Gần đây tôi đang nghiên cứu các giải pháp mở rộng của Ethereum, phát hiện ra chủ đề này phức tạp hơn nhiều so với tưởng tượng. Nhiều người đã nghe qua Layer 2, nhưng thực sự hiểu rõ cách hoạt động của nó thì không nhiều. Nói đúng hơn, đây không phải là một giải pháp đơn lẻ, mà là một tập hợp các ý tưởng công nghệ nhằm đối phó với phí gas cao và tắc nghẽn mạng lưới.

Trước tiên nói về bối cảnh: mạng chính của Ethereum hiện xử lý từ 15 đến 45 giao dịch mỗi giây, nghe có vẻ ổn, nhưng khi mạng hoạt động sôi động, phí gas sẽ tăng vọt. Đó là lý do tại sao mọi người đều mong đợi cơ chế sharding của ETH 2.0 — nó có thể chia một chuỗi lớn thành nhiều chuỗi nhỏ hơn, để các trình xác thực xử lý giao dịch phân tán. Nhưng ngay cả như vậy, chỉ dựa vào cải tiến Layer 1 vẫn chưa đủ, vì vậy mới có khái niệm Layer 2.

Tôi phân loại các mạng lưới Layer 2 của Ethereum sơ bộ thành ba loại, mỗi loại có logic riêng. Đầu tiên là sidechain, ví dụ như Polygon. Nó về bản chất là một chuỗi khối độc lập, chạy song song với mạng chính của Ethereum, có cơ chế đồng thuận riêng. Ưu điểm là linh hoạt cao, nhược điểm là an toàn tương đối yếu — vì không dựa vào độ an toàn của Ethereum. Polygon sử dụng cơ chế đồng thuận PoS cộng với cơ chế cầu nối chuỗi, người dùng khóa ETH để tạo ra MATIC, nhưng quá trình này đôi khi mất rất nhiều thời gian, thậm chí dùng Plasma bridge còn phải mất cả tuần.

Loại thứ hai là trạng thái kênh (state channel), ví dụ như Celer Network đang làm. Cơ chế cốt lõi là thực hiện nhiều giao dịch ngoài chuỗi, chỉ gửi hai giao dịch lên mạng chính khi mở và đóng kênh. Ưu điểm là phí giao dịch cực thấp, thanh toán gần như tức thì. Nhưng việc mở và đóng kênh tốn kém, và nếu các bên không đạt được trạng thái thoái lui hợp lệ, việc rút tiền sẽ rất lâu. Celer sử dụng kiến trúc phân lớp, lớp dưới dùng cChannel xử lý trạng thái kênh và sidechain, lớp trung gian là lớp định tuyến, lớp trên cùng là khung phát triển, giúp các nhà phát triển tập trung hơn vào logic ứng dụng.

Loại thứ ba là rollup, đây là hướng được quan tâm nhất hiện nay. Ý tưởng của rollup là thực hiện giao dịch ngoài chuỗi, sau đó đóng gói dữ liệu gửi về mạng chính. Cách này vừa giảm tải cho chuỗi chính, vừa kế thừa được tính an toàn của chuỗi chính. Rollup chia thành hai loại: một là optimistic rollup, hai là ZK rollup.

Optimistic rollup giả định tất cả các giao dịch đều hợp lệ, trừ khi có ai đó phản đối. Optimism và Arbitrum đều theo hướng này, nhưng cách thực hiện có khác nhau. Optimism khá đơn giản, dùng công nghệ Ethereum hiện có, chỉ chỉnh sửa nhẹ, đó là lý do các nhà phát triển thích nó. Nhưng nó có vấn đề: các nút sắp xếp vẫn còn tập trung, mặc dù nhóm phát triển nói sẽ hướng tới phân quyền trong tương lai. Arbitrum phức tạp hơn, dùng phương thức tranh chấp đa vòng, có thể xác minh giao dịch hiệu quả hơn, nhưng điều này cũng làm tăng độ khó học và thực thi.

ZK rollup đi theo hướng khác, dùng bằng chứng không kiến thức (zero-knowledge proof) để xác minh tính hợp lệ của giao dịch. Loopring là đại diện tiêu biểu của hướng này. Mỗi lô giao dịch đi kèm một bằng chứng zk-SNARK, hợp đồng lớp 1 có thể xác minh nhanh chóng, các giao dịch không hợp lệ bị từ chối ngay lập tức. Không còn thời gian rút tiền kéo dài nữa. Nhưng đổi lại, độ phức tạp của việc triển khai rất cao, yêu cầu tính toán lớn.

Theo thực tế, các giải pháp rollup có thể nâng cao khả năng xử lý của mạng Layer 2 của Ethereum lên tới 1000 đến 4000 TPS, phí giao dịch giảm xuống còn vài phần mười so với mạng chính. Ví dụ như Loopring, Layer 2 của nó có thể đạt gần 2000 giao dịch mỗi giây, phí chỉ bằng 1/30 đến 1/100 của mạng chính. Điều này mang lại sự thay đổi lớn cho người dùng.

Tuy nhiên, mỗi phương án đều có sự đánh đổi. Sidechain hy sinh tính an toàn để đổi lấy tính linh hoạt, trạng thái kênh đòi hỏi các bên tham gia phối hợp chặt chẽ, rollup thì an toàn hơn nhưng độ khó thực thi khác nhau. Tổng thể, kết hợp rollup và công nghệ sharding của ETH 2.0 chính là hướng mở rộng tương lai của Ethereum.

Chúng ta hiện vẫn đang trong giai đoạn sơ khai của các công nghệ này, nhiều dự án đang trong giai đoạn thử nghiệm. Nhưng nếu các giải pháp này trưởng thành, cộng với việc ETH 2.0 cuối cùng đi vào hoạt động, khả năng mở rộng, an toàn và phân quyền của Ethereum sẽ có bước nhảy vọt. Đó chính là lý do tôi luôn theo dõi sự phát triển của mạng lưới Layer 2 của Ethereum — nó quyết định trực tiếp liệu Ethereum có thể thực sự trở thành lớp thanh toán toàn cầu hay không.