Blockchain scaling được biết đến trong cộng đồng với tính năng được ứng dụng với mục đích làm tăng khối lượng thực hiện giao dịch ở nền tảng blockchain. Nếu tiền mã hoá càng trở nên phổ biến thì đồng nghĩa với nhu cầu về giao dịch của đồng coin đó cũng sẽ tăng lên thì công nghệ này sẽ giúp quá trình xử lý giao dịch được diễn ra một cách nhanh chóng với hiệu suất cao. Để có thể trở thành một nhà đầu tư “uyên bác” hơn thì đừng bỏ qua kiến thức liên quan đến Blockchain Scaling ở bài viết này nhé!
Blockchain scaling là gì?
Blockchain scaling được định nghĩa chính là khả năng có thể xử lý khối lượng lớn giao dịch ở một blockchain mà hiệu suất sẽ không bị ảnh hưởng thậm chí là chi phí cũng sẽ không tăng quá nhiều. Hay nói một cách đơn giản thì blockchain scaling giống như một mô hình mở rộng của nền tảng blockchain.
Hoạt động mở rộng blockchain nhằm hướng tới mục tiêu gia tăng thông lượng của mạng hỗ trợ mạng lưới có đủ khả năng để đáp ứng những nhu cầu giao dịch của trader. Ví dụ như các blockchain như Ethereum hay Bitcoin vào thời điểm lúc đầu chỉ có thể xử lý được số lượng giao dịch ở mỗi giây rất ít. Nhưng khi mở rộng blockchain thì việc xử lý giao dịch đã trở nên nhanh chóng và dễ dàng hơn rất nhiều.
Lý do cần phải mở rộng quy mô của blockchain – Blockchain Scaling là gì?
Có nhiều lý do khiến cho việc mở rộng blockchain trở thành một vấn đề quan trọng, một trong số đó là:
Giúp mở rộng số lượng người dùng cũng như giao dịch
Nếu số lượng trader gia nhập vào mạng blockchain ngày càng tăng thì có nghĩa là khối lượng giao dịch cũng sẽ gia tăng theo. Nếu blockchain không thể mở rộng thì tình trạng tắc nghẽn sẽ xảy ra ở mạng lưới. Điều trên kéo thời thời gian xác nhận trở nên lâu hơn cũng như chi phí cho giao dịch cũng tăng lên.
Cải thiện hiệu suất
Hiệu suất của mạng lưới sẽ được cải thiện hơn rất nhiều nếu sử dụng blockchain scaling. Song song đó nó cũng sẽ cho phép xử lý cúng nhiều giao dịch. Vì lẽ đó mà việc mở rộng trở nên quan trọng đối với những ứng dụng có yêu cầu cao về tốc độ.
Đảm bảo cho tính cạnh tranh
Blockchain nếu muốn cạnh tranh với những nền tảng khác thì phải sở hữu được khả năng mỗi giây xử lý được hàng ngàn giao dịch. Nếu không, lượng người sử dụng nền tảng sẽ không thể tăng trưởng.
Giải quyết vấn đề liên quan đến tắc nghẽn
Những mạng blockchain như Ethereum và Bitcoin đã phải đối mặt với trạng thái tắc nghẽn trước đó. Điều này đã gây hậu quả là chi phí giao dịch bị đội lên cao và tốn nhiều thời gian để xác nhận. Do đó việc dùng Blockchain Scalability là rất cần thiết để có thể hạn chế những vấn đề tắc nghẽn trong giao dịch.
Hỗ trợ cho nhiều lĩnh vực
Ngoài lĩnh vực crypto ra thì blockchain còn được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác như: quản trị chuỗi cung ứng, hợp đồng thông minh và y tế. Do đó mà việc mở rộng blockchain sẽ đáp ứng được nhu cầu cho nhiều lĩnh vực khác nhau.
Giảm tải độ nặng ở blockchain chính
Những giải pháp cho hoạt động mở rộng sẽ hạn chế gánh nặng ở blockchain chính. Vì vậy mà giao dịch được xử lý nhanh hơn, tiết kiệm chi phí hơn.
Những nỗ lực mở rộng quy mô blockchain của Bitcoin
Tăng block size và điều chỉnh block time
Bitcoin ra mắt vào năm 2007, là mạng lưới blockchain đầu tiên được thiết kế để hoạt động như một hệ thống thanh toán ngang hàng (P2P) an toàn. Ban đầu, Bitcoin vận hành với kích thước khối (block size) cố định ở mức 1 MB, giúp hệ thống duy trì sự ổn định trong giai đoạn đầu.
Tuy nhiên, khi nhu cầu giao dịch tăng lên thì giới hạn 1 MB bắt đầu trở thành rào cản đối với khả năng mở rộng. Để giải quyết vấn đề này, một đề xuất tăng kích thước khối lên 8 MB đã được đưa ra, nhưng do cộng đồng không đạt được sự đồng thuận, blockchain Bitcoin đã xảy ra hard fork. Cụ thể:
- Bitcoin Core: Vẫn duy trì kích thước khối 1 MB giữ nguyên nguyên tắc thiết kế ban đầu.
- Bitcoin Cash: Chấp nhận mở rộng block size lên 8 MB và sau đó tiếp tục nâng lên 32 MB vào năm 2010. Với dung lượng lớn hơn, Bitcoin Cash có thể xử lý nhiều giao dịch hơn trong cùng một đơn vị thời gian.
Bên cạnh việc tăng kích thước khối, một hướng tiếp cận khác nhằm cải thiện thông lượng giao dịch là giảm thời gian tạo khối (block time). Litecoin – một bản fork của Bitcoin đã thay đổi thông số này từ 10 phút xuống 2.5 phút, giúp tốc độ xử lý giao dịch nhanh hơn khoảng 4 lần so với Bitcoin. Nhờ đó, Litecoin có thể đạt tốc độ xử lý tối đa 56 TPS (transactions per second).
Segregated Witness (SegWit) – Tối ưu hóa dung lượng giao dịch
Năm 2017, nhóm phát triển Bitcoin Core đã đề xuất bản nâng cấp Segregated Witness (SegWit) nhằm giải quyết vấn đề mở rộng mà không cần tăng kích thước khối theo cách trực tiếp. SegWit giúp tách chữ ký số (witness data) khỏi dữ liệu giao dịch, từ đó tối ưu hóa không gian lưu trữ trên blockchain.
Về mặt lý thuyết, SegWit có thể mở rộng kích thước khối tối đa lên 4 MB, nhưng do hạn chế thực tế về điều kiện mạng, kích thước khối hiệu quả chỉ dao động ở mức 2.1 MB. Trên thực tế, trung bình các khối sau khi triển khai SegWit vẫn chỉ nhỉnh hơn 1 MB một chút.
Tuy nhiên, điểm đột phá của SegWit không chỉ nằm ở việc tăng dung lượng giao dịch, mà còn mở đường cho các giải pháp mở rộng Layer 2. Một trong những sáng kiến quan trọng ra đời sau SegWit là Lightning Network được triển khai vào năm 2018. Đây là hệ thống off-chain payment channel, cho phép xử lý giao dịch Bitcoin gần như tức thời với phí rất thấp.
Sau Bitcoin, Ethereum trở thành blockchain lớn thứ 2 trong thị trường crypto, đóng vai trò nền tảng cho nhiều cải tiến về công nghệ và cơ sở hạ tầng. Các giải pháp mở rộng blockchain không chỉ giới hạn trong Bitcoin mà còn được áp dụng rộng rãi trên Ethereum và các hệ thống Layer 1 khác. Phần tiếp theo sẽ đi sâu vào quá trình hình thành và phát triển của những khái niệm mới trong hệ sinh thái Ethereum.
Cuộc đua mở rộng quy mô blockchain: Từ monolithic đến modular
Sự ra đời của monolithic blockchain và giải pháp on-chain scaling
Năm 2015, Vitalik Buterin đã giới thiệu Ethereum, mở ra kỷ nguyên mới cho cơ sở hạ tầng phi tập trung. Với khả năng triển khai smart contract, vận hành dApp và tương thích với EVM, Ethereum giúp khắc phục nhiều hạn chế của các blockchain đi trước.
Từ góc độ kiến trúc thì blockchain có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau. Tuy nhiên, nếu xét về chức năng và vai trò, nó có thể chia thành 4 lớp chính gồm:
- Execution Layer: Chịu trách nhiệm xử lý giao dịch và cập nhật trạng thái mạng trên blockchain.
- Settlement Layer: Định danh tính hợp lệ của giao dịch và đảm bảo finality (tính cuối cùng của giao dịch).
- Data Availability Layer: Đảm bảo dữ liệu giao dịch luôn sẵn sàng để các node có thể truy xuất.
- Consensus Layer: Xác thực sự đồng thuận của mạng.
Thách thức mở rộng và on-chain scaling
Ethereum hoạt động theo kiến trúc monolithic, tức là đảm nhận cả 4 chức năng trên cùng một hệ thống thống nhất. Điều này giúp tăng cường tính bảo mật nhưng cũng đặt ra rào cản về hiệu suất. Mặc dù Ethereum đã trải qua nhiều đợt nâng cấp nhằm cải thiện khả năng mở rộng, nhưng vẫn chưa thể đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của hệ sinh thái.
Các blockchain Layer 1 sau này đã thử nghiệm nhiều phương pháp mở rộng trực tiếp trên chính mạng lưới, hay còn gọi là on-chain scaling solutions, bao gồm:
- Tăng kích thước block (block size limit) để xử lý nhiều giao dịch hơn mỗi khối.
- Sharding phân tách trạng thái blockchain thành các phần nhỏ hơn, giúp xử lý giao dịch song song (parallel execution).
- Nâng cấp cơ chế đồng thuận, tối ưu tốc độ xác thực giao dịch.
Tuy nhiên, các giải pháp này vẫn chưa đủ để giải quyết triệt để vấn đề mở rộng.
Modular blockchain và sự trỗi dậy của off-chain scaling
Nhận thấy hạn chế của việc mở rộng ngay trên Layer 1, các nhà phát triển bắt đầu tập trung vào Layer 2 scaling solutions. Vitalik Buterin cùng cộng đồng Ethereum đã đề xuất một chiến lược mới, trong đó tập trung vào rollup giúp giảm tải đáng kể cho Ethereum.
Điều này dẫn đến sự ra đời của modular blockchain, một mô hình phân tách nhiệm vụ giữa các thành phần bên trong và bên ngoài mạng lưới. Thay vì blockchain đảm nhận toàn bộ bốn lớp trên, modular blockchain có thể “outsource” một hoặc nhiều layer cho các hệ thống bên thứ 3 nhằm tối ưu hiệu suất.
Các giải pháp off-chain scaling nổi bật bao gồm:
- Rollup: Gồm Optimistic rollup và Zero-knowledge rollup giúp giảm tải xử lý giao dịch trên Ethereum.
- Sidechains: Chuỗi bên hoạt động độc lập nhưng có thể tương tác với chuỗi chính.
- State Channels: Giúp giao dịch diễn ra ngoài chuỗi và chỉ cập nhật kết quả cuối cùng lên blockchain.
- Plasma Chain: Chuỗi con (child chain) kế thừa bảo mật từ chuỗi chính, nhưng vận hành tách biệt.
- Validium Chain: Giải pháp tương tự Rollup nhưng lưu trữ dữ liệu ngoài chuỗi để tăng tốc độ xử lý.
Việc chuyển từ kiến trúc monolithic sang modular blockchain không chỉ giúp mở rộng quy mô mà còn thúc đẩy sự phân quyền của hạ tầng blockchain. Thay vì một vài blockchain thống trị thị trường, ngày càng có nhiều thực thể tham gia đóng góp giá trị để tạo nên một hệ sinh thái đa dạng và linh hoạt hơn.
Phương pháp để mở rộng mạng lưới blockchain
Ngay khi có góc nhìn chi tiết về cấu trúc của blockchain cũng như những giải pháp mở rộng mạng lưới, những nhà phát triển blockchain vẫn đi sâu vào nghiên cứu nhằm tìm ra cách thức để triển khai nó một cách tối ưu nhất.
Những mạng lưới blockchain có thể tiếp cận theo hai cách sau đây để mở rộng mạng:
- Vertical Scaling: mô hình mở rộng đi theo chiều dọc
- Horizontal Scaling: mô hình mở rộng đi theo chiều ngang
Đa phần trong thời kỳ đầu, những blockchain đều được mở rộng theo hướng vertical, tuỳ thuộc vào những bên tham gia vào mạng lưới mà sự nâng cấp sẽ diễn ra như thế nào. Tuy đem lại hiệu quả tích cực nhưng lại có khó khăn về mặt triển khai, song song đó nó vẫn chưa thể đáp ứng đủ nhu cầu của trader.
Đi cùng với sự tiến bộ và phát triển của coding language (ngôn ngữ lập trình) cùng cryptography (công nghệ mật mã), những nhà phát triển đã cho ra đời thêm một phương pháp mở rộng khác là horizontal scaling.
Cả hai phương pháp trên đều đem đến hai hướng tiếp cận khác nhau nhằm gia tăng khả năng mở rộng mạng lưới, mỗi phương pháp đều sở hữu điểm mạnh và điểm yếu riêng.
Giữa sự lựa chọn là mở rộng theo chiều dọc hay nhiều ngang phần lớn sẽ dựa trên nhu cầu mà dự án cần cũng như đòi hỏi về khả năng hiệu suất, tính bảo mật và linh động.
Nhưng trader phải nhớ rằng không cần thiết phải đứng giữa việc lựa chọn mở rộng theo hướng ngang hay dọc. Những mạng lưới được xây dựng với khả năng kết hợp vô cùng linh hoạt để triển khai những tác vụ đạt hiệu quả cao hơn, qua đó đem đến hiệu suất cho tổng thể ở mức cao nhất.
Vertical Scaling
Vertical scaling hướng tới phương thức mở rộng thông qua việc tăng cường hiệu suất ở những node thuộc hệ thống. Điều trên sẽ đẩy mạnh thông lượng đối với giao dịch (TPS) cho những mạng lưới, xử lý được số lượng giao dịch lớn hơn và nhanh hơn.
Vertical scaling được nhận định như một triết lý mở rộng cho mạng lưới Solana để tối ưu hoá hoạt động khai thác phần cứng cũng như một bước tiến mới đối với hoạt động triển khai parallel virtual Machine – máy ảo song song.
Horizontal Scaling
Horizontal scaling định hướng mở rộng mạng lưới theo chiều ngang, cấu trúc hiện tại của mạng lưới sẽ được bổ sung thêm nhiều node (máy chủ). Thay vì đẩy mạnh tài nguyên vào một node (giống vertical scaling) thì horizontal scaling lại đặt trọng tâm vào việc gia tăng số lượng node. Qua đó chia sẻ gánh nặng xử lý những giao dịch cùng những hoạt động ở nhiều node.
Đây là phương pháp được áp dụng với mục đích làm tăng khả năng chịu tải cho hệ thống để hệ thống có thể giữ nguyên cấu trúc hiện có và làm giảm đi tính đơn điệu (single point of failure).
Điểm mạnh và hạn chế của việc scaling blockchain
Tuy Scaling Blockchain là một giải pháp được giới chuyên môn đánh giá cao nhưng tương tự những giải pháp khác thì bên cạnh những ưu điểm cũng sẽ có những nhược điểm. Cụ thể:
Ưu điểm
Đẩy mạnh hiệu suất trong giao dịch
Với khả năng mở rộng thì scaling blockchain đã hỗ trợ rất nhiều trong việc rút ngắn thời gian xử lý giao dịch và gia tăng hiệu suất. Vì vậy mà thời gian chờ đã giảm xuống với tốc độ xử lý được gia tăng.
Giảm chi phí mở lệnh giao dịch
Với một mạng lưới có đủ khả năng mở rộng thì khối lượng giao dịch được xử lý sẽ không tác động đến chi phí giao dịch. Do đó mà người dùng có thể tiết kiệm được chi phí.
Cải thiện trải nghiệm cho người dùng
Với tốc độ xử lý giao dịch nhanh cùng chi phí thấp sẽ giúp cho trader được trải nghiệm giao dịch tốt hơn khi dùng những ứng dụng thuộc mạng lưới blockchain. Qua đó thu hút thêm nhiều người dùng tiềm năng.
Tăng cường khả năng cạnh tranh
Blockchain buộc phải có đủ khả năng mở rộng thì mới có thể thu hút thêm nhà đầu tư cùng doanh nghiệp tham gia vào mạng lưới cũng như cạnh tranh được với hệ thống thanh toán theo kiểu truyền thống và những công nghệ mới.
Hạn chế
Rủi ro liên quan bảo mật
Một vài giải pháp mở rộng sẽ khắc chế đi khả năng bảo mật của hệ thống. Chẳng hạn như việc gia tăng kích thước khối sẽ làm cho những nút khó theo kịp, tính phi tập trung bị giảm đi.
Phức tạp đối với hoạt động triển khai
Những giải pháp liên quan đến mở rộng sẽ có nhiều rào cản khi triển khai thực tế, đòi hỏi phải thay đổi về phương thức vận hành của những ứng dụng hiện có.
Khó khăn trong hoạt động duy trì tính chất phi tập trung
Một vài phương pháp blockchain scaling sẽ gây ra tình trạng quyền lực tập trung vào tay một vài người hay tổ chức. Đây là điều trái ngược với nguyên tắc hoạt động theo hướng phi tập trung của mạng lưới blockchain.
Chi phí phát triển cùng bảo trì
Hoạt động phát triển cũng như duy trì những giải pháp mở rộng sẽ rất tốn kém và yêu cầu về nguồn lực rất lớn. Việc này sẽ có thể gây khó khăn cho những dự án nhỏ và mới.
Blockchain Scaling có triển vọng gì trong tương lai?
Blockchain scaling đem đến sự hứa hẹn cho nhiều giải pháp phát triển mới về công nghệ chuỗi khối. Nhưng để có thể đạt được hiệu quả mở rộng mong muốn mà không làm suy giảm khả năng bảo mật cũng như tính phi tập trung thì những nhà phát triển cần phải nghiên cứu sâu hơn và triển khai những giải pháp mới. Sự phát triển trên ngoài việc cải thiện hiệu suất cho những hệ thống blockchain thì nó còn đem đến cơ hội cho những ứng mới ở tương lai.
Trong tương lai việc đối mặt với khó khăn liên quan đến tam giác không khả thi của blockchain scaling là không thể tránh khỏi. Nơi mà những nhà phát triển phải lựa chọn giữa tính phi tập trung, khả năng bảo mật và mở rộng. Hiện tại vẫn chưa bất kỳ giải pháp nào có thể thỏa mãn được cho cả yếu tố trên. Vì lẽ đó mà việc triển khai và cải tiến công nghệ mới chẳng hạn như Zero-Knowledge Proofs hay những giao thức đồng thuận theo hướng mới sẽ cải thiện được khả năng mở rộng mà không làm mất đi tính phi tập trung và bảo mật.
Không thể phủ nhận những lợi ích mà blockchain Scaling có thể đem lại nhưng song song đó cũng có những hạn chế đi kèm như vấn đề về bảo mật, kỹ thuật cũng như quản lý. Scaling có thể trở nên thành công hơn nữa nếu có thể đưa ra giải pháp cân bằng giữa những yếu tố hiệu suất, bảo mật và phi tập trung. Hy vọng những thông tin được đề cập trong bài viết này đã giúp bạn có được cái nhìn tổng quan về việc mở rộng mạng lưới blockchain.
Tôi là Phùng Cảnh Lang, với hơn 5 năm kinh nghiệm trong thị trường Crypto, tôi hy vọng những bài viết của mình thật sự hữu ích với bạn. Là một người từng trải, tôi rất mong khi ai đó gia nhập vào thị trường Crypto hãy nên trang bị đầy đủ kiến thức, vì đây là đầu tư không phải một canh bạc may rủi.
