Modular & Monolithic Blockchain: Sự Đổi Mới Hay Rườm Rà Về Công Nghệ

Bài viết này là bản dịch tóm tắt từ bài viết của Amber Group trên Medium, bạn có thể đọc bài viết gốc tại đây. Ở bài viết này, bạn có thể hiểu tổng quát nhất về Modular Blockchain và Monolithic Blockchain.Cùng với đó là các phân tích chuyên sâu về cấu trúc Celestia, một Modular Blockchain.

Giới Thiệu

Khoảng một thập kỷ trước, thế giới chứng kiến sự bùng nổ của điện thoại thông minh. Vào năm 2013, Google đã công bố Project Ara, một điện thoại thông minh mới với thiết kế kiểu mô-đun. Không giống như những chiếc điện thoại nguyên khối ngày nay, Ara sẽ cho phép người dùng tùy chỉnh điện thoại của họ theo nhiều cách, cho phép tất cả các bộ phận thiết yếu đều có thể được mô-đun hóa. Tức là có thể tách rời các bộ phận trên điện thoại ra. Và với cấu trúc đó người dùng có thể dễ dàng nâng cấp tùy ý một bộ phân trên điện thoại theo sở thích. Đáng buồn thay, tính mô-đun này đã không thành công trong hệ sinh thái điện thoại di động và khái niệm này hầu như đã bị lãng quên trong lịch sử công nghệ.

Vấn đề lớn nhất dẫn đến sự thất bại của thiết kế mô-đun cho điện thoại nằm ở phần cứng và khả năng nâng cấp công nghệ. Nhưng một số dựa án trên Blockchain lại đang áp dụng tính mô-đun vào chuỗi khối. Và liệu trên công nghệ chuỗi khối thì thiết kế mô-đun (Modular) hay nguyên khối (Monolithic) sẽ hiệu quả hơn. Để hiểu rõ hơn chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu ở các phần tiếp theo nhé!

Monolithic Và Modular

Monolithic

Trước khi tìm hiểu sâu hơn, hãy làm rõ sự khác biệt giữa kiến trúc nguyên khối và mô-đun. Cách đơn giản nhất để khái niệm này là lấy ví dụ về một khái niệm quen thuộc. Giống như điện thoại di động có các thành phần cốt lõi như máy ảnh, pin và màn hình cảm ứng, chuỗi khối cũng có các thành phần cốt lõi.

IPhone là một ví dụ điển hình về điện thoại nguyên khối. Các bộ phận cốt lõi của nó được thiết kế theo một khối liền và không thể tùy chỉnh nâng cấp. Chắc chắn, bạn không chỉnh sửa được nhiều phần bên trong, nhưng nó đẹp và nhanh. Tuy nhiên, có thể đôi khi bạn muốn tùy chỉnh thêm điện thoại của mình. Giả sử nhiều năm trôi qua, điện thoại mới ra mắt với camera tốt hơn nhiều. Phần còn lại của chiếc điện thoại lỗi thời của bạn có thể hoạt động tốt, nhưng với chiếc máy ảnh hiện tại không thể có được trải nghiệm như những chiếc điện thoại mới hơn.

Modular

Với kiến trúc mô-đun, bạn sẽ không phải mua một chiếc điện thoại hoàn toàn mới. Thay vào đó, bạn có thể hoán đổi máy ảnh của mình như một mảnh ghép lego và lắp vào một cái tốt hơn. Project Ara của Google là một ví dụ về điện thoại mô-đun. Điện thoại được làm từ các khối xây dựng có thể hoán đổi các bộ phận theo ý muốn của bạn.

Giống như điện thoại thông minh, chuỗi khối bao gồm nhiều thành phần thiết yếu, các thành phần này được trình bày dưới đây:

Consensus: Lớp đồng thuận của chuỗi khối cung cấp thứ tự và tính hữu hạn thông qua một mạng máy tính đạt được sự đồng thuận về trạng thái của chuỗi.
Execution: Lớp này xử lý các giao dịch bằng cách chạy mã được chỉ định của chúng. Đó cũng là nơi người dùng thường tương tác với chuỗi khối, chẳng hạn như bằng cách ký kết giao dịch, triển khai hợp đồng thông minh và chuyển giao tài sản.
Settlement: Được gọi là lớp giải quyết đóng vai trò là nền tảng để xác minh hoạt động được thực hiện trên lớp 2, chẳng hạn như tổng số cũng như giải quyết tranh chấp. Quan trọng nhất, đó là nơi ghi lại trạng thái cuối cùng của chuỗi khối thực tế.
Data Availability: Dữ liệu cần thiết để xác minh rằng quá trình chuyển đổi trạng thái là hợp lệ được xuất bản và lưu trữ trên lớp này. Điều này phải dễ dàng truy xuất và có thể kiểm chứng trong trường hợp bị tấn công hoặc lỗi hoạt động khi các nhà sản xuất khối không cung cấp dữ liệu giao dịch.

Hệ Sinh Thái Lấy Ethereum Làm Trung Tâm

Ethereum là một chuỗi khối nguyên khối tồn tại rất lâu đời cho đến ngày hôm nay. Hầu hết các chuỗi khối L1 ngày nay cũng sẽ được phân loại là chuỗi khối nguyên khối và có cấu trúc như vậy. Giống như ví dụ về iPhone, một số khả năng nhất định của các chuỗi khối nguyên khối đôi khi bắt đầu tụt hậu so với các khả năng thay thế mới hơn, dẫn đến việc mất cả nhà phát triển và người tiêu dùng khi họ tìm kiếm L1 mới nhất và sáng tạo nhất. Để giải quyết các tắc nghẽn hiện tại của Ethereum về thông lượng, các nhà phát triển đang xây dựng các lớp thực thi tổng số để tăng băng thông giao dịch.

Rollup như một lớp thực thi là phương pháp mở rộng quy mô được sử dụng rộng rãi nhất trên Ethereum hiện nay. Rollup là các chuỗi khối riêng biệt với khả năng thực hiện giao dịch hiệu quả hơn và có kết quả ròng ổn định trên Ethereum để kế thừa hiệu quả tính bảo mật và phân cấp (tốt hơn nhiều) của nó.

Ở cấp độ cao, Rollup chỉ là một chuỗi khối đăng kết quả ròng các khối của nó lên một chuỗi khối khác. Tuy nhiên, đây chỉ là một phần của quá trình tổng hợp. Rollup thực hiện điều này bằng cách đồng bộ hóa dữ liệu giữa hai hợp đồng thông minh, một được triển khai trên L1 và một được triển khai trên L2. Thiết kế này là thứ làm cho nó trở thành một Rollup chứ không phải Sidechain.

Hiện tại, hầu hết các bản tổng hợp đều cung cấp khả năng tương thích với EVM, nhưng xét về hiệu quả tính toán và tính dễ phát triển, chúng ta có các lựa chọn thay thế tốt hơn cho các lớp thực thi. Người dùng thậm chí có thể có nhiều tính năng chất lượng hơn không có trên các chuỗi tương đươc EVM. Với nhiều tùy chọn của nhà phát triển, có khả năng xu hướng này sẽ tiếp tục và chúng ta sẽ thấy nhiều giải pháp mới lạ hơn nữa sẽ phổ biến trên thị trường, chẳng hạn như các lớp thực thi SolanaVM và MoveVM. Fuel là một ví dụ về lớp thực thi không tương thích với EVM và có trọng tâm duy nhất là thực hiện các tính toán không thể thực hiện được trên các bản tổng hợp khác. Fuel cũng là lớp thực thi mô-đun đầu tiên, cho phép nó trở thành một cuộn Rollup, một chuỗi Settlement hoặc thậm chí là một chuỗi khối nguyên khối.

Fuel đã chỉ ra rằng các lớp thực thi có thể sáng tạo và ưu tiên tốc độ tính toán hơn hỗ trợ EVM. Trong khi nhiều người quen thuộc với kiến trúc mô-đun biết đến Fuel thì một ứng cử viên sáng giá khác lại ít được biết đến. Một trong những lớp thực thi mô-đun sắp ra mắt thú vị nhất được gọi là Kindelia. Ngoài việc là một trong những lớp tính toán nhanh nhất, Kindelia còn có một hệ thống bằng chứng duy nhất sử dụng máy ảo của nó. HVM của Kindelia cung cấp một trình kiểm tra bằng chứng gần như tức thời được tích hợp trong ngôn ngữ hợp đồng thông minh có tên gọi là Kind. Kind là điều cần thiết vì các hợp đồng thông minh có thể chứng minh rằng mã của họ an toàn, không bị khai thác và hoạt động chính xác. Kiểu thiết kế này có thể giải quyết vấn đề về các hợp đồng thông minh được mã hóa không đúng cách và đưa chúng ta thoát khỏi các vụ khai thác gây khó chịu cho các hợp đồng thông minh ngày nay.

Nhưng mở rộng quy mô về lớp thực thi chỉ là một phần của vấn đề. Các nhà phát triển tìm cách mô đun hóa các chuỗi nguyên khối hơn nữa để đạt được hiệu suất cao hơn. Điều này đưa chúng ta đến cách mô đun hóa lớp dữ liệu sẵn có.

Validium là một bản tổng hợp có dữ liệu di chuyển ra khỏi chuỗi thay vì lưu trữ trên chuỗi.

Nhưng tại sao chúng ta lại di chuyển dữ liệu ra khỏi chuỗi? Điều này là để tối ưu hóa tính khả dụng của dữ liệu. Hiệu quả tổng thể của một hệ thống tổng hợp phụ thuộc rất nhiều vào khả năng của lớp sẵn có dữ liệu của nó. Khi lớp này không thể xử lý khối lượng dữ liệu do trình sắp xếp giao dịch của tổng số tạo ra, nó sẽ dẫn đến tắc nghẽn trong quá trình xử lý giao dịch. Do đó, tổng số không thể xử lý các giao dịch bổ sung, dẫn đến phí gas tăng và thời gian thực hiện chậm. Nói cách khác, hiệu suất của lớp dữ liệu sẵn có của bản tổng hợp là một yếu tố quan trọng trong việc xác định khả năng xử lý giao dịch tổng thể của nó và các khoản phí liên quan đến chúng.

Hạn chế của Validium là chúng nằm ngoài chuỗi, cần đưa ra nhiều giả định tin cậy hơn. Chúng tôi muốn có một giải pháp trực tuyến để cải thiện lớp dữ liệu sẵn có của Ethereum. Câu trả lời là Danksharding.

Việc tích hợp Danksharding vào Ethereum biến nó thành một nền tảng được sắp xếp hợp lý cho cả khả năng thanh toán và khả năng truy cập dữ liệu.

Điều làm cho Danksharding đổi mới là khả năng hợp nhất các khái niệm này thành một đơn vị gắn kết. Bằng chứng tổng số và dữ liệu được xác minh trong cùng một khối, tạo ra một hệ thống liền mạch và hiệu quả. Tuy nhiên, như một phần trong hoạt động bình thường của chúng, các bản tổng hợp yêu cầu dung lượng lưu trữ đáng kể cho dữ liệu nén của chúng. Danksharding cung cấp giải pháp cho yêu cầu này, mang lại tiềm năng cho hàng triệu TPS qua nhiều lần tổng hợp. Danksharding là một kỹ thuật chia hoạt động mạng thành các phân đoạn để tăng không gian cho các tầng dữ liệu.

Danksharding sẽ kế thừa tất cả tính bảo mật và phân cấp của chính Ethereum. Tuy nhiên, điều này đi kèm với một nhược điểm. Do tốc độ phát triển Ethereum tương đối chậm, có lẽ chúng ta phải mất nhiều năm nữa Danksharding mới được triển khai đúng cách vào Ethereum. EIP-4844 có kế hoạch giới thiệu Proto-Danksharding, đây là bước đầu tiên để đạt được Danksharding.

Nếu bạn muốn có một lớp thực thi dữ liệu nhanh nhưng không muốn chờ đợi Danksharding ra mắt thì chúng ta nên hướng mắt sang Celestia. Chuyển từ lấy Ethereum làm trung tâm sang tính mô-đun, chúng ta sẽ tiếp tục đào sâu về nó ở phần tiếp theo.

Hệ sinh thái Celestia-Centric

Celestium là một giải pháp độc đáo kết hợp dữ liệu sẵn có của Celestia với Settlement và Consensus của Ethereum. Nhưng nên nhớ rằng Danksharding vẫn là phương pháp an toàn nhất do được tích hợp vào Ethereum, phân cấp và mạnh mẽ. Tuy nhiên, một số bản tổng hợp thích tìm kiếm khả năng mở rộng ngay bây giờ hơn là chờ Danksharding được triển khai vào Ethereum.

Celestium cung cấp giải pháp thay thế an toàn hơn so với các giải pháp hiện tại. Với Celestium, nếu ⅔ số người xác thực cung cấp thông tin không chính xác, họ sẽ bị cắt giảm và có khả năng mất một khoản tiền lớn. Điều này cung cấp một phản hồi gay gắt và ngay lập tức, không giống như các giải pháp không có hình phạt nào tồn tại.

Celestium cùng với Danksharding sử dụng lấy mẫu tính khả dụng của dữ liệu (DAS) để xác minh tính chất không độc hại của tất cả dữ liệu. DAS cho phép các nút đảm bảo tính khả dụng của một khối bằng cách tải xuống các phân đoạn ngẫu nhiên và cảnh báo trong trường hợp thiếu bất kỳ phần nào. Hệ thống cảnh báo này chỉ là một khía cạnh của cơ chế DAS sử dụng bằng chứng gian lận (chẳng hạn như Celestia). Trong trường hợp cơ chế DAS chứng minh tính hợp lệ như Danksharding, không cần hệ thống cảnh báo, vì bằng chứng hợp lệ đảm bảo tính chính xác của cam kết và mã hóa xóa. Các cơ chế này làm giảm rủi ro dữ liệu khối bị che giấu và đảm bảo nhiều nút kiểm tra khối một cách ngẫu nhiên.

Lấy mẫu dữ liệu là điều làm cho Celestia và Danksharding trở nên an toàn. Ít nhất người dùng biết rằng nếu tham nhũng xảy ra, họ có thể nhanh chóng phát hiện ra nó. Ngược lại, với hộp đen của DAC, có thể xảy ra hỏng hóc trong cả năm mà không ai nhận ra.

Không giống như Rollups tiêu chuẩn, Sovereign Rollups không dựa vào một tập hợp các hợp đồng thông minh trên L1 để xác thực và nối các khối vào chuỗi chuẩn. Thay vào đó, các khối được xuất bản dưới dạng dữ liệu thô trực tiếp lên chuỗi và các nút trong quá trình tổng số chịu trách nhiệm xác minh quy tắc lựa chọn ngã ba cục bộ để xác định chuỗi chính xác. Điều này chuyển trách nhiệm giải quyết từ L1 sang nền tảng tổng hợp. Không giống như các bản tổng hợp truyền thống, không có cầu nối tin cậy được thiết lập giữa Sovereign Rollup và Celestia.

Để giúp các nhà phát triển tạo Sovereign Rollups trên Celestia dễ dàng hơn, Celestia đã tạo Rollmint, thay thế Tendermint làm cơ chế đồng thuận. Điều này cho phép các bản tổng hợp xuất bản các khối trực tiếp lên Celestia thay vì trải qua quy trình Tendermint. Với thiết kế này, cộng đồng đằng sau chuỗi có đầy đủ chủ quyền và không chịu sự quản lý của bất kỳ bộ máy quản lý nào khác. Điều này khiến nó khác biệt với các cộng đồng đằng sau các hợp đồng thông minh hoặc các bản tổng hợp trên Ethereum, vốn bị ràng buộc bởi sự đồng thuận của cộng đồng Ethereum.

Việc tạo thành phần độc lập và giải quyết theo mô-đun là yếu tố xác định khái niệm Settlement Rollup.

Một lớp Settlement lý tưởng cho các bản tổng hợp sẽ chỉ cho phép các hợp đồng thông minh tổng hợp và chuyển đơn giản giữa các bản tổng hợp trong khi cấm hoặc làm cho các ứng dụng không tổng hợp trở nên tốn kém để giải quyết các giao dịch.

Thiết kế của Celestia cung cấp một lớp đồng thuận trạng thái toàn cầu tiêu chuẩn cho các nhà phát triển để xây dựng các bản tổng hợp thực thi. Nó cũng cho phép bắc cầu giảm thiểu độ tin cậy giữa các lần tổng hợp trên cùng một lớp đồng thuận trạng thái toàn cầu, một khái niệm mới chưa từng thấy trong các kiến trúc hiện tại.

Ví dụ về các chuỗi Settlement bao gồm Cevmos, Fuel và dYmension, Polygon cạnh tranh với Celestia bằng cách xây dựng cách giải thích của nó về kiến trúc mô-đun. Trong thiết kế mô-đun của Polygon, Polygon Avail đóng vai trò là các thành phần mô-đun đồng thuận và sẵn có của dữ liệu, trong khi chuỗi khối Polygon hoạt động như lớp giải quyết.

Trường Hợp Cho Monolithic Chains

Nhiều bài viết về chuỗi khối mô-đun thường cho rằng L1 nguyên khối là công nghệ yếu kém so với các giải pháp mô-đun mới hơn. Hiện tại, thật khó để nhận sét về điều này, vì một vấn đề chính với các giải pháp mở rộng quy mô này là các giả định tin cậy hơn nữa mà chúng thêm vào hệ thống tổng thể. Mặc dù chúng tôi đã thảo luận về việc hầu hết các DAC và hợp lệ không an toàn như thế nào, nhưng điều này thậm chí có thể mở rộng đến lớp thực thi (tức là các bản tổng hợp).

Một số công cụ tổng hợp được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay vẫn chưa trở nên phi tập trung thực sự, mặc dù chúng bảo đảm cho giao dịch hàng tỷ đô la. Tại thời điểm viết bài này, Optimism vẫn chưa có Functional Fraud Proofs và Arbitrum có thể thay đổi từ một multisig duy nhất. Cả hai giao thức đang làm việc để giải quyết những vấn đề này như là một phần của quá trình phát triển theo lịch trình của chúng, nhưng điều quan trọng cần lưu ý là tính phi tập trung chưa cao.

Ngoài ra, cầu nối giữa các thành phần mô-đun có thể đối mặt với sự không an toàn tương tự mà các cầu nối xuyên chuỗi gặp phải. Cuối cùng, một vấn đề chính là có thêm sự phức tạp để phát triển trên một ngăn xếp mô-đun. Đối với một số nhà phát triển nó có thể là một thách thức. Cuối cùng, hy vọng các bản cập nhật sẽ giải quyết những vấn đề này và đạt được sự phân cấp đầy đủ. Tuy nhiên, hiện tại thì các L1 nguyên khối vẫn đang phi tập trung hơn.

Tổng Kết

Cũng giống như điện thoại mô-đun, giờ đây đã có chuỗi khối mô-đun. Tuy nhiên, rõ ràng nhất là tiềm năng của Danksharding cho thấy rằng kiến trúc chuỗi khối mô-đun sẽ không giống với số phận của điện thoại mô-đun. Các lớp thực thi như Kindelia và Fuel sẽ đặc biệt chứng kiến sự tăng trưởng của người dùng, vì chúng tập trung vào tốc độ và các tính năng mới sẽ cho phép các ứng dụng được xây dựng trên chúng trở nên thực sự đổi mới.

Thật không may, nhiều thiết kế mô-đun này vẫn chưa được thử nghiệm và một số thiết kế chuỗi khối mô-đun có thể không bao giờ được áp dụng rộng rãi. Validiums có thể bị loại bỏ hoàn toàn khi Celestia và Danksharding được áp dụng rộng rãi. Các bản tổng hợp chủ quyền của Celestia có thể gặp phải một số vấn đề bắc cầu tương tự như các L1 hiện có, cản trở việc áp dụng do các lo ngại về bảo mật và độ phức tạp.

Một tương lai chuỗi khối mô-đun, phi tập trung vẫn còn rất xa. Trong khi đó, các chuỗi khối nguyên khối vẫn đang là phù hợp nhất và tiếp tục đổi mới. Cuối cùng, khi chúng ta tiến tới một tương lai nơi các chuỗi khối mô-đun được áp dụng rộng rãi, bối cảnh chuỗi khối nguyên khối cũng có thể có nhiều thay đổi khác. Tuy nhiên, chúng tôi cần các giải pháp mở rộng quy mô để phục vụ các chuỗi khối hiện có với tính thanh khoản và người dùng và về lâu dài một kiến trúc chuỗi khối mô-đun có thể sẽ là cách tốt nhất để làm điều đó.

Hy vọng bài viết mang lại cho bạn một góc nhìn và nhiều kiến thức mới!