Layer 2 Là Gì? Tất tần tất về giải pháp mở rộng của Ethereum

Layer 2 là gì?

Layer 2 (Lớp 2) là một lớp công nghệ được xây dựng trên nền tảng của một blockchain cơ bản (thường được gọi là mạng Layer 1) nhằm mở rộng khả năng và hiệu suất của mạng lớp dưới. Layer 2 giúp tăng cường khả năng xử lý giao dịch mà không làm giảm độ an toàn và tính phi tập trung của blockchain chính.

Để được coi là Layer 2, hệ thống này phải thừa hưởng tính bảo mật từ blockchain cơ bản. Nghĩa là, dữ liệu giao dịch cần được xác nhận bởi mạng Layer 1 thay vì dựa vào một hệ thống riêng lẻ các node. Ví dụ, sidechain thường không được coi là Layer 2 vì chúng sử dụng các cơ chế đồng thuận và validator riêng, tách biệt với bảo mật của chuỗi cơ sở.

Đối với những blockchain hy sinh khả năng mở rộng để đạt sự phân cấp và bảo mật cao, Layer 2 là giải pháp để tăng cường thông lượng giao dịch, dẫn đến phí giao dịch thấp hơn và cải thiện tốc độ giao dịch mà không ảnh hưởng đến tính phi tập trung hay bảo mật của mạng chính.

Tại Sao Layer 2 Phát Triển Mạnh Mẽ Trên Ethereum?

Ethereum có một hệ sinh thái rộng lớn và số lượng người dùng hoạt động đông đảo, vượt trội hơn so với các blockchain Layer 1 khác như Solana và Avalanche. Điều này dẫn đến vấn đề tăng phí gas và làm chậm tốc độ giao dịch.

Để giải quyết những thách thức này, Layer 2 trên Ethereum được phát triển nhằm giảm tải cho mạng chính, đồng thời cung cấp giao dịch nhanh và chi phí thấp, nhưng vẫn giữ được tính bảo mật và phi tập trung từ Ethereum.

Đọc thêm: Bitcoin Layer 2 là gì? Top 5 dự án Bitcoin L2 đáng chú ý

Layer 2 giải quyết các vấn đề của Layer 1 như thế nào?

Layer 1 là nền tảng cơ bản của blockchain, giữ vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ các ứng dụng phi tập trung (Dapp) và duy trì tính phân quyền. Tuy nhiên, khi mạng lưới phát triển và số lượng người dùng tăng lên nhanh chóng, Layer 1 như Ethereum bắt đầu gặp khó khăn với khả năng mở rộng, dẫn đến hiện tượng tắc nghẽn và chi phí giao dịch tăng cao.

Khả năng xử lý của blockchain dựa trên Layer 1 bị giới hạn bởi cơ chế xác thực giao dịch. Mỗi giao dịch cần được xác nhận bởi các node trong mạng, và chỉ khi đạt được sự đồng thuận thì giao dịch mới được thêm vào blockchain. Với số lượng người dùng tăng đột biến và khả năng xử lý của các node có giới hạn, mạng lưới dễ dàng trở nên quá tải, gây ra tắc nghẽn và phí giao dịch cao. Để khắc phục vấn đề này, giải pháp mở rộng thông qua Layer 2 đã trở nên cần thiết.

Layer 2 là các giải pháp được xây dựng trên Layer 1 để giảm bớt áp lực và tăng cường hiệu suất mạng. Các giải pháp Layer 2 đều có những đặc điểm chung sau:

• Mở rộng khả năng xử lý: Layer 2 giúp tăng đáng kể khả năng xử lý giao dịch, giảm tình trạng tắc nghẽn mạng và mở rộng băng thông, từ đó khắc phục các rào cản trong quá trình thực hiện giao dịch.
• Giảm chi phí: Layer 2 giảm chi phí giao dịch cho người dùng thông qua các cơ chế khác nhau, tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc sử dụng các dịch vụ trên blockchain.
• Bảo lưu tính bảo mật và phi tập trung: Layer 2 duy trì các yếu tố bảo mật và tính phi tập trung từ Layer 1, đồng thời nâng cao khả năng mở rộng của mạng lưới.

Tuy nhiên, dù Layer 2 hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích, vẫn còn tồn tại những thách thức chưa được giải quyết. Ví dụ, cơ chế Optimistic Rollups của Optimism đôi khi gặp khó khăn về bảo mật, và tốc độ giao dịch của ZK-Rollups chưa thể đáp ứng hoàn toàn nhu cầu thị trường. Việc di chuyển tài sản giữa các Layer 2 trên Ethereum cũng còn nhiều hạn chế, nhất là về thời gian và chi phí.

Di chuyển tài sản giữa các Layer 2 có thể phức tạp nếu không sử dụng các công cụ trung gian. Nếu người dùng không muốn sử dụng các giải pháp bridge của bên thứ ba như Orbiter Finance hay Stargate Finance, họ phải sử dụng Ethereum như một trung gian, điều này tốn nhiều thời gian và chi phí, dù Ethereum đã cải thiện phí giao dịch. Ngược lại, sử dụng bridge của bên thứ ba giúp tiết kiệm thời gian, giảm chi phí, nhưng chi phí này vẫn khá lớn so với các giao dịch thông thường.

Dù vẫn còn những hạn chế, sự phát triển không ngừng của công nghệ Layer 2 đã cho thấy tiềm năng lớn. Ethereum gần đây đã cập nhật EIP-4844, giúp giảm phí gas trong hệ sinh thái, đặc biệt là với các giải pháp Rollups. ZK-Rollups còn cho thấy khả năng giảm chi phí gas đến 40-100 lần so với Layer 1 của Ethereum.

Không chỉ vậy, vào tháng 1/2024, Vitalik Buterin đã đề xuất tăng giới hạn phí gas trên Ethereum lên 33%, từ 30 triệu lên 40 triệu gas, giúp mở rộng kích thước block và nâng cao khả năng xử lý giao dịch. Mặc dù có những lo ngại về rủi ro từ giao dịch spam, nhưng các đại diện của các Layer 2 phổ biến đều đánh giá cao đề xuất này, xem đây là một bước tiến quan trọng cho toàn bộ cộng đồng Ethereum.

Phân loại các giải pháp Layer 2

Để giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng của Ethereum và các blockchain khác, các giải pháp Layer 2 đã được phát triển, mỗi loại với cơ chế và ưu điểm riêng. Dưới đây là bốn giải pháp Layer 2 nổi bật: Plasma, State Channels, Sidechains và Rollups.

Plasma

Plasma là một kiến trúc Layer 2 do Vitalik Buterin và Joseph Poon đề xuất, với mục tiêu tăng cường khả năng mở rộng cho Ethereum bằng cách tạo ra các chuỗi con (child chains) hoạt động độc lập nhưng liên kết với chuỗi chính (parent chain).

Cơ chế hoạt động:

• Xử lý giao dịch trên chuỗi con: Giao dịch được thực hiện chủ yếu trên các chuỗi con, giúp giảm tải cho chuỗi chính Ethereum.
• Đồng thuận riêng biệt: Mỗi chuỗi con sử dụng cơ chế đồng thuận riêng, như Proof of Stake (PoS) hoặc Proof of Authority (PoA), để xác minh và ghi nhận các giao dịch.
• Cập nhật định kỳ: Trạng thái của chuỗi con được tổng hợp và cập nhật lên chuỗi chính Ethereum theo định kỳ, đảm bảo tính bảo mật và minh bạch.

Ưu điểm:

• Tăng cường khả năng xử lý: Plasma có thể xử lý số lượng giao dịch lớn hơn nhiều so với chuỗi chính, giảm tình trạng tắc nghẽn.
• Phí giao dịch thấp: Chi phí giao dịch trên chuỗi con thường thấp hơn so với chuỗi chính.
• Tùy chỉnh linh hoạt: Các chuỗi con có thể được thiết kế để phù hợp với nhu cầu cụ thể của các ứng dụng phi tập trung (DApp).

Ví dụ thực tế: OmiseGO, một dự án sử dụng Plasma để phát triển mạng lưới thanh toán phi tập trung, giúp chuyển tiền nhanh chóng và chi phí thấp hơn.

Thách thức:

• Phức tạp trong triển khai: Việc triển khai Plasma có thể phức tạp hơn so với các giải pháp mở rộng khác.
• Bảo mật phụ thuộc vào chuỗi con: Mức độ bảo mật của Plasma gắn liền với mức độ bảo mật của từng chuỗi con, có thể dẫn đến rủi ro bảo mật.

State Channels

State Channels là một giải pháp Layer 2 cho phép thực hiện các giao dịch trực tiếp giữa các bên ngoài chuỗi khối chính (off-chain), giảm tải cho mạng lưới chính.

Cơ chế hoạt động:

• Mở kênh trạng thái: Hai bên tham gia tạo một kênh bằng cách khóa một số tiền vào hợp đồng thông minh trên blockchain chính.
• Giao dịch off-chain: Các giao dịch được thực hiện trực tiếp giữa hai bên và cập nhật trạng thái kênh liên tục.
• Đóng kênh và ghi trạng thái: Khi kênh đóng, trạng thái cuối cùng của các giao dịch được ghi lại vào blockchain chính.

Ưu điểm:

• Giảm tải cho blockchain: Giảm số lượng giao dịch cần được xử lý trên chuỗi chính, giảm tải đáng kể.
• Giao dịch nhanh và chi phí thấp: Giao dịch được thực hiện nhanh hơn và không mất phí giao dịch cho từng giao dịch riêng lẻ.
• Bảo mật riêng tư: Giao dịch chỉ được chia sẻ giữa các bên tham gia, đảm bảo tính bảo mật và riêng tư.

Ví dụ thực tế: Raiden Network, một mạng lưới thanh toán phi tập trung, sử dụng State Channels để cho phép thanh toán nhanh và chi phí thấp trên Ethereum.

Thách thức:

• Phức tạp trong triển khai: Việc triển khai và quản lý State Channels có thể phức tạp.
• Tương thích với blockchain: Khả năng tích hợp và tương thích giữa các State Channels và blockchain chính đang trong quá trình phát triển.

Sidechains

Sidechains là các blockchain độc lập hoạt động song song với blockchain chính (mainchain), được kết nối thông qua cấu trúc chốt hai chiều (two-way peg).

Cơ chế hoạt động:

• Blockchain độc lập: Mỗi sidechain có bộ validator/miner và thuật toán đồng thuận riêng, cho phép nó hoạt động một cách độc lập.
• Kết nối với mainchain: Sidechain kết nối với blockchain chính thông qua cấu trúc chốt hai chiều, cho phép di chuyển tài sản qua lại giữa hai chuỗi.

Ưu điểm:

• Giảm tải cho mainchain: Sidechain xử lý và xác thực một lượng lớn dữ liệu, giảm tải cho blockchain chính.
• Tốc độ giao dịch nhanh: Giao dịch được xử lý nhanh hơn trên sidechain với chi phí thấp hơn.
• Tùy chỉnh linh hoạt: Sidechain có thể được điều chỉnh để đáp ứng các nhu cầu cụ thể của các DApp khác nhau.

Ví dụ thực tế:

• Polygon: Một sidechain cho Ethereum sử dụng Proof of Stake (PoS) để tăng tốc độ giao dịch và giảm phí gas.
• RSK: Một sidechain cho Bitcoin cung cấp khả năng hợp đồng thông minh và tăng cường tính bảo mật.

Thách thức:

• Phức tạp trong triển khai: Triển khai và quản lý sidechain có thể phức tạp.
• Bảo mật phụ thuộc vào sidechain: Mức độ bảo mật của sidechain phụ thuộc vào sự tin cậy của các validator/miner trên chuỗi đó.

Rollups

Rollups là các giao thức Layer 2 cho phép xử lý giao dịch ngoài chuỗi chính và tổng hợp dữ liệu giao dịch trước khi ghi lại lên blockchain chính.

Cơ chế hoạt động:

• Xử lý ngoài chuỗi: Rollups thực hiện tính toán giao dịch ngoài chuỗi chính, giảm tải cho blockchain.
• Tổng hợp và ghi lại: Sau một khoảng thời gian nhất định, chi tiết giao dịch được nén lại và chuyển giao để lưu trữ trên blockchain chính.

Ưu điểm:

• Tăng thông lượng giao dịch: Rollups giúp tăng thông lượng giao dịch của blockchain một cách đáng kể.
• Chi phí thấp: Xử lý giao dịch ngoài chuỗi giúp giảm chi phí giao dịch so với trên blockchain chính.
• Kế thừa tính bảo mật: Rollups kế thừa tính bảo mật từ blockchain chính, đảm bảo an toàn cho các giao dịch.

Phân loại:

1. Optimistic Rollups:
   • Giả định giao dịch hợp lệ: Mặc định tất cả giao dịch đều hợp lệ, chỉ tính toán khi có tranh chấp.
   • Ví dụ: Optimism, Arbitrum.
2. Zero-knowledge Rollups (ZK-Rollups):
   • Bằng chứng hợp lệ: Chạy tính toán ngoài chuỗi và gửi bằng chứng hợp lệ cho blockchain chính.
   • Ví dụ: zkSync, StarkNet, Loopring.

Thách thức:

• Phức tạp hơn trong triển khai: ZK-Rollups có tính bảo mật cao hơn nhưng phức tạp hơn so với Optimistic Rollups.
• Tùy thuộc vào nhu cầu dự án: Loại Rollups phù hợp sẽ phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của từng dự án.

Validiums

Validiums là một giải pháp Layer 2 tương tự như ZK-Rollups nhưng không lưu trữ dữ liệu trên blockchain chính.

Cơ chế hoạt động:

• Xử lý ngoài chuỗi: Các giao dịch được xử lý ngoài blockchain chính và xác minh qua hợp đồng thông minh.
• Không lưu trữ trên blockchain: Dữ liệu giao dịch không được lưu trữ trên blockchain chính, chỉ trạng thái cuối cùng được cập nhật.

Ưu điểm:

• Tăng cường hiệu suất: Validiums có thể xử lý lượng giao dịch lớn hơn nhiều so với blockchain chính.
• Chi phí thấp: Không lưu trữ dữ liệu trên blockchain giúp giảm đáng kể phí giao dịch.
• Giao dịch nhanh: Giao dịch được xử lý nhanh chóng do không cần xác minh toàn bộ dữ liệu trên blockchain chính.

Thách thức:

• Bảo mật thấp hơn: Bảo mật của Validiums kém hơn so với các giải pháp lưu trữ dữ liệu trên blockchain, do dữ liệu không được lưu trữ và xác minh toàn bộ trên chuỗi.
• Phức tạp trong triển khai: Triển khai và sử dụng Validiums có thể phức tạp hơn so với các giải pháp mở rộng khác.

Mỗi giải pháp Layer 2 mang lại những lợi ích và thách thức riêng, phục vụ các mục tiêu khác nhau từ việc tăng cường khả năng xử lý giao dịch, giảm chi phí đến việc đảm bảo tính bảo mật. Việc chọn lựa giải pháp phù hợp phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của từng dự án và ứng dụng phi tập trung (DApp).

Tình hình các Layer 2 sau nâng cấp Dencun

• Phí Giao Dịch Giảm Mạnh: Nâng cấp Dencun đã giúp giảm phí giao dịch trên các Layer 2 lên đến 90%, tạo điều kiện thuận lợi cho các ứng dụng, đặc biệt là GameFi.
• Số Lượng Giao Dịch Tăng: Số lượng giao dịch trên Layer 2 như Arbitrum, Base, và Optimism đã tăng đột biến sau nâng cấp, cho thấy sự chấp nhận và sử dụng rộng rãi của các giải pháp mở rộng này.

Đọc thêm: Các Layer-2 bắt đầu hưởng lợi từ Dencun

Kết luận

Layer 2 đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết các thách thức về khả năng mở rộng của blockchain. Dù còn nhiều khó khăn và hạn chế, các giải pháp Layer 2 đang dần cải thiện và phát triển, hứa hẹn mang lại nhiều tiềm năng cho tương lai của công nghệ blockchain.

Qua bài viết này, hy vọng bạn đã nắm được những kiến thức cơ bản về Layer 2 là gì, lợi ích của chúng dành cho Ethereum. Nếu bạn đọc có bất kỳ thắc mắc gì hãy để lại ở phần bình luận để được giải đáp thắc mắc ngay nhé!