực tuyến 100%, nếu một bên tham gia rời khỏi giữa chừng cũng sẽ bị trừ Tiền đặt cọc.

7）Kênh không thể sử dụng để đại diện cho các đối tượng không có chủ sở hữu logic rõ ràng (ví dụ như Uniswap). Vì vậy, kênh chỉ phù hợp để sử dụng cho các ứng dụng có tập hợp người tham gia đã xác định, mặc dù có thể thêm và loại bỏ người tham gia, nhưng cần phải thay đổi hợp đồng mỗi lần.

B. Plasma

Do Channel「không thể hỗ trợ giao dịch quy mô lớn, lớn về vốn và phức tạp」, Phương án Plasma đã ra đời. Nó kết hợp một số thiết kế của mạng phụ, giải quyết vấn đề gửi tài sản cho bất kỳ đích đến nào, đồng thời cũng đảm bảo khả năng tăng TPS. Trong thực tế, trong thời gian dài mà các nhà phát triển nghiên cứu giải pháp Layer2, Plasma một thời được coi là 「đúng nhất」.

Nhưng sau khi sau này vì một số điểm yếu mà bị Layer 2 thay thế, ở đây, chúng tôi sẽ đơn giản giải thích cho mọi người:

Plasma là một chuỗi khối độc lập, thiết kế ban đầu cũng nhằm giữ nguyên mục đích chính của mạng phụ, có thể mở rộng thông qua giao dịch ngoại chuỗi, đồng thời giải quyết một phần vấn đề bảo mật của mạng phụ (nghĩa là khi mạng con bị tấn công, tài sản lưu trữ trên mạng con luôn an toàn) nên sau khi lựa chọn đã từ bỏ một số công năng của mạng phụ (ví dụ như thực thi hợp đồng thông minh), nhưng thông qua việc liên kết khối trở lại mạng chính để tăng cường tính bảo mật. Hai điểm khác biệt lớn nhất giữa Plasma và mạng phụ là:

1）Mạng phụ sử dụng cầu để tương tác với mạng chính, nhưng tính bảo mật của mạng phụ phụ thuộc vào cơ chế đồng thuận của chính nó. Hơn nữa, mạng phụ thường nhỏ hơn rất nhiều so với mạng chính. Tuy nhiên, Plasma sẽ công bố thông tin trạng thái của từng khối của mình dưới dạng gốc khối trên mạng chính Ethereum. Do đó, trạng thái của Plasma trên mạng chính Ethereum có thể được xác minh (tuy nhiên dữ liệu giao dịch cụ thể trên mạng con cần người dùng tự tải về và lưu trữ). Trong quá trình này, mạng chính Ethereum chỉ đóng vai trò xác nhận viên mà không phải là người xác nhận, vì vậy mức độ bảo mật của nó thấp hơn. Do đó, Mạng Plasma cũng được gọi là "mạng con," vì chúng về bản chất là bản sao nhỏ hơn của "mạng cha" Ethereum. Điều này có nghĩa là chúng kế thừa một phần của tính bảo mật của mạng chính, vì vậy chúng cũng thuộc loại giải pháp layer2.

2）Plasma không hỗ trợ hợp đồng thông minh, chỉ hỗ trợ chuyển đổi Token cơ bản, trao đổi và một số loại giao dịch khác.

・Tạo ra "chuỗi trong chuỗi" không giới hạn:

Mỗi Mạng Plasma có thể tạo ra không giới hạn các mạng con khác, để giảm công việc của mạng cha, mỗi mạng con đều có một vai trò gọi là "Người vận hành" (Operator).

・"Cam kết trạng thái" định kỳ của Người vận hành:

Tất cả các giao dịch ngoại tuyến sẽ được tổng hợp trước vào Người vận hành của mạng con, sau đó (do mạng con cần bám chặt vào mạng cha) Người vận hành sẽ định kỳ tổng hợp kết quả của mạng con, nén chúng thành một gốc khối dưới dạng cây Merkle, rồi cuối cùng gửi gốc khối đó trở lại mạng chính để lưu trữ trạng thái. Đó chính là việc gửi "Cam kết trạng thái" định kỳ. Thông qua cách này, bất kể có bao nhiêu giao dịch xảy ra trên mạng con trong hai giai đoạn gửi, mạng con chỉ cần gửi thông tin trạng thái mà giao dịch đã tạo ra trên mạng chính. Dữ liệu của giao dịch sẽ không được gửi đến mạng chính.

・Cổng vào — Hợp đồng mạng chính:

Tương tự như mạng phụ, Plasma sử dụng hợp đồng chính chạy trên Ethereum để xử lý việc nhập và xuất của người dùng. Người dùng phải gửi ETH hoặc bất kỳ Token ERC-20 nào vào hợp đồng chính. Người vận hành Plasma theo dõi việc gửi tiền vào hợp đồng và tạo ra lại số tiền ban đầu của người dùng, sau đó giải phóng số tiền đó đến địa chỉ của người dùng trên Mạng Plasma.

・Rút Tiền - Chứng Cứ Lừa Đảo:

Sau khi ra mắt mạng plasma, cụ thể là khi thực hiện rút tiền, plasma đã giới thiệu khái niệm "giai đoạn thách thức" đã đề cập trước, thông qua chứng cứ lừa đảo để phạt hành vi không trung thực, đảm bảo tính hợp lệ của trạng thái. Hợp đồng chính cũng chịu trách nhiệm theo dõi cam kết trạng thái (đã được giải thích phía trước) và thông qua chứng cứ lừa đảo để phạt hành vi không trung thực. "Chứng cứ lừa đảo" có nghĩa là bất kỳ ai trong giai đoạn thách thức này (thường là 7 ngày hoặc hơn) có thể nộp chứng cứ rằng việc rút tiền tài sản của người dùng không hợp lệ thông qua việc kiểm tra cây Merkle.

Vẽ bởi RJ

・Gốc Trạng Thái (State Root):

Đầu tiên, như đã đề cập trước, Plasma trên chuỗi chính có một hoặc một loạt các hợp đồng liên quan nhau, được sử dụng để duy trì bản ghi trạng thái trong chuỗi con plasma, bản ghi trạng thái này thực tế là giá trị băm của nút gốc của cây Merkle, giá trị băm này được gọi là gốc trạng thái.

Giải thích cụ thể: Cây Merkle (một cây nhị phân), các nút lá của cây nhị phân lưu trữ thông tin trạng thái tài khoản tại tầng rollup hiện tại.

Đối với mỗi cặp thông tin trạng thái (ví dụ: Trạng thái 1/Trạng thái 2), chúng ta có thể tính toán một giá trị băm duy nhất dựa trên một công thức băm nào đó (ví dụ: Băm(1,2)) để làm nút cha của hai nút lá này, và tiếp tục như vậy từng tầng cho đến khi đạt được một giá trị băm được lưu trữ tại nút gốc: Bạn không cần phải biết cách tính toán giá trị băm, bạn chỉ cần nhớ một số điều.

1) Bất kỳ thay đổi trạng thái nào cũng sẽ d导致 Root hash thay đổi.

2) Nếu hai cây có cùng giá trị Root hash, tức là nội dung của các nút lá của chúng hoàn toàn giống nhau (vì vậy chỉ cần so sánh hai giá trị Root hash để xác minh tính nhất quán của thông tin trạng thái ở các tầng dưới).

3) Dựa trên giá trị Root hash và giá trị hash lân cận, chúng ta có thể xác minh rằng một thông tin trạng thái nào đó tồn tại trong cây hash này.

Vẽ bởi RJ

Khi có giao dịch trên rollup, một Root trạng thái mới sẽ được tạo ra. Tại thời điểm này, người dùng của bất kỳ sidechain nào có thể dựa vào thông tin giao dịch họ đã tải xuống trên sidechain để so sánh, chứng minh sự chính xác của Root trạng thái mới. (Vì như đã đề cập trước đó, bất kỳ dòng giao dịch/nút lá nào đã được ghi hoàn toàn giống nhau, giá trị Root hash sẽ chắc chắn giống nhau).

Để đảm bảo rằng tiền của họ an toàn hoàn toàn, người dùng (người có thể trở thành "nhà xác minh" trong tương lai) cần quan sát sidechain Plasma định kỳ để ghi lại thông tin giao dịch trên chuỗi. Điều này bao gồm việc chạy một phần mềm đồng bộ hóa (tải xuống) tự động cho sidechain và đảm bảo rằng phần mềm hoạt động như dự kiến. Người dùng nên chạy phần mềm này ít nhất mỗi vài ngày, nhưng thời gian cụ thể phụ thuộc vào các tham số thiết lập của hợp đồng thông minh Plasma MVP.

Nếu sidechain hoạt động bình thường, thì người dùng không cần phải làm bất cứ điều gì khác. Tuy nhiên, nếu xảy ra lỗi không thể hoàn tác (rất ít khi xảy ra), thì ví của người dùng sẽ tự động bắt đầu rút tiền từ chuỗi Plasma. Việc rút tiền tự động này đảm bảo an toàn vốn của người dùng, ngay cả trong trường hợp tồi tệ nhất, khi mà người điều hành đồng tính toán xấu cố gắng lấy cắp vốn.

・Dữ liệu Không khả dụng:

Nhưng Plasma đối mặt với một vấn đề lớn, đó là sự không khả dụng của dữ liệu. Chứng minh gian lận hiệu quả đã ngăn ngừa người dùng khỏi hành vi xấu, đồng thời đảm bảo rằng nếu vẫn còn ít nhất một nút trung thực, thì an toàn của chuỗi được đảm bảo. Nhưng nếu là người điều hành đồng tính toán xấu, đồng thời người dùng/người xác minh không có thông tin giao dịch liên quan có thể chứng minh tính chân thực thì sao? Do người dùng có thể gửi chứng minh gian lận mà điều kiện tiên quyết là người dùng tự ghi lại dữ liệu giao dịch trên sidechain + người điều hành đòi cung cấp tất cả dữ liệu giao dịch thật lên chuỗi chính, nên khi người điều hành chơi xấu bằng cách trình sót dữ liệu không hợp lệ, chỉ cần giấu thông tin liên quan cần thiết cho sự chống gian lận, người dùng trên mạng sẽ không thể nhận được thông tin thực sự để chứng minh giao dịch là không hợp lệ.

・Thoát Khỏi Quy Mô Lớn:

Do vấn đề "Bên Mạng Lạm Dụng" không thể được ngăn chặn hiệu quả trong kế hoạch plasma, chỉ có thể đưa ra một giải pháp. plasma đã thiết kế một phương pháp "Thoát Khỏi Quy Mô Lớn" nhưng phương pháp này có thể gây ra tình trạng quá tải trên toàn mạng Ethereum...

Dự Án Plasma:

Matic ban đầu đã sử dụng plasma, nhưng ngay sau đó các nhà nghiên cứu chuỗi khối phát hiện vấn đề về sẵn sàng dữ liệu (sẽ được thảo luận chi tiết trong báo cáo sau), dẫn đến việc Plasma bị bỏ qua để chuyển sang các giải pháp khác. Sau khi đổi tên, dự án polygon đã chuyển sang một giải pháp mở rộng toàn diện và toàn diện.

Ưu Điểm và Nhược Điểm:

+ve:

1) Cung cấp Khả năng Xử lý Cao

2) Chi phí thấp cho mỗi giao dịch

3) Thích hợp cho giao dịch giữa bất kỳ người dùng nào. Người sử dụng có thể gửi tài sản cho người ngoài Plasma, người nhận có thể bất cứ lúc nào, quay trở lại Plasma chỉ cần có bằng chứng nhận thanh toán, và có thể rút tiền. Và nếu cả hai đều được xây dựng trên chuỗi plasma, mỗi người dùng đều không tốn phí. Do đó, plasma cũng có thể phù hợp với các trường hợp sử dụng cụ thể không phụ thuộc vào chuỗi chính. Bất kỳ ai, bao gồm doanh nghiệp, cũng có thể tùy chỉnh Hợp Đồng Thông Minh Plasma để cung cấp cơ sở hạ tầng có khả năng mở rộng mà có thể hoạt động trong môi trường khác nhau.

4) Không cần phải như kênh để bắt buộc khoá tài sản trước.

5) Bảo mật cao, bảo mật của plasma một phần phụ thuộc vào mạng chính. (chứng minh gian lận) Định kỳ, bên xác minh chuỗi sẽ gửi state root đến mạng chính, mạng chính không xác thực, cho phép bất kỳ ai cũng có thể nộp khiếu nại trong vòng một tuần và chứng minh gian lận. Để đảm bảo tính trạng thái SV hợp lệ.

-ve:

1）Không thể chạy hợp đồng thông minh. Plasma chỉ hỗ trợ việc chuyển Token cơ bản, trao đổi và một số loại giao dịch khác.

2）Chu kỳ gửi cố định, nếu thanh toán trong chu kỳ này, thanh toán sẽ không được xác nhận, cần phải đợi đến khi chu kỳ kết thúc mới có thể.

3）Rút tiền chậm, thường cần phải đợi 7 ngày để cho phép gửi khiếu nại và chứng minh gian lận.

4）Cần phải theo dõi mạng thường xuyên (yêu cầu tính sẵn sàng hoạt động) hoặc ủy thác trách nhiệm này cho người khác để đảm bảo an toàn tài sản

5）Phụ thuộc vào một hoặc nhiều nhà điều hành để lưu trữ dữ liệu và cung cấp dịch vụ theo yêu cầu.

6）Nếu có quá nhiều người dùng cố gắng rút tiền cùng một lúc, mạng chính Ethereum có thể trở nên đông đúc.

Do đó, có thể thấy rằng, so sánh giữa Plasma và Kênh thanh toán, ưu điểm cốt lõi nằm ở việc: người dùng có thể gửi tài sản cho người chưa bao giờ tham gia vào hệ thống và yêu cầu vốn thấp hơn nhiều. Nhưng giá phải trả là: Kênh thanh toán không cần bất kỳ dữ liệu nào chạy trên chuỗi, nhưng Plasma yêu cầu mỗi chuỗi phải định kỳ phát hành một giá trị băm. Ngoài ra, chuyển khoản Plasma không phải là tức thì: người dùng phải đợi cho đến khi quyền thách thức kết thúc.

Nhưng vấn đề cốt lõi nhất của Plasma chính là, để tăng hiệu suất, Plasma con chỉ sẽ định kỳ gửi kết quả trạng thái của mình lên chuỗi chính, chứ không phải tất cả dữ liệu giao dịch. Tuy nhiên, giá phải trả của việc làm này là Plasma không thể xây dựng niềm tin cấp độ cao như chuỗi chính Ethereum, vì nhiệm vụ đảm bảo "sự hợp lệ của dữ liệu" rơi vào "nhà điều hành," chứ không phải mạng lưới chính Ethereum. Nhưng nhà điều hành có động lực để làm việc xấu.

Và từ đó, câu chuyện về giải pháp roll-up...

C. Roll-Up:

Rollup là giải pháp mở rộng phổ biến nhất hiện nay, có thể coi là sự kết hợp giữa cách xử lý chuỗi chính ban đầu và Plasma: nó thực hiện các giao dịch ngoài chuỗi chính Ethereum (tức là tầng một), sau đó gom nhiều giao dịch thành các lô và cuối cùng gửi trạng thái của chúng trở lại mạng lưới chính Ethereum. Tuy nhiên, khác biệt là, 1) roll-up cũng sẽ gửi dữ liệu giao dịch lên chuỗi chính, 2) rollup sẽ nén dữ liệu giao dịch này tối đa, đồng thời dựa vào các đặc điểm của Rollup để xóa bỏ một phần dữ liệu và thu gọn chúng một cách hợp lý, chỉ cần đảm bảo rằng cuối cùng việc gửi có thể lên chuỗi chính để bất kỳ ai cũng có thể xác minh được. (Cả hai loại roll-up này đều là trên cơ sở của Plasma, hướng tới phần dữ liệu giao dịch có các phương án chứng minh khác nhau.)

Do đó, tính bảo mật của Rollup cao hơn so với Plasma. Ưu điểm cốt lõi của nó chính là đồng thời đảm bảo tính hợp lệ của trạng thái + tính sẵn sàng dữ liệu.

Roll-up cụ thể thực hiện như thế nào?

・State Root (đã được đề cập trước đó):

Đầu tiên, Rollup có một hợp đồng trên chuỗi chính (hoặc một loạt các hợp đồng tương tác) để duy trì bản ghi trạng thái trong lớp Rollup, bản ghi trạng thái này cụ thể là giá trị băm của gốc cây Merkle, giá trị băm này được gọi là gốc trạng thái.

Giải thích cụ thể: Cây Merkle (một cây nhị phân), các nút lá trên cây nhị phân lưu trữ thông tin trạng thái tài khoản hiện tại trong lớp rollup.

Đối với mỗi cặp thông tin trạng thái (ví dụ: Trạng thái 1/Trạng thái 2), chúng ta có thể tính toán một giá trị băm duy nhất dựa trên một công thức băm nào đó (ví dụ: Hash(1,2)) để làm nút cha của hai nút lá đó, tiếp tục lên từng cấp một, cuối cùng sẽ nhận được một giá trị băm lưu trữ trong nút gốc: chúng ta không cần biết cách tính giá trị băm, chúng ta chỉ cần nhớ vài điều.

1. Bất kỳ sự thay đổi trạng thái nào cũng sẽ làm thay đổi giá trị Root hash;

2. Nếu giá trị băm gốc của hai cây giống nhau, điều đó có nghĩa là thông tin lưu trữ trong các nút lá của chúng hoàn toàn giống nhau (vì vậy chỉ cần so sánh hai giá trị băm gốc để xác minh tính nhất quán của thông tin trạng thái ở mức dưới;

3. Dựa vào giá trị băm gốc và giá trị băm lân cận, chúng ta có thể xác nhận rằng một thông tin trạng thái nào đó tồn tại trong cây băm này.

Vẽ bởi RJ

・Batch (đây cũng là một cải tiến tuyệt vời của rollup):

Khi có giao dịch trên rollup, một state root mới sẽ được tạo ra.

Tuy nhiên, nếu mỗi giao dịch được thực hiện trên main chain để cập nhật state root một lần, thì chi phí sẽ cao hơn so với việc thực hiện các giao dịch này trên Layer1.

Do đó, các giao dịch tạo ra trên rollup sẽ được đóng gói thành từng lô và xem xét. Sau đó, một state root mới sẽ được tạo ra dựa trên trạng thái sau khi tất cả giao dịch trong lô được thực thi. Bất kỳ ai đóng gói và gửi giao dịch đến smart contract trên main chain đều cần tính toán state root mới này và gửi nó cùng với state root trước, cũng như dữ liệu giao dịch.

Phần này của việc đóng gói được gọi là một “batch”, cácOperators gửi batch đến Hợp đồng Rollup, sau đó main chain sẽ xác minh xem state root mới có đúng không. Nếu xác minh thành công, state root sẽ được cập nhật và xác nhận chuyển đổi trạng thái trong một lần chạy rollup.

Do đó, Rollup thực chất là việc tổng hợp một lượng lớn giao dịch thực tế thành một giao dịch trên main chain, các giao dịch này được thực thi và tính toán trên mạng Rollup, nhưng dữ liệu sẽ được gửi đến main chain. Như vậy, vừa tận dụng sức mạnh của main chain về mặt đồng thuận và an ninh, vừa nâng cao hiệu quả giao dịch thực tế, giảm chi phí giao dịch.

https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html

https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html

・Nén Chặt:

Hai phương án kỹ thuật này đều có thể mở rộng, điểm chính là nén chặt và đóng gói dữ liệu giao dịch (như đã đề cập trước đó, một trong những cải tiến lớn của rollup là đưa dữ liệu giao dịch lên chuỗi, vì vậy "nén chặt" này là áp dụng cho phần đó). Điều này bởi vì giới hạn gas của khối trên Ethereum là có hạn, giao dịch sau khi nén chặt càng nhỏ, số lượng giao dịch có thể gửi đến chuỗi chính sẽ càng nhiều, phần phí trung bình sẽ thấp hơn. Vậy làm thế nào để làm được điều này?

Dưới đây là một mô hình nén chặt zk mà Vitalik miêu tả trong bài viết của mình, như một ví dụ giúp chúng ta hiểu rõ hơn:

Một giao dịch đơn giản trên chuỗi chính Ethereum (ví dụ: gửi ETH) thường tốn khoảng 112 byte. Tuy nhiên, việc gửi ETH trên zk-Rollup có thể giảm xuống còn khoảng 12 byte.

https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html

Đạt được hiệu quả nén chặt như vậy, một phần là sử dụng mã hóa cao cấp đơn giản hơn, một phần khác là có một số kỹ thuật nén chặt tinh xảo.

Biểu đồ này rất thú vị, không cần xem xét về rollup, thường thì các giao dịch trên mạng Ethereum sẽ liên quan đến các tham số sau:

Nonce: Mục đích của tham số này là ngăn chặn việc phát lại. Nếu nonce hiện tại của một tài khoản là 5, thì sau giao dịch tiếp theo từ tài khoản đó, nonce trong tài khoản sẽ tăng lên thành 6. Nonce thường có thể lên đến hàng nghìn hoặc hàng triệu, nhưng nó có thể được cắt ngắn động bằng cách mã hóa rlp, vì vậy nonce trên mạng Ethereum chỉ khoảng 3 byte

Gasprice: Được biểu diễn dưới dạng một con số với mũ là 10 âm 18, cũng là mã hóa rl, khoảng 8 byte

Gas: Đây chỉ là số gas bạn sẵn lòng trả, thường không nhiều. Thường thì giới hạn gas trên một block Ethereum cho phép là 20 triệu gas. Thông thường một giao dịch chuyển tiền tầm 20 nghìn gas, gọi hợp đồng khoảng 10-20 vạn gas, tối đa vài chục vạn. Vì vậy trung bình khoảng 3 byte

To: Một địa chỉ trên Ethereum tầm 21 byte, và phạm vi địa chỉ Ethereum rất lớn

Value: Đề cập đến số tiền trong giao dịch, nhiều khi gọi hợp đồng value là 0, vì bạn không cần chuyển tiền vào hợp đồng. Nhưng ví dụ nếu tôi chuyển 5ETH cho bạn, thì value sẽ có giá trị. Đơn vị cũng là 10 mũ âm 18, mã hóa rlp, khoảng 9 byte

Chữ ký: Chữ ký thì khá cố định, khoảng 68 byte

Vì vậy với tính toán như vậy, một giao dịch Eth khoảng 112 byte. Vì roll-up đang đi đến L2, vì vậy chỉ cần có thể diễn đạt thông tin đầy đủ, giải pháp L2 có thể tùy chỉnh định dạng. Nhưng thông tin này có thể được lựa chọn và nén. Ví dụ:

Nonce: Trong rollup có thể hoàn toàn bỏ qua nonce. Bởi vì có thể hoàn toàn phục hồi nonce từ trạng thái trước.

GasPrice: Có thể thiết lập một mức phí cố định cho mỗi nhóm hoặc thậm chí chuyển toàn bộ thanh toán gas ra khỏi giao thức tóm tắt và cho phép người thực hiện giao dịch trả phí cho người tạo nhóm thông qua các kênh.

a）Optimistic rollup Như tên gọi, chúng đặt niềm tin vào việc tất cả các giao dịch đều hợp lệ và gửi các lô giao dịch mà không có bất kỳ chứng cứ ban đầu nào. Bất kỳ ai cũng có thể, trong giai đoạn thách thức, phát hiện và chứng minh rằng có dữ liệu không chính xác.

Vẽ bởi RJ

Nếu một lô giao dịch được chứng minh là gian lận, thì Optimistic rollup sẽ thực hiện chứng minh gian lận và sử dụng dữ liệu có sẵn trên chuỗi chính Ethereum để chạy lại tính toán giao dịch đúng.

Bạn cũng có thể sử dụng hình ảnh sau đây để giải thích cách xây dựng chứng minh gian lận trong optimistic roll-up:

Thông tin chứa trong lô bao gồm pre-state root, post state root và thông tin giao dịch.

Dựa trên phần pre-state root, có thể xây dựng một cây Merkle hoàn chỉnh.

Dựa trên thông tin giao dịch, chúng ta có thể mô phỏng việc thực thi các giao dịch được gửi trong lô, từ đó nhận được trạng thái tài khoản mới, nhận được cây Merkle mới, nhận được state root mới.

So sánh state root đã nhận được ở bước trước và state root trong lô để xác minh tính chính xác của lô đó.

https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html

https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html

https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html

Để ngăn chặn người gửi khỏi việc độc ác, người gửi thường cần gửi một khoản tiền đặt cọc, và khi giao dịch của anh ta được xác minh là không chính xác, một phần của tiền đặt cọc sẽ bị trừ đi làm hình phạt. Đồng thời, người xác minh đã gửi bằng chứng gian lận tương ứng sẽ nhận được tiền đặt cọc đã bị trừ, nhằm khuyến khích hành vi giám sát và gửi bằng chứng gian lận.

Nếu chúng ta so sánh OR và Plasma, chúng ta sẽ thấy một số điểm tương đồng, ví dụ như cả hai đều sử dụng cơ chế bằng chứng gian lận, cần có một người xác minh để giám sát việc gửi từ OR lên chuỗi chính. Nhưng do OR cùng lúc gửi dữ liệu giao dịch lên chuỗi chính, nên người xác minh trên OR không cần phải tự lưu trữ hồ sơ giao dịch trên OR.

由 RJ 绘制

优缺点：

+ve：

1）提供高吞吐量

2）和低交易成本

3）roll-up 交易数据存储在第 1 层链上，提高了透明度、安全性、抗审查性和去中心化性。在不牺牲安全性或不信任的情况下提供可扩展性的巨大改进。

4）optimistic rollup 的欺诈证明保证了去信任的最终性，状态的有效性，而且并允许诚实的少数人保护链（理论上哪怕只有一个诚实节点都可以保证整条链的安全性）

5）optimistic rollup 也通过将交易数据上主网保证了数据的可用性。

6）与 EVM 和 Solidity 的兼容性允许开发人员将以太坊原生智能合约移植到汇总或使用现有工具来创建新的 dapp。

-ve：

1) 提款慢，通常需要等 7 天，以允许提交质疑和欺诈证明

2）安全模型依赖于至少一个诚实节点执行汇总交易并提交欺诈证明来挑战无效状态转换。

3）Optimistic roll-up 必须在链上发布所有交易数据，也需一定的成本。

Dự án Optimistic Rollup:

b) Một loại giải pháp Roll-up khác là Giải pháp Zero-Knowledge (ZK rollup)

Đầu tiên, hãy tìm hiểu về Bằng chứng Zero-Knowledge ZKP?

Bằng chứng Zero-Knowledge (ZKP) là một phần quan trọng của mật mã hiện đại, nó ám chỉ người chứng minh có thể làm cho người xác nhận tin tưởng vào một tuyên bố cụ thể mà không cần cung cấp bất kỳ thông tin hữu ích nào cho người xác nhận.

Người chứng minh chứng minh và làm cho người xác nhận tin tưởng rằng họ biết hoặc sở hữu một tin nhắn nào đó mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nào về tin nhắn được chứng minh. Một cách đơn giản là:

Đồng thời chứng minh rằng họ biết điều họ muốn chứng minh và không tiết lộ bất kỳ thông tin nào cho người xác nhận, tức là "Zero". Ví dụ: Sudoku

・ Sự hoàn thiện

・ Đáng tin cậy

・ Zero-Knowledge

Khác với Optimistic Rollup, ZK Rollup yêu cầu người gửi giao dịch không chỉ mang dữ liệu giao dịch và post/previous state root khi gửi batch (ZK Rollup cũng gói các giao dịch thành batch, thực thi ngoại chuỗi, và cùng nhau trên chuỗi), mà còn mang theo một "bằng chứng tính hợp lệ". Sau khi bằng chứng tính hợp lệ được gửi đến hợp đồng roll-up trên mainnet, bất kỳ ai cũng có thể sử dụng nó để xác minh xem các giao dịch của batch cụ thể trong lớp zk Rollup có chính xác không. Việc chứng minh có thể hoàn tất vài phút sau khi gửi batch, sau khi xác minh thành công, hợp đồng rollup trên chuỗi chính sẽ cập nhật State root thành dữ liệu mới nhất được gửi. Điều này về cơ bản tương đương với việc lược bỏ việc làm của người xác minh, và hoàn tất việc xác minh ngay khi gửi.

Điều này có nghĩa là: 1. zk Rollup đã loại bỏ phần dữ liệu của người xác minh trong quá trình nộp bằng chứng gian lận trong giai đoạn thách thức (như hình dưới); 2. Không cần phải chờ đợi thêm 7-14 ngày để xác minh sau khi nộp. Vì vậy, tốc độ giao dịch cũng nhanh hơn nhiều so với các giải pháp L2 khác.

Được vẽ bởi RJ

Hiện nay có hai loại giải pháp chứng minh không cần biết trên thị trường:

I. zk-SNARK (Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) là viết tắt của Biến thể Không tương tác Lược đồ Bằng chứng của Kiến thức. Đặc điểm của giải pháp này là súc tích, có nghĩa là quá trình xác minh không đòi hỏi truyền dữ liệu lớn cũng như thuật toán xác minh đơn giản, điều này có nghĩa là thời gian xác minh không tăng lên nhiều theo khả năng xử lý tính toán.

II. zk-STARK (Scalable Transparent Argument of Knowledge) là viết tắt của Lược đồ Bằng chứng Trong suốt Có thể Mở rộng, được tạo ra như một phiên bản thay thế cho SNARK. Khác với chữ cái "S" trong SNARK đại diện cho Súc tích, chữ cái "S" trong STARK đại diện cho Scalable (Có thể mở rộng), chủ yếu thể hiện ở việc thời gian tạo chứng (Proof) của STARK gần như tương đương với độ phức tạp của tính toán (tạo ra mối quan hệ tuyến tính), trong khi thời gian xác minh chứng (Xác minh chứng) thấp hơn nhiều so với độ phức tạp của tính toán. Điều này có nghĩa là cùng với việc mở rộng khả năng mở rộng của STARK, độ phức tạp của chứng STARK không tăng tương ứng.

Nhưng vì Zero-Knowledge Proof (bằng chứng không cần biết) liên quan đến các công nghệ cơ bản rất phức tạp và các khái niệm mật mã, nên phần này có thể được đề cập sau trong một bài chia sẻ khác. Hôm nay chúng ta chỉ đơn giản nói về nó mà không đi vào chi tiết cụ thể.

Để tóm lại, chúng ta biết rằng một số kỹ thuật nén quan trọng đặc biệt của ZK rollups là:

1. Kích thước chứng minh tạo ra rất nhỏ so với kích thước nội dung của chứng minh (vì vậy nhỏ hơn nhiều so với số byte được tải lên chuỗi chính).

2. Nếu một phần của giao dịch chỉ được sử dụng cho việc xác minh và không liên quan đến cập nhật trạng thái, thì phần đó có thể được đưa xuống chuỗi phụ để giảm byte. Nhưng điều này không thể thực hiện trong optimistic roll-up vì dữ liệu đó vẫn cần được bao gồm trên chuỗi để đảm bảo có thể kiểm tra trong bằng cớ gian lừa đảo sau này (so sánh với zk không cần thời gian thách thứ và bằng cớ gian).

Nhưng thách thức của zk nằm ở việc tạo ra và xác minh chứng minh zk đòi hỏi rất nhiều tính toán cực kỳ phức tạp. Điều này cũng là lý do vì sao tiến triển nghiên cứu và ứng dụng thực tế của ZK-Rollup đều rất chậm. Và chính vì tính phức tạp về mặt công nghệ của nó, không phải bất kỳ ngôn ngữ, môi trường biên dịch, máy ảo, tập lệnh nào đều có thể hỗ trợ mà không cần thêm sự điều chỉnh, điều này dẫn đến việc dự án zk khó tuân thủ với evm từ bản đầu (điều này cũng có thể được thảo luận chi tiết hơn trong bài chia sẻ zk trong tương lai).

Dưới đây là một so sánh về cước phí và TPS của một giải pháp khác mà nhóm @W3.Hitchhiker thực hiện:

https://w3hitchhiker.mirror.xyz/7dwD76ZZIlR7ep731K6y9vTTuXGHOojxWSnkXKzqPzI

Ưu điểm và nhược điểm:

+):

1）Chứng minh hiệu quả đảm bảo tính chính xác của giao dịch ngoại chuỗi.

2）Vì bỏ qua khái niệm về công việc của người xác minh và thời gian thách thức, một khi chứng minh hiệu quả được xác minh trên L1, trạng thái được cập nhật sẽ được phê duyệt ngay lập tức, mang lại sự xác định giao dịch nhanh hơn. (Không cần phải chờ thêm 7-14 ngày nữa)

3）Việc sử dụng dữ liệu OR phụ thuộc vào kinh tế học. Để hoạt động tốt, OR phải thiết kế một cơ chế khuyến khích hợp lý để thúc đẩy một nhóm người xác minh trên chuỗi chính giám sát các bên gửi mọi lúc và sẵn sàng nộp bằng chứng gian lận, trong khi tính sẵn sàng của zk dữ liệu phụ thuộc vào mật mã và mã hóa.

4）Tính bảo mật phụ thuộc vào bảo mật và sự đồng thuận trên chuỗi chính. Vì dữ liệu cần thiết để khôi phục trạng thái ngoại chuỗi được lưu trữ trên L1, nên đảm bảo tính an toàn, khả năng chống kiểm duyệt và tính phi tập trung.

5）Nén dữ liệu tốt hơn giúp giảm chi phí công bố trên Ethereum và tối đa hóa việc giảm bớt chi phí tổng hợp của người dùng. Đây là một trong những phương án có khả năng nén mạnh nhất và hiệu quả nhất hiện nay.

6）Do đó, phí giao dịch của người dùng cũng thấp.

-):

1）Bởi vì lượng tính toán cần thiết cho chứng minh hiệu quả lớn, độ phức tạp cao, nên tốc độ phát triển chậm

2）Do đó, ứng dụng không phổ biến. Không giống như op có nhiều ứng dụng và bản phát hành cần thiết

3）Hiện tại rất khó để hỗ trợ Máy ảo Ethereum (EVM), làm cho việc chạy hợp đồng thông minh, giao protocoleu DeFi và các ứng dụng phi tập trung khác trở nên khó khăn.

4）Rủi ro tập trung về phần cứng. Việc tạo chứng minh hiệu quả cần phần cứng đặc biệt, sự độc quyền trong phần cứng có thể dẫn đến việc kiểm soát chuỗi tập trung.

Dự án ZK Roll-Up:

dữ liệu từ https://l2beat.com/scaling/tvl/, 22/09/2022

Tóm Tắt Rollup:

Bây giờ bạn có thể hiểu tại sao giải pháp Roll-Up có thể thay thế giải pháp Plasma:

1) Hiệu Quả - zk-rollup sẽ tạo ra bằng chứng tính hiệu quả cho việc xử lý giao dịch ngoại chuỗi. Điều này loại bỏ ngay lập tức các bước mà các nhà điều hành cần đóng gói dữ liệu, công bố "cam kết trạng thái" và người dùng cần nộp bằng chứng gian lận, từ đó loại bỏ cần thiết của thời gian thách đấu và cơ chế thoát. Điều này cũng có nghĩa là người dùng không cần theo dõi chuỗi định kỳ để bảo vệ tài sản của họ.

2) Hỗ Trợ Hợp Đồng Thông Minh - Vấn đề khác của Plasma là không thể hỗ trợ việc thực thi hợp đồng thông minh trên Ethereum. Optimistic roll-up tương thích với máy ảo Ethereum và ngay cả bây giờ, nhiều dự án zk (như zkSync, StarkWare, v.v.) cũng đang tiến hành triển khai zkEVM. Điều này khiến nó trở thành một giải pháp mở rộng phi tâm trung lý lý tưởng, vừa an toàn vừa hữu ích.

Dữ liệu không khả dụng - Như đã nói trước đó, Plasma đối mặt với vấn đề không khả dụng dữ liệu. Nếu một nhà điều hành độc ác trên chuỗi Plasma gửi dữ liệu không hợp lệ, người dùng sẽ không thể tranh cãi và nộp bằng chứng gian lận. Rollups giải quyết vấn đề này bằng cách buộc các nhà điều hành phải công bố dữ liệu giao dịch trên Ethereum, cho phép bất kỳ ai cũng có thể xác minh trạng thái chuỗi và tạo ra bằng chứng gian lận khi cần thiết.

3）Vấn đề Thoát khỏi Quy mô Lớn - ZK-rollups và Optimistic Rollups đã giải quyết vấn đề thoát khỏi quy mô lớn của Plasma theo cách khác nhau. Ví dụ, cơ chế mã hóa của ZK-rollup đảm bảo rằng người điều hành không thể đánh cắp tài sản của người dùng trong bất kỳ trường hợp nào.

Tương tự, optimistic rollup áp dụng thời gian chờ đợi cho việc rút tiền, trong thời gian này bất kỳ ai cũng có thể ra mắt thách thức và ngăn chặn yêu cầu rút tiền độc hại. Mặc dù điều này giống như Plasma, nhưng điểm khác biệt là nhà xác nhận có thể truy cập dữ liệu cần thiết để tạo bằng chứng gian lận. Do đó, các giải pháp roll-up sẽ không liên quan đến vấn đề "Thoát khỏi Quy mô Lớn" có thể gây hại cho mạng chính.

V God cũng đã nhấn mạnh rằng hướng phát triển tương lai của Ethereum sẽ xoay quanh roll up, với chuỗi cung cấp bảo đảm cho sự sẵn có dữ liệu khối ở tầng dưới, trong khi Rollup cung cấp bảo đảm cho khả năng mở rộng và hiệu suất của khối.

Tuy nhiên...

Khi tiến triển chuyển đổi sang layer2 trên quy mô lớn, thậm chí với rollups có khả năng nén mạnh, cuối cùng vẫn sẽ quay trở lại vấn đề mở rộng giống nhau - vì dữ liệu giao dịch rollup vẫn phải lan truyền đến tất cả các nút đầy đủ, và mức độ mở rộng vẫn bị giới hạn bởi khả năng xử lý dữ liệu của Ethereum.

So với mạng chính, Optimistic rollup có thể đạt được nâng cấp có thể mở rộng lên tới 25 lần, zk rollup có thể đạt được tới 100 lần, khoảng 3000 TPS.

Có thể nói rằng các giải pháp Rollup cung cấp sự tăng trưởng tuyến tính về mặt mở rộng, không phải theo hướng số mũ. Liệu có khả năng cung cấp hiệu suất mà vẫn cung cấp tăng trưởng mở rộng theo hướng số mũ không?

因此, nhóm StarkWare đã sáng tạo ra giải pháp Validium, một giải pháp mở rộng off-chain có thể đạt được tốc độ giao dịch từ 2-3 vạn tps...

D. Validium Chain

Cách hoạt động của nó tương tự như ZK rollup, cũng thông qua việc phát hành chứng minh không rõ như để xác minh các giao dịch off-chain của Ethereum, nhưng điểm khác biệt chính là tính sẵn có của dữ liệu của Validium là nằm ngoài chuỗi. Vì vậy, khả năng xuyên suốt này không bị giới hạn bởi khả năng xử lý dữ liệu của Ethereum, từ đó nâng cao tính mở rộng, tốc độ giao dịch, giảm chi phí người dùng (chi phí phát hành calldata thấp hơn) và các mục tiêu khác.

・ Gửi và Rút tiền:

Gửi và rút tiền cũng tương tự như rollup, việc gửi và rút tiền của người dùng được điều khiển bởi hợp đồng thông minh trên chuỗi chính Ethereum. Người dùng thông qua việc gửi ETH (hoặc bất kỳ Token tương thích ERC nào) vào hợp đồng thông minh trên chuỗi chính Ethereum, sẽ đúc ra Token tương ứng với số tiền gửi của mình trên chuỗi Validium.

Về việc rút tiền, người dùng Validium sẽ gửi giao dịch rút tiền của mình cho nhà điều hành. Tài sản của người dùng trên chuỗi Validium sẽ bị hủy trước khi rời khỏi hệ thống. Khi chứng minh tính hợp lệ của một lô được xác minh, người dùng có thể rút tiền gần như tức thì bằng cách cung cấp chứng minh Merkle để gọi hợp đồng chính.

・ Lô Batch:

Tương tự như rollup, người dùng gửi giao dịch cho nhà điều hành, người điều hành sẽ gói các giao dịch thành các lô và sau đó gửi lên chuỗi chính. Các lô bao gồm state root/merkle root và chứng minh tính hợp lệ. Để thực hiện cập nhật trạng thái, nhà điều hành phải tính toán một state root mới (sau khi thực hiện giao dịch) và gửi nó lên hợp đồng trên chuỗi chính. Nếu chứng minh tính hợp lệ qua, sẽ chuyển sang state root mới.

Khác với ZK-rollup, nhà điều hành trên Validium không cần phải công bố dữ liệu giao dịch. Điều này khiến cho Validium trở thành một giao thức mở rộng hoàn toàn off-chain.

Do RJ vẽ

Ưu điểm chính của việc lưu trữ dữ liệu ngoại chuỗi trong Validium là tăng cường khả năng mở rộng (không bị hạn chế bởi khả năng xử lý dữ liệu của Ethereum), tăng tốc độ giao dịch, giảm phí người dùng (chi phí phát hành calldata thấp hơn) và bảo vệ quyền riêng tư, vì công chúng không thể truy cập dữ liệu giao dịch trên chuỗi.

Khả năng truy cập dữ liệu:

Tuy nhiên, khả năng truy cập dữ liệu ngoại chuỗi mang lại một vấn đề - nếu nhà điều hành gian lận và giấu dữ liệu trạng thái ngoại chuỗi khỏi người dùng, và đồng thời người dùng không thể truy cập dữ liệu giao dịch, thì người dùng sẽ không thể tính toán Merkle proof cần thiết để thực hiện rút tiền, dẫn đến đóng băng tài sản của người dùng.

Như được miêu tả trong hình dưới đây: Nếu nhà điều hành thay đổi giao dịch 6, thì chủ sở hữu của giao dịch 1 sẽ không thể chứng minh quyền sở hữu tài khoản của mình, vì đã mất thông tin về các nút hash cần thiết trong quá trình chứng minh (5,6,7,8).

(Nghe có vẻ tốt hơn plasma một chút, trong mô hình plasma, nhà điều hành gian lận có thể đánh cắp tài sản của người dùng, trong Validium, do không sử dụng chứng minh gian lận mà là chứng minh tính đúng, tình huống tồi tệ nhất khi nhà điều hành giấu dữ liệu là đóng băng tài sản của người dùng, làm họ không thể rút tiền...)

Được vẽ bởi RJ

Do đó, Validium cần áp dụng một cơ chế quản lý dữ liệu ngoại chuỗi bổ sung để đảm bảo người dùng có thể truy cập dữ liệu giao dịch ngoại chuỗi khi cần.

Cách tiếp cận quản lý sẵn có dữ liệu của Validium có thể chia thành hai loại chính: một số phụ thuộc vào bên tin cậy để lưu trữ dữ liệu ngoại chuỗi; trong khi những loại khác sử dụng các lập trình viên xác minh được phân bổ ngẫu nhiên để hoàn thành nhiệm vụ.

Loại thứ nhất: Ủy ban Quản lý Sẵn có Dữ liệu (DAC)

Để giải quyết vấn đề này, StarkWare đã đề xuất khái niệm của Ủy ban Quản lý Sẵn có Dữ liệu (DAC) nhằm loại bỏ sự phụ thuộc của người dùng vào nhà điều hành.

Bằng cách chỉ định một nhóm các thực thể tin cậy (gọi chung là Ủy ban Quản lý Sẵn có Dữ liệu) để lưu trữ bản sao dữ liệu ngoại chuỗi và biến chúng (bản sao dữ liệu ngoại chuỗi) trở thành công khai và truy cập được trong trường hợp khẩn cấp mà nhà điều hành không cung cấp dịch vụ rút tiền cho người dùng. Vì số lượng thành viên ít, DAC dễ triển khai hơn và đòi hỏi ít sự phối hợp hơn. Tuy nhiên, với đó là một rủi ro tập trung.

Rút tiền trực tiếp mà không cần thông qua nhà điều hành.

Trong trường hợp khẩn cấp, hợp đồng thông minh ứng dụng trên mainnet sẽ không chấp nhận cập nhật trạng thái mới nữa, nhưng chỉ cho phép người dùng có thể cung cấp chứng minh Merkle cho trạng thái mới nhất rút tiền trực tiếp. Nghĩa là trong tình huống đó, người dùng có thể rút tiền của mình mà không cần thông qua nhà điều hành, bằng cách gọi chức năng rút tiền của hợp đồng chính trực tiếp.

Do vẫn sử dụng chứng minh không truyền, nên không có nguy cơ phát tán trạng thái không chính xác.

Tuy nhiên, người dùng phải tin tưởng vào DAC để cung cấp dữ liệu khi cần (ví dụ, để tạo chứng minh Merkle). Các thành viên của Ủy ban Quản lý Sẵn có Dữ liệu có thể bị tổn thất từ những bên xấu tính, và sau đó bên xấu tính có thể giữ lại dữ liệu ngoại chuỗi.

Loại thứ hai: Khả năng Truy Cập Dữ Liệu Giới Hạn (Bounded Data Availability)

Đây là một hình thức bảo đảm sự sẵn có của dữ liệu ngoại chuỗi thông qua cơ chế khuyến khích kinh tế và phi trung tâm. Phương án này yêu cầu các bên tham gia lưu trữ dữ liệu ngoại chuỗi phải đặt cược (tức là khóa) Token trong hợp đồng thông minh trước khi họ tiếp nhận vai trò của mình. Token này hoạt động như một "dây đeo" để đảm bảo hành vi trung thực giữa các bên quản lý khả năng truy cập dữ liệu và giảm thiểu giả định về sự tin tưởng. Nếu những bên tham gia này không thể chứng minh sự sẵn có của dữ liệu, thì tiền cược sẽ bị cắt giảm.

Trong phương án khả năng truy cập dữ liệu giới hạn, một khi Token cược được đặt, bất kỳ ai cũng có thể được phân công lưu trữ dữ liệu ngoại chuỗi. Điều này mở rộng số lượng người quản lý khả năng truy cập dữ liệu đủ điều kiện và giảm thiểu rủi ro tập trung của ủy ban khả năng truy cập dữ liệu (DAC). Quan trọng hơn, phương pháp này phụ thuộc vào biện pháp khuyến khích kinh tế mật mã để ngăn chặn các hoạt động độc hại, an toàn hơn so với việc chỉ tin tưởng vào các bên được chỉ định để bảo vệ dữ liệu ngoại chuỗi.

Ưu điểm và Nhược điểm của Validium:

+ve: Validium có nhiều ưu và nhược điểm giống như zk roll-up:

1) Chứng minh hiệu quả bắt buộc cho tính nguyên bản của giao dịch ngoại chuỗi và ngăn chặn các nhà điều hành sử dụng trạng thái không hợp lệ để cập nhật

2) Tốc độ giao dịch nhanh. Không có độ trễ khi rút tiền từ Ethereum (không cần chứng minh gian lận)

3) Phù hợp cho các trường hợp sử dụng cụ thể, chẳng hạn như giao dịch tập trung vào quyền riêng tư & mở rộng hoặc trò chơi chuỗi khối. (Ví dụ, DeversiFi là một sàn giao dịch phi tập trung* sử dụng một mạng lớp hai (Validium) để thực hiện giao dịch riêng tư và mở rộng, lựa chọn giải pháp dữ liệu ngoại tuyến V1.0 DEX chủ yếu do khách hàng của họ – các nhà giao dịch chuyên nghiệp – không thể công khai lịch sử giao dịch của họ trên chuỗi, vì điều này sẽ làm lộ chiến lược của họ cho đối thủ).

4) Sẵn có độ bền dữ liệu ngoại tuyến cao cung cấp công suất xử lý cao hơn.

5) Giảm phí gas cho người dùng bằng cách không công khai dữ liệu giao dịch lên mạng chính Ethereum

6) Khả năng mở rộng cấp số mũ sẽ mang lại khả năng đồng vốn lớn hơn, điều này sẽ là một thuộc tính quan trọng của DEX mới nổi

Khuyết điểm:

1) Do yêu cầu lượng tính toán lớn của chứng minh hiệu quả nên tốc độ phát triển chậm. Không hiệu quả chi phí cho các ứng dụng có công suất xử lý thấp.

2) Do đó, ứng dụng không phổ biến. Không giống như op có nhiều ứng dụng và các phiên bản

3) Hiện tại, việc hỗ trợ Máy ảo Ethereum (EVM) trở nên khó khăn, làm cho việc chạy các hợp đồng thông minh, giao thức DeFi và các ứng dụng phi tập trung khác trở nên khó khăn.

4) Rủi ro tập trung phần cứng. Việc tạo ra chứng minh hiệu quả yêu cầu phần cứng đặc biệt, mà sự độc quyền của phần cứng có thể dẫn đến việc kiểm soát chuỗi tập trung.

5) Mô hình phụ thuộc vào giả định tin cậy và khích lệ kinh tế mật mã, không giống như ZK-rollups chỉ dựa vào cơ chế an ninh mật mã.

6) Vấn đề về khả năng sẵn có của dữ liệu ngoại tuyến: Dữ liệu có thể không sẵn có để tạo hoặc xác minh chứng minh Merkle. Điều này có nghĩa là nếu nhà cung cấp dịch vụ làm xấu, người dùng có thể không thể rút tiền từ hợp đồng thông minh trên chuỗi. Mặc dù có ủy ban về sẵn có dữ liệu, vẫn tồn tại rủi ro tập trung.

Dự án Validium:

từ https://l2beat.com/scaling/tvl/, 22/09/2022

Volition của E.

Ở đây có thể đề cập đến một giải pháp kết hợp hơn – khái niệm volition do StarkWare sáng lập: kết hợp cả ZK-rollup và validium, cho phép người dùng chuyển đổi giữa hai giải pháp mở rộng mà họ muốn. Thông qua Volition, người dùng có thể tirêu dùng sự sẵn có dữ liệu ngoại chuỗi của validium cho một số giao dịch, đồng thời vẫn giữ quyền tự do chuyển đổi sang giải pháp dữ liệu ngoại chuỗi (ZK-rollup) khi cần thiết. Điều này về cơ bản cho phép người dùng lựa chọn linh hoạt dựa trên tình hình cụ thể của họ.

https://medium.com/starkware/volition-and-the-emerging-data-availability-spectrum-87e8bfa09bb

Ví dụ: Trong zkSync2.0, khái niệm volition đã được áp dụng. Trạng thái L2 của họ được chia thành 2 khía cạnh: zkRollup có sẵn dữ liệu trên chuỗi và zkPorter có sẵn dữ liệu ngoại chuỗi. Cả hai phần này sẽ có thể tương tác và kết hợp được.

Bốn, Tóm tắt:

Các giải pháp được so sánh, rollup hiệu quả bảo đảm tính hợp lệ của trạng thái + sẵn dữ liệu, giữ lại ưu điểm của các giải pháp trước đó, đồng thời khắc phục giới hạn của chúng. Điều đó đã làm cho Rollup trở thành ngôi đầu trong lĩnh vực mở rộng hiện tại.

Trong giải pháp Roll-up, trong tương lai gần, công nghệ optimistic rollup sẽ phát triển và được áp dụng rộng rãi hơn, optimistic roll-up có thể chiến thắng trong tính toán EVM chung, trong khi ZK roll-up có thể chiến thắng trong các trường hợp thanh toán đơn giản, trao đổi và các trường hợp sử dụng cụ thể khác.

Nhưng trong tương lai xa, các điểm yếu của ZK Rollup chủ yếu thuộc về vấn đề công nghệ, khi mà một lượng lớn các nhà phát triển xuất sắc tham gia vào nghiên cứu liên quan, ZK Rollup sẽ trở thành giải pháp mở rộng tốt hơn trong tương lai. Nguyên lý cơ bản của công nghệ ZK-Rollup sẽ giúp nó có thể thay thế Optimistic Rollups, có khả năng đạt tốc độ nhanh hơn, an toàn cao hơn, hiệu suất tốt hơn, từ đó mang lại sự chấp nhận rộng rãi hơn. Hiện nay đã có nhiều dự án Layer 2 như Scroll, zkSync và Polygon đã thử nghiệm việc áp dụng môi trường tính toán zk-EVM, điều này sẽ giúp ZK-Rollups có thể chạy độc lập tất cả các loại hợp đồng thông minh chung.

Sẽ có thêm nhiều sự kết hợp trong tương lai. Theo quá trình phát triển giải pháp mở rộng, việc mở rộng của Ethereum không phải là một lần duy nhất cho mọi giải pháp. Nhiều nhà cung cấp giải pháp cũng đều đang thăm dò và triển khai trên nhiều con đường. Tôi tin rằng điều này sẽ tạo ra nhiều giải pháp kết hợp hơn (ví dụ: "Bedrock" của Optimism; Volition của StarkEx; Polygon)

Đọc xong bài viết này, bạn nên có thể cảm nhận một cách trực quan: Quá trình phát triển các giải pháp mở rộng thường là sự tiếp tục, nhận ra giới hạn của một giải pháp sau đó sử dụng một giải pháp khác tốt hơn để giữ lại ưu điểm một cách tối đa, giải quyết nhược điểm, vượt qua giới hạn. Giống như lúc đầu trong một khoảng thời gian dài, các nhà phát triển đều cho rằng Plasma là "đúng nhất", cho đến khi nhận ra rằng giới hạn của nó không thể vượt qua, từ đó khám phá ra roll-up; hiện tại roll-up dường như là câu trả lời được công nhận bởi mọi người, nhưng có lẽ với sự khám phá sâu hơn, sẽ xuất hiện một giải pháp tốt hơn có thể làm đảo ngược roll-up?

Cuối cùng là sau khi tôi sắp xếp xong, có vẻ như có vô số hướng đi cho các giải pháp mở rộng hiện tại, với tư cách nhà đầu tư cấp hai như tôi, cảm thấy có thể chậm rãi tiếp cận, chờ dự án triển khai và thực hiện giao dịch bên phải, vì biến đổi diễn ra quá nhanh, có thể sau khi hiểu rõ một cách khó khăn, họ nhận thấy không thể thành công và phải thay đổi hướng đi (giống như plasma). Sau đó đưa ra một xu hướng lớn, đa dạng đầu cơ có thể là một cách ngốc nhưng khá hiệu quả haha. Nhưng đây là cách suy nghĩ cấp hai không áp dụng cho cấp một, cấp một cuối cùng vẫn dựa vào đội ngũ, mạng lưới và tài nguyên đằng sau dự án.

Liên kết gốc

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