Layer 1 trong Blockchain là gì? Cơ sở phát triển trong thị trường Crypto

Layer 1 trong blockchain là gì?

Layer 1 Blockchain là các blockchain nền tảng, hoạt động như mạng chính của hệ sinh thái và có khả năng xử lý, hoàn thiện các giao dịch trên blockchain của chính nó mà không cần mạng khác.

Layer 1 Blockchain thường sở hữu native token riêng, được sử dụng để thanh toán phí giao dịch. Bên cạnh đó, Layer 1 Blockchain cũng hoạt động như cơ sở hạ tầng cho các ứng dụng, giao thức và mạng khác xây dựng trên đó như Layer 2 hay các dApp.

Đặc điểm chính của Layer 1 là cơ chế đồng thuận (consensus). Cơ chế đồng thuận khác nhau cung cấp tốc độ, sự bảo mật và thông lượng giao dịch khác nhau. Do đó, mỗi blockchain đều có các ưu, nhược điểm riêng.

Tại sao việc mở rộng Layer 1 trong Blockchain quan trọng?

Tính phi tập trung, khả năng mở rộng và sự bảo mật là ba mục tiêu chính của bất kỳ blockchain nào. Như Vitalik Buterin, người sáng lập của Ethereum đã nhấn mạnh, trong cùng một lúc các blockchain chỉ có thể cung cấp hai trong ba tính năng này. Đây được gọi là Bộ ba nan giải của blockchain (hay Blockchain trilemma).

Trong đó, khả năng mở rộng có vẻ mang tính thách thức nhất và là mối quan tâm lớn đối với các blockchain Layer 1. Với cơ chế đồng thuận Proof of Work, Bitcoin và nhiều Layer 1 khác có tính phi tập trung và độ bảo mật, nhưng lại gặp khó khăn về khả năng mở rộng. Việc giải quyết các vấn đề toán học phức tạp để thêm một giao dịch mới vào blockchain khiến các thợ đào tốn nhiều thời gian và tài nguyên, đồng thời nó lại không thân thiện với môi trường.

Trong những thời điểm nhu cầu giao dịch tăng cao, khả năng xử lý thông lượng thấp có thể  khiến giao dịch bị chậm lại và phí giao dịch tăng lên. Thuật ngữ “thông lượng” chỉ số lượng giao dịch mà hệ thống có thể xử lý mỗi giây. Trong khi các công ty thanh toán như Visa có thể xử lý gần 20,000 TPS với mạng thanh toán điện tử VisaNet, Bitcoin chỉ có thể thực hiện từ 3-7 TPS.

Lý do là vì VisaNet chạy trên một hệ thống tập trung, trong khi Bitcoin lại sử dụng một hệ thống phi tập trung, do đó nó cần sử dụng nhiều sức mạnh và thời gian xử lý hơn để bảo vệ quyền riêng tư của người dùng. Mỗi dữ liệu giao dịch của Bitcoin đều phải trải qua nhiều bước, bao gồm việc chấp nhận, khai thác, phân phối và xác thực bởi mạng node.

Việc tiền điện tử có khả năng trở thành một phần trong thế giới kinh doanh khiến các nhà phát triển blockchain cố gắng tăng thông lượng xử lý của blockchain bằng việc mở rộng các Layer 1 này. Nhờ vậy, các nhà phát triển có thể phục vụ nhiều người dùng hơn, người dùng cũng có trải nghiệm giao dịch nhanh cùng chi phí rẻ hơn.

Một số phương thức mở rộng Layer 1 trong blockchain

Nhiều phương thức đã được thử nghiệm để tăng khả năng mở rộng của Layer 1 blockchain, giúp blockchain đạt được thông lượng cao hơn, bao gồm:

• Tăng kích thước block, cho phép xử lý nhiều giao dịch hơn trong mỗi block.
• Thay đổi cơ chế đồng thuận, chẳng hạn chuyển từ Proof of Work sang Proof of Stake.
• Thực hiện sharding, một dạng phân vùng cơ sở dữ liệu.

Tăng kích thước block

Việc tăng kích thước block của Layer 1 blockchain yêu cầu hard fork. Quá trình này tạo ra hai phiên bản của blockchain, một phiên bản có cập nhật và một phiên bản không cập nhật. Kích thước block lớn hơn cho phép nhiều giao dịch được xử lý hơn, thời gian giao dịch nhanh hơn và chi phí thấp hơn.

Consensus protocol (Giao thức đồng thuận)

Việc chuyển từ sử dụng Proof of Work, một cơ chế đồng thuận chậm và tốn nhiều tài nguyên, sang sử dụng Proof of Stake có thể giúp tăng khả năng mở rộng của các Layer 1 một cách đáng kể. Proof of Stake cung cấp tốc độ giao dịch tốt hơn, nhưng nó lại kém về tính bảo mật.

Tìm hiểu thêm: Các cơ chế đồng thuận phổ biến trong crypto

Sharding (Phân đoạn)

Một lựa chọn khác là sharding, một kỹ thuật phân vùng cơ sở dữ liệu. Sharding thường được áp dụng cho công nghệ sổ cái phân tán trong blockchain (blockchain distributed ledgers).

Cụ thể, sharding bao gồm việc chia nhỏ mạng và node thành một tập hợp các khối cơ sở dữ liệu (data base) riêng lẻ khác nhau, còn được gọi là các phân đoạn (shard). Việc phân chia này giúp phân tán khối lượng công việc và cải thiện tốc độ giao dịch. Mỗi phân đoạn quản lý một tập hợp con các hoạt động của toàn mạng, nghĩa là nó có các giao dịch, node và block riêng biệt.

Các node lúc này sẽ không cần duy trì một bản sao hoàn chỉnh của toàn bộ blockchain. Thay vào đó, mỗi node báo cáo lại công việc đã hoàn thành cho chuỗi chính để chia sẻ trạng thái dữ liệu cục bộ, bao gồm số dư của địa chỉ và các chỉ số chính khác.

Vậy sharding sẽ gặp phải khó khăn gì trong quá trình hoạt động? Công nghệ này có tồn tại rủi ro hay thách thức gì không? Tìm hiểu toàn bộ về Sharding tại đây.

So sánh Layer 1 với Layer 2 blockchain

Layer 2 là tên gọi chung cho các giải pháp giải quyết vấn đề về tính mở rộng của Layer 1. Đặc điểm chung của Layer 2 là chúng được xây dựng trên Layer 1 và kế thừa tính bảo mật cũng như tính sẵn sàng của dữ liệu từ Layer 1. Chúng có khả năng xử lý nhiều giao dịch hơn, giúp giảm chi phí và có tốc độ xác nhận giao dịch nhanh hơn Layer 1. Một số ví dụ về blockchains Layer 2 là Polygon, X-dai, Immutable-X, Arbitrum, Loopring…

Một ví dụ về Layer 2 của Bitcoin là Lightning Network. Giao thức này cho phép các giao dịch ngang hàng diễn ra nhanh chóng với các node và phần mềm riêng, trong khi vẫn giao tiếp với chuỗi chính. Bên cạnh Bitcoin, Lightning Network cũng được  các Layer 1 khác như Litecoin sử dụng.

Tìm hiểu thêm: Layer 2 là gì? Đặc điểm và hạn chế của Layer 2

Các dự án Blockchain Layer 1 nổi bật

Aptos (APT)

Aptos là blockchain Layer 1 nổi bật, tập trung vào việc cung cấp một blockchain an toàn và sẵn sàng phục vụ lượng người dùng lớn trên thế giới. Aptos sử dụng ngôn ngữ lập trình Move giúp quản lý và xác minh nguồn tài nguyên trên blockchain để đảm bảo tính an toàn. Dự kiến dự án sẽ ra mắt mainnet vào tháng 10/2022.

Hiện nay, hệ sinh thái đã phát triển khá hoàn thiện ở nhiều mảng khác nhau như DeFi, Gaming, Launchpad, Wallet, NFT…

Tìm hiểu thêm về tiềm năng của Aptos: Tổng quan hệ sinh thái Aptos

Nguồn: Coin98 Analytics

Sui (SUI)

Sui là nền tảng hợp đồng thông minh hiệu suất cao theo cấu trúc Monolithic, có khả năng xử lý mọi tác vụ và công việc trên một mạng lưới duy nhất.

Sui sở hữu khả năng mở rộng lên đến vài trăm nghìn TPS (số lượng giao dịch xử lý trong mỗi giây) và có thời gian block dao động từ 2 - 3 giây. Blockchain này cũng sử dụng ngôn ngữ lập trình Move tương tự như Aptos.

Tìm hiểu thêm: Tổng quan hệ sinh thái Sui

Ethereum (ETH)

Ethereum là nền tảng điện toán phân tán, mã nguồn mở dựa trên công nghệ chuỗi khối (blockchain), cho phép các nhà phát triển xây dựng các ứng dụng phi tập trung (DApps) và các tổ chức tự trị phi tập trung (DAOs). Đây được xem là một trong những blockchain lớn trong thị trường crypto. Đã có rất nhiều Layer 2 tương thích với EVM được phát triển như zkSync, SKALE, Optimism…

Tìm hiểu thêm: Tổng quan hệ sinh thái Ethereum

Tổng kết

Khả năng mở rộng là một trong những vấn đề lớn mà Layer 1 blockchain đang phải đối mặt. Khi nhu cầu về tiền điện tử tăng lên, áp lực để các giao thức blockchain mở rộng quy mô cũng sẽ tăng lên. Vì cả hai Layer đều có những hạn chế nhất định, giải pháp trong tương lai sẽ là xây dựng một giao thức có thể giải quyết vấn đề nan giải về khả năng mở rộng trong khi vẫn đảm bảo tính bảo mật.