Layer2 là gì?
Khi nhắc đến Layer2, người ta thường liên hệ đến các Layer2 Rollup của Ethereum như Arbitrum, Optimism, zkSync, StarkWare. Trên thực tế, giải pháp mở rộng Layer2 bắt đầu từ sách trắng của mạng lưới sét của Bitcoin vào năm 2015.
Các chuỗi công khai như Bitcoin, Ethereum, Solana đều được gọi là Layer1. Vai trò chính của Layer1 là đảm bảo an ninh, phi tập trung và xác định trạng thái cuối cùng, đạt được sự đồng thuận về trạng thái và đóng vai trò như một ‘toà án mã hóa’, thông qua các quy tắc thiết kế của hợp đồng thông minh để giải quyết tranh chấp, và truyền tải niềm tin qua các khuyến khích kinh tế sang Layer2.
Layer2 theo đuổi hiệu suất tối ưu, có thể chịu phần lớn công việc tính toán thay cho Layer1, ví dụ như tách các giao dịch Ethereum khỏi chuỗi chính, giảm tải mạng lớp một, nâng cao hiệu suất xử lý nghiệp vụ, từ đó thực hiện mở rộng. Layer2 chỉ có thể đạt được sự đồng thuận cục bộ, nhưng có thể đáp ứng nhu cầu của nhiều tình huống khác nhau.
Layer2 của Bitcoin
Tổng thể而言, Layer2 là một mạng blockchain độc lập được xây dựng trên Layer1, mục đích là đóng gói phần lớn các giao dịch của Layer1 vào Layer2 để giảm bớt áp lực, mở rộng dung lượng.
Hiện tại, mạng Bitcoin trung bình có thể xử lý khoảng 7 giao dịch mỗi giây, so sánh với thế giới web2, Alipay có thể xử lý 100.000 giao dịch mỗi giây. Với sự phát triển của các tiêu chuẩn mới như BRC-20, đã thực hiện các Token trong hệ sinh thái Bitcoin tương tự như ERC-721 và ERC-20, sự bùng nổ này của hệ sinh thái Bitcoin khiến cho mạng Bitcoin vốn đã là hiệu quả thấp trở nên ‘chật hẹp’ hơn, và sự nổi lên của Layer2 của Ethereum (bao gồm cả Rollup) đã cho các nhà phát triển Bitcoin thấy hy vọng chuyển những kinh nghiệm thành công này sang hệ sinh thái Bitcoin, có thể nói, Layer2 của Bitcoin không nghi ngờ có thể trở thành một trong những câu chuyện lớn nhất vào năm 2024.
Mạng Layer2 của Bitcoin nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong hệ sinh thái Bitcoin đối với các giao dịch nhanh chóng và hiệu quả hơn. Bằng cách giải phóng một số nhiệm vụ xử lý giao dịch từ mạng chính, mục tiêu là giảm bớt vấn đề tắc nghẽn của mạng chính Bitcoin và giảm đáng kể thời gian xác nhận giao dịch.
Bitcoin mỗi khối là 1MB, theo bình quân mỗi giao dịch có kích thước là 250 byte, nên chỉ có thể ghi lại 1024*1024 / 250=4194笔 giao dịch. Tạo ra một khối trung bình cần 10 phút, vậy每秒 có thể thực hiện 4194/10/60=6.99笔 giao dịch, đó là lý do chúng ta thường nói Bitcoin có thể thực hiện 7笔 giao dịch mỗi giây.
Trong đó có ba biến số, lần lượt là dung lượng khối, kích thước giao dịch, thời gian tạo khối, trong đó chỉ có cách tăng tốc độ giao dịch bằng cách thay đổi dung lượng khối là khả thi, ví dụ như tăng dung lượng khối từ 1M lên 32M, vậy tốc độ giao dịch sẽ tăng từ 7笔 lên 224笔 mỗi giây. Nếu không mở rộng, vẫn muốn tăng tốc độ giao dịch, thì chỉ có thể thông qua sidechain.
Ngày 12 tháng 12 năm 2010, khi Satoshi Nakamoto biến mất khỏi tầm nhìn công chúng, đã chuyển quyền phát triển Bitcoin cho Gavin Andresen, sau đó Gavin đã chuyển quyền quản lý mã nguồn cho 4 nhà phát triển, trong đó có Gregory Maxwell – sau này làm CTO của công ty Blockstream.
Công ty Blockstream tập trung vào công nghệ sidechain và mạng lưới sét, theo Gregory Maxwell, Blockstream chính là công ty được thành lập để phát triển Bitcoin.
Tháng 2 năm 2015, giấy trắng về mạng lưới sét được công bố, tháng 12 năm 2015, giải pháp Segwit được đề xuất. Sau đó, Gregory Maxwell đã đưa mạng lưới sét vào lộ trình phát triển của Bitcoin, hình thành lộ trình công nghệ “Segwit + mạng lưới sét”. Lộ trình mở rộng này, thực tế không thay đổi kích thước của khối, nhưng thông qua thiết kế thông minh, và cách xử lý ngoài chuỗi, tăng tốc độ xác nhận Bitcoin.
Segwit là không ghi thông tin chứng thực vào khối, từ đó không thay đổi kích thước của khối, nhưng bằng cách giảm lượng thông tin của mỗi giao dịch, để chứa nhiều giao dịch hơn.
Mạng lưới sét là xây dựng một bể tiền đặt cọc giữa các đối tác giao dịch thường xuyên, miễn là không vượt quá giới hạn này, tất cả các giao dịch không được ghi lại trong khối chuỗi chính, chỉ khi giải quyết thì có một giao dịch, từ đó giảm bớt áp lực của các giao dịch nhỏ đối với mạng chính.
Sau khi nâng cấp Isolation Witness, mặc dù giới hạn kích thước khối Bitcoin đã được đổi thành giới hạn khối dữ liệu giao dịch 1M và giới hạn khối dữ liệu chứng 3M, tổng kích thước 4M. Nhưng giới hạn này vẫn chưa thay đổi, cùng với sự tăng cường sức ảnh hưởng của Bitcoin, vấn đề mở rộng trở nên nổi bật. Mở rộng vẫn là một trong những vấn đề cốt lõi mà hệ sinh thái Bitcoin đang phải đối mặt, nhiều hướng giải quyết đang được tìm tòi bằng các công nghệ khác nhau, hiện tại các hướng mở rộng chính của Bitcoin như sau.
Kênh trạng thái
Kênh trạng thái là một kênh ảo được thiết lập trên blockchain, được sử dụng để thực hiện truyền thông song phương và dịch vụ trạng thái giữa các người dùng khác nhau. Nó cho phép người dùng thực hiện nhiều lần giao dịch trong kênh mà không cần phải ghi lại mỗi giao dịch trên blockchain, từ đó nâng cao hiệu suất và tốc độ của giao dịch đáng kể. Các kênh này có thể được tạo ra bởi hai hoặc nhiều người dùng cùng nhau, và chỉ khi cần thiết thì mới thanh lý với hợp đồng thông minh trên blockchain, từ đó giảm tải mạng blockchain và phí giao dịch.
Ví dụ nổi tiếng nhất của kênh trạng thái là mạng lưới sét, bên giao dịch của hai bên thiết lập một kênh thanh toán ngoài chuỗi khi thực hiện giao dịch đầu tiên, về bản chất là sổ cái mà hai bên đang chờ giao dịch cùng nắm giữ, được sử dụng để lưu trữ các bản ghi giao dịch. Hai bên trong kênh khóa một số lượng tiền nhất định, sau đó ký các giao dịch bằng khóa riêng.
Chuyển tiền giữa hai bên không diễn ra trên chuỗi, mà chỉ được lưu trữ trong sổ cái của hai bên, khi một trong hai bên hoặc cả hai quyết định không còn cần kênh này nữa, số dư thanh lý sau đó được phát thanh trên mạng chính.
Tuy nhiên, mạng lưới sét không chỉ là kết nối trực tiếp giữa hai bên, nó có thể làm cho một lượng lớn các kênh riêng lẻ được nối lại với nhau, từ đó tạo thành một mạng thanh toán rộng lớn và kết nối với nhau. Điều đó có nghĩa là, giả sử C và A có kênh, C và B không có kênh, nhưng A và B có kênh, thì C có thể thông qua A để thực hiện giao dịch với B một cách gián tiếp, và A, đóng vai trò là người trung gian, có thể thu phí định tuyến. Trong mạng lưới sét, mạng sẽ tìm đường dẫn ít nút, ít phí giao dịch nhất để hoàn thành giao dịch.
Chain phụ
Chain phụ là giải pháp phổ biến nhất, các công nghệ chain phụ đã được quan tâm nhiều nhất bao gồm Stacks, Liquid và Rootstock.
Stacks là dự án phụ luynes chính của Bitcoin, một mặt là được neo vào blockchain của Bitcoin, mặt khác là như một giao thức độc lập đưa vào các tính năng hợp đồng thông minh giống như Ethereum, đồng thời các giao dịch được thanh toán vĩnh viễn trên blockchain BTC để mở khóa khả năng lập trình của Bitcoin L2, mở ra những khả năng mới cho các ứng dụng như DeFi và NFT.
Nếu nhìn từ góc độ hệ thống tổng thể, Stacks thực sự sở hữu chuỗi riêng của mình, trình biên dịch và ngôn ngữ lập trình, đồng thời chạy đồng bộ với Bitcoin để đảm bảo tính giao dịch và tính toàn vẹn. Tuy nhiên do sử dụng phương pháp “kết nối” để thực hiện BTC cross-chain – thông qua việc phát hành sBTC trên mạng Stacks, nên về bản chất là một phương pháp ánh xạ tập trung, có một số rủi ro điểm đơn tập trung. Đồng thời, Gas của mạng của Stacks sử dụng token chính của nó STX, thay vì BTC, các旷工 tham gia khai thác mạng Stacks sẽ tiêu thụ BTC được đặt cọc để khai thác token của mạng của mình, thông qua hệ thống này, các旷工 kiếm được STX và phí giao dịch (transaction fees), trong khi những người đặt cọc STX kiếm được Bitcoin, điều này cũng sẽ khiến cho các旷工 có thái độ do dự tham gia.
Các công nghệ phụ luynes mới nổi như BEVM sử dụng một giải pháp Layer2 Bitcoin hoàn toàn phi tập trung.
BEVM là một Layer2 BTC sử dụng BTC như Gas và tương thích với EVM, mục tiêu cốt lõi là mở rộng các trường hợp hợp đồng thông minh của Bitcoin, giúp BTC phá vỡ giới hạn blockchain Bitcoin không đầy đủ, không hỗ trợ hợp đồng thông minh, cho phép BTC có thể xây dựng các ứng dụng phi tập trung với BTC là Gas gốc trên Layer2 BEVM.
Trong quá trình người dùng chuyển BTC từ mạng chính của Bitcoin sang BEVM, BTC của người dùng sẽ vào địa chỉ hợp đồng được quản lý bởi 1000 nút, sau đó đồng thời trên BEVM tức là mạng Layer2 BTC tạo ra BTC mới theo tỷ lệ 1:1.
Khi người dùng gửi lệnh chuyển BTC từ BEVM trở về mạng chính, các nút của mạng BEVM sẽ kích hoạt hợp đồng Mast, 1000 nút quản lý tài sản sẽ tự động ký tên theo quy tắc đã định, trả BTC trở về địa chỉ người dùng, quá trình hoàn toàn phi tập trung và không cần tin tưởng.
Xác nhận từ phía khách hàng
Hiện nay, phần lớn các chuỗi công khai sử dụng mô hình đồng thuận toàn cục (Global Consensus), trong đó tất cả các nút xác nhận tất cả các giao dịch, truyền tải tất cả thông tin giao dịch giữa các nút và chia sẻ trạng thái toàn cục thống nhất trên toàn mạng.
Mô hình đồng thuận toàn cục mang lại những vấn đề sau:
- Giới hạn khả năng mở rộng, làm cho việc xác nhận tất cả các tương tác hợp đồng trở nên tốn kém;
- Chi phí cao ngăn cản nhiều người dùng tham gia vận hành các nút, dẫn đến sự tập trung của các nút;
- Thiếu tính riêng tư, thông tin giao dịch được công khai.
Xác nhận phía máy khách (Client-Side Validation, CSV) chỉ yêu cầu lớp đồng thuận duy trì cam kết mã hóa đối với các sự kiện sổ cái, lưu trữ thông tin sự kiện thực tế (sổ cái) bên ngoài blockchain.
Dự án tiêu biểu của CSV là RGB, trong RGB, không có một mạng toàn cục phát sóng tất cả các giao dịch để tạo ra một tập hợp UTXO của Bitcoin tương đương. Điều này có nghĩa là khi nhận được tài sản chuyển vào, máy khách RGB không chỉ cần xác nhận sự chuyển đổi trạng thái gần nhất có hiệu lực, mà còn cần xác nhận tất cả các sự chuyển đổi trạng thái trước đó liên tục trở lại trạng thái sáng tạo của hợp đồng phát hành. Vì vậy, RGB cần xác thực các giao dịch từ dưới lên, để ngăn ngừa các cuộc tấn công đôi tiêu.
RGB cải thiện khả năng mở rộng bằng cách chỉ xác nhận các giao dịch liên quan, đồng thời cũng có thể gặp vấn đề tương tự như khả dụng dữ liệu, cần tối ưu hóa xác nhận thanh toán thông qua chia sẻ dữ liệu.
Máy khách của RGB cần lưu trữ nhiều dữ liệu hơn, nếu mất dữ liệu ngoại tuyến được sử dụng để xác nhận các giao dịch, người dùng cũng không thể chi tiêu nữa, cần lưu trữ không chỉ là khóa.
Rollup
ZK Rollup, Optimistic Rollup tương tự với Ethereum, Bitcoin đóng vai trò như lớp đồng thuận, lớp dữ liệu, lớp thanh toán, nhưng thách thức kỹ thuật rất lớn, đặc biệt nếu muốn hỗ trợ ZK-Rollup, cần phải nâng cấp lớn cho mạng chính của Bitcoin, khó đạt được sự đồng thuận của cộng đồng và sẽ làm suy yếu câu chuyện tiền tệ và lưu trữ giá trị của mạng Bitcoin.
Dự án tiêu biểu của ZK Rollup là Alpen, dự án tiêu biểu của Optimistic Rollup là BitVM, đều khá lý tưởng, đang ở giai đoạn lý thuyết.
Sovereign Rollup là một giải pháp “không hoàn toàn” Rollup khác, Bitcoin chỉ thực hiện lớp đồng thuận và lớp dữ liệu khả dụng, Layer2 có trạng thái và dữ liệu tài sản riêng, không được lưu trữ trên mạng Bitcoin, được xác thực thông qua các nút của Layer2, tức là giải quyết đặt trên Layer2, dễ thực hiện về mặt kỹ thuật, do đó cũng rất phổ biến trong cộng đồng Bitcoin.
Khung công nghệ nguồn mở Rollkit được phát triển bởi Celestia cho phép các nhà phát triển tùy chỉnh lựa chọn lớp dữ liệu khả dụng và lớp thực thi, hỗ trợ lưu trữ dữ liệu Rollup trực tiếp trên mạng Bitcoin, đồng thời hỗ trợ các nhà phát triển triển khai Sovereign Rollup. Do đó, các nhà phát triển có thể sử dụng Rollkit để triển khai giao thức Rollup trên mạng Bitcoin để nâng cao khả năng mở rộng và tối ưu chi phí hoạt động mạng.
Omnichain
Omnichain là một cách kết nối tất cả các blockchain thông qua việc xây dựng một lớp cơ sở (Layer 0), bất kể công nghệ hợp đồng thông minh của chúng, tất cả các mạng khác và DApp đều có thể dựa trên nó.
Omnichain là một siêu hệ sinh thái đa chuỗi tương thích với mọi thứ, do đó chỉ cần tương thích với Bitcoin thì cũng có thể coi là Layer 2 của Bitcoin, dự án đại diện là MAP Protocol.
MAP Protocol là một mạng Layer2 của Bitcoin cho khả năng tương tác xuyên chuỗi song song giữa các điểm, nó sử dụng cơ chế bảo mật của Bitcoin để cho phép tài sản và người dùng của các chuỗi công cộng khác tương tác một cách trơn tru với mạng Bitcoin, từ đó tăng cường tính bảo mật của mạng và thực hiện khả năng xuyên chuỗi BRC-20.
Tóm tắt
Bitcoin Layer2 vẫn đang ở giai đoạn ban đầu, do hạn chế tính lập trình có tính chất rất mạnh của Bitcoin, độ khó cao. Ngoài ra, mở rộng trên chuỗi đã được cộng đồng Bitcoin coi là vấn đề khó khăn trong thời gian dài, sự hỗ trợ đằng sau cộng đồng đều đến từ các nhóm phát triển có nền tảng phát triển khác nhau, thiếu khả năng điều phối, độ khó đồng thuận lớn. Vẫn tồn tại tranh luận giữa chủ nghĩa nguyên thủy Bitcoin và sinh thái mới của Bitcoin.
Nhìn từ góc độ dài hạn, việc giới thiệu Rollup và khả năng hợp đồng thông minh là rất quan trọng cho sự phát triển của sinh thái Bitcoin, có thể trở thành động lực chính để kích thích sáng tạo và đa dạng hóa trong sinh thái Bitcoin, tạo ra sản phẩm thực hiện như Defi khắc vào.
Tuy nhiên, Bitcoin ngày càng giống Ethereum, liệu nó vẫn là Bitcoin mà chúng ta đã biết trước đây không?
