Layer 1 trong blockchain là gì? Cùng tìm hiểu về các Layer Blockchain

Layer 1 trong Blockchain là gì? Nếu đã tìm hiểu về crypto hoặc blockchain, có thể bạn đã bắt gặp các thuật ngữ như giao thức “Layer 1” và “Layer 2”. Vậy các layer này là gì? Cùng BHO Network khám phá trong nội dung bài viết dưới đây.

1. Layer 0: Internet của blockchain

Layer 0 ( hoặc L0 là lớp nền) là bao gồm phần cứng và phần mềm xây dựng xương sống của hệ sinh thái blockchain. Layer 0 là khung mạng hoạt động bên dưới blockchain. Nó được tạo nên từ các giao thức, kết nối, phần cứng, công cụ khai thác... tạo thành nền tảng của hệ sinh thái blockchain.

Layer 0 cũng hỗ trợ khả năng tương tác chuỗi chéo, cho phép các blockchains giao tiếp với nhau. Nó cung cấp một xương sống quan trọng để giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng trong các lớp tiếp theo. Layer 0 thường sử dụng token gốc cung cấp quyền truy cập để tham gia và phát triển. Layer này có thể được coi là "Internet của các Blockchains".

Ví dụ về Layer 0 là Polkadot, Avalanche, Cardano và Cosmos

2. Layer 1 trong blockchain

Layer 1 đại diện cho blockchain hiện tại, là nơi hầu hết các khối lượng công việc như cơ chế đồng thuận, ngôn ngữ lập trình, thời gian khối, giải quyết tranh chấp cũng như các quy tắc và thông số duy trì chức năng cơ bản của hệ thống mạng lưới blockchain.

Nếu Layer 0 là tầng nền, thì Layer 1 (hoặc L1) chính là đại diện cho tầng triệt . Do đó, hầu hết các dự án thuộc lớp này đều được người dùng biết đến. Khi mọi người đề cập đến Ethereum và Bitcoin, đó là Layer mà chúng ta đang nói đến.

Số lượng nhiệm vụ mà layer này phải xử lý thường dẫn đến các vấn đề về khả năng mở rộng. Khi nhiều người dùng tham gia vào một blockchain cụ thể, nó đòi hỏi ngày càng nhiều sức mạnh tính toán hơn để giải quyết và thêm các khối vào chuỗi, dẫn đến tăng phí giao dịch và thời gian xử lý chậm hơn.

Các cơ chế đồng thuận được cải thiện như Proof of Stake và sự ra đời của sharding (chia các nhiệm vụ tính toán thành các khối nhỏ hơn) làm giảm bớt một phần các vấn đề về quy mô. Tuy nhiên, tất cả các giải pháp này đã được chứng minh trong quá khứ là không đủ.

Ví dụ về layer 1 là Bitcoin, Ethereum, Binance Smart Chain và Solana

2.1 Ba vấn đề nan giải

Ba thách thức lớn nhất trong việc mở rộng quy mô blockchain là các nguyên tắc cơ bản bao gồm: bảo mật, khả năng mở rộng và phân quyền.

Ba vấn đề khó khăn này cho rằng bất kỳ công nghệ blockchain nào cũng chỉ có thể có nhiều nhất hai thuộc tính chứ không phải cả ba cùng một lúc. Do đó, công nghệ blockchain hiện tại sẽ luôn phải chấp nhận từ bỏ một trong ba đặc tính cơ bản này.

Một ví dụ điển hình là Bitcoin. Mặc dù blockchain của Bitcoin cố gắng tối ưu hóa sự phân quyền và bảo mật của nó, nhưng Bitcoin đã phải từ bỏ khả năng mở rộng. Nó vốn dĩ không phải là lỗi của nền tảng.

Bảo mật, khả năng mở rộng và phân quyền là 3 vấn đề nan giải nhất trong việc mở rộng quy mô Blockchain

2.2 Các giải pháp của Blockchain Layer 1

Blockchain Layer 1 phải đáp ứng các yêu cầu về phân quyền, bảo mật và khả năng mở rộng. Để đạt được điều này, mạng sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để nâng cao khả năng mở rộng tổng thể. Các giải pháp nền tảng Layer 1 thường bao gồm các cách tiếp cận sau:

Giao thức đồng thuận

• Proof of Work hoặc PoW là cơ chế đồng thuận truyền thống cho Bitcoin và ETH. Mục đích của cơ chế này là đạt được sự đồng thuận và bảo mật bằng cách sử dụng các thợ đào để giải mã các thuật toán mật mã phức tạp. Tuy nhiên, PoW gặp phải hai vấn đề chính là tốc độ chậm và tốn nhiều tài nguyên.
• Proof-of-Stake hoặc PoS là một cơ chế đồng thuận phân tán trên mạng blockchain. Người dùng có thể xác minh các giao dịch trên các khối dựa trên hoạt động đặt cược. So với PoW, PoS có ưu điểm về tốc độ giao dịch, nhưng lại có nhược điểm về bảo mật.
• Blockchain Ethereum muốn chuyển đổi từ PoW sang PoS với Ethereum 2.0. Ethereum 2.0 là một bản nâng cấp hiện đang được triển khai nhằm mục đích làm cho blockchain Ethereum có khả năng mở rộng và bền vững hơn.

Proof of Work và Proof-of-Stake

Sharding

• Sharding là một cách tiếp cận khác được điều chỉnh cho các giải pháp lớp 1. Sharding được thử nghiệm trong các chuỗi khối vì nó liên quan đến việc chia nhỏ mạng thành một loạt các khối cơ sở dữ liệu độc lập được gọi là "shard" (phân đoạn). Về cơ bản làm cho việc quản lý blockchain dễ dàng hơn.
• Cách tiếp cận này cũng không yêu cầu tất cả các nút phải xử lý hoặc thực hiện các giao dịch để duy trì mạng hiện tại. Tất cả các “shard được xử lý tuần tự song song, mang lại cho các quy trình khác hiệu suất xử lý lớn hơn.

Sharding là một phương pháp khác điều chỉnh cho phù hợp với các giải pháp Layer 1

Xem thêm: Mining Pool là gì? Cách hoạt động của Mining Pool

2.3 Vấn đề của Layer 1

Layer 1 đang gặp phải những vấn đề sau:

Hạn chế về dung lượng

Layer 1 là một blockchain phi tập trung, thường là Bitcoin và Ethereum. Với giải pháp mở rộng quy mô Layer 1, giao thức blockchain cơ bản được thay đổi để có thể mở rộng.

Do đó, các quy tắc của giao thức được điều chỉnh để tăng dung lượng và tốc độ giao dịch. Kết quả là, blockchain xử lý nhiều dữ liệu hơn và thu hút nhiều người dùng hơn. Mở rộng quy mô thông qua blockchain Layer 1 có thể được hiểu là:

• Cải thiện tốc độ xác nhận khối.
• Tăng khả năng lưu trữ dữ liệu của khối.

Kết hợp với nhau, các giải pháp mở rộng này làm tăng thông lượng của mạng. Tuy nhiên, layer 1 dường như không đạt được kỳ vọng do sự gia tăng số lượng người dùng blockchain. Dưới đây là một số điểm bất cập của hệ thống.

Giao thức đồng thuận không hiệu quả

Một số blockchains layer 1 vẫn sử dụng cơ chế đồng thuận PoW cũ và bất tiện.

Mặc dù cơ chế này an toàn hơn các cơ chế khác, nhưng tốc độ của nó lại làm chậm hệ thống. Cơ chế này yêu cầu các thợ đào sử dụng sức mạnh tính toán để giải các thuật toán mật mã. Vì vậy, về tổng thể, nó đòi hỏi nhiều năng lực và thời gian tính toán hơn.

Giải pháp: Có thể sử dụng đồng thuận PoS để thay thế. Đây cũng là sự đồng thuận mà Ethereum 2.0 sẽ sử dụng. Cơ chế đồng thuận này xác nhận các khối dữ liệu giao dịch mới được đặt bởi những người tham gia mạng, giúp quy trình hiệu quả hơn.

Quá tải khối lượng công việc

• Khi số lượng người dùng tăng lên, số lượng công việc trên blockchain Layer 1 cũng vậy. Do đó, tốc độ xử lý và dung lượng giảm dần.
• Giải pháp: Một giải pháp có thể mở rộng cho vấn đề này là sharding. Nói tóm lại, sharding phá vỡ công việc xác thực và xác nhận các giao dịch thành các bit nhỏ, có thể quản lý được. Do đó, khối lượng công việc được phân phối trên mạng để tận dụng sức mạnh tính toán thông qua nhiều nút hơn.
• Mạng xử lý các phân đoạn song song và quá trình xử lý tuần tự của nhiều giao dịch có thể xảy ra đồng thời.

Layer 1 hiện vẫn còn tồn đọng một số vấn đề cần được khắc phục

2.4 Một số Blockchain Layer 1 tiêu biểu

Celo

Celo là mạng Layer 1, nhưng nó đã thực hiện một số thay đổi lớn, chẳng hạn như triển khai PoS. Hệ sinh thái Celo Web3 bao gồm DeFi, NFT và các giải pháp thanh toán với hơn 100 triệu giao dịch được xác nhận.

Trên Celo, bất kỳ ai cũng có thể sử dụng số điện thoại hoặc địa chỉ email làm khóa công khai. Blockchains chạy dễ dàng với các máy tính tiêu chuẩn và không yêu cầu phần cứng đặc biệt.

Harmony

Harmony là một Effective Proof of Stake (EPoS) với sự hỗ trợ của sharding. Mạng chính blockchain có bốn phân đoạn, mỗi phân đoạn tạo và xác nhận các khối mới song song. Một phân đoạn có thể làm điều này với tốc độ riêng của nó, có nghĩa là tất cả chúng đều có thể có chiều cao khối khác nhau.

Thorchain

Thorchain là một sàn DEX layer 1 được xây dựng bằng cách sử dụng Cosmos SDK. Nó cũng sử dụng cơ chế đồng thuận Tendermint để xác minh các giao dịch. Mục tiêu chính của Thorchain là đạt được tính thanh khoản cross chain phi tập trung.

Thorchain là một trong 3 Blockchain Layer 1 tiêu biểu

3. Layer 2: Tăng tốc độ và khả năng mở rộng

Các giao thức Layer 2 đã trở nên cực kỳ phổ biến trong những năm gần đây và chúng đang chứng tỏ là cách tiếp cận hiệu quả nhất để giải quyết các vấn đề mở rộng quy mô, đặc biệt là trong mạng PoW. Một số giải pháp mở rộng quy mô Layer 2 phổ biến có thể kể tới như:

3.1 State channel

State channels - Các kênh trạng thái giúp cải thiện tổng dung lượng và tốc độ giao dịch bằng cách tạo điều kiện giao tiếp hai chiều giữa blockchain và các kênh giao dịch bên ngoài thông qua nhiều cách tiếp cận khác nhau. Để xác thực giao dịch qua kênh trạng thái, người khai thác không cần phải tham gia ngay lập tức.

Cụ thể, State channels tạo ra khả năng giao tiếp 2 chiều giữa blockchain với các kênh bên ngoài bằng nhiều cách tiếp cận khác nhau. State channels cho phép một nhóm người tham gia thực hiện không giới hạn số lượng giao dịch riêng tư off-chain. Không giống như các giao dịch on-chain thông thường, các giao dịch trên state channels không được công khai.

Các ví dụ về kênh trạng thái bao gồm Bitcoin Lightning và Mạng Raiden của Ethereum. Các state channels từ bỏ một số tính phi tập trung để đổi lấy khả năng mở rộng.

Lightning Network của Bitcoin

3.2 Sidechain

Sidechain là các chain chạy song song với blockchain và được sử dụng cho khối lượng giao dịch lớn. Các sidechain có cơ chế đồng thuận của riêng chúng và có thể điều chỉnh theo tốc độ/ khả năng mở rộng. Token tiện ích của chúng được sử dụng như một phần của cơ chế truyền dữ liệu giữa sidechain và chain chính. Chức năng của chain chính là đảm bảo bảo mật và giải quyết xung đột.

Các giao dịch trên sidechain vẫn sẽ được công khai trên sổ cái phân tán. Và các vi phạm về bảo mật trên sidechain không làm ảnh hưởng đến mạng chính. Việc xây dựng sidechain là một công việc khá tốn thời gian và công sức.

Cách hoạt động của Sidechain

3.3 Rollup

Rollups là các giải pháp mở rộng quy mô blockchain Layer 2 để thực hiện các giao dịch bên ngoài mạng Layer 1, sau đó tải dữ liệu từ các giao dịch lên blockchain Layer 2. Layer 1 có thể giữ các bản sao lưu an toàn vì dữ liệu nằm trên lớp cơ sở.

Người dùng được hưởng lợi từ rollups vì chúng giúp tăng thông lượng giao dịch, và giảm chi phí gas.

Với nhu cầu mở rộng ngày càng lớn, nhu cầu phát triển các giải pháp mở rộng layer 2 ngày càng được đẩy mạnh. Hiện nay, bên cạnh những giải pháp kể trên, nhiều giải pháp mới vô cùng hiệu quả cũng đã được phát triển ví dụ như Plasma, Validium, Hybrid (Hỗn hợp) và cả Parachain được phát triển bởi Polkadot.

Rollups mang lại lợi ích cho người dùng vì giúp tăng thông lượng giao dịch, và giảm chi phí gas

3.4 Nested chain

Blockchain Layer 2 chạy đan xen với các Layer khác. Về bản chất, các Layer 1 sẽ là người thiết lập các quy tắc và cài đặt, còn Layer 2 sẽ xử lý các thủ tục công việc. Qua đó, công việc sẽ được chia cho các layer của mạng và giảm tải được khối lượng công việc trên một mạng.

4. Ưu, nhược điểm của Layer 1 và 2

Qua những phần nội dung trên chắc hẳn bạn đọc đã hiểu hơn về khái niệm Layer 1 và Layer 2. Tuy nhiên, ưu nhược điểm của 2 Layer này là gì? BHO sẽ bật bí ngay sau đây nhé.

4.1 Ưu điểm

Ưu điểm của Giải pháp Lớp-1

Điểm chuyên nghiệp nhất là không cần thêm bất cứ thứ gì lên trên kiến ​​trúc hiện có. Tuy nhiên, nó vẫn có vấn đề, dẫn chúng ta đến phần tiếp theo.

Ưu điểm của Layer 2

Ưu điểm lớn nhất là nó không bị nhầm lẫn với giao thức blockchain cơ bản. Các giải pháp lớp 2 như các kênh trạng thái, đặc biệt là Lightning Network, có thể thực hiện nhiều giao dịch vi mô mà không mất thời gian xác thực các công cụ khai thác và trả phí giao dịch không cần thiết.

4.2 Nhược điểm

Có hai vấn đề quan trọng với các giải pháp khả năng mở rộng lớp 1 và lớp 2.

Đầu tiên, chúng tôi gặp sự cố lớn khi thêm các giải pháp này vào các giao thức hiện có. Cả Ethereum và Bitcoin đều có giá trị vốn hóa thị trường hàng tỷ USD. Hàng triệu USD được giao dịch mỗi ngày bằng cách sử dụng hai loại tiền mã hóa này. Đó là lý do tại sao việc thêm mã và độ phức tạp không cần thiết để thử nghiệm với các giao thức này và đầu tư rất nhiều tiền là không có ý nghĩa.

Thứ hai, ngay cả khi bạn tạo giao thức từ đầu, việc kết hợp các kỹ thuật này có thể không giải quyết được thách thức về khả năng mở rộng.

Thuật ngữ "bộ ba khả năng mở rộng" được đặt ra bởi người sáng lập Ethereum Vitalik Buterin. Đây là sự đánh đổi mà một dự án blockchain phải thực hiện khi quyết định cách tối ưu hóa kiến ​​trúc của nó, bằng cách cân bằng ba thuộc tính sau - phân quyền, bảo mật và khả năng mở rộng.

Ví dụ: Bitcoin muốn tối ưu hóa cho bảo mật và phân quyền, đó là lý do tại sao họ phải thỏa hiệp về khả năng mở rộng.

Vấn đề mà layer 1 và layer 2 gặp phải

4.3 Giải pháp khắc phục

Giải pháp là xây dựng giao thức từ đầu bằng cách sử dụng các giải pháp tích hợp này. Ngoài ra, nó giải quyết thách thức về* khả năng mở rộng*. Người đoạt giải Turing, Silvio Micali đang xây dựng một dự án có tên "Algorand" dự án đang cố gắng thực hiện điều đó. Algorand sử dụng một giao thức đồng thuận được gọi là Bằng chứng cổ phần thuần túy (PPoS).

Trong PPoS:

• Người lãnh đạo được chọn và người xác nhận (SV) được chọn từ mỗi bước của thỏa thuận Byzantine.
• Chi phí tính toán mà người dùng phải đối mặt chỉ liên quan đến việc tạo và xác minh chữ ký và các hoạt động đếm đơn giản.
• Chi phí không phụ thuộc vào số lượng người dùng được chọn cho mỗi khối. Con số này là không đổi và không bị ảnh hưởng bởi kích thước của toàn bộ mạng.
• Việc bổ sung sức mạnh tính toán trực tiếp cải thiện hiệu suất, giúp Algorand có thể mở rộng một cách hoàn hảo. Điều này có nghĩa là khi mạng mở rộng quy mô, nó sẽ duy trì tốc độ giao dịch cao mà không phải chịu thêm chi phí.

Xem thêm: IPFS là gì? Chi tiết về tiềm năng của IPFS trong Blockchain

5. Tương lai sau này của layer 1 và layer 2 là gì?

Khả năng mở rộng là một trong những lý do tại sao việc áp dụng hàng loạt tiền mã hóa trong ngành công nghiệp blockchain hiện tại là không thể. Khi nhu cầu về tiền mã hóa tăng lên, áp lực mở rộng các giao thức blockchain cũng sẽ tăng lên. Vì cả hai lớp blockchain đều có những hạn chế nhất định, giải pháp trong tương lai sẽ là xây dựng một giao thức có thể giải quyết tình trạng khó khăn về khả năng mở rộng.

Cả 2 Layer này điều cần giải quyết vấn đề về khả năng mở rộng

6. Layer 3: Các ứng dụng (UI)

Layer 3 là lớp cuối cùng có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Nói một cách đơn giản, bạn có thể coi nó như một ứng dụng dành cho thiết bị di động. Đây là những giao diện người dùng (UI) được sử dụng bởi những người tham gia cuối cùng.

Lớp này được thiết kế để mang lại sự đơn giản và thuận tiện khi xử lý các layer 1và layer 2. Layer 3 không chỉ cung cấp giao diện người dùng mà còn tạo điều kiện dưới dạng chuỗi chéo và khả năng hoạt động nội bộ, chẳng hạn như thông qua các ứng dụng trao đổi phi tập trung, thanh khoản và đặt cược.

Layer 3, thường được gọi là các ứng dụng phi tập trung (Dapps), cung cấp các ứng dụng trong thế giới thực cho công nghệ blockchain.

Hầu hết các giao thức Layer 3 (DApps) hiện chỉ chạy trên lớp Layer 1 và bỏ qua Layer 2

Những bài viết liên quan:

• Liquidity Pool là gì? Tổng hợp kiến thức cần biết về Liquidity Pool
• Move to Earn là gì? Chi tiết xu hướng mới DeFi

Trên đây là toàn bộ thông tin về Layer 1 trong Blockchain mà BHO Network muốn cung cấp cho bạn đọc. Vì cả Layer 1 và Layer 2 đều có hạn chế, nên việc phát triển một hệ thống kết hợp cả 2 là điều cần thiết. Hãy đón chờ những bài viết tiếp theo của BHO để cập nhật thêm nhưng kiến thức mới nhé!