Sự trỗi dậy của các ký tự Bitcoin đã thổi một luồng sinh khí mới vào hệ sinh thái Bitcoin, gây ra sự quan tâm trở lại của mọi người đối với Bitcoin. Có quan điểm cho rằng, điều này đã mở ra hộp Pandora của hệ sinh thái Bitcoin. Trong sự phát triển công nghệ của hệ sinh thái Bitcoin, xây dựng lớp hai là ưu tiên hàng đầu. Bài viết này tham khảo một số bài viết nổi tiếng và trao đổi với nhiều bạn bè, kết hợp với kinh nghiệm khám phá của đội ngũ trong thiết kế và phát triển sản phẩm Web3, đã tổng hợp kiến thức cơ bản về lớp hai của Bitcoin. Hy vọng có thể đưa ra những ý tưởng khởi đầu, thu hút nhiều người hoàn thiện các ý tưởng liên quan, thúc đẩy sự phát triển của lĩnh vực này.
Thế giới blockchain bắt đầu từ Bitcoin, và cũng sẽ kết thúc với hệ sinh thái Bitcoin. Ethereum về bản chất cũng là một cuộc khám phá công nghệ sidechain của Bitcoin.
Trong bài viết này, khái niệm "xây dựng lớp hai" và "xây dựng mạng lớp hai" có thể được sử dụng thay thế cho nhau, trong đó khái niệm sau có nghĩa hẹp hơn, còn khái niệm trước thì rộng hơn. Để thích ứng với cách diễn đạt thường dùng trong ngành, bài viết này cũng sẽ sử dụng khái niệm "xây dựng mạng lớp hai".
1. Sứ mệnh của Layer2
Để hiểu những vấn đề cơ bản cần giải quyết trong việc xây dựng lớp thứ hai của Bitcoin, chúng ta hãy bắt đầu từ những đặc tính cơ bản của hệ thống blockchain.
1.1 Các đặc tính cơ bản và nhu cầu của Blockchain
Bài viết này áp dụng khái niệm mà Vitalik đã đưa ra: blockchain là một "máy tính thế giới". Từ góc độ này, việc hiểu các đặc tính đa dạng của blockchain sẽ trở nên rõ ràng hơn. Phần sau sẽ phân tích khả năng phát triển của "máy tính thế giới" này dựa trên cấu trúc von Neumann.
Chúng ta hãy tóm tắt một số đặc điểm cơ bản:
Công khai và minh bạch: Đây là đặc điểm lưu trữ dữ liệu và thực hiện chỉ thị của "máy tính thế giới" blockchain, cũng là đặc điểm nhu cầu nội tại cần sự tham gia tính toán của nhiều nút phân phối toàn cầu. Đặc điểm này đáp ứng quyền biết dữ liệu của người sử dụng, là kết quả chung của yêu cầu hợp tác nội bộ của "máy tính thế giới" và nhu cầu bên ngoài của người sử dụng.
Phi tập trung: Đây là đặc điểm cấu trúc của "máy tính thế giới" này, mức độ phi tập trung và khả năng chống lỗi về lý thuyết đều dựa trên lý thuyết tướng Byzantine. Các hệ thống không phải Byzantine về lý thuyết không phải là hệ thống blockchain. Mức độ phi tập trung là một chỉ số quan trọng về độ an toàn của blockchain, cũng là cơ sở cho một số đặc điểm.
An toàn: An toàn được tạo thành từ nhu cầu nội tại do các đặc tính kiến trúc của "máy tính thế giới" và nhu cầu bên ngoài của người sử dụng. Từ cấp độ vi mô, an toàn được đảm bảo bởi các công nghệ liên quan đến mật mã, từ cấp độ vĩ mô, an toàn được đảm bảo bởi sự phi tập trung của kiến trúc, từ đó ngăn chặn việc làm giả dữ liệu vi mô hoặc phá hoại kiến trúc vĩ mô ảnh hưởng đến an toàn của "máy tính thế giới".
Công suất tính toán: Chức năng chính của máy tính thế giới blockchain này là công suất tính toán. Thông thường được đo bằng việc có phải là hoàn chỉnh Turing hay không. Một số chuỗi được thiết kế cố ý không hoàn chỉnh Turing để duy trì các đặc tính chính của chúng. Ví dụ như mạng Bitcoin, Satoshi Nakamoto không chỉ làm cho các chỉ lệnh của nó không hoàn chỉnh Turing, mà còn loại bỏ một số tập lệnh để giữ cho nó ổn định và an toàn. Tất cả các công nghệ hoàn chỉnh Turing đều nhằm mở rộng khả năng tính toán của blockchain. Từ góc nhìn thiết kế phân tầng, các hệ thống đơn giản phù hợp hơn để làm nền tảng.
Hiệu suất: Trong trường hợp khả năng tính toán tương đương, hiệu suất là một khả năng chính khác để xem xét máy tính trong thế giới blockchain. Thông thường, nó được đo bằng TPS( số lượng giao dịch được xử lý mỗi giây).
Lưu trữ: Blockchain như một "máy tính toàn cầu", chắc chắn phải có chức năng lưu trữ, tức là khả năng ghi lại dữ liệu. Hiện tại chủ yếu lưu trữ trong khối, việc lưu trữ trên chuỗi bên ngoài khối còn đang trong quá trình phát triển.
Quyền riêng tư: Quyền riêng tư là một nhu cầu phân khúc trong "máy tính thế giới", tức là yêu cầu giữ phạm vi quyền hạn của nhà sản xuất và người sử dụng dữ liệu trong quá trình tính toán và lưu trữ. Điều này chủ yếu được thúc đẩy bởi nhu cầu bên ngoài của người sử dụng.
Còn một chỉ số tổng hợp là khả năng mở rộng, thường chỉ khả năng mở rộng của toàn bộ kiến trúc, đặc điểm này ảnh hưởng đến hầu hết các đặc điểm cơ bản, là một chỉ số rất quan trọng ở cấp độ kiến trúc. Các khả năng khác như khả năng kết nối trong các tình huống cụ thể cũng có, nhưng không bàn nhiều ở đây.
Trong những đặc điểm cơ bản của blockchain này, hầu hết đều bị ảnh hưởng bởi mối quan hệ phát triển lẫn nhau của tam giác không thể. Như giả thuyết DSS, tức là phi tập trung (Decentralization, D), an ninh (Security, S) và khả năng mở rộng (Scalability, S).
Trong hệ thống phân tán, tam giác không thể tương tự là nguyên lý CAP, chỉ ra rằng trong một hệ thống phân tán, tính nhất quán (Consistency), khả dụng (Availability), và khả năng chịu phân vùng (Partition tolerance) không thể đạt được đồng thời. Hệ thống blockchain là một hệ thống phân tán có vấn đề tướng Byzantine, vì vậy cũng áp dụng nguyên lý CAP.
1.2 Vai trò của việc xây dựng lớp hai
Xây dựng lớp thứ hai cần hoàn thành những vai trò nào? Cung cấp những chức năng nào? Xây dựng lớp thứ hai chắc chắn sẽ mở rộng những thiếu sót của hệ thống lớp đầu tiên, và những việc không phù hợp để hoàn thành trong hệ thống lớp đầu tiên sẽ được thực hiện trong xây dựng lớp thứ hai.
Từ những đặc điểm của blockchain được tóm tắt ở trên, có thể rút ra kết luận ban đầu rằng nhất định phải mở rộng những khả năng cơ bản này: công khai minh bạch, phi tập trung, an ninh, khả năng tính toán, hiệu suất ( thông lượng ), lưu trữ, quyền riêng tư, v.v. Ngoài những khả năng cơ bản về mặt công nghệ này, còn có một vấn đề kinh tế rất quan trọng cần giải quyết, đó là giảm chi phí. Thông thường, chi phí tổng hợp để thực hiện giao dịch trên mạng lớp một là khá cao, cần sử dụng mạng lớp hai để giảm những chi phí này.
Tóm lại, các giải pháp nhằm tăng dung lượng, giảm chi phí và tùy chỉnh đặc tính đều là xây dựng lớp thứ hai. Đối với đặc tính tùy chỉnh, hiện tại vẫn chưa rõ ràng, hoặc thường bị che giấu trong hai đặc tính đầu tiên. Chúng ta có thể hiểu rằng, đặc tính của mạng lớp một có mức độ cần thiết khác nhau cho nhiều ứng dụng, có thể điều chỉnh lại mức độ thực hiện của các đặc tính khác nhau trên lớp thứ hai cho một số ứng dụng.
Trong xây dựng lớp hai, khả năng cơ bản của blockchain sẽ có sự lựa chọn khác nhau, sẽ giảm bớt một số đặc tính, thậm chí từ bỏ một số đặc tính để đổi lấy sự cải thiện đáng kể của một số đặc tính khác. Ví dụ: một số lớp hai để cải thiện hiệu suất sẽ giảm mức độ phi tập trung, sẽ giảm tính bảo mật; một số lớp hai để tăng thông lượng, như mạng Lightning, sẽ thay đổi cấu trúc hệ thống và cách tính toán. Còn một số lớp khác sẽ tăng cường một số đặc tính mà không làm giảm đặc tính cơ bản, ví dụ như cách xử lý của RGB, rõ ràng tăng cường tính riêng tư và khả năng chống kiểm duyệt, nhưng lại làm tăng độ khó trong việc thực hiện kỹ thuật. Trong các trường hợp sau, chúng ta sẽ thấy việc đồng thời giảm hoặc thay đổi nhiều đặc tính trong xây dựng lớp hai.
Trong đó, việc giảm chi phí nên là nhu cầu cơ bản của mọi xây dựng lớp hai.
1.3 Tại sao cần thiết phải thực hiện thiết kế phân lớp?
Thiết kế phân lớp là một phương pháp và lý thuyết để xử lý các hệ thống phức tạp, thông qua việc phân chia hệ thống thành nhiều cấu trúc lớp và định nghĩa mối quan hệ và chức năng giữa các lớp, nhằm đạt được tính mô-đun, khả năng bảo trì và khả năng mở rộng của hệ thống, từ đó nâng cao hiệu quả thiết kế và độ tin cậy của hệ thống.
Đối với một hệ thống giao thức rộng lớn và phức tạp, việc sử dụng phân lớp sẽ có lợi ích rõ ràng. Điều này giúp mọi người dễ dàng hiểu, dễ dàng phân công thực hiện và dễ dàng cải tiến theo mô-đun. Giống như thiết kế mô hình bảy lớp ISO/OSI trong mạng máy tính, nhưng trong việc triển khai cụ thể, có thể hợp nhất một số lớp, ví dụ, giao thức mạng cụ thể TCP/IP là giao thức bốn lớp.
Cụ thể nói về những lợi ích của việc phân tầng giao thức:
1.Các tầng giữa là độc lập. Một tầng không cần biết cách thực hiện của tầng tiếp theo, mà chỉ cần biết dịch vụ mà tầng đó cung cấp thông qua giao diện giữa các tầng. Như vậy, độ phức tạp của toàn bộ vấn đề giảm xuống. Điều này có nghĩa là cách thức làm việc của tầng trước không ảnh hưởng đến công việc của tầng tiếp theo, do đó khi thiết kế công việc cho mỗi tầng, chỉ cần đảm bảo giao diện không thay đổi, có thể tự do điều chỉnh cách thức làm việc trong tầng.
2.Độ linh hoạt cao. Khi bất kỳ lớp nào thay đổi, chỉ cần mối quan hệ giao diện giữa các lớp không thay đổi, thì các lớp trên hoặc dưới lớp đó sẽ không bị ảnh hưởng. Khi một lớp xuất hiện đổi mới công nghệ hoặc có vấn đề trong quá trình làm việc, sẽ không ảnh hưởng đến công việc của các lớp khác, và khi loại bỏ vấn đề, chỉ cần xem xét vấn đề riêng của lớp đó.
3.Có thể phân chia về cấu trúc. Mỗi lớp đều có thể áp dụng công nghệ phù hợp nhất để thực hiện. Sự phát triển công nghệ thường không đồng đều, việc phân chia theo cấp độ hiệu quả tránh được hiệu ứng xô đổ, không bị ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc tổng thể do sự không hoàn thiện của một khía cạnh công nghệ.
4.Dễ dàng thực hiện và bảo trì. Cấu trúc này làm cho việc thực hiện và gỡ lỗi một hệ thống lớn và phức tạp trở nên dễ xử lý, vì toàn bộ hệ thống đã được phân tách thành một số hệ thống con tương đối độc lập. Trong quá trình gỡ lỗi và bảo trì, có thể thực hiện gỡ lỗi riêng cho từng cấp, tránh tình trạng không tìm được và giải quyết sai vấn đề.
5.Có thể thúc đẩy công việc tiêu chuẩn hóa. Bởi vì chức năng của mỗi lớp và các dịch vụ mà nó cung cấp đã có mô tả chính xác. Lợi ích của việc tiêu chuẩn hóa là có thể thay thế một lớp nào đó một cách tùy ý, điều này rất thuận tiện cho việc sử dụng và nghiên cứu.
Ý tưởng thiết kế mô-đun phân tầng là phương pháp phổ biến trong lĩnh vực công nghệ để xử lý một dự án kỹ thuật lớn, cần hợp tác nhiều người và liên tục cải tiến, và đây là phương pháp đã được kiểm nghiệm qua thực tiễn, có hiệu quả.
2. Một số ý tưởng xây dựng Layer2 của Bitcoin
Bitcoin có ba lộ trình xây dựng nổi bật cho lớp thứ hai:
(1)Lộ trình mở rộng dựa trên chuỗi, tương tự như lớp hai của EVM, là cấu trúc blockchain;
(2)Dựa trên lộ trình phân phối, với mạng Lightning làm đại diện, là cấu trúc phân phối.
(3)Dựa trên hệ thống tập trung, với chỉ mục tập trung làm đại diện, là cấu trúc tập trung.
Hai phương pháp đầu tiên đều có những đặc điểm riêng, đã có một số sản phẩm đang sử dụng và một số sản phẩm đang trong quá trình khám phá. Đối với phương pháp đầu tiên, do sự phát triển mạnh mẽ của Ethereum và những khám phá của các chuỗi mô phỏng Bitcoin khác, việc mở rộng lớp hai dựa trên chuỗi tương đối dễ hơn, có nhiều trường hợp tham khảo hơn. Phương pháp thứ hai dựa trên phân phối thường khó khăn hơn, phát triển cũng chậm hơn, với mạng Lightning là đại diện. Phương pháp thứ ba gây tranh cãi nhiều, vì nó không giống như một xây dựng lớp hai, nhưng dường như lại hoàn thành chức năng của một xây dựng lớp hai.
Giải pháp xây dựng lớp hai nào tốt hơn? Chúng tôi sử dụng tổng giá trị bị khóa TVL(Total Value Locked) làm tiêu chí đánh giá, mạng lưới lớp hai nào có TVL cao hơn, thì giải pháp đó là giải pháp tối ưu. Theo thời gian và sự phát triển của công nghệ, giải pháp tối ưu này sẽ là một quá trình biến đổi.
Đối với định nghĩa mạng lớp hai của Bitcoin, chỉ cần dựa vào mạng Bitcoin, và thiết lập mối liên hệ kỹ thuật với mạng Bitcoin, một số đặc điểm lại ưu việt hơn mạng lớp một của Bitcoin, đều được coi là xây dựng mạng lớp hai của Bitcoin. Nói cách khác: chỉ cần tiêu tốn BTC làm gas, lấy BTC làm tài sản cơ sở, mở rộng hiệu suất của Bitcoin, hệ thống nào cũng được coi là xây dựng lớp hai. Dựa theo đánh giá này, chúng ta nên công nhận loại hình xây dựng mạng lớp hai thứ ba, tức là xây dựng lớp hai với cấu trúc tập trung.
Sự phát triển của công nghệ Bitcoin bản thân, như sửa đổi OP_RETURN, Taproot, chữ ký Schnorr, MAST, Tapscript nên được thiết kế để kết nối lớp một và lớp hai, không nên sử dụng quá nhiều công nghệ này để phát triển chức năng, vì mạng lớp một dù có mở rộng đến đâu cũng sẽ không có bước đột phá chất lượng, phải tiến hành xây dựng lớp hai. Nhưng trong trường hợp chưa có sản phẩm lớp hai Bitcoin tốt hơn, các khả năng kỹ thuật kết nối lớp một và lớp hai này sẽ bị sử dụng quá mức trong một thời gian.
2.1 Xây dựng lớp thứ hai dựa trên chuỗi
Các chuỗi mô phỏng Bitcoin đầu tiên đã thực hiện nhiều khám phá, như "Colorcoin" ( coin màu ), "CovertCoins" và "MasterCoin"; các chuỗi mô phỏng Bitcoin mở rộng khác nhau, như BCH ( Bitcoin Cash ), BSV ( Bitcoin SV ), BTG ( Bitcoin Gold ); các công nghệ sidechain khác nhau đều dựa trên việc xây dựng mở rộng chuỗi, có thể nói đây là một dạng tầng hai theo nghĩa rộng.
Ethereum cũng là một sự khám phá cải tiến dựa trên Bitcoin. Vitalik đã thành lập một đội ngũ để phát hành whitepaper và phát triển hệ thống blockchain thế hệ mới, khi không thuyết phục được các đội dự án khác. Ông đã chỉ ra những điểm chưa hoàn thiện của Bitcoin: Hệ thống không tài khoản của UTXO, ngôn ngữ thực thi không hoàn chỉnh Turing, khả năng mở rộng kém, và các vấn đề khác. Mặc dù sự khám phá này của Ethereum không phải là xây dựng trực tiếp trên lớp thứ hai của Bitcoin, nhưng về mặt rộng rãi, nó là một sự khám phá xây dựng dựa trên chuỗi.
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
8 thích
Phần thưởng
8
5
Chia sẻ
Bình luận
0/400
ser_we_are_ngmi
· 20giờ trước
btc mới là thần thật, cả nhà All in rồi
Xem bản gốcTrả lời0
SoliditySlayer
· 07-21 10:59
Lại thổi phồng btc thay đổi thế giới rồi.
Xem bản gốcTrả lời0
SolidityJester
· 07-19 06:32
BTC cuối cùng là vua của mọi thứ
Xem bản gốcTrả lời0
GateUser-e87b21ee
· 07-19 06:27
新 đồ ngốc tổng爱讨论二层啊
Xem bản gốcTrả lời0
HypotheticalLiquidator
· 07-19 06:09
Xì xào, "sự nhộn nhịp" của thế giới tiền điện tử ẩn chứa rủi ro hệ thống quy mô lớn, áp lực thanh toán off-chain đáng lo ngại
Phân tích toàn diện mạng lưới lớp hai của Bitcoin: Từ các đặc tính cơ bản đến ba tuyến xây dựng chính
Kiến thức cơ bản về mạng lớp hai của Bitcoin
Sự trỗi dậy của các ký tự Bitcoin đã thổi một luồng sinh khí mới vào hệ sinh thái Bitcoin, gây ra sự quan tâm trở lại của mọi người đối với Bitcoin. Có quan điểm cho rằng, điều này đã mở ra hộp Pandora của hệ sinh thái Bitcoin. Trong sự phát triển công nghệ của hệ sinh thái Bitcoin, xây dựng lớp hai là ưu tiên hàng đầu. Bài viết này tham khảo một số bài viết nổi tiếng và trao đổi với nhiều bạn bè, kết hợp với kinh nghiệm khám phá của đội ngũ trong thiết kế và phát triển sản phẩm Web3, đã tổng hợp kiến thức cơ bản về lớp hai của Bitcoin. Hy vọng có thể đưa ra những ý tưởng khởi đầu, thu hút nhiều người hoàn thiện các ý tưởng liên quan, thúc đẩy sự phát triển của lĩnh vực này.
Thế giới blockchain bắt đầu từ Bitcoin, và cũng sẽ kết thúc với hệ sinh thái Bitcoin. Ethereum về bản chất cũng là một cuộc khám phá công nghệ sidechain của Bitcoin.
Trong bài viết này, khái niệm "xây dựng lớp hai" và "xây dựng mạng lớp hai" có thể được sử dụng thay thế cho nhau, trong đó khái niệm sau có nghĩa hẹp hơn, còn khái niệm trước thì rộng hơn. Để thích ứng với cách diễn đạt thường dùng trong ngành, bài viết này cũng sẽ sử dụng khái niệm "xây dựng mạng lớp hai".
1. Sứ mệnh của Layer2
Để hiểu những vấn đề cơ bản cần giải quyết trong việc xây dựng lớp thứ hai của Bitcoin, chúng ta hãy bắt đầu từ những đặc tính cơ bản của hệ thống blockchain.
1.1 Các đặc tính cơ bản và nhu cầu của Blockchain
Bài viết này áp dụng khái niệm mà Vitalik đã đưa ra: blockchain là một "máy tính thế giới". Từ góc độ này, việc hiểu các đặc tính đa dạng của blockchain sẽ trở nên rõ ràng hơn. Phần sau sẽ phân tích khả năng phát triển của "máy tính thế giới" này dựa trên cấu trúc von Neumann.
Chúng ta hãy tóm tắt một số đặc điểm cơ bản:
Công khai và minh bạch: Đây là đặc điểm lưu trữ dữ liệu và thực hiện chỉ thị của "máy tính thế giới" blockchain, cũng là đặc điểm nhu cầu nội tại cần sự tham gia tính toán của nhiều nút phân phối toàn cầu. Đặc điểm này đáp ứng quyền biết dữ liệu của người sử dụng, là kết quả chung của yêu cầu hợp tác nội bộ của "máy tính thế giới" và nhu cầu bên ngoài của người sử dụng.
Phi tập trung: Đây là đặc điểm cấu trúc của "máy tính thế giới" này, mức độ phi tập trung và khả năng chống lỗi về lý thuyết đều dựa trên lý thuyết tướng Byzantine. Các hệ thống không phải Byzantine về lý thuyết không phải là hệ thống blockchain. Mức độ phi tập trung là một chỉ số quan trọng về độ an toàn của blockchain, cũng là cơ sở cho một số đặc điểm.
An toàn: An toàn được tạo thành từ nhu cầu nội tại do các đặc tính kiến trúc của "máy tính thế giới" và nhu cầu bên ngoài của người sử dụng. Từ cấp độ vi mô, an toàn được đảm bảo bởi các công nghệ liên quan đến mật mã, từ cấp độ vĩ mô, an toàn được đảm bảo bởi sự phi tập trung của kiến trúc, từ đó ngăn chặn việc làm giả dữ liệu vi mô hoặc phá hoại kiến trúc vĩ mô ảnh hưởng đến an toàn của "máy tính thế giới".
Công suất tính toán: Chức năng chính của máy tính thế giới blockchain này là công suất tính toán. Thông thường được đo bằng việc có phải là hoàn chỉnh Turing hay không. Một số chuỗi được thiết kế cố ý không hoàn chỉnh Turing để duy trì các đặc tính chính của chúng. Ví dụ như mạng Bitcoin, Satoshi Nakamoto không chỉ làm cho các chỉ lệnh của nó không hoàn chỉnh Turing, mà còn loại bỏ một số tập lệnh để giữ cho nó ổn định và an toàn. Tất cả các công nghệ hoàn chỉnh Turing đều nhằm mở rộng khả năng tính toán của blockchain. Từ góc nhìn thiết kế phân tầng, các hệ thống đơn giản phù hợp hơn để làm nền tảng.
Hiệu suất: Trong trường hợp khả năng tính toán tương đương, hiệu suất là một khả năng chính khác để xem xét máy tính trong thế giới blockchain. Thông thường, nó được đo bằng TPS( số lượng giao dịch được xử lý mỗi giây).
Lưu trữ: Blockchain như một "máy tính toàn cầu", chắc chắn phải có chức năng lưu trữ, tức là khả năng ghi lại dữ liệu. Hiện tại chủ yếu lưu trữ trong khối, việc lưu trữ trên chuỗi bên ngoài khối còn đang trong quá trình phát triển.
Quyền riêng tư: Quyền riêng tư là một nhu cầu phân khúc trong "máy tính thế giới", tức là yêu cầu giữ phạm vi quyền hạn của nhà sản xuất và người sử dụng dữ liệu trong quá trình tính toán và lưu trữ. Điều này chủ yếu được thúc đẩy bởi nhu cầu bên ngoài của người sử dụng.
Còn một chỉ số tổng hợp là khả năng mở rộng, thường chỉ khả năng mở rộng của toàn bộ kiến trúc, đặc điểm này ảnh hưởng đến hầu hết các đặc điểm cơ bản, là một chỉ số rất quan trọng ở cấp độ kiến trúc. Các khả năng khác như khả năng kết nối trong các tình huống cụ thể cũng có, nhưng không bàn nhiều ở đây.
Trong những đặc điểm cơ bản của blockchain này, hầu hết đều bị ảnh hưởng bởi mối quan hệ phát triển lẫn nhau của tam giác không thể. Như giả thuyết DSS, tức là phi tập trung (Decentralization, D), an ninh (Security, S) và khả năng mở rộng (Scalability, S).
Trong hệ thống phân tán, tam giác không thể tương tự là nguyên lý CAP, chỉ ra rằng trong một hệ thống phân tán, tính nhất quán (Consistency), khả dụng (Availability), và khả năng chịu phân vùng (Partition tolerance) không thể đạt được đồng thời. Hệ thống blockchain là một hệ thống phân tán có vấn đề tướng Byzantine, vì vậy cũng áp dụng nguyên lý CAP.
1.2 Vai trò của việc xây dựng lớp hai
Xây dựng lớp thứ hai cần hoàn thành những vai trò nào? Cung cấp những chức năng nào? Xây dựng lớp thứ hai chắc chắn sẽ mở rộng những thiếu sót của hệ thống lớp đầu tiên, và những việc không phù hợp để hoàn thành trong hệ thống lớp đầu tiên sẽ được thực hiện trong xây dựng lớp thứ hai.
Từ những đặc điểm của blockchain được tóm tắt ở trên, có thể rút ra kết luận ban đầu rằng nhất định phải mở rộng những khả năng cơ bản này: công khai minh bạch, phi tập trung, an ninh, khả năng tính toán, hiệu suất ( thông lượng ), lưu trữ, quyền riêng tư, v.v. Ngoài những khả năng cơ bản về mặt công nghệ này, còn có một vấn đề kinh tế rất quan trọng cần giải quyết, đó là giảm chi phí. Thông thường, chi phí tổng hợp để thực hiện giao dịch trên mạng lớp một là khá cao, cần sử dụng mạng lớp hai để giảm những chi phí này.
Tóm lại, các giải pháp nhằm tăng dung lượng, giảm chi phí và tùy chỉnh đặc tính đều là xây dựng lớp thứ hai. Đối với đặc tính tùy chỉnh, hiện tại vẫn chưa rõ ràng, hoặc thường bị che giấu trong hai đặc tính đầu tiên. Chúng ta có thể hiểu rằng, đặc tính của mạng lớp một có mức độ cần thiết khác nhau cho nhiều ứng dụng, có thể điều chỉnh lại mức độ thực hiện của các đặc tính khác nhau trên lớp thứ hai cho một số ứng dụng.
Trong xây dựng lớp hai, khả năng cơ bản của blockchain sẽ có sự lựa chọn khác nhau, sẽ giảm bớt một số đặc tính, thậm chí từ bỏ một số đặc tính để đổi lấy sự cải thiện đáng kể của một số đặc tính khác. Ví dụ: một số lớp hai để cải thiện hiệu suất sẽ giảm mức độ phi tập trung, sẽ giảm tính bảo mật; một số lớp hai để tăng thông lượng, như mạng Lightning, sẽ thay đổi cấu trúc hệ thống và cách tính toán. Còn một số lớp khác sẽ tăng cường một số đặc tính mà không làm giảm đặc tính cơ bản, ví dụ như cách xử lý của RGB, rõ ràng tăng cường tính riêng tư và khả năng chống kiểm duyệt, nhưng lại làm tăng độ khó trong việc thực hiện kỹ thuật. Trong các trường hợp sau, chúng ta sẽ thấy việc đồng thời giảm hoặc thay đổi nhiều đặc tính trong xây dựng lớp hai.
Trong đó, việc giảm chi phí nên là nhu cầu cơ bản của mọi xây dựng lớp hai.
1.3 Tại sao cần thiết phải thực hiện thiết kế phân lớp?
Thiết kế phân lớp là một phương pháp và lý thuyết để xử lý các hệ thống phức tạp, thông qua việc phân chia hệ thống thành nhiều cấu trúc lớp và định nghĩa mối quan hệ và chức năng giữa các lớp, nhằm đạt được tính mô-đun, khả năng bảo trì và khả năng mở rộng của hệ thống, từ đó nâng cao hiệu quả thiết kế và độ tin cậy của hệ thống.
Đối với một hệ thống giao thức rộng lớn và phức tạp, việc sử dụng phân lớp sẽ có lợi ích rõ ràng. Điều này giúp mọi người dễ dàng hiểu, dễ dàng phân công thực hiện và dễ dàng cải tiến theo mô-đun. Giống như thiết kế mô hình bảy lớp ISO/OSI trong mạng máy tính, nhưng trong việc triển khai cụ thể, có thể hợp nhất một số lớp, ví dụ, giao thức mạng cụ thể TCP/IP là giao thức bốn lớp.
Cụ thể nói về những lợi ích của việc phân tầng giao thức:
1.Các tầng giữa là độc lập. Một tầng không cần biết cách thực hiện của tầng tiếp theo, mà chỉ cần biết dịch vụ mà tầng đó cung cấp thông qua giao diện giữa các tầng. Như vậy, độ phức tạp của toàn bộ vấn đề giảm xuống. Điều này có nghĩa là cách thức làm việc của tầng trước không ảnh hưởng đến công việc của tầng tiếp theo, do đó khi thiết kế công việc cho mỗi tầng, chỉ cần đảm bảo giao diện không thay đổi, có thể tự do điều chỉnh cách thức làm việc trong tầng.
2.Độ linh hoạt cao. Khi bất kỳ lớp nào thay đổi, chỉ cần mối quan hệ giao diện giữa các lớp không thay đổi, thì các lớp trên hoặc dưới lớp đó sẽ không bị ảnh hưởng. Khi một lớp xuất hiện đổi mới công nghệ hoặc có vấn đề trong quá trình làm việc, sẽ không ảnh hưởng đến công việc của các lớp khác, và khi loại bỏ vấn đề, chỉ cần xem xét vấn đề riêng của lớp đó.
3.Có thể phân chia về cấu trúc. Mỗi lớp đều có thể áp dụng công nghệ phù hợp nhất để thực hiện. Sự phát triển công nghệ thường không đồng đều, việc phân chia theo cấp độ hiệu quả tránh được hiệu ứng xô đổ, không bị ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc tổng thể do sự không hoàn thiện của một khía cạnh công nghệ.
4.Dễ dàng thực hiện và bảo trì. Cấu trúc này làm cho việc thực hiện và gỡ lỗi một hệ thống lớn và phức tạp trở nên dễ xử lý, vì toàn bộ hệ thống đã được phân tách thành một số hệ thống con tương đối độc lập. Trong quá trình gỡ lỗi và bảo trì, có thể thực hiện gỡ lỗi riêng cho từng cấp, tránh tình trạng không tìm được và giải quyết sai vấn đề.
5.Có thể thúc đẩy công việc tiêu chuẩn hóa. Bởi vì chức năng của mỗi lớp và các dịch vụ mà nó cung cấp đã có mô tả chính xác. Lợi ích của việc tiêu chuẩn hóa là có thể thay thế một lớp nào đó một cách tùy ý, điều này rất thuận tiện cho việc sử dụng và nghiên cứu.
Ý tưởng thiết kế mô-đun phân tầng là phương pháp phổ biến trong lĩnh vực công nghệ để xử lý một dự án kỹ thuật lớn, cần hợp tác nhiều người và liên tục cải tiến, và đây là phương pháp đã được kiểm nghiệm qua thực tiễn, có hiệu quả.
2. Một số ý tưởng xây dựng Layer2 của Bitcoin
Bitcoin có ba lộ trình xây dựng nổi bật cho lớp thứ hai:
(1)Lộ trình mở rộng dựa trên chuỗi, tương tự như lớp hai của EVM, là cấu trúc blockchain;
(2)Dựa trên lộ trình phân phối, với mạng Lightning làm đại diện, là cấu trúc phân phối.
(3)Dựa trên hệ thống tập trung, với chỉ mục tập trung làm đại diện, là cấu trúc tập trung.
Hai phương pháp đầu tiên đều có những đặc điểm riêng, đã có một số sản phẩm đang sử dụng và một số sản phẩm đang trong quá trình khám phá. Đối với phương pháp đầu tiên, do sự phát triển mạnh mẽ của Ethereum và những khám phá của các chuỗi mô phỏng Bitcoin khác, việc mở rộng lớp hai dựa trên chuỗi tương đối dễ hơn, có nhiều trường hợp tham khảo hơn. Phương pháp thứ hai dựa trên phân phối thường khó khăn hơn, phát triển cũng chậm hơn, với mạng Lightning là đại diện. Phương pháp thứ ba gây tranh cãi nhiều, vì nó không giống như một xây dựng lớp hai, nhưng dường như lại hoàn thành chức năng của một xây dựng lớp hai.
Giải pháp xây dựng lớp hai nào tốt hơn? Chúng tôi sử dụng tổng giá trị bị khóa TVL(Total Value Locked) làm tiêu chí đánh giá, mạng lưới lớp hai nào có TVL cao hơn, thì giải pháp đó là giải pháp tối ưu. Theo thời gian và sự phát triển của công nghệ, giải pháp tối ưu này sẽ là một quá trình biến đổi.
Đối với định nghĩa mạng lớp hai của Bitcoin, chỉ cần dựa vào mạng Bitcoin, và thiết lập mối liên hệ kỹ thuật với mạng Bitcoin, một số đặc điểm lại ưu việt hơn mạng lớp một của Bitcoin, đều được coi là xây dựng mạng lớp hai của Bitcoin. Nói cách khác: chỉ cần tiêu tốn BTC làm gas, lấy BTC làm tài sản cơ sở, mở rộng hiệu suất của Bitcoin, hệ thống nào cũng được coi là xây dựng lớp hai. Dựa theo đánh giá này, chúng ta nên công nhận loại hình xây dựng mạng lớp hai thứ ba, tức là xây dựng lớp hai với cấu trúc tập trung.
Sự phát triển của công nghệ Bitcoin bản thân, như sửa đổi OP_RETURN, Taproot, chữ ký Schnorr, MAST, Tapscript nên được thiết kế để kết nối lớp một và lớp hai, không nên sử dụng quá nhiều công nghệ này để phát triển chức năng, vì mạng lớp một dù có mở rộng đến đâu cũng sẽ không có bước đột phá chất lượng, phải tiến hành xây dựng lớp hai. Nhưng trong trường hợp chưa có sản phẩm lớp hai Bitcoin tốt hơn, các khả năng kỹ thuật kết nối lớp một và lớp hai này sẽ bị sử dụng quá mức trong một thời gian.
2.1 Xây dựng lớp thứ hai dựa trên chuỗi
Các chuỗi mô phỏng Bitcoin đầu tiên đã thực hiện nhiều khám phá, như "Colorcoin" ( coin màu ), "CovertCoins" và "MasterCoin"; các chuỗi mô phỏng Bitcoin mở rộng khác nhau, như BCH ( Bitcoin Cash ), BSV ( Bitcoin SV ), BTG ( Bitcoin Gold ); các công nghệ sidechain khác nhau đều dựa trên việc xây dựng mở rộng chuỗi, có thể nói đây là một dạng tầng hai theo nghĩa rộng.
Ethereum cũng là một sự khám phá cải tiến dựa trên Bitcoin. Vitalik đã thành lập một đội ngũ để phát hành whitepaper và phát triển hệ thống blockchain thế hệ mới, khi không thuyết phục được các đội dự án khác. Ông đã chỉ ra những điểm chưa hoàn thiện của Bitcoin: Hệ thống không tài khoản của UTXO, ngôn ngữ thực thi không hoàn chỉnh Turing, khả năng mở rộng kém, và các vấn đề khác. Mặc dù sự khám phá này của Ethereum không phải là xây dựng trực tiếp trên lớp thứ hai của Bitcoin, nhưng về mặt rộng rãi, nó là một sự khám phá xây dựng dựa trên chuỗi.
Ethereum đối với Bitcoin không hoàn thiện.