Vitalik bài viết dài mới nhất: tổng hợp sự khác biệt giữa các loại L2

Tiêu đề gốc: 《Different types of layer 2s》

Tác giả gốc: Vitalik Buterin

Biên dịch gốc: BlockBeats

Hệ sinh thái đã mở rộng nhanh chóng trong năm qua. Hệ sinh thái ZK-EVM rollup, đại diện bởi StarkNet, Arbitrum, Optimism và Scroll, đã tiến triển nhanh chóng, liên tục nâng cao tính bảo mật của nó, trang L2beat đã tóm tắt tốt trạng thái của từng dự án.

Ngoài ra, chúng tôi cũng thấy một số đội đang xây dựng các sidechain, đồng thời cũng bắt đầu xây dựng các giải pháp rollup (như Polygon), một số dự án L1 đang cố gắng phát triển theo hướng xác thực hiệu quả (như Celo), và còn có những thử nghiệm hoàn toàn mới (như Linea, Zeth…).

Một trong những kết quả không thể tránh khỏi là chúng tôi thấy các dự án L2 có xu hướng trở nên đa dạng hơn (tức là "heterogeneous". Chú thích của người dịch: Trong lĩnh vực tiền điện tử, "heterogeneous" chỉ tình trạng tồn tại hoặc hòa trộn của các loại hoặc tính chất khác nhau. Từ này thường được sử dụng để mô tả các blockchain, giao thức, công nghệ hoặc tài sản khác nhau, chúng có các đặc điểm, quy tắc hoặc thuộc tính khác nhau). Tôi dự đoán xu hướng này sẽ tiếp tục diễn ra vì những lý do sau:

Hiện tại, một số dự án L1 độc lập đang tìm cách tiếp cận gần gũi hơn với hệ sinh thái Ethereum và có khả năng chuyển đổi thành các dự án L2. Những dự án này có thể muốn thực hiện quá trình chuyển đổi theo từng giai đoạn. Việc chuyển đổi toàn bộ ngay lập tức sẽ giảm tính khả dụng, vì công nghệ vẫn chưa sẵn sàng để đưa mọi thứ vào giải pháp rollup. Trong khi đó, việc chuyển đổi toàn bộ muộn hơn có thể sẽ hy sinh động lực và không kịp có ý nghĩa thực tế.

Một số dự án tập trung muốn cung cấp nhiều bảo đảm an toàn hơn cho người dùng của họ và đang khám phá các con đường dựa trên blockchain. Trong nhiều trường hợp, những dự án này trước đây có thể đã nghiên cứu "chuỗi liên kết có giấy phép". Trên thực tế, họ có thể chỉ cần đạt đến mức độ "bán tập trung". Hơn nữa, chúng thường có thông lượng rất cao, ít nhất trong ngắn hạn không phù hợp để sử dụng giải pháp rollup.

Các ứng dụng phi tài chính, như trò chơi hoặc mạng xã hội, muốn phi tập trung, nhưng chỉ cần một mức độ bảo mật nhất định.

Trong trường hợp mạng xã hội, thực tế liên quan đến việc xử lý các phần khác nhau của ứng dụng theo những cách khác nhau: những hoạt động hiếm hoi và có giá trị cao như đăng ký tên người dùng và khôi phục tài khoản nên được thực hiện trong giải pháp rollup, nhưng những hoạt động thường xuyên và có giá trị thấp như đăng bài và bỏ phiếu cần ít bảo mật hơn, nếu blockchain thất bại dẫn đến bài viết của bạn biến mất, đó là cái giá có thể chấp nhận được; nhưng nếu blockchain thất bại dẫn đến việc bạn mất tài khoản của mình, đó sẽ là một vấn đề lớn hơn.

Một chủ đề quan trọng là, mặc dù hiện tại các ứng dụng và người dùng trên Ethereum L1 sẵn sàng trả một khoản phí rollup nhỏ nhưng vẫn có thể thấy được trong ngắn hạn, nhưng người dùng từ thế giới phi blockchain ít sẵn lòng làm như vậy: nếu bạn đã trả 1 đô la trước đó, thì việc trả 0.10 đô la sẽ dễ chấp nhận hơn, trong khi nếu trước đó bạn đã trả 0 đô la, thì điều đó sẽ khó chấp nhận hơn.

Điều này áp dụng cho các ứng dụng hiện vẫn còn tập trung, cũng như các dự án L1 nhỏ thường có phí cực thấp trong trường hợp có số lượng người dùng nhỏ.

Một câu hỏi tự nhiên là: Đối với các ứng dụng cụ thể, trong những sự cân nhắc phức tạp giữa các giải pháp rollup, validiums (xác thực hiệu lực) và các hệ thống khác, cái nào là hợp lý cho chúng?

Rollups vs Validiums vs Hệ thống Ngắt kết nối

Chiều kích đầu tiên về tính bảo mật và khả năng mở rộng mà chúng tôi sẽ khám phá có thể được mô tả như sau: nếu bạn có một tài sản phát hành trên L1, sau đó gửi nó vào L2, rồi chuyển nó về tay bạn, thì bạn có thể nhận được mức độ đảm bảo nào để lấy lại tài sản về L1?

Cũng có một câu hỏi liên quan: Lựa chọn công nghệ nào đã dẫn đến mức độ đảm bảo này, và sự đánh đổi của lựa chọn công nghệ đó là gì?

Chúng tôi có thể mô tả vấn đề này bằng một biểu đồ đơn giản:

Đáng chú ý là đây là một giải pháp đơn giản hóa, trong đó có nhiều tùy chọn trung gian. Ví dụ:

Giữa rollup và validium: Trong validium, bất kỳ ai cũng có thể thực hiện thanh toán trên chuỗi để trả phí giao dịch, lúc này, người vận hành sẽ bị buộc phải cung cấp một số dữ liệu lên chuỗi, nếu không sẽ mất tiền đặt cọc.

Giữa plasma và validium: Một hệ thống Plasma cung cấp các đảm bảo bảo mật tương tự như rollup, với khả năng dữ liệu ngoài chuỗi, nhưng nó chỉ hỗ trợ một số lượng ứng dụng hạn chế. Một hệ thống có thể cung cấp EVM đầy đủ và cung cấp mức độ bảo đảm Plasma cho những người dùng không sử dụng các ứng dụng phức tạp này, cũng như cung cấp mức độ bảo đảm validium cho những người dùng sử dụng các ứng dụng này.

Những tùy chọn trung gian này có thể được coi là một phổ giữa rollup và validium. Nhưng điều gì thúc đẩy các ứng dụng chọn một điểm cụ thể trên phổ này, thay vì một điểm nào đó ở bên trái hoặc bên phải? Ở đây, có hai yếu tố chính:

1. Chi phí của khả năng dữ liệu gốc Ethereum, chi phí này sẽ giảm theo thời gian khi công nghệ phát triển. Hard fork tiếp theo của Ethereum, Dencun, đã giới thiệu EIP-4844 (còn được gọi là "proto-danksharding"), cung cấp khoảng 32 kB/giây khả năng dữ liệu trên chuỗi.

Dự kiến trong vài năm tới, khi danksharding hoàn chỉnh được triển khai, khả năng dữ liệu này sẽ dần được cải thiện, với mục tiêu cuối cùng khoảng 1.3 MB/giây khả năng dữ liệu. Đồng thời, sự cải tiến trong nén dữ liệu sẽ cho phép chúng ta thực hiện nhiều chức năng hơn với cùng một lượng dữ liệu.

2. Nhu cầu của chính ứng dụng: Mức độ thiệt hại mà người dùng phải chịu về phí cao, so với mức độ nghiêm trọng của vấn đề mà ứng dụng gặp phải là gì? Các ứng dụng tài chính sẽ chịu thiệt hại nhiều hơn do sự cố của ứng dụng; trò chơi và mạng xã hội liên quan đến nhiều hoạt động của người dùng, và các hoạt động có giá trị tương đối thấp, do đó đối với chúng, các sự đánh đổi về bảo mật khác nhau là có ý nghĩa.

Sự đánh đổi này nhìn chung có vẻ như hình dưới đây:

Một loại khác đáng chú ý là xác nhận trước (pre-confirmations). Xác nhận trước là những thông điệp được ký bởi một nhóm người tham gia trong rollup hoặc validium, cho thấy "chúng tôi chứng minh rằng các giao dịch này được bao gồm theo thứ tự này, và root trạng thái sau là cái này". Những người tham gia này có thể ký một xác nhận trước không phù hợp với thực tế, nhưng nếu đúng như vậy, tiền đặt cọc của họ sẽ bị tiêu hủy.

Điều này rất hữu ích cho các ứng dụng có giá trị thấp (như thanh toán của người tiêu dùng), trong khi các ứng dụng có giá trị cao (như chuyển khoản tài chính hàng triệu đô la) có thể sẽ chờ đợi "xác nhận thông thường" được hỗ trợ bởi tính bảo mật hoàn chỉnh của hệ thống.

Xác nhận trước có thể được coi là một ví dụ khác của hệ thống hỗn hợp, tương tự như "hỗn hợp plasma/validium" đã đề cập ở trên, nhưng lần này là sự kết hợp giữa rollup (hoặc validium) có tính bảo mật hoàn chỉnh nhưng độ trễ cao và hệ thống có mức độ bảo mật thấp hơn nhưng độ trễ thấp. Các ứng dụng cần độ trễ thấp sẽ nhận được mức độ bảo mật thấp hơn, nhưng có thể cùng tồn tại với những ứng dụng sẵn sàng chịu đựng độ trễ cao hơn để có được mức độ bảo mật tối đa trong cùng một hệ sinh thái.

Đọc Ethereum mà không cần tin tưởng

Một hình thức kết nối ít được xem xét nhưng vẫn rất quan trọng, liên quan đến khả năng của hệ thống trong việc đọc blockchain Ethereum. Cụ thể, điều này bao gồm khả năng của hệ thống trong việc quay ngược lại khi Ethereum xảy ra sự quay ngược. Để hiểu tại sao điều này có giá trị, hãy xem xét tình huống sau:

Giả sử như hình trên, blockchain Ethereum xảy ra sự quay ngược. Điều này có thể là một gián đoạn tạm thời trong một kỷ nguyên, lúc này blockchain chưa được xác nhận cuối cùng; hoặc có thể là do quá nhiều người xác thực ngoại tuyến, dẫn đến blockchain không thể xác nhận cuối cùng trong một khoảng thời gian dài.

Tình huống tồi tệ nhất có thể xảy ra như sau: giả sử khối đầu tiên của chuỗi trên (top chain) đọc một số dữ liệu từ khối bên trái nhất của chuỗi Ethereum. Ví dụ, ai đó đã gửi 100 ETH vào chuỗi trên. Sau đó Ethereum xảy ra sự quay ngược, nhưng chuỗi trên không quay ngược. Kết quả là, các khối tương lai của chuỗi trên theo đúng các khối mới, chính xác trên blockchain Ethereum, nhưng giao dịch sai (tức là khoản gửi 100 ETH) vẫn tồn tại trên chuỗi trên. Lỗ hổng này có thể dẫn đến việc phát hành tiền tệ, biến ETH cầu nối trên chuỗi trên thành một phần dự trữ.

Có hai cách để giải quyết vấn đề này:

1. Chuỗi trên chỉ có thể đọc các khối Ethereum đã được xác nhận cuối cùng, do đó nó không bao giờ cần phải quay ngược;

2. Nếu Ethereum xảy ra sự quay ngược, chuỗi trên cũng có thể xảy ra sự quay ngược. Cả hai đều có thể ngăn chặn vấn đề này. Cách đầu tiên dễ thực hiện hơn, nhưng nếu Ethereum vào giai đoạn không hoạt động, có thể dẫn đến việc chức năng bị mất trong một khoảng thời gian dài. Cách thứ hai khó thực hiện hơn, nhưng có thể đảm bảo luôn có chức năng tốt nhất.

Lưu ý rằng, cách đầu tiên thực sự có một trường hợp đặc biệt. Nếu Ethereum xảy ra tấn công 51%, dẫn đến hai khối mới không tương thích xuất hiện đồng thời, cả hai đều có vẻ đã được xác nhận cuối cùng, thì chuỗi trên có thể chọn khối sai (tức là khối mà sự đồng thuận xã hội của Ethereum cuối cùng không hỗ trợ), và cần phải quay ngược để chuyển sang khối đúng. Có thể nói, việc viết mã trước để xử lý tình huống này là không cần thiết; vấn đề này có thể được xử lý bằng cách thực hiện hard fork trên chuỗi trên.

Khả năng của blockchain trong việc đọc Ethereum mà không cần tin tưởng có hai lý do quan trọng:

Đầu tiên, khả năng này có thể giảm thiểu các vấn đề an ninh liên quan đến việc cầu nối các token phát hành trên Ethereum (hoặc các giải pháp lớp hai khác) đến chuỗi đó;

Thứ hai, khả năng này cho phép các ví trừu tượng tài khoản sử dụng cấu trúc lưu trữ khóa chia sẻ, có thể an toàn nắm giữ tài sản trên chuỗi đó.

Mặc dù có tranh cãi, nhưng tầm quan trọng của cách đầu tiên đã được công nhận rộng rãi. Tương tự, cách thứ hai cũng rất quan trọng, vì nó có nghĩa là bạn có thể có một ví, có thể dễ dàng thay đổi khóa và nắm giữ tài sản trên nhiều chuỗi khác nhau.

Liệu việc sở hữu cầu nối có thể trở thành validium?

Giả sử chuỗi trên ban đầu được khởi động như một chuỗi độc lập, sau đó có người triển khai một hợp đồng cầu nối trên Ethereum. Hợp đồng cầu nối chỉ là một hợp đồng nhận các tiêu đề khối của chuỗi trên, nó sẽ xác minh bất kỳ tiêu đề khối nào được gửi đến nó có kèm theo chứng chỉ hợp lệ, chứng minh rằng tiêu đề khối đó đã được sự đồng thuận của chuỗi trên chấp nhận, và thêm tiêu đề khối đó vào danh sách.

Các ứng dụng có thể xây dựng các chức năng trên cơ sở này, như gửi và rút token. Một khi cầu nối như vậy được thiết lập, nó có cung cấp bất kỳ bảo đảm an toàn tài sản nào mà chúng tôi đã đề cập trước đó không?

Cho đến nay, vẫn chưa có! Có hai lý do:

1. Chúng tôi đang xác minh chữ ký của khối, nhưng không xác minh xem sự chuyển đổi trạng thái có đúng hay không. Do đó, nếu bạn gửi tài sản phát hành trên Ethereum vào chuỗi trên, và các xác thực của chuỗi trên trở nên không trung thực, họ có thể ký một sự chuyển đổi trạng thái không hợp lệ, từ đó đánh cắp tài sản này;

2. Chuỗi trên vẫn không thể đọc dữ liệu từ Ethereum. Do đó, bạn không thể gửi tài sản địa phương của Ethereum vào chuỗi trên, trừ khi dựa vào các cầu nối bên thứ ba khác (có thể không an toàn).

Bây giờ, hãy để chúng tôi xây dựng cầu nối như một cầu nối xác thực: nó không chỉ xác minh sự đồng thuận mà còn xác minh xem trạng thái của bất kỳ khối mới nào được tính toán bằng chứng ZK-SNARK có đúng hay không.

Một khi bước này hoàn tất, các xác thực của chuỗi trên sẽ không thể đánh cắp tiền của bạn. Họ có thể phát hành một khối chứa dữ liệu không khả dụng, ngăn chặn mọi người rút tiền, nhưng họ không thể đánh cắp tiền (trừ khi cố gắng yêu cầu tiền chuộc từ người dùng để tiết lộ dữ liệu cho phép họ rút tiền). Điều này có cùng mô hình bảo mật với validium.

Tuy nhiên, chúng tôi vẫn chưa giải quyết được vấn đề thứ hai: chuỗi trên không thể đọc dữ liệu từ Ethereum. Để thực hiện điều này, chúng tôi cần thực hiện một trong hai cách sau:

1. Đặt một hợp đồng cầu nối xác minh các khối Ethereum đã được xác nhận cuối cùng vào chuỗi trên;

2. Bao gồm một băm của khối Ethereum gần đây trong mỗi khối của chuỗi trên, và áp dụng quy tắc chọn nhánh để buộc liên kết băm. Nói cách khác, khối của chuỗi trên liên kết với khối Ethereum không phải là chuỗi chính. Nếu khối của chuỗi trên liên kết với khối Ethereum ban đầu trên chuỗi chính, nhưng sau đó trở thành không phải là chuỗi chính, khối của chuỗi trên cũng phải trở thành không phải là chuỗi chính.

Những liên kết màu tím này có thể là liên kết băm, hoặc có thể là hợp đồng cầu nối xác minh sự đồng thuận của Ethereum.

Điều này có đủ không? Thực tế, vẫn chưa đủ, vì có một số tình huống biên nhỏ:

1. Nếu Ethereum bị tấn công 51%, điều gì sẽ xảy ra?

2. Làm thế nào để xử lý nâng cấp hard fork của Ethereum?

3. Làm thế nào để xử lý nâng cấp hard fork của chuỗi của bạn?

Tấn công 51% vào Ethereum sẽ dẫn đến hậu quả tương tự như tấn công 51% vào chuỗi trên, nhưng theo chiều ngược lại. Hard fork của Ethereum có thể làm cho cầu nối Ethereum trong chuỗi trên không còn hiệu lực. Một cam kết xã hội (social commitment), tức là nếu Ethereum khôi phục một khối đã được xác nhận cuối cùng, nó sẽ khôi phục, nếu Ethereum thực hiện hard fork, nó sẽ thực hiện hard fork, là cách sạch nhất để giải quyết vấn đề này.

Cam kết như vậy thực sự có thể không bao giờ cần phải thực hiện thực tế: nếu cơ quan quản lý của chuỗi trên phát hiện bằng chứng về một cuộc tấn công hoặc hard fork có thể xảy ra, họ có thể kích hoạt cơ quan quản lý, chỉ thực hiện hard fork trên chuỗi trên khi cơ quan quản lý thất bại.

Đối với câu hỏi thứ ba, câu trả lời duy nhất khả thi là thiết lập một hình thức cơ quan quản lý nào đó trên Ethereum, để nó có thể cho phép hợp đồng cầu nối trên Ethereum nhận thức về nâng cấp hard fork của chuỗi trên.

Tóm tắt: Cầu nối xác thực hai chiều gần như đủ để biến blockchain thành validium. Yếu tố chính còn lại là một cam kết xã hội, tức là nếu Ethereum xảy ra tình huống bất thường dẫn đến hợp đồng cầu nối không hoạt động bình thường, một blockchain khác sẽ thực hiện hard fork để phản ứng.

Kết luận

"Liên kết với Ethereum" có hai chiều kích chính:

1. Tính bảo mật khi rút tiền về Ethereum;

2. Tính bảo mật khi đọc Ethereum.

Cả hai đều rất quan trọng và có những yếu tố cân nhắc khác nhau. Trong cả hai trường hợp đều có một phổ liên tục:

Lưu ý rằng mỗi chiều có hai cách đo lường khác nhau (trên thực tế có bốn chiều): tính bảo mật khi rút tiền có thể được đo bằng (i) mức độ bảo mật, và (ii) bao nhiêu người dùng hoặc trường hợp sử dụng được hưởng lợi từ mức độ bảo mật cao nhất;

Trong khi tính bảo mật khi đọc có thể được đo bằng (i) tốc độ mà liên kết có thể đọc các khối Ethereum, đặc biệt là sự khác biệt giữa các khối đã được xác nhận cuối cùng và bất kỳ khối nào, và (ii) mức độ cam kết xã hội của liên kết trong việc xử lý các tình huống biên như tấn công 51% và hard fork.

Có giá trị của các dự án trong nhiều khu vực của không gian thiết kế này. Đối với một số ứng dụng, tính bảo mật cao và kết nối chặt chẽ là rất quan trọng. Đối với các ứng dụng khác, có thể chấp nhận các điều kiện lỏng lẻo hơn để có được khả năng mở rộng lớn hơn. Trong nhiều trường hợp, bắt đầu sử dụng các điều kiện lỏng lẻo hơn từ hôm nay, và dần dần chuyển sang kết nối chặt chẽ hơn trong vòng mười năm tới khi công nghệ được cải thiện có thể là lựa chọn tối ưu.