So sánh Ouroboros Leios với Layer 2 và Sharding
Ngày 18 tháng 07 năm 2024
Để đạt được khả năng mở rộng tối đa, các hệ sinh thái khác nhau ứng dụng các chiến lược khác nhau. Chẳng hạn, trong hệ sinh thái Ethereum, có sự gia tăng nhanh chóng của mạng Lớp 2 (Layer 2). Trong khi nhóm Ethereum đã từ bỏ “sharding”, một số dự án đã triển khai nó một cách hiệu quả. Ouroboros Leios tập trung vào việc mở rộng quy mô giao thức Blockchain đến các giới hạn vật lý của nó, khác biệt với cách tiếp cận được thực hiện bởi Sharding hoặc Layer 2. Mỗi khái niệm đều có điểm mạnh và điểm yếu. Hãy cùng khám phá sự khác biệt giữa các khái niệm này và những thách thức mà các nhóm phát triển phải đối mặt.
Giới thiệu
Tất cả các chiến lược—cho dù là Sharding, kiến trúc phân lớp (nhiều mạng Layer 2) hay Ouroboros Leios—đều có chung một mục tiêu: đưa tính song song vào xử lý giao dịch và thực hiện hợp đồng thông minh. Mục đích là tận dụng sức mạnh tính toán và băng thông sẵn có một cách hiệu quả, cho phép xử lý đồng thời nhiều giao dịch.
Tuy nhiên, thách thức chính nằm ở việc duy trì lợi ích cốt lõi của công nghệ Blockchain, đặc biệt là tính phi tập trung. Trong mạng phân tán, các node phải tham gia giải quyết giao dịch. Tuy nhiên, không phải tất cả các node đều cần xử lý mọi giao dịch ngay sau khi gửi. Thay vào đó, họ cùng nhau duy trì một trạng thái tổng thể nhất quán. Lưu ý rằng việc duy trì trạng thái tổng thể thống nhất chưa chắc yêu cầu tất cả các node lưu trữ tất cả dữ liệu; chúng chỉ đơn giản cần nhận biết về tình trạng toàn cầu (global status).
Mục tiêu bao trùm của các chiến lược này là tạm thời giảm sự phụ thuộc vào trạng thái tổng thể và cơ chế đồng thuận Layer 1 truyền thống (chậm) (phải tôn trọng tính tuyến tính của Blockchain). Sự đánh đổi này cho phép thông lượng giao dịch cao hơn và hoàn tất nhanh hơn, mặc dù có các đảm bảo bảo mật khác nhau. Chìa khóa nằm ở việc cho phép người dùng và tài sản tạm thời thoát khỏi trạng thái tổng thể và cơ chế đồng thuận Layer 1, để quay trở lại sau đó.
Chẳng hạn, Ethereum và Bitcoin cho phép người dùng chuyển tài sản sang mạng Lớp 2, mỗi mạng có quy tắc, cấu trúc giao dịch, mô hình trạng thái, cơ chế đồng thuận và môi trường thực thi riêng. Người dùng có thể quay lại Layer 1 một cách liền mạch khi cần.
Mặt khác, Sharding liên quan đến việc phân chia sổ cái thành các phần nhỏ hơn, có thể quản lý được gọi là phân đoạn. Các node phân phối khối lượng công việc và cơ chế đồng thuận Layer 1 hoạt động trong khuôn khổ phân chia này. Tất cả các phân đoạn đều tuân thủ các quy tắc, cấu trúc giao dịch, mô hình trạng thái và môi trường thực thi giống nhau.
Ngược lại, Ouroboros hướng tới sự song song hóa tối đa mà không cần phân vùng sổ cái. Giống như Sharding, nó phân phối khối lượng công việc trên các node, duy trì tính nhất quán thông qua các quy tắc chung, cấu trúc giao dịch, mô hình trạng thái và môi trường thực thi.
Kiến trúc lớp
Ethereum là ví dụ thành công nhất về hệ sinh thái đi theo hướng kiến trúc phân lớp. Nhóm Ethereum đã chuyển trọng tâm của mình ra khỏi việc triển khai Sharding và thay vào đó nhằm mục đích đạt được khả năng mở rộng thông qua một tập hợp mạng Layer 2 đa dạng. Vitalik Buterin, một trong những người đồng sáng lập Ethereum, thậm chí còn gợi ý rằng Layer 2 là một giải pháp thay thế có thể so sánh được với “sharding”. Tuy nhiên, tôi cho rằng Layer 2 và Sharding là những khái niệm riêng biệt.
Layer 2 chủ yếu hoạt động như các mạng tập trung chạy trên một hoặc nhiều máy chủ. Ưu điểm chính của họ nằm ở thông lượng cao và giải quyết giao dịch nhanh chóng. Mỗi Layer 2 có thể chuyên về các nhiệm vụ cụ thể và các nhóm phát triển có thể linh hoạt xác định các quy tắc đồng thuận, cấu trúc giao dịch, mô hình trạng thái và môi trường thực thi của riêng họ. Phối hợp tương tác giữa Layer 1 (Ethereum) và Layer 2 là điều cần thiết. Mỗi Layer 2 định kỳ ghi trạng thái tổng thể của nó (dưới dạng bằng chứng) trở lại Layer 1, mặc dù ở các định dạng và khoảng thời gian khác nhau.
Trong hình, bạn có thể thấy Zero-knowledge "rollup", có cấu trúc giao dịch, cơ chế đồng thuận, lưu trữ, môi trường thực thi và mô hình trạng thái. Bằng chứng được ghi vào Ethereum theo định kỳ và được xác thực trong môi trường thực thi của Ethereum. Bằng chứng sau đó được ghi vào sổ cái. Hình chữ nhật màu cam và màu xanh lá cây biểu thị sự không tương thích.
Giao dịch của người dùng không được bao gồm trong trạng thái gốc mới hoặc bằng chứng Zero-knowledge. Thay vào đó, chúng được lưu trữ riêng biệt trong Lớp sẵn có dữ liệu, một bộ lưu trữ off-chain. Dữ liệu này rất quan trọng để xây dựng lại trạng thái của "cuộn dữ liệu". Lưu trữ nó off-chain giúp tăng cường khả năng mở rộng.
lớp thứ nhất đóng vai trò là người xác minh và Lớp 2 là người chứng minh.
Gốc trạng thái là một cam kết mật mã đối với trạng thái mới của rollups Zero-knowledge sau khi hàng loạt giao dịch được xử lý. Nó biểu thị hiệu quả ròng của tất cả các giao dịch trong lô.
Bằng chứng Zero-knowledge là bằng chứng mật mã chứng thực tính hợp lệ của quá trình chuyển đổi trạng thái được biểu thị bằng lô. Nó xác minh rằng lô giao dịch đã được xử lý chính xác và dẫn đến trạng thái tổng thể mới. Bản thân bằng chứng không đủ để xác minh rằng không có gian lận trong Layer 2. Ethereum chỉ có thể xác thực trạng thái gốc và bằng chứng Zero-knowledge.
Cả bằng chứng Zero-knowledge và trạng thái tổng thể Layer 2 mới đều cho phép thể hiện hàng loạt giao dịch trên mainnet một cách an toàn và hiệu quả mà không cần phải xử lý từng giao dịch on-chain.
Hợp đồng thông minh Ethereum (trình xác minh) không yêu cầu một loạt giao dịch để xác minh. Nó chỉ cần bằng chứng Zero-knowledge và trạng thái gốc mới.
Nếu Ethereum hoặc kiểm toán viên muốn xác minh các giao dịch từ mạng Layer 2, thì cần phải sử dụng bằng chứng từ sổ cái Ethereum, có sẵn dữ liệu Layer 2 với các giao dịch, hiểu định dạng giao dịch và triển khai môi trường thực thi Layer 2. Ngoài ra, cần phải hiểu cách tạo bằng chứng và cách chúng được xác thực trong môi trường thực thi của Ethereum.
Một cái gì đó như thế này cần phải được triển khai nếu muốn xây dựng giao tiếp chéo Layer 2 đáng tin cậy và an toàn. Giải pháp như vậy phải hỗ trợ tất cả các Layer 2 chính. Đó là những gì Bridges đang cố gắng thực hiện. Nó sẽ được mô tả sau.
Xử lý các giao dịch ở nơi khác và sử dụng Blockchain làm lớp thanh toán chính là mục tiêu cho cả kiến trúc lớp và chiến lược Ouroboros Leios. Trong trường hợp Sharding, điều này chưa chắc phải như vậy.
Từ góc độ trạng thái tổng thể, Layer 2 đưa ra một thách thức. Bằng chứng của họ thiếu sự mạch lạc và bối cảnh, khiến cho việc xác nhận lẫn nhau một cách trực tiếp là không thể.
Sự phổ biến của các Layer 2 đa dạng đặt ra những thách thức đáng kể liên quan đến giao tiếp, bảo mật giữa các Layer 2 và duy trì trạng thái thống nhất toàn cầu. Công nghệ sổ cái phân tán về cơ bản dựa vào sự chuyển đổi trạng thái. Cơ chế đồng thuận phải đảm bảo rằng phần lớn các node (stake) đồng ý về tính chính xác của quá trình chuyển đổi trạng thái. Yêu cầu cốt lõi là chuyển từ trạng thái hợp lệ này sang trạng thái hợp lệ khác theo cách xác định và có thể kiểm chứng.
Việc đưa ra các môi trường thực thi, mô hình trạng thái và cấu trúc giao dịch không tương thích sẽ làm phức tạp thêm vấn đề. Xác thực giao dịch trên các Layer 2 khác nhau trở nên phức tạp và mainnet của Ethereum không thể xác minh các hoạt động Layer 2.
Sự phân mảnh gây ra bởi các Layer 2 khác nhau cản trở sự tương tác giữa các chuỗi. Việc xác minh trạng thái và logic thực thi trên các môi trường khác nhau trở nên không hề đơn giản. Hãy xem xét môi trường thực thi (EVM), cấu trúc giao dịch (A) và mô hình trạng thái (A) của Ethereum. Ngược lại điều này với Layer 2 sử dụng môi trường thực thi B, cấu trúc giao dịch B và mô hình trạng thái B hoặc Layer 2 khác sử dụng môi trường thực thi C, cấu trúc giao dịch C và mô hình trạng thái C.
Khi xác thực các giao dịch, Ethereum không thể xử lý lại các sự kiện Layer 2 vì nó thiếu thông tin về môi trường thực thi, cấu trúc giao dịch và mô hình trạng thái bên ngoài. A không hiểu B và C. B và C cũng không hiểu nhau.
Trong hình, bạn có thể thấy 3 mạng Layer 2 và Ethereum. Mạng Layer 2 lưu trữ bằng chứng trong sổ cái Ethereum thông qua các giao dịch Ethereum. Điều duy nhất Ethereum có thể xác thực là bằng chứng. Không có giao tiếp cross chain giữa các Layer 2.
Hơn nữa, việc xử lý lại những gì đã xảy ra ở lớp khác sẽ không hiệu quả. Do đó, Layer 2 chỉ xuất bản bằng chứng cho Layer 1. Ethereum sẽ trở thành nút thắt cổ chai nếu phải xác nhận lại tất cả các giao dịch.
Mỗi Layer 2 riêng biệt có thể yêu cầu một phương pháp xác minh bằng chứng khác nhau. Mặc dù Ethereum có thể xác thực rằng các bằng chứng là chính xác nhưng những bằng chứng từ các Layer 2 khác nhau đại diện cho các mô hình trạng thái hoàn toàn riêng biệt. Thật không may, Ethereum thiếu thông tin về môi trường thực thi trong Layer 2, khiến nó không thể hiểu đầy đủ các giao dịch xác thực.
Layer 2 có thể giống với Ethereum hơn, chẳng hạn như sử dụng EVM và cấu trúc giao dịch tương tự. Điều này sẽ gần với khái niệm Sharding hơn.
trạng thái tổng thể của hệ sinh thái Ethereum là sự kết hợp của một số trạng thái không tương thích lẫn nhau đến từ các mạng khác nhau.
Khi hệ sinh thái Layer 2 đa dạng hóa, việc duy trì dấu vết chuyển đổi trạng thái rõ ràng, có thể kiểm tra được ngày càng trở nên khó khăn. Việc thiếu tính đồng nhất giữa các Layer 2 làm phức tạp thêm giao tiếp chuỗi chéo và theo dõi trạng thái tổng thể. Một số chuyển đổi trạng thái liên tục xảy ra không đồng bộ trong các mạng không tương thích lẫn nhau.
Một số người cho rằng Layer 1 không nên xác thực các giao dịch được xử lý trong Layer 2. Thay vào đó, Layer 1 chủ yếu phục vụ như lớp dữ liệu sẵn có (DA). Họ đúng. Tuy nhiên, cách tiếp cận này hạn chế vai trò của Layer 1 trong việc tạo điều kiện giao tiếp cross chain.
Bất chấp tính Phi tập trung và bảo mật của Ethereum, Layer 2 thừa hưởng rất ít từ nó. Hầu hết hoạt động của người dùng diễn ra trong Layer 2, dựa trên trình sắp xếp tập trung và khóa riêng của nhóm. Các quy tắc liên quan đến việc ngăn chặn kiểm duyệt giao dịch và chống lại các cuộc tấn công front-running, thực hiện hợp đồng và chuyển đổi trạng thái (từ trạng thái A sang trạng thái A') được xác định trong các Layer 2.
Các nhóm Layer 2 tuyên bố họ muốn Phi tập trung các trình sắp xếp chuỗi. Tuy nhiên, điều này càng làm phức tạp thêm việc triển khai các cầu nối chuỗi chéo. Hiện tại, các bridge phải kết nối các máy chủ. Trong tương lai, họ sẽ phải kết nối các mạng phân tán, tức là. giải thích chính xác các quy tắc đồng thuận và xử lý sự chậm trễ truyền dữ liệu trong mạng.
Đối với những người dùng tìm kiếm sự Phi tập trung và bảo mật của Ethereum, việc giải quyết cuối cùng phải diễn ra ở Layer 1. Người dùng chuyển tài sản sang Layer 1, nhưng sự phụ thuộc này có thể tạo ra tắc nghẽn nếu muốn thanh toán thường xuyên.
Mặc dù có thể có nhiều Layer 2 có thể mở rộng tốt trong hệ sinh thái, nhưng Ethereum có khả năng mở rộng thấp có thể vẫn là nút thắt cổ chai của toàn bộ hệ sinh thái. Vì vậy khả năng mở rộng sẽ vẫn không được giải quyết hoàn toàn.
Layer 2 mang lại những lợi thế như thông lượng cao và "sự hoàn tất" giao dịch nhanh do tính tập trung. Mỗi Layer 2 có thể được coi là một phân đoạn, tức là. một đơn vị song song hóa. Khả năng song song hóa cao có thể đạt được thông qua Layer 2.
Nếu hệ thống không có giao tiếp chuỗi chéo thì những hạn chế là không đáng kể. Nhưng đó không phải là trường hợp. Khả năng mở rộng cao phải trả giá bằng việc duy trì trạng thái tổng thể thống nhất. Layer 2 hoạt động tự chủ, thường có token và ưu đãi. Xây dựng giao tiếp cross chain là một thách thức. Ethereum, trong bối cảnh này, không phải là một máy tính toàn cầu phi tập trung thực sự – nó bị phân mảnh trên các Layer 2 không tương thích lẫn nhau.
Có thể nói, một hệ thống có thể song song hóa cao đang được xây dựng nhưng lại khó đồng bộ hóa trạng thái. Giới hạn về khả năng mở rộng chủ yếu là khả năng ghi dữ liệu vào Blockchain của Ethereum. Thứ hai, đó là khả năng tạo ra giao tiếp cross chain ở những nơi cần thiết (nơi người dùng sẽ yêu cầu).
Sự phân mảnh của giải pháp khả năng mở rộng có tác động đến các khía cạnh khác. Sự phân mảnh có thể được quan sát ở cấp độ người dùng và vốn. Điều hướng giữa các Layer 2 là một cơn ác mộng đối với người dùng.
Nhóm Ethereum phải cộng tác với các dự án Layer 2 để giải quyết các thách thức liên lạc cross chain. Xây dựng cầu nối giữa các Layer 2 (ví dụ: cho phép giao tiếp giữa Arbitrum và Optimism) là điều cần thiết. Sự không tương thích lẫn nhau gây ra các rủi ro như lỗi và lỗ hổng bảo mật. Vấn đề không là sự không tương thích. Layer 2 là các mạng cạnh tranh tranh giành người dùng và tính thanh khoản. Các nhóm có thể không được khuyến khích đầy đủ để triển khai các cầu nối chuỗi chéo.
Xây dựng cầu nối giữa hai Layer 2 là một thách thức vì nhóm phải hiểu cả hai thế giới để kết nối chúng một cách an toàn.
Bây giờ hãy tưởng tượng bạn phải làm điều này cho tất cả các Layer 2.
Điều thú vị là Ethereum đã từ bỏ Sharding để tránh sự phức tạp trong giao tiếp giữa các phân đoạn, quản lý các phân đoạn, phân phối node cho các phân đoạn, phân vùng sổ cái, v.v. Tuy nhiên, việc xử lý các vấn đề tương tự trong Layer 2 không tương thích sẽ đặt ra câu hỏi. Có lẽ Sharding sẽ là một lựa chọn đơn giản hơn.
Hãy cùng đi sâu vào “sharding” để hiểu rõ hơn về lợi ích tiềm ẩn của nó. Bạn sẽ thấy rằng Sharding có phần giống với Layer 2, nhưng về nhiều mặt thì hiệu quả và đơn giản hơn.
Sharding
Sharding là một phương pháp được sử dụng để phân vùng sổ cái Blockchain thành các phần nhỏ hơn, dễ quản lý hơn được gọi là phân đoạn. Mỗi phân đoạn xử lý các giao dịch bán tự động, cho phép xử lý song song và nâng cao hiệu quả.
Sharding chia một Blockchain thành nhiều Blockchain phụ. Điều này thường đòi hỏi phải phân vùng các node, sổ cái, trạng thái tổng thể và môi trường thực thi.
Bạn có thể thấy trong hình rằng cùng một lượng tài nguyên có thể được sử dụng khác nhau. Hoặc để duy trì một sổ cái duy nhất hoặc để duy trì nhiều phân đoạn. Blockchain xử lý các giao dịch một cách tuần tự theo khối trong khi Blockchain phân mảnh tận dụng tính song song.
Không có dự án nào trong số 10 dự án hàng đầu đã triển khai đầy đủ Sharding và chưa có dự án nổi trội nào tồn tại với công nghệ này. Và chỉ những khái niệm chung sẽ được mô tả ở đây.
Sharding có thể liên quan đến việc chia các node thành các nhóm, trong đó mỗi nhóm kiểm soát một phân đoạn cụ thể. Quản lý phân đoạn thích hợp phải được thực hiện trong mạng. Khi một node mới tham gia, nó cần được hướng dẫn về phân đoạn nào sẽ tham gia. Nếu một số lượng đáng kể các node rời khỏi phân đoạn đồng thời, thì cần phải phân bổ lại một số node để duy trì sự cân bằng.
Chẳng hạn, trong một mạng có 1.000 node và 10 phân đoạn, mỗi phân đoạn sẽ có 100 node. Một số node trong phân đoạn có thể giao tiếp với các node trong phân đoạn khác. Quá trình giao tiếp giữa các phân đoạn sẽ được giải thích thêm trong văn bản.
Ưu điểm của phân đoạn là chúng được Phi tập trung, điều này không xảy ra với các trình sắp xếp tập trung trong hệ sinh thái Ethereum.
Phải có quy tắc rõ ràng để sắp xếp các giao dịch thành các phân đoạn. Điều này cho phép các giao dịch được xác thực bởi các nhóm node nhỏ hơn. Thông thường, các phạm vi được quản lý bởi các nhóm node cụ thể được sử dụng để phân vùng. Băm giao dịch, địa chỉ, băm tài khoản và các tiêu chí tương tự có thể được sử dụng để gán giao dịch cho các phân đoạn thích hợp.
Việc phân vùng sổ cái thường dẫn đến việc phân vùng môi trường thực thi và trạng thái tổng thể. Mỗi phân đoạn hoạt động độc lập, xử lý các giao dịch, thực hiện hợp đồng thông minh và duy trì phần trạng thái tổng thể của nó.
trạng thái tổng thể của toàn bộ mạng bao gồm các trạng thái phân đoạn riêng lẻ này, mỗi trạng thái được duy trì bởi các node dành riêng cho các phân đoạn đó. Việc song song hóa đạt được bằng cách chia tài nguyên mạng thành nhiều phân đoạn và chỉ định xử lý giao dịch cho các phân đoạn riêng lẻ này.
Hãy nêu bật sự khác biệt chính giữa kiến trúc phân lớp và Sharding.
Kiến trúc lớp hoặc giải pháp Lớp 2 (Layer 2), duy trì cơ chế đồng thuận, sổ cái và trạng thái tổng thể của Blockchain ban đầu. Sự song song hóa đạt được bằng cách xây dựng xung quanh Blockchain hiện có bằng cách sử dụng Layer 2. Các nhóm Layer 2 có thể linh hoạt lựa chọn công nghệ và xác định mức độ Phi tập trung cho mạng của họ. Tương tác chính giữa Blockchain (chẳng hạn như Ethereum) và Layer 2 là khả năng chuyển tài sản giữa chúng và đôi khi ghi trạng thái của Layer 2 trở lại Blockchain.
Ngược lại, Sharding tích hợp song song trực tiếp vào cơ chế đồng thuận của giao thức. Mạng được thiết kế từ đầu để xử lý các giao dịch song song, dẫn đến một cấu trúc không phải là một Blockchain đơn lẻ mà là một tập hợp các phân đoạn được kết nối với nhau. Mỗi phân đoạn hoạt động với cùng cấu trúc giao dịch, trạng thái tổng thể và môi trường thực thi.
Mặc dù bị phân mảnh thành các phân đoạn, các thành phần song song vẫn tương thích với nhau. Cách tiếp cận thống nhất này đảm bảo trạng thái tổng thể nhất quán và tạo điều kiện cho giao tiếp giữa các phân đoạn hiệu quả.
Tương tự như các giải pháp Lớp 2 (Layer 2), Sharding đưa ra những thách thức liên quan đến khả năng kết hợp và phân mảnh trạng thái. Không phải lúc nào cũng có thể xử lý giao dịch chỉ với thông tin có sẵn trong một phân đoạn.
Đôi khi, việc xử lý một giao dịch yêu cầu thông tin từ một phân đoạn khác, đòi hỏi phải có giao tiếp giữa các phân đoạn, việc này có thể phức tạp và không hiệu quả. Sự phân mảnh có thể khiến các phần trạng thái, chẳng hạn như số dư tài khoản hoặc UTXO, bị phân tán trên các phân đoạn khác nhau.
Tuy nhiên, giao tiếp giữa các phân đoạn ít phức tạp hơn so với Layer 2 do tính tương thích vốn có của chúng. Các phân đoạn có thể hiểu nhau vì chúng có chung môi trường thực thi, cấu trúc giao dịch và mô hình trạng thái. Mặc dù cơ chế đồng thuận có thể xảy ra không đồng bộ trong các phân đoạn riêng lẻ, nhưng việc đạt được bản cập nhật tự động của các trạng thái là tương đối đơn giản.
Không giống như Layer 2, việc xây dựng cầu nối để liên lạc giữa các phân đoạn là không cần thiết. Giao tiếp giữa các phân đoạn là một phần tự nhiên của các quy tắc giao thức, giúp giảm khả năng xảy ra lỗi và lỗ hổng bảo mật. Việc truyền thông tin giữa các phân đoạn tương đối dễ dàng và được tích hợp vào hệ thống.
cần lưu ý là giao tiếp giữa các phân đoạn cũng như giao tiếp giữa Layer 2 có thể có chi phí khá cao. Một lượng dữ liệu tương đối lớn có thể được yêu cầu chuyển đi và có thể tốn kém tài nguyên máy tính mạng. Cần phải đạt được mức độ đồng bộ nhất định giữa hai (hoặc nhiều) mạng. Đây không phải là một nhiệm vụ dễ dàng một trong hai cách. Trong trường hợp Sharding, nhiệm vụ này dễ dàng và an toàn hơn đáng kể nhưng vẫn đầy thách thức.
Khi số lượng phân đoạn tăng lên, lượng giao tiếp giữa các phân đoạn có xu hướng tăng lên. Khi người dùng bắt đầu một giao dịch trải dài trên nhiều phân đoạn, thông tin phải luân chuyển giữa các phân đoạn đó. Thông tin liên lạc này bao gồm xác nhận giao dịch, cập nhật trạng thái tổng thể và đảm bảo tính nhất quán. Khi số lượng phân đoạn tăng lên, độ phức tạp của việc quản lý giao tiếp giữa các phân đoạn cũng tăng lên. Việc phối hợp tương tác giữa nhiều phân đoạn trở nên phức tạp hơn.
Các đội phải cân nhắc cẩn thận số lượng mảnh vỡ là lý tưởng. Ngoài yêu cầu lưu trữ cao, giao tiếp giữa các phân đoạn là một trong những hạn chế lớn nhất về khả năng mở rộng đối với Blockchain phân đoạn. Tuy nhiên, ngay cả với chi phí liên lạc giữa các phân đoạn, vẫn có thể đạt được khả năng mở rộng cao hơn nhiều so với khả năng của một Blockchain thế hệ đầu tiên với giao thức đồng thuận tuyến tính.
Trong cả kiến trúc phân lớp và phiên bản Sharding được mô tả, các nhóm phải đối mặt với thách thức truyền dữ liệu và trạng thái giữa các mạng một cách hiệu quả trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn của hệ thống. Về cơ bản, họ cần duy trì một trạng thái tổng thể mạch lạc và thống nhất trong một hệ thống phân mảnh. Điều này phải được thực hiện mà không làm mất đi tính hiệu quả, tính Phi tập trung hoặc tính bảo mật. Trong trường hợp Sharding, khả năng tương thích vốn có giữa các phân đoạn mang lại lợi thế đáng kể. Hiện tại, tính Phi tập trung đã bị loại bỏ trong trường hợp Layer 2.
Không có phiên bản lý tưởng duy nhất của Sharding. Một số khái niệm sẽ không đòi hỏi quá cao về giao tiếp giữa các phân đoạn. Chúng ta sẽ xem liệu những khái niệm này có còn phổ biến trong tương lai hay không.
Sharding và Layer 2 không phải là chiến lược loại trừ lẫn nhau. Một Blockchain phân mảnh, tương tự như Ouroboros Leios, có thể sử dụng Layer 2. Blockchain không có Sharding hoặc các công nghệ khác cho phép song song hóa chỉ phụ thuộc vào Layer 2. Trong trường hợp như vậy, mạng Blockchain có thể vẫn bị tắc nghẽn.
Ouroboros Leios
Tương tự như Sharding, Ouroboros Leios đạt được sự song song ở cấp độ đồng thuận giao thức cơ bản. Mục tiêu là đạt được thông lượng gần như tối ưu để đáp ứng khối lượng giao dịch đặc biệt cao, tiếp cận công suất cao nhất của mạng trong các hạn chế hiện có.
Sharding có thể nâng cao thông lượng giao dịch vượt quá khả năng của mạng vì các node được giao nhiệm vụ duy trì các phân đoạn, do đó tránh được việc sao chép sổ cái hoàn chỉnh và xử lý tất cả các giao dịch đến.
Cả chiến lược kiến trúc Sharding và kiến trúc phân lớp đều có thể là công cụ hỗ trợ cơ bản cho việc mở rộng quy mô nhưng chúng giải quyết một vấn đề khác so với Ourobors Leios. Nó đề cập đến việc mở rộng quy mô Blockchain đến giới hạn vật lý tuyệt đối của nó. Tuy nhiên, điều này không ngăn cản chúng ta so sánh các chiến lược.
Ngoài ra, như đã nói, việc mở rộng quy mô Cardano không chỉ phụ thuộc vào Ouroboros Leios. Nó có thể được mở rộng bởi Layer 2 và chuỗi đối tác.
Ouroboros Leios tách biệt việc xử lý giao dịch khỏi việc xử lý cuối cùng. Quá trình xử lý giao dịch, bao gồm giải quyết xung đột, diễn ra song song trong môi trường thực thi thống nhất, trong khi quá trình xử lý cuối cùng (thứ tự giao dịch) diễn ra trong một Blockchain được duy trì tuyến tính.
Không có sự phân mảnh của trạng thái tổng thể. Khi xác thực tất cả các giao dịch, có thể tham chiếu trạng thái tổng thể thống nhất bất kể nhóm node nào xử lý giao dịch. Mục tiêu là tận dụng tối đa thông lượng mạng và sức mạnh xử lý để chuẩn bị giao dịch và thực thi các tập lệnh, vì những tài nguyên này được sử dụng không đúng mức đáng kể trong thế hệ đầu tiên của hầu hết các Blockchain.
Tính toán phi tập trung đề cập đến khả năng của giao thức cho phép các node khác nhau thực hiện tính toán, chia sẻ kết quả một cách đáng tin cậy trên mạng. Điều này có nghĩa là các node không cần lặp lại các phép tính giống nhau, cho phép xử lý giao dịch song song.
Tính toán phi tập trung sử dụng một phương pháp gọi là xác nhận dựa trên stake. Cách tiếp cận này bao gồm một nhóm node được chọn ngẫu nhiên để xử lý và xác minh thông tin, sau đó xác nhận thông tin đó bằng cách cung cấp chữ ký. Chữ ký từ tất cả các node xác thực có thể được biên dịch thành một chứng chỉ ngắn gọn, sau đó được gắn vào các khối.
Các node riêng lẻ sẽ không xác thực đầy đủ mọi giao dịch trong mạng. Thay vào đó, họ sẽ xác minh bằng chứng rằng có đủ số lượng stake (được liên kết với các node) hỗ trợ xác thực. Sau khi đạt được số lượng xác nhận (phê duyệt) cần thiết, các node khác có thể tin tưởng rằng quá trình xử lý và xác thực đã được thực hiện chính xác. Điều này bảo tồn tài nguyên mạng và tăng khả năng xử lý giao dịch.
Blockchain tổ chức các Khối xếp hạng (RB) mà không bị gánh nặng bởi kích thước của khối đầu vào và khối chứng thực (IB và EB) hoặc các tính toán liên quan. Nó chỉ xử lý các tài liệu tham khảo và chứng chỉ, dùng để xác minh rằng số lượng stake cần thiết đã xác thực các khối.
Không giống như kiến trúc phân lớp và Sharding, Ouroboros Leios không phân mảnh trạng thái tổng thể. Bất cứ ai cũng có thể nhanh chóng xác minh tính nhất quán của trạng thái tổng thể được lưu trữ trên Blockchain. Trong kiến trúc phân lớp, quá trình chuyển đổi trạng thái một phần không đồng bộ xảy ra trong Ethereum và nhiều Layer 2, gây khó khăn cho việc đạt được trạng thái thống nhất toàn cầu do tính không tương thích của Layer 2. Tương tự, Sharding liên quan đến việc chuyển đổi trạng thái không đồng bộ trong phân đoạn. Tuy nhiên, khả năng tương thích của các phân đoạn giúp việc ghép trạng thái tổng thể lại với nhau dễ dàng hơn. Trong cả hai trường hợp, các mảnh trạng thái phải được tập hợp lại để đạt được trạng thái tổng thể hoàn chỉnh.
Ouroboros Leios luôn duy trì một trạng thái tổng thể, được đại diện bởi Blockchain. Tài liệu tham khảo cho phép dễ dàng truy cập vào mỗi giao dịch. Tương tự như Sharding, tất cả các node trong Ouroboros Leios đều sử dụng cùng một môi trường thực thi, cấu trúc giao dịch, mô hình trạng thái và quy tắc đồng thuận, giảm thiểu lĩnh vực cho các lỗi và lỗ hổng bảo mật. Không cần phải xây dựng cầu nối giữa các node.
Tất cả các node tham gia vào quá trình Phi tập trung của mạng và duy trì Blockchain, với khối lượng công việc được phân bổ ngẫu nhiên giữa các node để xử lý giao dịch. Với Ouroboros Leios, Cardano sẽ vẫn là một Blockchain nhất quán, sử dụng hiệu quả các tài nguyên để có thông lượng cao hơn.
Giới hạn khả năng mở rộng chủ yếu được xác định bởi khả năng vật lý của mạng. Trong khi tất cả các node đều duy trì Blockchain, điều này tạo ra gánh nặng tương đối thấp. Các tài nguyên còn lại có thể được sử dụng để xử lý song song. Tùy thuộc vào cài đặt tham số, một số luồng ảo nhất định trong mạng sẽ xử lý các giao dịch song song. Tuy nhiên, sẽ không có nhiều node vì việc phân bổ ngẫu nhiên các node dựa trên stake. Nếu ngưỡng chứng thực cao thì khả năng song song hóa sẽ tương đối thấp vì một phần đáng kể các node sẽ xác thực cùng một tập hợp các giao dịch mới.
Với Sharding, về mặt lý thuyết có thể đạt được mức độ song song cao hơn. Điều này có thể có hoặc không có nghĩa là thông lượng về cơ bản cao hơn.
Lời kết
Được đo bằng số giao dịch mỗi giây (TPS), kiến trúc phân lớp sẽ là người chiến thắng. Tuy nhiên, mức độ tập trung cao, không có thể xác minh trạng thái tổng thể và các vấn đề liên lạc cross chain chưa được giải quyết khiến nó kém hấp dẫn hơn. Về cơ bản, Blockchain trở nên tách biệt khỏi quá trình xử lý và chỉ đóng vai trò là lớp lưu trữ cho các trạng thái Layer 2.
Sharding sẽ đứng thứ hai, vì nó cho phép sổ cái được phân mảnh thành nhiều Blockchain con tương đối tự trị và tương thích lẫn nhau. Các phân đoạn được Phi tập trung và không cần phải xây dựng cầu nối. Mặc dù giao tiếp giữa các phân đoạn có thể là một thách thức đáng kể, nhưng chỉ có ngày càng nhiều người dùng mới xác định được liệu một Blockchain phân đoạn có thể duy trì hiệu quả hay không.
Ouroboros Leios có thể không giành chiến thắng trong cuộc thi TPS và có thể hoạt động tốt nhất tương tự như Sharding. Tuy nhiên, Blockchain không chỉ có TPS; nó cũng liên quan đến sự Phi tập trung, bảo mật, tính toàn vẹn, khả năng kiểm toán, v.v. Về mặt tổng thể, Ouroboros Leios thể hiện một cách tiếp cận thận trọng trong việc xây dựng một Blockchain.
Về mặt lý thuyết, một phiên bản của Ouroboros Leios có thể hoạt động như một phân đoạn duy nhất, cho thấy Cardano có thể triển khai Sharding trong đó mỗi phân đoạn tối đa hóa thông lượng của childchain. Giao tiếp giữa các phân đoạn có thể tương đối dễ dàng nhờ mô hình UTXO, nhưng nó vẫn sẽ là một gánh nặng đáng kể, tương tự như Sharding thông thường. Sự kết hợp giữa Ouroboros Leios và Layer 2 có thể là hướng đi tốt hơn cho Cardano. Mô hình UTXO và tính tất định có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc xây dựng Zero-knowledge “rollup”, cho phép sử dụng các công nghệ khác với những công nghệ được sử dụng trong Ethereum.
Việc xử lý một số lượng lớn giao dịch đòi hỏi sức mạnh tính toán, lưu trữ và băng thông. Xử lý tập trung hơn luôn hiệu quả hơn. Tuy nhiên, mục tiêu của ngành công nghiệp Blockchain không phải là hiệu quả mà là sự Phi tập trung. Các childchain (Layer 2, phân đoạn hoặc phiên bản của Ouroboros Leios) phải có đủ lượng tài nguyên này và đồng thời được Phi tập trung thỏa đáng. Không phải tất cả các node đều nên xử lý tất cả các giao dịch. Nó không hiệu quả. Cực đoan khác, tức là. Tập trung hóa cũng là điều không mong muốn.
Layer 2 đôi khi được so sánh với Sharding, mặc dù sự khác biệt giữa hai loại này là đáng kể. Ethereum có thể được coi là phân đoạn chính cho các phân đoạn con xung quanh. Tuy nhiên, các môi trường thực thi khác nhau sẽ làm phức tạp mọi thứ cần thiết để đạt được trạng thái tổng thể. Vì lý do đó, tôi nghĩ rằng Ethereum không phải là một máy tính toàn cầu như đôi khi nó được tiếp thị. Blockchain phân mảnh và Cardano với Ouroboros Leios đang tiến gần hơn nhiều đến việc đạt được mục tiêu này.
Nguồn bài viết tại đây
Chia sẻ bài viết này trên Twitter | Facebook | Telegram
Đọc thêm các bài viết liên quan tại thẻ Tags bên dưới