“The Blockchain Trilemma” là một lý thuyết được đưa ra bởi Vitalik Buterin, một trong những người đồng sáng lập của Ethereum, vào năm 2017. Nó nhấn mạnh thách thức cân bằng giữa phân cấp, bảo mật và khả năng mở rộng trong công nghệ Blockchain. Ba đặc điểm này liên kết với nhau trong các hệ thống blockchain, nơi việc cải thiện một đặc điểm thường dẫn đến sự đánh đổi với các đặc điểm khác, tạo thành những gì được biết đến là ba khối.

Ba điều khó giải trong Blockchain

Phân quyền

Phân quyền là một đặc điểm cơ bản của công nghệ blockchain. Bằng cách sử dụng lưu trữ phân tán và sức mạnh tính toán, các mạng blockchain đảm bảo rằng tất cả các nút mạng có quyền và trách nhiệm bằng nhau. Thiết lập này cho phép tính minh bạch, nơi dữ liệu và giao dịch có thể nhìn thấy công khai cho tất cả các bên tham gia. Ngoài ra, tính phân tán của blockchain đảm bảo rằng các bản sao dữ liệu được phân tán trên nhiều nút, tăng cường bảo mật và ổn định.
Vì blockchain hoạt động dựa trên các thuật toán mật mã thay vì chứng chỉ tin cậy, nó loại bỏ nhu cầu về trung gian và các tổ chức đáng tin cậy, đơn giản hóa cơ chế tin cậy truyền thống. Thông qua các tính năng của blockchain, các bên có thể thiết lập niềm tin và hợp tác mà không cần sự tham gia của bên thứ ba.
Tuy nhiên, tính phân quyền của các mạng blockchain yêu cầu sự đồng thuận giữa tất cả các nút, điều này có thể dẫn đến tốc độ xử lý chậm hơn và thời gian xác nhận giao dịch kéo dài hơn, đáng kể hạn chế hiệu suất và khả năng mở rộng của hệ thống.

Bảo mật

Bảo mật là một trụ cột cơ bản của các mạng blockchain, cần thiết để chống lại các cuộc tấn công độc hại. Một mạng blockchain mạnh mẽ phải có khả năng chống lại các cuộc tấn công như vậy, vì thiếu bảo mật có thể làm suy yếu giá trị thực sự của một hệ thống blockchain.
Lấy tính bảo mật của blockchain Bitcoin làm ví dụ, nó kết hợp các kỹ thuật mật mã với cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW). Từ góc độ mật mã, mỗi khối có một chữ ký số duy nhất, được gọi là "giá trị băm". Bất kỳ thay đổi nào đối với dữ liệu đều dẫn đến thay đổi giá trị băm, đảm bảo rằng dữ liệu được liên kết an toàn theo cách chống giả mạo. Cơ chế PoW yêu cầu các nút giải quyết các vấn đề toán học phức tạp để xác thực các giao dịch và tạo các khối mới. Kẻ tấn công sẽ cần kiểm soát hơn một nửa sức mạnh tính toán để khởi động một cuộc tấn công thành công, bảo vệ tính toàn vẹn dữ liệu và ổn định mạng. Ngoài ra, sự gia tăng số người tham gia mạng góp phần tăng cường bảo mật, khiến các tác nhân độc hại khó kiểm soát toàn bộ hệ thống và giảm thiểu nguy cơ "tấn công 51%".
Khi đảm bảo an ninh là quan trọng nhất, các công nghệ như PoW và mật mã có thể ảnh hưởng đến tính mở rộng của blockchain do sự phức tạp trong tính toán, ảnh hưởng đến hiệu suất.

Tính mở rộng

Khả năng mở rộng đề cập đến khả năng xử lý thông tin giao dịch của hệ thống blockchain. Khả năng mở rộng của hệ thống blockchain phụ thuộc nặng nề vào hiệu suất xử lý giao dịch, thường được đo lường bằng TPS (số giao dịch trên giây). Các hệ thống blockchain hiện tại gặp phải vấn đề hiệu suất đáng kể khi xử lý giao dịch quy mô lớn, khiến cho khả năng mở rộng trở thành một điểm nghẽn kỹ thuật quan trọng trong quá trình phát triển blockchain hiện tại.
Trong các hệ thống blockchain phi tập trung, mỗi giao dịch đều cần sự đồng thuận trên tất cả các nút, đảm bảo an ninh hệ thống và sự phi tập trung nhưng hạn chế tính mở rộng. Khi số lượng nút tăng lên, chi phí thời gian và băng thông cho việc xác minh giao dịch cũng tăng lên, dẫn đến hiệu suất hệ thống giảm sút. Hiện nay, TPS của mạng Bitcoin khoảng 7, TPS của mạng Ethereum khoảng 14, tương phản hoàn toàn với trung bình là 63.000 TPS được xử lý bởi nền tảng thanh toán toàn cầu Visa. Tốc độ TPS thấp của các hệ thống blockchain phổ biến đặt ra một rào cản đáng kể trong các ứng dụng thực tế.
Mặc dù có thể tăng cường hiệu suất giao dịch thông qua các cơ chế kỹ thuật khác nhau, như Solana đạt được mức TPS trung bình là 2000 hoặc ICP đạt mức TPS trung bình là 3000, những tiến bộ này không thể tránh khỏi ảnh hưởng đến sự phân quyền của blockchain một cách tương đối.

Tình hình hiện tại của Khối Blockchain Impossible Triangle

Theo báo cáo năm 2022 của Bloomberg, tính đến tháng Chín, Bitcoin gặp khó khăn khi xử lý hơn 7 giao dịch mỗi giây, trong khi mạng Ethereum phổ biến thứ hai xử lý khoảng 15 giao dịch mỗi giây. So với các nền tảng giao dịch truyền thống, điều này chậm đến mức đặt cả sự tồn tại của một người vào câu hỏi.
Nếu công nghệ Blockchain muốn phục vụ một xã hội rộng lớn hơn trong tương lai, đối mặt với cùng số lượng người dùng như các nền tảng truyền thống, tính mở rộng là con đường không thể tránh khỏi cho việc nâng cấp Blockchain. Tuy nhiên, việc mở rộng mạng sẽ đòi hỏi việc giảm số lượng người tham gia, điều này ảnh hưởng đến tính phân quyền cốt lõi của Blockchain. Hơn nữa, việc giảm số lượng người tham gia cũng tăng nguy cơ bị tấn công, từ đó ảnh hưởng đến bảo mật.
Trong những tình huống mà ba khía cạnh này không thể được hòa giải, mọi người vẫn chọn sự phi tập trung, mục tiêu cốt lõi của Blockchain và an ninh như một nguyên tắc cốt lõi của mạng lưới trong “tam giác bất khả thi” này. Trong tình huống như vậy, việc xử lý số giao dịch trên một chuỗi duy nhất bị hạn chế nghiêm trọng, khiến cho khả năng mở rộng trở thành một chướng ngại cho sự phát triển của Blockchain.
Kết luận, trong bối cảnh blockchain ngày nay, khi sự phi tập trung và an ninh chặt chẽ liên kết, việc mở rộng thường trở nên khó khăn để đạt được. Sự đánh đổi giữa ba yếu tố này dẫn đến việc hình thành hình tam giác không thể.

Giải pháp cho ba vấn đề của Blockchain

Trong các ứng dụng thực tế, trong khi một giải pháp hoàn hảo cân bằng ba khía cạnh vẫn chưa xuất hiện, những nỗ lực liên tục và thử nghiệm đã tạo ra một số giải pháp được áp dụng rộng rãi.

Giải pháp Layer-1

Giải pháp Layer-1 đề cập đến việc cải thiện và tối ưu hóa các giao thức cơ bản trong công nghệ Blockchain để cải thiện hiệu suất, bảo mật và khả năng mở rộng của toàn bộ mạng. Bằng cách điều chỉnh và nâng cấp các giao thức cơ bản của Blockchain, có thể đạt được khả năng xử lý giao dịch cao hơn, chi phí giao dịch thấp hơn và tính phân cấp được cải thiện.
Một ví dụ điển hình về giải pháp Layer-1 là Ethereum 2.0, đã chuyển từ cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW) sang Proof of Stake (PoS), tăng tốc độ xác nhận giao dịch và khả năng mở rộng mạng trong khi giảm tiêu thụ năng lượng. Một ví dụ đáng chú ý khác là blockchain Solana, sử dụng thuật toán đồng thuận mới gọi là Proof of History để đạt được khả năng xử lý giao dịch hàng nghìn giao dịch mỗi giây trong khi duy trì phí giao dịch thấp.

Giải pháp Layer-2

Các giải pháp Layer-2 là các giải pháp về khả năng mở rộng được xây dựng trên cơ sở các giao thức cơ bản của blockchain, nhằm mục tiêu tăng tốc độ xử lý giao dịch, giảm chi phí, nâng cao trải nghiệm người dùng, và giảm bớt gánh nặng cho mạng blockchain cơ bản. Những giải pháp này giải quyết các giao dịch và xử lý dữ liệu ngoại chuỗi để đạt được tính mở rộng hiệu quả mà không ảnh hưởng trực tiếp đến chuỗi chính, qua đó bảo toàn tính bảo mật và phân cấp của blockchain cơ bản.
Một giải pháp Layer-2 điển hình là Mạng Lightning cho mạng Bitcoin, cho phép giao dịch siêu nhỏ nhanh chóng và chi phí thấp, giảm tải giao dịch trên chuỗi chính Bitcoin. Một ví dụ khác là Rollups, một giải pháp Layer2 cho Ethereum, nén một lượng lớn dữ liệu giao dịch thành một khối duy nhất, cải thiện đáng kể khả năng mở rộng và lưu lượng của Ethereum trong khi duy trì an ninh và phân quyền. Những giải pháp Layer2 này mang lại hiệu suất và khả năng mở rộng cao hơn cho các mạng blockchain, cung cấp cho người dùng trải nghiệm giao dịch tốt hơn.