Vào năm 2025, kiến trúc lớp blockchain đã phát triển đáng kể thông qua những tiến bộ mới trong các giải pháp Layer 0, Layer 1 và Layer 2:
Tích hợp Layer 0: Các giao thức hạ tầng lớn như Polkadot và Cosmos đã đạt được khả năng tương tác liền mạch giữa các blockchain khác nhau, với hơn 200 parachains hiện đang hoạt động trên nhiều hệ sinh thái.
Hiệu suất Layer 1: Ethereum đã hoàn thành nâng cấp Surge thành công, tăng gấp 100 lần thông lượng giao dịch trong khi vẫn duy trì các nguyên tắc phi tập trung.
Mức độ trưởng thành của Layer 2: Công nghệ Rollup đã được chuẩn hóa, ZK-rollups xử lý 85% giao dịch của Ethereum, và chi phí đã giảm 98% so với mức năm 2023.
Thị trường đã phản ứng tích cực với những phát triển này:
Loại layer | Tăng trưởng TVL (so với 2023) | Người dùng tích cực | Chi phí giao dịch trung bình |
---|---|---|---|
Layer 0 | +350% | 15 triệu+ | $0.005 |
Layer 1 | +210% | 110 triệu+ | $0.05 |
Layer 2 | +800% | 250 triệu+ | $0.001 |
Các giải pháp chéo lớp đã trở thành tiêu chuẩn của ngành, cho phép các ứng dụng hoạt động liền mạch trên nhiều lớp. Dữ liệu từ nền tảng cho thấy người dùng đang di chuyển đến các giải pháp tích hợp tận dụng sự bảo mật của Layer 1 và các lợi thế về hiệu suất của Layer 2.
Thách thức tam giác không thể đã vượt qua các cuộc thảo luận lý thuyết, với các ứng dụng thực tiễn thể hiện một sự cân bằng chưa từng có giữa bảo mật, phân quyền và khả năng mở rộng thông qua một cách tiếp cận lai kết hợp các lợi thế của các lớp khác nhau.
[TL; DR]
Trong tin tức về tài sản tiền điện tử, khả năng mở rộng, Layer 0/1/2 chắc chắn là một chuỗi thuật ngữ thường được nhắc đến. Vậy Layer 0, Layer 1 và Layer 2 của blockchain là gì, và những đặc điểm và ứng dụng khác nhau của ba lớp này là gì?
Vào tháng 1 năm 2009, người lập trình bí ẩn Satoshi Nakamoto đã tạo ra khối Bitcoin trên một máy chủ đặt tại Helsinki. Hiện tại, Bitcoin đã phát triển thành một hệ thống lớn với hàng chục nghìn nút trên toàn cầu và tổng giá trị thị trường vượt quá 1 triệu đô la. Bitcoin hoàn hảo giải quyết vấn đề đại diện giá trị trong thế giới kỹ thuật số và đã mang công nghệ blockchain đến với nhân loại. Nếu chúng ta phân tích kỹ cấu trúc của hệ thống Bitcoin, nó có thể được chia thành năm lớp dựa trên chức năng: lớp dữ liệu, lớp mạng, lớp đồng thuận, lớp khuyến khích, và lớp ứng dụng. Tiếp theo, Ethereum, đã nhanh chóng nổi lên nhờ vào hợp đồng thông minh, đã thiết lập một mô hình mới cho các hệ thống blockchain bằng cách thêm một lớp hợp đồng giữa lớp khuyến khích và lớp ứng dụng. Hãy để chúng tôi giải thích điều này một cách chi tiết từ dưới lên.
Lớp dữ liệu và lớp mạng là kiến trúc cơ bản của blockchain, và chúng cũng là lớp thấp nhất của toàn bộ hệ thống blockchain.
Layer dữ liệu bao gồm các cấu trúc dữ liệu của mỗi khối, chẳng hạn như cây Merkle, cũng như cách mà các khối khác nhau được kết nối đầu-cuối để tạo thành một chuỗi. Ngoài ra, Layer dữ liệu cũng bao gồm các thuật toán mã hóa băm và các thuật toán mã hóa bất đối xứng được sử dụng để đảm bảo tính bất biến của blockchain. Layer dữ liệu blockchain có thể được xem như một cơ sở dữ liệu với các đặc tính phân tán và tính bất biến. Cơ sở dữ liệu phân tán này cần được duy trì tập thể bởi tất cả các nút của hệ thống, điều này dẫn đến lớp mạng của blockchain.
Lớp mạng (Network Layer) mô tả một mạng P2P khổng lồ bao gồm tất cả các nút trong blockchain. Trong mạng phân tán, điểm-điểm này, một khi một nút tạo ra một khối mới, nó sẽ truyền tải thông tin đến một số nút gần đó thông qua cơ chế phát sóng (Transmission Mechanism). Các nút khác, sau khi hoàn thành việc xác minh khối (Authentication Mechanism), sẽ lại truyền dữ liệu đến các nút khác. Cuối cùng, sau khi phần lớn các nút trong toàn bộ hệ thống hoàn thành việc xác minh khối, khối đó sẽ chính thức được kết nối với blockchain.
Ngoài kiến trúc cơ bản, lớp đồng thuận, lớp khuyến khích, lớp hợp đồng và lớp ứng dụng cùng nhau tạo thành phần giao thức của blockchain.
Layer đồng thuận chủ yếu bao gồm các thuật toán cơ chế đồng thuận của blockchain. Trong một mạng blockchain, nhiều nút ban đầu không liên quan đạt được sự thống nhất thông qua các thuật toán đồng thuận, duy trì tính nhất quán của lớp dữ liệu. Hiện tại, các cơ chế đồng thuận phổ biến hơn bao gồm Proof of Work (PoW) được sử dụng bởi Bitcoin và Proof of Stake (PoS) được sử dụng bởi Ethereum 2.0. EOS Cơ chế đồng thuận là một trong những đổi mới cốt lõi của công nghệ blockchain, ảnh hưởng đáng kể đến tính bảo mật và hiệu quả hoạt động của hệ thống. Ngoài ra, các thuật toán đồng thuận cũng là phương tiện chính cho việc quản trị cộng đồng trong blockchain.
Lớp Kích hoạt chủ yếu bao gồm Cơ chế Phát hành và Cơ chế Phân phối của blockchain. Thông qua thiết kế của cơ chế khuyến khích, các nút trong hệ thống sẽ tự nguyện duy trì sự an toàn của toàn bộ mạng lưới blockchain. Ví dụ, trong cơ chế PoW của Bitcoin, bitcoin mới phát hành được phân phối cho các thợ đào của các nút đóng gói. Sự đồng thuận được đạt được theo cách gần giống như “càng làm nhiều, càng kiếm được nhiều”; các nút có nhiều sức mạnh tính toán hơn có khả năng cao hơn để đóng gói các khối thành công và do đó có được quyền ghi chép. Trong một số cơ chế khuyến khích, các nút lạm dụng quyền lực của mình cũng có thể bị trừng phạt bởi hệ thống.
Bitcoin sáng tạo tích hợp cơ chế khuyến khích kinh tế vào các thuật toán, cho phép các thợ mỏ cạnh tranh quyền kế toán thông qua sức mạnh tính toán. Điều này không chỉ duy trì hệ thống giao dịch mà còn phát hành các token mới, sau đó được phân phối như là phần thưởng cho các thợ mỏ, từ đó hình thành một vòng khép kín ổn định và an toàn. Trong quá trình này, chức năng của Bitcoin như tiền điện tử cũng được hiện thực hóa. Hãy cùng tiếp tục tiến tới lớp trên.
Layer hợp đồng chủ yếu bao gồm các mã _script_ khác nhau, các thuật toán và hợp đồng thông minh, và nó là nền tảng cho việc thực hiện nhiều chức năng nâng cao trong blockchain. Trong blockchain, nó thực sự hiện thực hóa cái gọi là “mã là luật”; một khi thuật toán hợp đồng được kích hoạt, nó sẽ chạy theo các cài đặt ban đầu mà không có bất kỳ can thiệp hoặc thúc đẩy nào từ bên thứ ba. Hơn nữa, nhờ vào tính hoàn thiện Turing của hợp đồng thông minh, layer hợp đồng cũng sở hữu khả năng lập trình, điều này mang lại cho toàn bộ mạng lưới blockchain một bản chất tương tự như của một máy ảo.
Lớp Ứng Dụng là lớp trên cùng của toàn bộ hệ thống blockchain, bao gồm các kịch bản ứng dụng khác nhau của blockchain đó. Đối với blockchain Bitcoin, việc phát hành, chuyển nhượng và các chức năng kế toán hoàn chỉnh của hệ thống tiền điện tử Bitcoin cấu thành “Lớp Ứng Dụng” của nó; trong khi đó, đối với một blockchain có thể lập trình như Ethereum, nhiều tính năng nâng cao và nhiều DApp cùng nhau tạo thành lớp ứng dụng của nó.
Sáu cấp độ của hệ thống blockchain có cấu trúc liên kết chặt chẽ với nhau, cùng nhau thực hiện các chức năng của blockchain. Quay trở lại vấn đề khả năng mở rộng được đề cập ở đầu bài viết này, ngành công nghiệp thường tham chiếu đến Mô hình Tham chiếu Liên kết Mở (OSI) trong lĩnh vực truyền thông, phân loại lại sáu cấp độ của hệ thống blockchain thành ba lớp, cụ thể là Layer 0, Layer 1 và Layer 2, từ dưới lên trên.
Trong số đó, Layer 0, còn được gọi là lớp truyền dữ liệu, tương ứng với lớp đáy của mô hình OSI và chủ yếu liên quan đến các vấn đề tích hợp giữa blockchain và mạng truyền thống. Các giải pháp mở rộng Layer 0 tương ứng là các giải pháp tăng cường hiệu suất mà không thay đổi cấu trúc blockchain và giữ nguyên các quy tắc sinh thái ban đầu của nó. Vì nó không ảnh hưởng đến chính blockchain, các giải pháp mở rộng Layer 0 có tính linh hoạt cao. Đồng thời, các giải pháp mở rộng Layer 0 cũng tương thích với Layer 1⁄2các giải pháp mở rộng, làm việc cùng nhau để cải thiện hiệu suất của các mạng blockchain theo cách gấp bội. Trong các giao thức mạng cơ sở, vẫn còn nhiều vấn đề liên quan đến hiệu suất đáng để tối ưu hóa. Hiện tại, các hướng công nghệ mở rộng Layer 0 hiện có bao gồm BDN (Mạng phân tán), giao thức QUIC UDP, v.v.
Ngoài ra, Polkadot thường được gọi là một blockchain Layer 0. Điều này là do mạng chính Polkadot, với vai trò là một relay chain, chỉ phục vụ để cung cấp bảo mật và khả năng tương tác giữa các parachain khác nhau. Trên Polkadot, có thể liên kết các blockchain Layer 1 tương tự như Ethereum thông qua các slot, chẳng hạn như chuỗi Moonbeam, cũng hỗ trợ ngôn ngữ Solidity.
Layer 1 tương ứng với lớp dữ liệu, lớp mạng, lớp đồng thuận và lớp khuyến khích trong mô hình sáu lớp. Đối với hầu hết Tài sản tiền điện tử, Layer 1 là chuỗi công khai duy nhất, và tất cả các giao dịch đều được thanh toán trên đó. Các giải pháp mở rộng Layer 1, còn được gọi là mở rộng trên chuỗi, đề cập đến các giải pháp mở rộng được thực hiện trên giao thức lớp cơ sở của blockchain. Thông thường, nó yêu cầu sửa đổi các thuộc tính vốn có như dung lượng khối, thời gian tạo khối và cơ chế đồng thuận để nâng cao khả năng giao dịch. Cụ thể, việc nâng cấp kích thước khối của Bitcoin tăng dung lượng của mỗi khối Bitcoin, cho phép chứa nhiều giao dịch hơn; Bitcoin SegWit giảm không gian chiếm giữ của mỗi giao dịch đơn lẻ trung bình, cho phép mỗi khối chứa nhiều giao dịch hơn; nâng cấp lên DPoS cũng có thể đạt được hiệu suất tốt hơn với chi phí của một mức độ phân cấp và an ninh nhất định. Tuy nhiên, do các hạn chế về vật lý và kinh tế, hiệu quả của việc mở rộng Layer 1 có giới hạn.
Về các nguyên tắc và giới hạn của khả năng mở rộng Layer 1, vui lòng tham khảo bài viết blog trước của chúng tôi:
Layer 2 tương ứng với lớp hợp đồng và lớp ứng dụng của blockchain. Giải pháp mở rộng Layer 2, còn được gọi là mở rộng ngoài chuỗi, đề cập đến việc cải thiện tốc độ xử lý giao dịch mà không thay đổi các giao thức cơ bản và các quy tắc cơ bản của blockchain, thông qua các giải pháp như kênh trạng thái và sidechain. Layer 2 mở rộng ra bên ngoài chuỗi chính và có mối quan hệ bổ sung với Layer 1; tức là, Layer 2 là hạ tầng được xây dựng trên blockchain cơ bản, cung cấp khả năng mở rộng, tính hữu dụng và quyền riêng tư tốt hơn cho blockchain. So với Layer 1, nơi theo đuổi an ninh và phân quyền, Layer 2 nhắm đến hiệu quả và hiệu suất tối ưu. Hiện tại, các giải pháp Layer 2 phổ biến bao gồm Side Chain, Plasma, kênh trạng thái và Rollup.
Đối với các giải pháp Layer 2 phổ biến trên Ethereum, vui lòng tham khảo bài viết blog trước của chúng tôi: Cách chơi với Ethereum Layer 2? Hiểu nâng cấp mở rộng của Ethereum trong một bài viết.
Kể từ sự phát triển nhanh chóng của Bitcoin và Ethereum, vấn đề hiệu suất không đủ luôn là một đám mây đen lơ lửng trên các chuỗi công khai đã được thiết lập. Cách để phá vỡ “tam giác không thể” và đạt được giải pháp tối ưu giữa khả năng mở rộng, phân cấp và bảo mật cũng được coi là “Chén Thánh” trong lĩnh vực blockchain.
Trong các bài viết tiếp theo, chúng tôi sẽ giới thiệu cụ thể về các giải pháp mở rộng blockchain khác nhau, đồng thời theo dõi những xu hướng hàng đầu của ngành và báo cáo những tiến bộ mới nhất trong công nghệ mở rộng. Hãy theo dõi.