Tóm tắt

Số lượng giao dịch mà blockchain có thể xử lý mỗi giây bị giới hạn. Ví dụ: mạng Bitcoin có thể xử lý khoảng bảy giao dịch mỗi giây. Sau khi công nghệ blockchain được áp dụng rộng rãi, khả năng và tốc độ xử lý dữ liệu sẽ được cải thiện đáng kể và việc tăng số lượng người dùng sẽ không làm chậm mạng hoặc tăng chi phí. Tuy nhiên, nguyên tắc thiết kế cơ bản của nhiều mạng phi tập trung tập trung vào việc cải thiện khả năng mở rộng, thường phải trả giá bằng sự phân quyền hoặc bảo mật. Đây được gọi là "Bộ ba bất khả thi của Blockchain". Các nhà phát triển đang thử nghiệm các cơ chế đồng thuận khác nhau, cũng như các giải pháp về khả năng mở rộng như shending, sidechain và kênh trạng thái, với hy vọng giải quyết được vấn đề này.

Giới thiệu

Tóm lại, blockchain là cơ sở dữ liệu kỹ thuật số phân tán. Các khối dữ liệu được sắp xếp theo thứ tự thời gian. Các khối được kết nối thông qua bằng chứng mật mã và được bảo mật. Được triển khai trong nhiều ngành công nghiệp, công nghệ này đã và đang thay đổi cách chúng ta làm việc và sinh sống.

Khái niệm này có nghĩa là sau khi blockchain phi tập trung an toàn ra đời, mọi người không cần phải dựa vào mạng hoặc thị trường của bên thứ ba. Điều đó giữ cho thế giới tiếp tục. Tuy nhiên, các chuyên gia nhìn chung tin rằng nếu muốn công nghệ này được phổ biến trên quy mô lớn thì trước tiên phải giải quyết một vấn đề cốt lõi, đó là vấn đề "Blockchain Trilemma" đã được thảo luận nhiều.

Người đồng sáng lập Ethereum Vitalik Buterin đã làm cho thuật ngữ này được biết đến rộng rãi. Để hiểu khái niệm này, trước tiên bạn cần biết ba yếu tố chính trong blockchain: Phân cấp, Bảo mật và Khả năng mở rộng. Khái niệm "Blockchain Trilemma" đề cập đến khó khăn của blockchain trong việc đạt được mức tối ưu của ba thuộc tính này cùng một lúc. Việc tăng một thuộc tính thường dẫn đến giảm thuộc tính khác.

Bài viết này sẽ nghiên cứu ba yếu tố chính trong nghịch lý ba ngôi và giải thích chúng một cách chi tiết từng yếu tố một. Một cuộc thảo luận chuyên sâu về từng yếu tố và cách chúng kết hợp với nhau sẽ giúp chúng ta hiểu sâu hơn về cách thức và lý do tồn tại bộ ba bất khả thi về blockchain. Bài viết này cũng sẽ nêu bật một số giải pháp được các nhà phát triển đề xuất.

Phân cấp là gì?

Bitcoin và các mạng blockchain tương tự khác được phân cấp theo thiết kế. Kiến trúc tổng thể của loại mạng này không được quản lý bởi một cá nhân hay một tổ chức nào mà được phân cấp. Cấp độ mạng được mở cho tất cả người tham gia. Kết quả là, quyền kiểm soát được phân cấp hoàn toàn thay vì nằm trong tay một thực thể duy nhất. Mọi người đều có quyền truy cập vào cùng một dữ liệu. Nếu ai đó cố gắng gian lận hệ thống bằng cách giả mạo hồ sơ theo ý mình, những người tham gia khác có thể từ chối dữ liệu sai.

Hoạt động này mang tính kỹ thuật cao. Hãy lấy mạng Bitcoin làm ví dụ, mạng này không liên quan đến sự kiểm soát của bên thứ ba. Chúng tôi so sánh điều này với sự phụ thuộc vào các ngân hàng trong hệ thống tài chính. Các ngân hàng tăng cường sự tin cậy giữa các bên tham gia giao dịch và đảm bảo rằng tất cả hồ sơ được lưu giữ đúng cách. Tuy nhiên, chuỗi khối Bitcoin chia sẻ dữ liệu với mọi người trong mạng để đảm bảo rằng dữ liệu được xác minh trước khi được thêm vào cơ sở dữ liệu kỹ thuật số. Kết quả là một hệ thống không cần sự can thiệp của bên thứ ba.

Sự phân quyền cung cấp khả năng cho cái gọi là Web3. Internet hiện tại của chúng tôi đang ở giai đoạn Web2. Các trang web và ứng dụng trong Web2 đều do các công ty lớn kiểm soát, nhưng người dùng tạo ra nội dung. Web3 là xu hướng phát triển tiếp theo. Trong Internet Web3, mọi người kiểm soát dữ liệu và cuộc sống trực tuyến của chính họ với sự trợ giúp của công nghệ chuỗi khối phi tập trung.

Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là cách thức hoạt động của các hệ thống phân tán này đòi hỏi một số lượng lớn người tham gia phải đồng ý về tính hợp lệ của tất cả dữ liệu Nhất quán, yêu cầu thông tin phải được chia sẻ và xử lý, do đó dẫn đến thời gian giao dịch chậm hơn. Do đó, blockchain cần phải mở rộng quy mô, tức là có thể xử lý nhiều dữ liệu hơn với tốc độ nhanh hơn. Chúng tôi sẽ tiếp tục điều này khi thảo luận về khả năng mở rộng.

Ngoài ra, để đạt được sự phân cấp, trước tiên phải đảm bảo tính bảo mật của chuỗi khối cơ bản. Nếu blockchain thiếu bảo mật, tội phạm sẽ có cơ hội giả mạo dữ liệu. Điều này dẫn đến phần thứ hai của bộ ba bất khả thi: bảo mật.

Bảo mật chuỗi khối là gì?

Việc phân cấp ở mức độ nào trong blockchain sẽ không giúp ích gì nếu nó thiếu tính bảo mật. Một mạng blockchain mạnh mẽ phải có khả năng chống lại các cuộc tấn công của các thực thể độc hại. Các hệ thống tập trung được đóng kín, do đó đảm bảo an ninh. Bộ điều khiển có thể đảm bảo rằng dữ liệu không bị xáo trộn. Nhưng làm thế nào để đạt được sự an toàn trong một hệ thống phi tập trung nơi mọi người đều có thể tham gia?

Đây là một chủ đề phức tạp. Hãy quay lại Bitcoin và bảo mật blockchain phi tập trung của nó làm ví dụ. Chuỗi khối Bitcoin sử dụng kết hợp mật mã và cơ chế đồng thuận mạng được gọi là Bằng chứng công việc (PoW). Từ góc độ mật mã, mỗi khối có một chữ ký số hoặc “băm”. Bất kỳ sửa đổi nào cũng sẽ thay đổi hàm băm của khối, do đó mỗi khối dữ liệu được kết nối theo cách không thể bị giả mạo. Mọi nỗ lực thay đổi dữ liệu sẽ nhanh chóng được phần còn lại của mạng nhận ra.

Cơ chế đồng thuận bằng chứng công việc cũng đóng một vai trò trong việc này, đảm bảo hiệu quả tính bảo mật của sổ cái tiền điện tử. Bản thân việc hiểu Proof-of-Work đã là một vấn đề lớn, nhưng với mục đích của bài viết này, chỉ cần nhớ rằng các thành viên mạng chỉ có thể xác thực các giao dịch mới và thêm chúng vào sổ cái thông qua hoạt động “khai thác”. Điều này liên quan đến việc sử dụng sức mạnh tính toán để giải quyết các vấn đề toán học khó khăn. Quá trình tính toán yêu cầu các máy tính này thực hiện một số lượng lớn các hàm băm. Mặc dù cơ chế bằng chứng công việc an toàn nhưng nó tương đối chậm, điều này làm nảy sinh các vấn đề về khả năng mở rộng.

Cũng lưu ý rằng càng có nhiều người tham gia (nút) trong mạng thì mạng càng an toàn. Số lượng người tham gia càng nhiều thì kẻ xấu càng khó giành quyền kiểm soát hệ thống. Điều này liên quan đến cái gọi là "tấn công 51%". Ý nghĩa chung của khái niệm này là nếu một thực thể (hoặc một nhóm tội phạm) kiểm soát hơn 50% tỷ lệ băm của toàn bộ mạng blockchain, họ có thể tùy ý đảo ngược sự đồng thuận và giả mạo dữ liệu trên chuỗi, chẳng hạn như dưới dạng mã thông báo chi tiêu gấp đôi. .

Tóm lại, bảo mật là nền tảng cho sự thành công của blockchain. Nếu không có sự bảo mật và những kẻ tấn công nắm quyền kiểm soát theo ý muốn, blockchain sẽ vô giá trị.

Khả năng mở rộng là gì?

Khả năng mở rộng đề cập đến mục tiêu xây dựng một blockchain để tăng tốc độ giao dịch mỗi giây. Nếu công nghệ blockchain nhằm phục vụ xã hội rộng lớn hơn hoặc hàng tỷ người dùng thì việc mở rộng là bắt buộc. Tuy nhiên, đây là điều mà nhiều blockchain vẫn đang gặp khó khăn.

Lý do là tính phân quyền và bảo mật là vấn đề cơ bản của blockchain nên luôn nhận được sự quan tâm ưu tiên. Phân quyền là cốt lõi của triết lý và mục tiêu của blockchain. Hầu hết các blockchain nổi tiếng đều bám vào cốt lõi này. Như đã đề cập ở trên, bảo mật là yêu cầu cốt lõi cho sự thành công và giá trị của blockchain.

Tuy nhiên, việc ưu tiên phân quyền và bảo mật nên khả năng mở rộng trở thành một vấn đề. Số lượng giao dịch mà một chuỗi đơn có thể xử lý bị hạn chế nghiêm trọng. Các hệ thống thanh toán tập trung như Visa tuyên bố có thể xử lý 24.000 giao dịch mỗi giây vì mạng đóng và không bị ảnh hưởng bởi các nút công khai và sự đồng thuận. Hãy so sánh các blockchain nổi tiếng khác nhau.

Theo Bloomberg vào năm 2022: “Tính đến tháng 9, Bitcoin đã phải vật lộn để xử lý hơn 7 giao dịch mỗi giây và giao dịch thứ hai lớn nhất Mạng Ethereum phổ biến bị giới hạn ở khoảng 15 giao dịch mỗi giây. So với các nền tảng giao dịch truyền thống, tốc độ này cực kỳ chậm.

Như đã đề cập trước đây, tốc độ giao dịch của các chuỗi khối này bị hạn chế do cách những người tham gia mạng phi tập trung phải xử lý thông tin, cũng như bản chất của cơ chế đồng thuận bằng chứng công việc. Nếu ngày càng nhiều người bắt đầu sử dụng công nghệ blockchain trong xã hội, khả năng xử lý giao dịch của mạng sẽ bị hạn chế, dẫn đến tắc nghẽn mạng.

Tại sao nghịch lý ba yếu tố blockchain tồn tại

Theo quan điểm trên Giải pháp cơ bản và rõ ràng nhất cho vấn đề là mở rộng mạng lưới và tăng tốc độ bằng cách giảm số lượng người tham gia xác nhận và thêm dữ liệu vào mạng. Tuy nhiên, làm như vậy sẽ làm giảm sự phân cấp và đặt quyền kiểm soát vào tay một số ít người tham gia. Ít người tham gia hơn đồng nghĩa với việc tăng nguy cơ bị tấn công, điều này cũng có thể dẫn đến bảo mật yếu hơn.

Do đó, nghịch lý ba yếu tố được hình thành: trong thiết kế cơ bản của nguyên tắc vận hành blockchain, phân cấp và bảo mật là hai thuộc tính cần thiết là liên kết chặt chẽ, làm cho khả năng mở rộng khó đạt được. Cả ba đang ở trong trạng thái thăng trầm. Làm cách nào chúng ta có thể nâng cao khả năng mở rộng mà không ảnh hưởng đến tính phân cấp, bảo mật hoặc cả hai?

Giải quyết nghịch lý ba ngôi của blockchain

Đối với nghịch lý ba ngôi Về mặt lý thuyết , không có giải pháp nào phù hợp cho tất cả. Do tầm quan trọng của việc giải quyết vấn đề này, cộng đồng đã đưa ra nhiều giải pháp khác nhau, với kết quả đầy hứa hẹn. Hãy để chúng tôi phác thảo những xu hướng hàng đầu để cung cấp cho mọi người ý tưởng về những phát triển mới nhất trong lĩnh vực này.

1. Sharding

Đây là A cách quản lý các phân đoạn dữ liệu cụ thể bằng cách chia chuỗi khối hoặc loại cơ sở dữ liệu khác thành các phân vùng nhỏ hơn của chuỗi khối. Thiết lập này giảm bớt áp lực lên một chuỗi duy nhất để xử lý tất cả các giao dịch và tương tác mạng. Mỗi phân vùng của blockchain được gọi là "phân đoạn" và có sổ cái cụ thể riêng. Sau đó, các phân đoạn này có thể tự xử lý các giao dịch, nhưng chuỗi beacon hoặc chuỗi chính quản lý các tương tác giữa các phân đoạn. Đây là một thay đổi đối với mạng chính blockchain, do đó, shending trở thành bản nâng cấp khả năng mở rộng cho mạng Lớp 1.

2. Cơ chế đồng thuận khác nhau

Một trong những lý do khiến nghịch lý ba ngôi tồn tại trong mạng Bitcoin là cách thức hoạt động của bằng chứng công việc để đảm bảo an ninh. Để đạt được bảo mật hệ thống, các công cụ khai thác, thuật toán tiền điện tử và sức mạnh tính toán phi tập trung khổng lồ là không thể thiếu, nhưng chúng cũng dẫn đến một hệ thống chậm. Tìm cách khác để đảm bảo sự đồng thuận cũng là một cách giải quyết bộ ba bất khả thi. Đây là một trong những lý do khiến Ethereum chuyển từ Proof-of-Work sang Proof-of-Stake (PoS).

Trong chuỗi khối bằng chứng cổ phần, người tham gia phải cam kết (khóa) mã thông báo của riêng họ để tham gia xác minh giao dịch, nhưng không yêu cầu giàn khai thác chuyên dụng cao. Việc thêm nhiều trình xác nhận vào mạng sẽ dễ dàng và thuận tiện hơn. Cơ chế đồng thuận bằng chứng cổ phần chỉ là một trong nhiều cách để giải quyết khả năng mở rộng.

Giải pháp 3.Layer-2

Sharding và các cơ chế đồng thuận khác nhau được gọi là giải pháp Lớp 1 nhằm mục đích thay đổi thiết kế cơ bản của mạng cơ bản. Tuy nhiên, các nhà phát triển khác đang xem xét xây dựng các giải pháp dựa trên cấu trúc mạng hiện có nhằm cố gắng giải quyết vấn đề bộ ba bất khả thi. Nói cách khác, họ tin rằng giải pháp nằm ở mạng Lớp 2, hay “Lớp 2”. Các ví dụ liên quan bao gồm sidechain và kênh trạng thái.

Sidechain về cơ bản là một blockchain độc lập được kết nối với chuỗi chính. Với thiết lập này, tài sản có thể lưu chuyển tự do giữa hai chuỗi. Điều quan trọng là sidechain có thể hoạt động theo các quy tắc khác nhau để đạt được tốc độ và khả năng mở rộng. Tương tự như vậy, các kênh trạng thái là một cách khác để giảm nhẹ Lớp 1 bằng cách xóa các giao dịch khỏi chuỗi chính. Thay vì sử dụng một chuỗi riêng biệt, các kênh trạng thái sử dụng hợp đồng thông minh cho phép người dùng tương tác với nhau mà không cần xuất bản giao dịch trên blockchain. Blockchain chỉ cần ghi lại điểm bắt đầu và kết thúc của kênh.

Tóm tắt

Bộ ba bất khả thi của blockchain cản trở tiềm năng của công nghệ blockchain trong việc giúp thay đổi thế giới. Nếu mạng blockchain chỉ có thể xử lý một số lượng nhỏ giao dịch mỗi giây để duy trì tính phi tập trung và an toàn thì sẽ khó đạt được sự chấp nhận rộng rãi. Tuy nhiên, đánh giá từ các giải pháp mới nhất được các nhà phát triển đề xuất để giải quyết vấn đề này, mạng blockchain chỉ có thể hy vọng đạt được bước nhảy vọt về khả năng xử lý dữ liệu trong tương lai nếu họ tiếp tục thúc đẩy những tiến bộ công nghệ hiện tại.