Thảo luận về giải pháp mở rộng Layer 2 của Ethereum: Optimistic Rollups và ZK-Rollups

Ethereum là một trong những nền tảng blockchain hoạt động tích cực nhất hiện nay, mang lại nhiều ứng dụng phi tập trung, từ DeFi đến NFT, hệ sinh thái phát triển mạnh mẽ. Tuy nhiên, sự thịnh vượng của giao dịch trên chuỗi cũng đi kèm với một số thách thức vốn có, như sự tắc nghẽn mạng dẫn đến chi phí giao dịch tăng vọt, thời gian giao dịch kéo dài và tỷ lệ thất bại gia tăng, những vấn đề này ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự nhiệt tình của người tham gia.

Để giải quyết những vấn đề này và duy trì tính chất phân phối của chuỗi chính, cộng đồng chủ yếu áp dụng giải pháp mở rộng L2. Nguyên lý cốt lõi của L2 là chuyển giao tính toán và giao dịch từ mạng chính (L1) sang thực hiện trên mạng lớp hai, chỉ gửi kết quả giao dịch cuối cùng đến mạng chính. Phương pháp này có thể cải thiện hiệu quả giao dịch, giảm chi phí, đồng thời duy trì tính an toàn của mạng chính.

Hiện tại, các giải pháp L2 nổi bật bao gồm Rollups và sidechain. Rollups được chia thành Optimistic Rollups (OP-Rollups) và Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups).

Optimistic Rollups

OP-Rollups sẽ thực hiện tất cả việc tính toán giao dịch và cập nhật trạng thái trên mạng L2, sau đó công bố dữ liệu giao dịch gốc đã được nén theo lô lên mạng chính. Các node L2 mặc định coi các giao dịch này là hợp lệ, không có hành vi xấu, tương tự như nguyên tắc suy đoán vô tội trong thế giới thực. Mô hình này giảm thiểu đáng kể việc xác minh không cần thiết, nâng cao tốc độ và hiệu quả xác nhận giao dịch.

Sau khi giao dịch được gửi, nếu người xác minh phát hiện vấn đề, họ có thể gửi bằng chứng gian lận trong vòng bảy ngày. Hợp đồng thông minh trên L1 sẽ xác minh bằng chứng này, chỉ cần kiểm tra giao dịch được chỉ định, nhanh chóng xác định xem có vấn đề hay không. Nếu thực sự có giao dịch có vấn đề, lô giao dịch đó và các lô giao dịch tiếp theo sẽ bị hoàn tác, chuỗi L2 sẽ quay trở lại trạng thái trước khi giao dịch có vấn đề được thực hiện, nút xấu sẽ bị trừng phạt, và người xác minh sẽ nhận được phần thưởng.

Nếu trong vòng bảy ngày không nhận được chứng minh gian lận, tất cả các giao dịch sẽ được xác nhận là hợp pháp. Sự tồn tại của cơ chế "chứng minh gian lận" tự nó đã có tác dụng răn đe mạnh mẽ, thực tế rất ít nút gửi chứng minh gian lận hoặc bị xác nhận là có hành vi xấu. Điều này là do các dự án đã được kiểm tra đầy đủ, chi phí thực hiện hành vi xấu rất cao, và tổn thất kinh tế cũng như uy tín tiềm ẩn vượt xa lợi ích nhỏ nhoi có thể đạt được.

So với việc nút gây ác, các vấn đề do biến động mạng hoặc lỗi phần mềm lại phổ biến hơn. Nhược điểm chính của OP-Rollups là vấn đề luân chuyển vốn do thời gian thách thức bảy ngày và rủi ro tập trung tiềm ẩn.

Zero-Knowledge Rollups

So với OP-Rollups, ZK-Rollups khi nộp dữ liệu lên chuỗi, ngoài việc nén dữ liệu còn cần kèm theo chứng minh tính hợp lệ. ZK-Rollups cũng xử lý giao dịch ngoài chuỗi và đóng gói nộp lên mạng chính, nhưng trước khi nộp chính thức cần phải tính toán chứng minh tính hợp lệ ngoài chuỗi.

Công nghệ ZK đã tồn tại từ trước khi blockchain xuất hiện, nhưng sự phức tạp của thế giới thực đã hạn chế phạm vi ứng dụng của nó. Ưu điểm của việc ứng dụng công nghệ ZK trong blockchain là có thể giới hạn sự phức tạp trong hợp đồng thông minh, chỉ cần xác minh dữ liệu và tính toán trên chuỗi. Điều này có nghĩa là người dùng chỉ cần tin tưởng vào hợp đồng thông minh phi tập trung, không cần phải phụ thuộc vào bất kỳ tổ chức hay cá nhân tập trung nào.

Sự phức tạp của ZK-Rollups thể hiện ở việc cần phải biên dịch dữ liệu và logic thực hiện giao dịch thành các sơ đồ mạch logic phức tạp, sau đó sử dụng bộ chứng minh chuyên dụng để tính toán qua mật mã và tạo ra kết quả có thể xác minh nhanh chóng. Quá trình này thường cần các trình biên dịch và trình xác minh chuyên dụng, phụ thuộc vào sức mạnh tính toán mạnh mẽ.

Chi phí Layer 2

Chi phí của OP-Rollups chủ yếu đến từ hai khía cạnh: phí nộp dữ liệu giao dịch nén lên L1 và chi phí vận hành của các nút L2. Những chi phí này cuối cùng sẽ được chuyển giao cho người dùng. May mắn thay, kế hoạch EIP-4844 của Ethereum đã giảm đáng kể chi phí tương tác giữa L2 và mạng chính. Ngoài ra, việc duy trì các nút cần phải khóa một lượng lớn vốn, có thể dẫn đến việc các nhà đầu tư bỏ lỡ những cơ hội khác.

Chi phí chính của ZK-Rollups đến từ tài nguyên tính toán, việc tạo ra chứng minh không kiến thức cần rất nhiều tài nguyên tính toán và phần cứng chuyên dụng. Đồng thời, nó cũng phải chịu chi phí giao dịch để gửi dữ liệu lên chuỗi. Nhu cầu về phần cứng chuyên dụng có thể dẫn đến việc mạng trở nên trung tâm hóa hơn, khiến người dùng bình thường khó tham gia.

Tóm tắt

Dù là OP-Rollups hay ZK-Rollups, cả hai đều là giải pháp quan trọng cho các thách thức về khả năng mở rộng của hệ sinh thái Ethereum. Hiện tại, cả hai giải pháp này vẫn đang phát triển không ngừng. Với việc triển khai các nâng cấp như EIP-4844 của Ethereum, chi phí phát hành dữ liệu L2 đã giảm đáng kể, điều này sẽ càng giải phóng tiềm năng của cả hai giải pháp, cung cấp hỗ trợ mạnh mẽ cho sự phát triển liên tục của hệ sinh thái Ethereum.