Bởi Andreas Freund, Thành viên Nhóm lợi ích EEA Mainnet
Sau đây là trạng thái hiện tại của báo cáo nhỏ về khả năng mở rộng hệ sinh thái Ethereum, báo cáo này dài hơn và có chiều sâu hơn một bài đăng blog thông thường.
Nhiều doanh nghiệp đã từ bỏ liên minh Blockchain riêng do một số yếu tố:sự vắng mặt của các hiệu ứng mạng có ý nghĩa trong việc triển khai Blockchain riêng - có xu hướng làm cho chúng đắt hơn và cồng kềnh hơn để quản lý trong một nhóm các thực thể cạnh tranh hơn là một hệ thống cơ sở dữ liệu được chia sẻ - cũng như thiếu khả năng tiếp cận của hệ sinh thái DeFi với hệ sinh thái mới và đang phát triển nhanh chóng, và do đó, các loại tài sản rất sinh lời. Các giải pháp khả năng mở rộng Ethereum Lớp 2 (L2) mang đến cơ hội để lắp chốt vuông của Ethereum Mainnet vào lỗ hổng tròn của các yêu cầu về bảo mật doanh nghiệp, quyền riêng tư và tuân thủ vì nhiều giải pháp L2 trên thực tế là cơ sở dữ liệu tập trung với mật mã thông minh. Họ cũng có thể cung cấp quyền truy cập vào thế giới của các lớp tài sản DeFi, cho phép các hiệu ứng mạng Mainnet lan sang các giải pháp doanh nghiệp thông qua các lớp tài sản DeFi đó. Điều này tạo nên một mối quan hệ mới và cộng sinh giữa các trường hợp sử dụng doanh nghiệp trên L2 và Ethereum Mainnet thông qua cả sự tăng trưởng về tài sản và người dùng.
Ethereum Mainnet đã trở thành nạn nhân của sự thành công của chính nó ở chỗ nó hiện đang đóng vai trò là một nút thắt cổ chai đáng kể cho sự phát triển của hệ sinh thái; các vấn đề về mạng đã phát sinh do phí giao dịch cao và số lượng giao dịch được phép hạn chế trên mỗi khối, gây nguy hiểm cho khả năng kinh tế của các giao thức dựa trên Ethereum, các công ty khởi nghiệp và những người khác có mô hình kinh doanh hợp lý. Mặc dù Eth2, phiên bản tiếp theo của Ethereum, hứa hẹn khả năng mở rộng giao dịch tăng gấp 100 lần và phí giao dịch giảm đáng kể, nhưng việc triển khai của nó vẫn còn 12 tháng hoặc hơn. Những thách thức về khả năng mở rộng của Ethereum cần phải được giải quyết ngay hôm nay nếu Ethereum muốn duy trì vị trí dẫn đầu như là mạng blockchain phổ biến nhất và được sử dụng nhiều nhất trên thế giới.
Trong 2-3 năm qua, một số loại giải pháp đã xuất hiện nhằm giải quyết các thách thức về quy mô và chi phí giao dịch. Điểm chung của chúng là tất cả đều thực hiện xử lý giao dịch nặng nề ngoài Ethereum Mainnet (tức là ngoài chuỗi) trong các dạng môi trường máy tính tập trung hoặc phi tập trung khác nhau, trong khi Mainnet được sử dụng làm mỏ neo bảo mật và toàn vẹn dữ liệu ở nhiều dạng khác nhau. Các giải pháp này được gọi một cách thông tục là Lớp 2 (L2) vì chúng là các giải pháp nằm phía trên Mạng chính Ethereum, cũng thường được gọi là Lớp 1.
Dưới đây là tổng quan ngắn gọn về các danh mục giải pháp khả năng mở rộng chính, tiếp theo là mô tả ngắn gọn về các đặc điểm của từng danh mục giải pháp:
Hình 1:Phân loại L2; Nguồn:Token Terminal
Kênh trạng thái
Các kênh nhà nước mở rộng quy mô của Ethereum Mainnet bằng cách thực hiện các giao dịch ngoài chuỗi thông qua các kênh an toàn được thiết lập giữa các bên. Họ yêu cầu người dùng gửi ảnh chụp nhanh trạng thái Ethereum mới nhất mà người dùng kiểm soát vào hợp đồng thông minh đa chữ ký; điều này tương tự như tiền gửi của người dùng vào các kênh thanh toán trên Mạng Lightning của Bitcoin. Ảnh chụp nhanh này sẽ chứa dữ liệu quan trọng, chẳng hạn như việc nắm giữ ETH của một địa chỉ Ethereum tại một thời điểm nhất định.
Kênh trạng thái cho phép (gần như) các giao dịch ngoài chuỗi miễn phí với tính hoàn thiện giao dịch tức thì và quyền riêng tư vượt trội vì chỉ người điều hành kênh nhà nước và những người tham gia trong kênh nhà nước mới có khả năng hiển thị các giao dịch ngoài chuỗi. Hãy nghĩ về một trò chơi cờ vua trong đó người chơi đặt một ante để bắt đầu trò chơi. Giao dịch này sẽ được ghi lại trên chuỗi và mở ra một kênh. Các nước đi riêng lẻ sẽ được ký bởi từng người chơi trong kênh. Trò chơi sẽ tiếp tục cho đến khi một người chơi rời đi hoặc trò chơi kết thúc, tại thời điểm đó một trong những người chơi hoặc chính trò chơi sẽ khiếu nại Mainnet để có phán quyết và thanh toán tiền thắng cuộc.
Các kênh trạng thái có khả năng phục vụ trong các tình huống có lưu lượng truy cập cao các giao dịch đa hướng ngang hàng giữa các bên đáng tin cậy hợp lý. Các thay đổi trạng thái riêng lẻ sẽ diễn ra trong các kênh này thông qua các giao dịch được ký kết và bảo mật, với các hợp đồng dựa trên sự đồng thuận của Mainnet hoặc L2 phục vụ để xử lý hòa giải định kỳ và / hoặc "kết thúc trò chơi".
Sidechains
Sidechains là các blockchains độc lập với Ethereum Mainnet với các mô hình đồng thuận của riêng chúng, ví dụ:Proof of Authority (PoA), Proof of Stake (PoS) và các cơ chế máy trạng thái như Máy ảo Ethereum hoặc các kiến trúc khác. Các giao dịch Ethereum có thể được tải xuống một chuỗi như vậy theo cách có tính giám sát, giảm bớt gánh nặng cho Ethereum Mainnet. Tùy thuộc vào cách tiếp cận mạng liên quan đến chuỗi (đa chuỗi độc lập so với chuỗi chia sẻ), quyền riêng tư của giao dịch có thể được duy trì thông qua quyền truy cập có kiểm soát vào chuỗi.
Cách tiếp cận cụ thể mà mỗi mạng thực hiện phải được tự đánh giá để xác định tính phù hợp liên quan đến khả năng mở rộng, bảo mật và tính phù hợp cho mục đích. Một số người tham gia hệ sinh thái không coi các sidechains là giải pháp L2 thực sự vì chúng không thừa hưởng đủ đảm bảo an ninh của Ethereum Mainnet do thiếu dữ liệu giao dịch onchain cũng như không cung cấp khả năng phân xử các tranh chấp trên Ethereum Mainnet. Những người ủng hộ các mạng dựa trên chuỗi được kết nối với Eth sẽ lập luận rằng các mô hình đồng thuận Proof of Stake và các mô hình xác thực của họ cũng chặt chẽ như Eth2 (cũng sử dụng mô hình Proof of Stake) và rằng mối quan hệ hoạt động của họ với Ethereum (dưới dạng các hợp đồng mạng chạy trên Ethereum) cung cấp đủ bảo mật và minh bạch ở dạng Eth-native.
Chúng tôi sẽ phác thảo các phương pháp tiếp cận dựa trên chuỗi khác nhau bên dưới khi chúng tôi khảo sát bối cảnh khả năng mở rộng.
Bản tổng hợp
Bản tổng hợp tương tự như các sidechains nâng cao, không giám sát, đạt được thông lượng giao dịch cao trong khi kế thừa các đảm bảo bảo mật của Ethereum Mainnet. Các bản sao lưu thường thuộc một trong bốn danh mục chính:Bản tổng hợp lạc quan, Bản tổng hợp zk, Plasma và Validium.
Rollups là các giải pháp thực hiện thực hiện giao dịch bên ngoài chuỗi Ethereum chính, nhưng đăng dữ liệu giao dịch trên Lớp 1. Vì dữ liệu giao dịch nằm trên Lớp 1, điều này cho phép các bản cuộn được bảo mật bởi Lớp 1. Kế thừa hầu hết các thuộc tính bảo mật của Lớp 1, trong khi thực hiện thực thi bên ngoài Lớp 1, là đặc điểm xác định của quá trình cuộn lên.
Ba thuộc tính đơn giản hóa của cuộn lên là
Một số bản tổng hợp yêu cầu “nhà khai thác” đặt cọc trong hợp đồng tổng hợp. Điều này khuyến khích các nhà khai thác xác minh và thực hiện các giao dịch một cách chính xác. (Bản tổng hợp lớp 2, Ethereum.org, https://ethereum.org/nb/developers/docs/scaling/layer-2-rollups/)
Tuy nhiên, “Nhà điều hành” có quyền kiểm duyệt các giao dịch, nếu mô hình nhà điều hành không đủ phân cấp như Mainnet. Hình bên dưới tổ chức các danh mục đó tùy thuộc vào việc chúng xử lý lưu trữ dữ liệu trên chuỗi hay ngoài chuỗi và liệu tính đúng đắn của tính toán có được thực thi thông qua các bằng chứng xác thực về tính hợp lệ không hoặc bằng chứng gian lận tiền gửi của người dùng.
Hình 2:Danh mục cuộn lên L2; Nguồn: buildblockchain.tech
Một sự khác biệt khác giữa các giải pháp tổng hợp là về nơi tính toán diễn ra và khi nào tính hoàn thiện xảy ra. Ví dụ:tính toán cho Bằng chứng hợp lệ của ZK diễn ra thông qua nhà điều hành bên thứ ba (hoặc trình xác thực hoặc trình sắp xếp) có chức năng chính là gói các giao dịch và gửi các lô giao dịch đến Mainnet. Các lô này chứa thông tin tối thiểu nhưng đủ để chứng minh tính hợp lệ của các giao dịch. Việc tính toán các giao dịch được xử lý trước khi gửi đến L1 và tính cuối cùng xảy ra sau khi được xác nhận bởi L1 (hoặc sau khi chuyển đủ các khối L1 như quá trình tổng hợp có thể yêu cầu).
Optimistic Rollups cũng tính toán các giao dịch ngoài chuỗi dưới dạng zk-rollups nhưng không phải là không có kiến thức và chúng dựa vào thủ tục cuộc thi và thời gian cuộc thi để thay thế cho Mainnet quyết định xem một giao dịch bị tranh chấp có hợp lệ hay không. Giống như Bằng chứng hợp lệ của ZK, các nhà điều hành của Optimistic Rollups có khả năng đặt cược hoặc bị ràng buộc để nếu một nhà điều hành gửi một giao dịch gian lận đến chuỗi Ethereum chính, cổ phần của họ sẽ bị cắt.
Lưu ý rằng Bản tổng hợp thường không cung cấp quyền riêng tư cho người dùng của họ. Tuy nhiên, các giải pháp mới đang xuất hiện, cả Lạc quan (zk Optimistic) và Zk Rollup (zk-zk Rollup), đều bảo vệ quyền riêng tư của người dùng. Các giải pháp này sẽ được thảo luận trong phần tiếp theo. Ngoài ra, lưu ý rằng zk-Optimistic Rollups có các đặc điểm hiệu suất kém hơn Optimistic Rollups vì mỗi giao dịch trong khối rollup lớn hơn nhiều so với trường hợp của Optimistic Rollups và các khối Ethereum bị hạn chế về không gian thông qua giới hạn khối khí; sự đánh đổi giữa quyền riêng tư và hiệu suất. Mặt khác, Zk-zk Rollups có các đặc điểm hiệu suất tương tự như zk Rollups vì cách sử dụng mật mã thông minh cho phép sử dụng các bằng chứng zk đệ quy tránh thêm nhiều dữ liệu hơn vào một khối cuộn lên. Các tối ưu hóa hơn nữa trong mật mã được sử dụng tránh làm tăng các yêu cầu về hiệu suất tính toán so với Zk Rollups.
Các giải pháp L2 ở trên có đặc tính hiệu suất, bảo mật, kinh tế và khả năng sử dụng cụ thể được tóm tắt trong bảng dưới đây:
Hình 3:Đặc điểm Giải pháp L2 theo L2 và Danh mục giải pháp khả năng mở rộng;
Nguồn: Phòng thí nghiệm vấn đề
Với sự thay đổi và tối ưu hóa nhanh chóng của các công nghệ được sử dụng, đánh giá ở trên về các danh mục khác nhau chỉ là một bản tóm tắt về thời gian và có thể - và dự kiến - sẽ thay đổi đáng kể trong vòng 12 đến 24 tháng tới.
Như đã nói, hệ sinh thái Ethereum L2 đang phát triển với tốc độ chóng mặt - từ Plasma Whitepaper vào năm 2017 cho đến sàn giao dịch phi tập trung lớn nhất của Ethereum, Uniswap, sẽ hoạt động trên giải pháp L2 vào năm 2021. Do đó, mọi tổng quan về hệ sinh thái sẽ chưa hoàn thiện và nhanh chóng lỗi thời. Tuy nhiên, ảnh chụp nhanh hiện tại vẫn hữu ích để hiểu được nhiều loại dự án trong không gian và các trường hợp sử dụng dự kiến của chúng.
Chúng tôi sẽ thảo luận về từng danh mục và đưa ra một hoặc nhiều ví dụ chi tiết hơn và đề cập đến các dự án bổ sung, đáng chú ý trong cùng danh mục với các liên kết đến trang web hoặc kho Github của họ nếu chúng tồn tại.
Kết nối :Connext là một dự án kênh nhà nước có thiết kế để trở thành một giải pháp L2 không chỉ cho Ethereum mà còn là một trung tâm định tuyến chuỗi chéo cho nhiều giải pháp L2 của Ethereum. Dự án đang cố gắng giải quyết mối lo ngại trong cộng đồng Ethereum rằng các dự án L2 dựa trên Eth sẽ không đủ khả năng tương tác. Hệ thống truyền chéo L2 mới của Connext có thể tỏ ra quan trọng để đảm bảo rằng khả năng kết nối giữa các giải pháp sẽ luôn sẵn sàng, tránh tình trạng khóa mạng trong bất kỳ giải pháp có khả năng mở rộng nào.
Các dự án đáng chú ý khác là Mạng lưới Raiden, Celer và Perun.
Chuỗi xDai :xDai Chain là một sidechain dựa trên EVM được thiết kế để tạo điều kiện ổn định cho khối lượng giao dịch lớn hơn; hiện ở mức khoảng 70 giao dịch mỗi giây (TPS). Dự án được xây dựng xung quanh mã thông báo STAKE của nó, mà các nhà cung cấp đồng thuận cổ phần để đảm bảo kinh tế cho sidechain. Do tính hiệu quả của nó, xDai Chain gần đây đang ngày càng trở nên phổ biến.
Mạng POA :Tương tự như xDai Chain ở ~ 70 TPS, POA Network là một sidechain dựa trên EVM dựa trên một tập hợp các nhà cung cấp đồng thuận đáng tin cậy để xử lý giao dịch nhanh chóng và rẻ. Giải pháp dường như có thể sử dụng được cho hầu hết mọi trường hợp sử dụng từ trò chơi blockchain đến tiền tệ cộng đồng.
Polygon PoS: Polygon là một khung công nghệ và giao thức cho phép các nhà phát triển triển khai và kết nối thông qua một giao thức nhắn tin các loại mạng khác nhau - chuỗi Proof-of-Stake dựa trên EVM, chuỗi Plasma, v.v. - với nhau và Ethereum. Do đó, mục đích tương tự như Connext, hoặc các khuôn khổ không dựa trên Ethereum như Cosmos. Polygon PoS là giải pháp sidechain của Polygon. Mã thông báo Đa giác được sử dụng làm mã thông báo đặt cược trên các mạng khác nhau được triển khai trong mạng đa giác của chuỗi để đảm bảo kinh tế cho các nhà cung cấp đồng thuận. Cách tiếp cận và kiến trúc tương tự như cách tiếp cận chất nền và cách tiếp cận parachain của Polkadot.
Skale: Skale’s Elastic Blockchain Network là một giải pháp sidechain POS tương thích với Ethereum có thể nhanh chóng tạo ra các phiên bản sidechain dành riêng cho ứng dụng. Trình xác thực cho mỗi sidechain được chọn làm tập hợp con ngẫu nhiên, được xáo trộn định kỳ của toàn bộ nhóm trình xác thực SKALE, được khuyến khích bằng cách đặt mã thông báo. Trình xác thực được quản lý và xáo trộn bởi một ứng dụng chạy trên Ethereum Mainnet.
Một sidechain đáng chú ý khác là Mạng lưới dệt.
Lạc quan: Optimism là một triển khai Optimistic Rollup cho phép giảm khoảng 100 lần trong việc sử dụng khí. Lạc quan đã xây dựng OVM, một EVM dựa trên L2 để các dự án L1 có thể triển khai lại các hợp đồng thông minh Solidity hoặc Vyper của họ trên Lạc quan.
Các dự án đáng chú ý chuyển sang Optimism:Uniswap, Compound, Synthetix
Nhiên liệu: Fuel là lần triển khai Optimistic Rollup đầu tiên trên Ethereum Mainnet, sẽ hoạt động vào ngày 31 tháng 12 năm 2020. Fuel hứa hẹn thanh toán mã thông báo nhanh chóng và hiệu quả, mong muốn trở thành “lớp trao đổi giá trị của Trái đất”.
Arbitrum: Tương tự như Optimism, Arbitrum, được phát triển bởi Offchain Labs là một mạng tổng hợp lạc quan với các trình xác thực được đặt trong Ether một cách kinh tế, có khả năng xử lý với mức giảm khí khoảng 100 lần. Sự khác biệt chính giữa Optimism và Arbitrum là các hợp đồng thông minh Solidity và Vyper sẽ có thể được triển khai trên Arbitrum mà không cần bất kỳ sửa đổi nào vì Máy ảo Arbitrum giống với EVM ở cấp bytecode.
Các dự án đáng chú ý chuyển sang Arbitrum:Reddit, Uniswap
Cartesi Descartes :Cartesi’s Descartes Rollups là một biến thể của các lần tổng hợp lạc quan với khả năng giải quyết tranh chấp tương tác, tương tự như Truebit. Thay vì mã byte EVM, Descartes thực thi tập lệnh RISC-V, cho phép nó chạy một máy ảo Linux.
Các dự án tổng hợp Lạc quan đáng chú ý khác là OMGX từ Mạng OMG và Nightfall V3 từ Ernst &Young, một Bản tổng hợp Lạc quan bảo vệ quyền riêng tư trong đó các giao dịch tổng hợp là bằng chứng zk-snark để bảo vệ quyền riêng tư của giao dịch, dẫn đến giảm TPS do kích thước của các bằng chứng.
zkSync :zkSync là một giải pháp zk-Rollup từ Matter Labs sử dụng các bằng chứng không có kiến thức từ zk-snarks để nhận ra cả thông lượng cao (~ 300 - 2.000 tps dựa trên số lượng giao dịch trong một khối) và bảo mật cao (kế thừa bảo mật Ethereum Mainnet đảm bảo). Matter Labs cũng đang làm việc trên một giải pháp loại Validium có tên là zkPorter.
Các dự án đáng chú ý trên zkSync:Curve, Gitcoin, Balancer, Argent
Tạo vòng lặp: Loopring là zk-rollup đầu tiên được triển khai cho Ethereum Mainnet và đã hoạt động trên Ethereum Mainnet trong hơn một năm. Giải pháp zk-Rollup của Loopring hiện đang tập trung vào việc mở rộng quy mô trao đổi phi tập trung với Nhà tạo thị trường tự động và Sách đặt hàng cũng như thanh toán. Ví Loopring Exchange và Loopring dựa trên công nghệ của Loopring. OpenOcean hiện cũng đã chuyển sang Loopring.
Aztec: Aztec gần đây đã ra mắt zk.money, cho phép thực hiện các giao dịch Ether / DAI hoàn toàn riêng tư. Zk.money là Bản tổng hợp zk-zk, là thế hệ tiếp theo của Bản tổng hợp zk. Công nghệ Aztec cho phép xác minh bằng chứng zk của bằng chứng zk của các giao dịch riêng tư; nói cách khác, bằng chứng zk đệ quy, trên Ethereum Mainnet. Do tính chất đệ quy của các bằng chứng zk, số lượng giao dịch tương tự như các Bản tổng hợp zk thông thường có thể được đặt trên Ethereum Mainnet.
Hình thức tổng hợp zk này dường như là cách tiếp cận hứa hẹn nhất cho nhiều trường hợp sử dụng doanh nghiệp do các yêu cầu bảo mật cao của họ.
Các bản tổng hợp zk đáng chú ý khác là Mạng Hermez (được Polygon mua lại gần đây) và zkSwap.
StarkEx: StarkEx tương tự như zk Rollups nhưng sử dụng zk-starks thay vì zk-snarks, với sự khác biệt chính là các bằng chứng zk lớn hơn đáng kể so với các bằng chứng cho zk-snarks và do đó, cả hai đều đắt hơn để đặt cọc và xác minh hơn cho zk-snarks. Hệ thống có thể chạy dưới dạng hệ thống kiểu Validium hoặc zk-rollup. Động lực này cho phép dự án có khả năng thông lượng cao hơn so với các hệ thống cuộn zk thuần túy. Triển khai hiện tại đang sử dụng triển khai kiểu Validium.
Các dự án đáng chú ý sử dụng StarkEx:dYdX, DeversiFi, Paraswap, Immutable X
OMG: Mạng Plasma OMG, tương tự như OMGX nhưng được xây dựng trên kiến trúc Plasma, thay vì Bản tổng hợp Lạc quan.
Đa giác: Polygon cũng đã phát hành một phiên bản của sidechain Polygon được thảo luận ở trên dưới dạng chuỗi Plasma có thể trao đổi thông điệp với các sidechain khác và cuộn lên như đã thảo luận cho sidechain Polygon Proof-of-Stake.
Một chuỗi Plasma đáng chú ý khác là Leap DAO.
Các doanh nghiệp có truyền thống không quan tâm đến các Blockchains công khai vì các yêu cầu về bảo mật, quyền riêng tư và tuân thủ của các Trường hợp Sử dụng Doanh nghiệp đã khiến các Blockchains công khai không phù hợp để triển khai. Tuy nhiên, kết quả của các mạng Blockchain riêng đã được trộn lẫn để gây thất vọng vì một số lý do. Đứng đầu trong số đó, sự vắng mặt của các hiệu ứng mạng có ý nghĩa trong việc triển khai Blockchain riêng tư, có xu hướng làm cho chúng đắt hơn và cồng kềnh hơn để quản lý trong một nhóm các thực thể cạnh tranh hơn là một hệ thống cơ sở dữ liệu được chia sẻ và sự thiếu khả năng truy cập của hệ sinh thái DeFi với và đang phát triển nhanh chóng, và do đó, các loại tài sản rất sinh lời từ một Blockchain riêng. Các giải pháp khả năng mở rộng L2 được thảo luận mang đến cơ hội không chỉ phù hợp với chốt vuông của Ethereum Mainnet vào lỗ hổng bảo mật doanh nghiệp, quyền riêng tư và các yêu cầu tuân thủ vì nhiều giải pháp L2 là cơ sở dữ liệu tập trung defacto với mật mã thông minh mà còn truy cập vào thế giới tài sản DeFi các lớp cho phép các hiệu ứng mạng Mainnet tràn sang các giải pháp doanh nghiệp thông qua các lớp tài sản DeFi đó. Điều này tạo nên mối quan hệ mới và cộng sinh giữa các trường hợp sử dụng doanh nghiệp trên L2 với Ethereum Mainnet thông qua cả sự tăng trưởng về tài sản và người dùng.
Trong phần tiếp theo của loạt blog này, chúng ta sẽ đi sâu hơn vào các trường hợp sử dụng doanh nghiệp mới và thú vị cho các giải pháp L2 tận dụng các đảm bảo bảo mật của Ethereum Mainnet và hệ sinh thái sôi động.
Cho đến lúc đó, hãy cập nhật mọi thứ ở EEA bằng cách theo dõi chúng tôi trên Twitter, LinkedIn và Facebook.
