Khi việc áp dụng blockchain ngày càng tăng tốc, khả năng mở rộng đã trở thành một trong những thách thức cấp bách nhất của ngành. Các mạng lưới phổ biến đang gặp khó khăn với tình trạng quá tải, xác nhận chậm và phí cao trong thời điểm nhu cầu cao. Để vượt qua những giới hạn này mà không làm ảnh hưởng đến tính phi tập trung hay bảo mật, các nhà phát triển đã chuyển sang các giải pháp mở rộng lớp 2. Trong số đó, các giải pháp rollup đã nổi lên như một trong những phương pháp hứa hẹn nhất.
Các giải pháp rollup di chuyển việc thực thi giao dịch ra khỏi blockchain chính trong khi vẫn giữ bảo mật được gắn kết với nó. Ngày nay, hai thiết kế rollup thống trị cuộc thảo luận: rollup tích cực và rollup kiến thức không gian. Mặc dù chúng cùng hướng đến mục tiêu giống nhau, nhưng tư tưởng và các thỏa hiệp của chúng khác nhau theo những cách quan trọng.
Tại sao các rollup tồn tại
Hầu hết các blockchain không được thiết kế để xử lý hàng ngàn giao dịch mỗi giây với chi phí thấp. Việc mở rộng trực tiếp tại lớp cơ sở thường đòi hỏi những thay đổi sâu sắc trong giao thức, điều này có thể chậm và rủi ro. Các giải pháp lớp 2, ngược lại, được xây dựng trên một blockchain hiện có và kế thừa các đảm bảo bảo mật của nó.
Các rollup là một loại hệ thống lớp 2, tập hợp nhiều giao dịch lại với nhau và thực thi chúng bên ngoài chuỗi. Chỉ có dữ liệu nén hoặc bằng chứng mật mã học được gửi lại lên blockchain lớp 1, làm giảm đáng kể tình trạng quá tải và phí giao dịch. Các mạng như Ethereum đã chấp nhận các rollup như một phần cốt lõi trong chiến lược mở rộng dài hạn của mình.
Cách hoạt động của các rollup blockchain
Trong hệ thống rollup, người dùng gửi tài sản vào một hợp đồng thông minh trên chuỗi chính. Sau đó, các giao dịch diễn ra trên chuỗi rollup, nơi thực thi nhanh hơn và rẻ hơn. Khi một lô giao dịch được xử lý, một bản tóm tắt sẽ được gửi lại lên chuỗi lớp 1 để cập nhật trạng thái.
Cách tiếp cận này cho phép blockchain chính hoạt động như một lớp thanh toán an toàn, trong khi rollup xử lý các tác vụ tính toán nặng. Điểm khác biệt chính giữa rollup lạc quan và rollup không gian kiến thức nằm ở cách chúng chứng minh rằng các giao dịch bên ngoài chuỗi đã được xử lý đúng cách.
Hiểu về rollup lạc quan
Các rollup lạc quan giả định rằng các giao dịch là hợp lệ theo mặc định. Thay vì chứng minh tính chính xác ngay từ đầu, chúng dựa vào cơ chế mà bất kỳ ai cũng có thể phản đối các giao dịch sai lệch sau khi đã thực hiện. Sự giả định về sự trung thực này chính là lý do tại sao chúng được gọi là "lạc quan".
Khi một lô giao dịch được đăng lên chuỗi chính, nó sẽ bước vào thời gian phản đối. Trong khoảng thời gian này, các quan sát viên có thể gửi bằng chứng gian lận nếu họ cho rằng lô giao dịch chứa lỗi. Nếu một phản đối thành công, hệ thống sẽ thực thi lại các giao dịch sai lệch và xử phạt bên đã gửi dữ liệu sai.
Thiết kế này cải thiện đáng kể băng thông và giảm chi phí. Trên Ethereum, các rollup lạc quan có thể tăng khả năng mở rộng lên một bậc hoặc nhiều hơn. Tuy nhiên, sự phụ thuộc vào thời gian phản đối lại tạo ra độ trễ. Thời gian xác nhận giao dịch chậm hơn, và rút tiền về chuỗi chính thường bị khóa cho đến khi thời gian phản đối hết hạn.
Những hạn chế của rollup lạc quan
Nhược điểm chính của rollup lạc quan là độ trễ. Vì các giao dịch chỉ được coi là xác nhận sau khi thời gian phản đối kết thúc, người dùng phải chờ lâu hơn để có được sự chắc chắn tuyệt đối. Việc rút tiền cũng bị chậm trễ, điều này có thể gây bất tiện cho các ứng dụng yêu cầu thanh toán nhanh.
Một sự đánh đổi khác là khả năng lưu trữ dữ liệu. Các rollup lạc quan thường đăng tất cả dữ liệu giao dịch lên chuỗi chính để đảm bảo bất kỳ ai cũng có thể xác minh. Mặc dù điều này bảo toàn bảo mật, nhưng nó kém hiệu quả về dữ liệu hơn một số phương án thay thế.
Điều gì làm cho các rollup không gian kiến thức khác biệt
Các rollup không gian kiến thức, thường được gọi là zk-rollups, tiếp cận theo một cách cơ bản khác biệt. Thay vì giả định rằng các giao dịch là hợp lệ, các zk-rollups chứng minh rằng chúng là hợp lệ bằng mật mã học.
Sau khi thực thi một lô giao dịch bên ngoài chuỗi, người điều hành rollup sẽ tạo ra một bằng chứng hợp lệ không gian kiến thức. Bằng chứng này chứng minh toán học rằng tất cả các thay đổi trạng thái tuân theo các quy tắc giao thức. Bằng chứng sau đó được gửi lên chuỗi chính, nơi nó được xác minh nhanh chóng và tiết kiệm chi phí.
Vì tính hợp lệ được chứng minh ngay từ đầu, các rollup không gian kiến thức không cần thời gian phản đối. Khi bằng chứng được xác minh, lô giao dịch được coi là đã xác nhận.
Cách các rollup không gian kiến thức xác minh giao dịch
Các rollup không gian kiến thức dựa vào các bằng chứng không gian kiến thức, cho phép một bên chứng minh một tuyên bố là đúng mà không tiết lộ dữ liệu nền. Trong trường hợp này, bên chứng minh cho thấy việc tính toán bên ngoài chuỗi đã được thực hiện đúng, và bên xác minh kiểm tra bằng chứng trên chuỗi.
Chỉ có bằng chứng và dữ liệu nén tối thiểu được lưu trữ trên chuỗi chính. Điều này khiến các rollup không gian kiến thức rất hiệu quả về mặt sử dụng dữ liệu và cho phép rút tiền nhanh hơn so với các rollup lạc quan.
Lợi ích của các rollup không gian kiến thức
Các rollup không gian kiến thức cung cấp các đảm bảo bảo mật mạnh mẽ. Vì các chuyển đổi trạng thái không hợp lệ không thể tạo ra bằng chứng hợp lệ, nên người điều hành không thể gian lận hoặc chiếm đoạt tiền. Người dùng không cần giám sát mạng hay lo lắng về việc bằng chứng gian lận được gửi thay mặt họ.
Một lợi thế lớn khác là xác nhận nhanh. Khi một bằng chứng hợp lệ được chấp nhận bởi chuỗi chính, lô giao dịch được xác nhận, và người dùng có thể rút tài sản gần như ngay lập tức.
Tuy nhiên, các rollup không gian kiến thức cũng mang theo những thách thức riêng. Việc tạo bằng chứng không gian kiến thức rất tốn kém về mặt tính toán, và việc phát triển các hợp đồng thông minh tương thích với zk là phức tạp hơn. Điều này từng làm chậm sự chấp nhận, mặc dù công cụ hỗ trợ đang được cải thiện nhanh chóng.
So sánh rollup lạc quan và rollup không gian kiến thức
Ở cấp độ cao, các rollup lạc quan đổi lấy sự chắc chắn tức thì để lấy sự đơn giản và khả năng tương thích. Chúng dễ xây dựng và tích hợp với các hợp đồng thông minh hiện có, nhưng lại phụ thuộc vào thời gian xác nhận chậm và khả năng lưu trữ dữ liệu trên chuỗi.
Các rollup không gian kiến thức ưu tiên sự chắc chắn về mặt mật mã học và hiệu quả. Chúng cung cấp thời gian xác nhận nhanh hơn, diện tích trên chuỗi nhỏ hơn và các đảm bảo bảo mật mạnh mẽ hơn, nhưng đổi lại là độ phức tạp kỹ thuật cao hơn và chi phí tạo bằng chứng lớn hơn.
Không phương pháp nào là tốt hơn tuyệt đối trong mọi trường hợp. Mỗi phương pháp phục vụ các nhu cầu ứng dụng và ưu tiên của nhà phát triển khác nhau.
Hành trình phía trước cho các rollup
Các rollup được xem rộng rãi là nền tảng của khả năng mở rộng blockchain. Khi sự chấp nhận ngày càng tăng, cả rollup lạc quan và rollup không gian kiến thức đều có khả năng tồn tại song song và phát triển. Những tiến bộ trong công nghệ không gian kiến thức, bao gồm cả zkEVM, đang thu hẹp khoảng cách về khả năng sử dụng, trong khi các rollup lạc quan tiếp tục trưởng thành và tối ưu hiệu suất.
Về dài hạn, các blockchain có thể kết hợp rollup với các kỹ thuật mở rộng khác như chia nhỏ và tương tác xuyên chuỗi. Mục tiêu cuối cùng vẫn như nhau: cung cấp cơ sở hạ tầng blockchain nhanh, tiết kiệm chi phí và an toàn, đủ khả năng hỗ trợ sự phổ biến rộng rãi.
Những suy nghĩ cuối cùng
Các rollup lạc quan và rollup không gian kiến thức là hai phương pháp mạnh mẽ nhưng khác biệt trong việc mở rộng blockchain. Bằng cách chuyển tải tính toán ra ngoài chuỗi chính trong khi vẫn duy trì tính bảo mật trên chuỗi chính, cả hai mô hình đều giải quyết các điểm nghẽn then chốt mà các mạng hiện nay đang đối mặt.
Khi các rollup tiếp tục được thử nghiệm trong môi trường sản xuất và được tinh chỉnh theo thời gian, chúng có khả năng đóng vai trò quyết định trong việc định hình tương lai của công nghệ blockchain. Dù thông qua giả định lạc quan hay bằng chứng mật mã học, các rollup mang hệ sinh thái tiến gần hơn đến các hệ thống phi tập trung mở rộng và thân thiện với người dùng.