Khái niệm về blockchain mô-đunBlockchain modul là các chuỗi khối tập trung vào xử lý một số trách nhiệm và giao phó phần còn lại cho một hoặc nhiều lớp độc lập. Blockchain modul có thể được sử dụng để xử lý các nhiệm vụ cá nhân sau hoặc kết hợp các nhiệm vụ:
Thực thi: Hỗ trợ thực thi giao dịch và cho phép triển khai và tương tác với hợp đồng thông minh.
Sẵn sàng dữ liệu: Đảm bảo sẵn có dữ liệu giao dịch.
Consensus: Nội dung và trình tự của các giao dịch được phê duyệt.
Giải quyết: Được sử dụng để hoàn thành các giao dịch, giải quyết tranh chấp, xác minh bằng chứng và kết nối các lớp thực thi khác nhau.
Các chuỗi mô-đun thường thực hiện hai hoặc nhiều chức năng phụ thuộc lẫn nhau. Ví dụ, lớp khả dụng dữ liệu phải đồng ý về thứ tự của dữ liệu, nếu không sẽ không thể biết dữ liệu nào đại diện cho phiên bản chính xác của lịch sử.
Ưu điểm của Thiết kế Blockchain ModularKhả năng mở rộng: Sử dụng tính mô đun trong blockchain có thể tăng quy mô mà không áp đặt các giả định tin cậy có hại.
Sự dễ dàng khi triển khai chuỗi khối mới: Bằng cách tận dụng một thiết kế mô đun, các chuỗi khối mới có thể được triển khai nhanh hơn mà không cần lo lắng về việc giữ cho mọi khía cạnh của kiến trúc đúng đắn.
Tính linh hoạt: Các chuỗi mô-đun được xây dựng có mục đích cung cấp nhiều tùy chọn hơn cho việc đánh đổi và triển khai thiết kế. Ví dụ: một hệ thống blockchain mô-đun có thể bao gồm các chuỗi mô-đun tập trung vào bảo mật và tính khả dụng của dữ liệu, trong khi các chuỗi khác tập trung vào việc thực thi.
Nhược điểm của thiết kế blockchain theo mô-đunBảo mật: Không giống như các chuỗi monolithic, các chuỗi modul không thể đảm bảo chất lượng bảo mật của mình. Các chuỗi modul có nguy cơ thất bại nếu các lớp bảo mật được sử dụng để xử lý sự đồng thuận và khả năng sẵn có dữ liệu không hiệu quả.
Độ phức tạp: Việc triển khai một thiết kế chuỗi khối theo mô-đun đem lại những độ phức tạp mới. Ví dụ, kế hoạch phân mảnh dữ liệu của Ethereum phụ thuộc vào việc lấy mẫu sẵn có dữ liệu để đảm bảo rằng các nút trên một mảnh nhất định không giấu dữ liệu. Tương tự, lớp thực thi phải tạo ra những cơ chế phức tạp nhất định, như chứng minh gian lận và chứng minh tính hợp lệ, để lớp bảo mật có thể đảm bảo tính hợp lệ của các chuyển đổi trạng thái ngoại chuỗi.
Giá trị token: Do vì ứng dụng hạn chế, các token bản địa của một số chuỗi khối modul có thể không thể hấp thụ giá trị. Ví dụ, các token tiện ích tập trung hoàn toàn vào các lớp đồng thuận và khả năng truy cập dữ liệu có ít ứng dụng hơn so với lớp thực thi, do đó cũng có thể khó hơn để thu hút các thành viên tham gia vào mạng lưới như vậy.
Hình thức modular của Ethereum: sharding và rollupGiống như các chuỗi khối thế hệ đầu tiên như Bitcoin, Ethereum ban đầu được thiết kế như một chuỗi khối đơnolithic. Tuy nhiên, để nâng cao hiệu suất mạng, cải thiện tính mở rộng và bền vững, mạng lưới Ethereum hiện đang chuyển đổi sang một khung nhẫn môđun.
Sharding là quá trình chia nhỏ một hệ thống (như cơ sở dữ liệu) thành nhiều phần để chạy. Bằng cách phân phối chức năng qua nhiều thành phần, hệ thống có thể đạt được hiệu suất và hiệu quả cao hơn. Trong mạng blockchain, sharding chia blockchain thành nhiều phụ chuỗi, và các phụ chuỗi xử lý các phần khác nhau của các hoạt động mạng.
Trong thiết kế chia nhỏ của Ethereum, 64 chuỗi shard sẽ chạy song song. Chia nhỏ có thể xử lý giao dịch song song (chia nhỏ thực thi) và cũng có thể được sử dụng để lưu trữ các phần khác nhau của dữ liệu blockchain (chia nhỏ dữ liệu). Với chia nhỏ dữ liệu, các nút Ethereum sẽ chỉ lưu trữ dữ liệu được xuất bản trên chuỗi shard của họ—điều này hoàn toàn trái ngược với cấu trúc hiện tại, mà yêu cầu tất cả các nút phải lưu trữ cùng một dữ liệu.
Mối quan hệ giữa chuỗi phản chiếu của Ethereum và chuỗi shard
Sharding là một dạng của tính mô đun trong đó các thành phần khác nhau (shard chains) xử lý các trách nhiệm khác nhau. Trong việc phân mảnh dữ liệu, shard chains lưu trữ các phần khác nhau của dữ liệu Ethereum, và phân mảnh thực thi cho phép mỗi shard chain xử lý bộ giao dịch riêng, tăng cường thông lượng dữ liệu và giảm thời gian xử lý.
Một số nhà phát triển đã áp dụng cách tiếp cận tập trung vào rollup để mở rộng quy mô Ethereum. Không giống như các giải pháp mở rộng quy mô hoàn toàn ngoài chuỗi (chẳng hạn như sidechains), rollup được tích hợp chặt chẽ với chuỗi chính. Blockchain Ethereum thuê ngoài tính toán để tổng hợp trong khi vẫn duy trì tính thanh toán, sự đồng thuận và tính khả dụng của dữ liệu. Vì Ethereum đóng vai trò là lớp cơ sở cho các bản tổng hợp L2, các bản tổng hợp có thể chủ động tối ưu hóa việc thực thi thông qua thời gian khối nhanh hơn và các khối lớn hơn mà không ảnh hưởng đến phân cấp hoặc bảo mật.
Các chức năng của Ethereum (Lớp cơ sở L1) và rollup (L2) trong kiến trúc chuỗi khối phân cấp
Quá trình phát triển ngăn xếp công nghệ modular của EthereumQuy trình phát triển của bộ công nghệ modular của Ethereum như sau:
-
Blockchain đơnolithic: Đại diện cho Ethereum L1 hoặc chuỗi chính, chính nó là một blockchain đơnolithic.
-
Rollup: Các giải pháp L2 như Arbitrum và Optimism, hoạt động như lớp thực thi, di chuyển lớp thực thi ra khỏi Ethereum L1, xuất bản các gốc trạng thái và dữ liệu rollup và truyền nó trở lại Ethereum L1.
-
Modular rollup: rollup với khả năng cung cấp dữ liệu mô-đun.
Cấu trúc công nghệ L2 tinh vi của Ethereum có thể cung cấp tính mở rộng trong khi vẫn giữ được mức độ bảo mật và phân quyền cao. Sự kết hợp mạnh mẽ này cung cấp cho Ethereum nền tảng để xây dựng một hệ sinh thái chuỗi khối hiệu quả và bền vững hơn.
Monolithic BlockchainBlockchain khối đơn là hình thức chạy ban đầu của Ethereum và xử lý mọi thứ mà không cần sử dụng rollups hoặc data sharding. Kiến trúc khối đơn này cung cấp mức bảo mật cao nhất, nhưng đi kèm với chi phí cao và tính mở rộng hạn chế. Do đó, tốc độ giao dịch của mạng chính Ethereum tương đối chậm, với TPS trung bình chỉ khoảng 15 - 20. Hiện nay, Ethereum đang dần chuyển đổi thành một blockchain modular, chủ yếu thông qua việc áp dụng các chiến lược tích hợp rollup và data sharding.
RollupRollup là bước đột phá công nghệ sớm nhất trong các chuỗi khối modul, mở rộng kiến trúc đồ sộ của Ethereum bằng cách cung cấp một lớp riêng biệt cho việc thực thi. Rollup trừu tượng hóa một cách an toàn lớp thực thi của chuỗi khối thành một trình tự, sử dụng các máy tính mạnh mẽ để đóng gói và thực thi nhiều giao dịch trước khi định kỳ truyền dữ liệu nén trở lại Ethereum mainnet để xác minh. Rollup có thể tăng TPS lên 20 - 50 lần bằng cách di chuyển quá trình tính toán này khỏi chuỗi Ethereum.
Trong tình huống hiện tại, rollup đóng vai trò của lớp thực thi, xử lý giao dịch trong khi giao việc thanh toán, đồng thuận và sẵn có dữ liệu. Ví dụ, rollup lạc quan sử dụng máy ảo Lạc quan và rollup ZK chạy zk EVM. Những rollup này thực thi hợp đồng thông minh và xử lý giao dịch, nhưng vẫn phụ thuộc vào Ethereum để:
Thanh toán: Tất cả giao dịch rollup được hoàn thành trên Ethereum. Người dùng Optimistic rollup cần phải đợi cho đến khi kết thúc giai đoạn thách thức, hoặc cho đến khi giao dịch được coi là hợp lệ sau khi tính toán phòng chống gian lận. Người dùng zk rollup cần phải đợi cho đến khi sự hợp lệ của việc xác minh được chứng minh.
Đồng thuận và tính khả dụng của dữ liệu: rollup xuất bản dữ liệu giao dịch lên mạng chính Ethereum dưới dạng CallData, cho phép bất kỳ ai thực hiện các giao dịch tổng hợp và xây dựng lại trạng thái của họ nếu cần. Các bản tổng hợp lạc quan đòi hỏi một lượng lớn không gian khối và thời gian thử thách 7 - 14 ngày trước khi kết thúc. Zk rollup lưu trữ dữ liệu có sẵn để xác minh trong 30 ngày, cung cấp tính cuối cùng ngay lập tức nhưng đòi hỏi sức mạnh xử lý đáng kể để tạo ra bằng chứng.
Với Ethereum là tầng cơ sở cho rollups, rollups có thể cho phép thời gian khối nhanh hơn và khối lớn hơn mà không đặt sự phân quyền hoặc an ninh vào nguy cơ. Rollup có thể nói là khởi đầu của một thời đại mới cho Ethereum. Tổng số giao dịch của Arbitrum và Optimism gần đây đã vượt quá số lượng giao dịch trên Ethereum, phản ánh xu hướng modular của Ethereum.
Tổng hợp mô-đunCác mảnh ghép mới di chuyển lớp khả năng truy cập dữ liệu khỏi Ethereum. Mantle, ví dụ, vẫn phụ thuộc vào Ethereum cho việc giải quyết và đồng thuận, nhưng tận dụng Mantle DA như một lớp khả năng truy cập dữ liệu. Mantle DA thực hiện việc sắp xếp dữ liệu và cung cấp chứng nhận dữ liệu mà không thực thi giao dịch; việc thực thi giao dịch được giao cho lớp thực thi của Mantle một cách hiệu quả.
Trước đây, Ethereum là giải pháp sẵn có dữ liệu duy nhất cho các bản tổng hợp, dẫn đến những thách thức về chi phí. Tính khả dụng của dữ liệu là nguồn chi phí lớn nhất cho hầu hết các bản tổng hợp, đặc biệt là lưu trữ dữ liệu giao dịch trên Ethereum, có thể chiếm tới 70% chi phí. Hơn nữa, chi phí này thay đổi và tăng tỷ lệ thuận với việc sử dụng, đặt ra một rào cản đáng kể khi nhiều người dùng tham gia hơn. Cho đến nay, chỉ những bản tổng hợp lớn với tài nguyên đáng kể mới có thể chứa cơ sở người dùng lớn hơn.
May mắn thay, có những thay đổi trên Ethereum, và các giải pháp modul mới đang nổi lên dưới dạng các lớp sẵn có dữ liệu để giảm thiểu chi phí gửi dữ liệu giao dịch. Các ví dụ chính về các lớp sẵn có dữ liệu bao gồm EigenDA, Celestia và Avail, tất cả đều giải quyết vấn đề sẵn có dữ liệu và cung cấp các giải pháp tiềm năng cho các hạn chế của rollup.
Một tương lai modularTrong thập kỷ qua, lĩnh vực blockchain thường rơi vào bẫy khi đối mặt với thách thức về khả năng mở rộng - liên tục tạo ra các blockchain L1 mới do chi phí cao và hạn chế của Ethereum. Tuy nhiên, phí cao của Ethereum thực sự không phải là một lỗi không thể giải quyết.
Trong một thế giới nơi các giải pháp L2 đang trở thành xu hướng cho việc áp dụng đại trà, công nghệ blockchain modular cách mạng hóa kiến trúc blockchain bằng cách chia nhỏ các lớp thực thi, thanh toán, đồng thuận và khả năng truy cập dữ liệu. Khi các chuỗi khối khối monolithic đang đối diện với vấn đề về khả năng mở rộng, tiềm năng của kiến trúc modular sẽ được giải phóng.
Khi lớp khả năng sẵn có dữ liệu phát triển và cạnh tranh, rào cản đối với việc tham gia và rào cản đối với các rollups mới sẽ được giảm đáng kể. Trong tương lai gần, các ứng dụng trên các ngăn xếp OP hoặc ZK có khả năng sẽ trở nên phát triển mạnh mẽ do chi phí sẵn có dữ liệu thấp hơn và các cải tiến tiếp theo trong chức năng modular.
Tuyên bố từ chối trách nhiệm：- Bài viết này được sao chép từ [ chaincatcher]. Tất cả bản quyền thuộc về tác giả gốc [chaincatcher]. Nếu có bất kỳ ý kiến phản đối nào về việc tái bản này, vui lòng liên hệ với Học cửađội ngũ, và họ sẽ xử lý nó ngay lập tức.- Tuyên bố từ chối trách nhiệm: Quan điểm và ý kiến được thể hiện trong bài viết này chỉ thuộc về tác giả và không đại diện cho bất kỳ lời khuyên đầu tư nào.- Các bản dịch của bài viết sang các ngôn ngữ khác được thực hiện bởi nhóm Gate Learn. Trừ khi được đề cập, việc sao chép, phân phối hoặc đạo văn các bài viết dịch là không được phép.
