Phân tích độ sâu về giải pháp mở rộng off-chain: State Channels, Sidechains, Plasma và Rollups

2025-08-07 02:55:00

Phân tích độ sâu mở rộng off-chain

1. Sự cần thiết của việc mở rộng

Tầm nhìn tương lai của blockchain là phi tập trung, an toàn và khả năng mở rộng. Nhưng thường chỉ có thể thực hiện hai trong số đó, điều này được gọi là vấn đề tam giác không thể của blockchain. Trong nhiều năm, mọi người đã khám phá cách nâng cao thông lượng và tốc độ giao dịch của blockchain trong khi đảm bảo phi tập trung và an toàn, tức là giải quyết vấn đề mở rộng.

Định nghĩa về sự phi tập trung, an ninh và khả năng mở rộng của blockchain:

Phi tập trung: bất kỳ ai cũng có thể trở thành nút tham gia vào hệ thống blockchain, số lượng nút càng nhiều, mức độ phi tập trung càng cao.
An ninh: Chi phí để có được quyền kiểm soát blockchain càng cao, an ninh càng cao, có thể chống lại tỷ lệ tấn công lớn hơn.
Khả năng mở rộng: khả năng của blockchain trong việc xử lý nhiều giao dịch.

Sự phân tách lớn đầu tiên của mạng Bitcoin xuất phát từ vấn đề mở rộng. Mạng Ethereum cũng đã chọn hy sinh một phần khả năng mở rộng để đảm bảo sự an toàn và phi tập trung của mạng.

Từ CryptoKitties năm 2017, đến mùa hè DeFi, sự trỗi dậy của GameFi và NFT, nhu cầu về độ sâu của thị trường ngày càng tăng. Nhưng Ethereum chỉ có thể xử lý từ 15-45 giao dịch mỗi giây, dẫn đến chi phí giao dịch tăng, thời gian thanh toán kéo dài, khiến hầu hết các Dapps khó có thể chịu đựng chi phí vận hành.

Giải pháp mở rộng lý tưởng là: nâng cao tốc độ giao dịch và khả năng thông lượng của mạng blockchain mà không hy sinh tính phi tập trung và an ninh.

2. Các loại kế hoạch mở rộng

Theo tiêu chuẩn "có thay đổi một lớp mạng chính hay không", kế hoạch mở rộng có thể được chia thành hai loại lớn: mở rộng trên chuỗi và mở rộng off-chain.

2.1 Mở rộng chuỗi

Khái niệm cốt lõi: Giải pháp đạt được hiệu ứng mở rộng bằng cách thay đổi một lớp giao thức mạng chính, hiện tại giải pháp chính là phân mảnh.

Mở rộng trên chuỗi có nhiều phương án, như:

Mở rộng không gian khối, tăng số lượng giao dịch được đóng gói trong mỗi khối, nhưng sẽ nâng cao yêu cầu của nút, giảm mức độ phi tập trung.
Phân mảnh, chia sổ cái blockchain thành nhiều phần, mỗi nút khác nhau chịu trách nhiệm cho việc ghi chép khác nhau, có thể cải thiện tốc độ xử lý giao dịch và mức độ phi tập trung, nhưng sẽ giảm độ an toàn của toàn bộ mạng.

Việc thay đổi một lớp giao thức mạng chính có thể gây ra những tác động tiêu cực khó lường, bất kỳ lỗ hổng bảo mật nhỏ nào ở tầng dưới cũng sẽ nghiêm trọng đe dọa đến sự an toàn của toàn bộ mạng.

2.2 off-chain mở rộng

Khái niệm cốt lõi: Giải pháp mở rộng không thay đổi giao thức mạng chính một lớp hiện tại.

Giải pháp mở rộng off-chain có thể được chia thành Layer2 và các giải pháp khác:

Layer2: bao gồm State Channels, Plasma, Rollups, v.v.
Giải pháp khác: như chuỗi bên

3. Giải pháp mở rộng off-chain

Kênh trạng thái 3.1

3.1.1 Tóm tắt

Kênh trạng thái quy định rằng người dùng chỉ cần tương tác với mạng chính khi mở, đóng hoặc giải quyết tranh chấp kênh, và các tương tác giữa người dùng với nhau được thực hiện off-chain để giảm thiểu thời gian và chi phí giao dịch.

Kênh trạng thái là một giao thức P2P đơn giản, phù hợp cho "các ứng dụng dựa trên lượt", như trò chơi cờ vua hai người. Mỗi kênh được quản lý bởi một hợp đồng thông minh đa ký hoạt động trên mạng chính, hợp đồng này kiểm soát tài sản được gửi vào kênh, xác thực cập nhật trạng thái và phân xử các tranh chấp giữa các bên tham gia.

3.1.2 Thời gian

2015/02: Bản nháp whitepaper mạng lưới ánh sáng được phát hành
2015/11: Jeff Coleman lần đầu tiên hệ thống tóm tắt khái niệm State Channel
2016/01: Bản whitepaper mạng lưới điện Bitcoin chính thức được công bố
2017/11: Quy chuẩn thiết kế State Channel đầu tiên dựa trên khung Payment Channel được Sprites đề xuất
2018/06: Counterfactual đưa ra thiết kế Chiến dịch Trạng thái Tổng quát chi tiết
2018/10: Đề xuất khái niệm Mạng Kênh Nhà nước và Kênh Ảo
2019/02:Mở rộng khái niệm Kênh N-Party, Thiết lập giao thức Nitro
2019/10: Pisa mở rộng khái niệm Watchtowers giải quyết vấn đề người tham gia trực tuyến liên tục
2020/03: Hydra đề xuất Kênh Isomorphic Nhanh

3.1.3 Nguyên lý kỹ thuật

Quy trình làm việc của State Channels:

Người dùng gửi tiền vào mạng chính thông qua hợp đồng thông minh, mở kênh trạng thái.
Người dùng thực hiện nhiều giao dịch off-chain, ký xác nhận lẫn nhau để cập nhật trạng thái.
Bất kỳ bên nào cũng có thể gửi yêu cầu đóng kênh đến mạng chính, nếu không có tranh chấp thì thực hiện trạng thái cuối cùng.
Nếu có tranh chấp, hợp đồng sẽ chờ đến khi "thời gian thách thức" kết thúc để xác nhận trạng thái cuối cùng.

So với việc tương tác trên chuỗi truyền thống, State Channels có thể giảm đáng kể khối lượng tính toán trên mạng chính, nâng cao tốc độ giao dịch và giảm chi phí.

3.1.4 Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

Xác nhận giao dịch ngay lập tức
Phí giao dịch thấp
Độ sâu quyền riêng tư cao
Khả năng mở rộng cao

Nhược điểm:

Cần khóa trước vốn
Các bên tham gia cần giữ trực tuyến
Không áp dụng cho các ứng dụng tham gia mở
Khó thực hiện kênh đa phương
Cần chờ thời gian thách thức khi kênh bị đóng

3.1.5 Ứng dụng

Các ứng dụng chính bao gồm mạng Lightning Bitcoin, mạng Lightning Ethereum và Celer Network.

Mạng lưới ánh sáng Bitcoin:

Được đề xuất vào năm 2015, phát hành phiên bản mạng chính vào năm 2018
Giải quyết vấn đề mở rộng mạng Bitcoin thông qua kênh thanh toán nhỏ off-chain
Hiện tại có 76,236 kênh thanh toán, quỹ kênh là 5049 BTC

Mạng ánh sáng Ethereum:

Thành lập năm 2017, mục tiêu là đạt được thanh toán ngay lập tức với phí thấp cho token ERC20
Phát hành phiên bản client mainnet đầu tiên vào năm 2020
Hiện tại sử dụng ít, đội ngũ đang cải tạo để hoạt động trên L2 Rollup

Celer Network:

Thành lập năm 2018, là mạng lưới ánh sáng tăng cường lớp khuyến khích
Thích hợp cho các ứng dụng tương tác cao, chẳng hạn như nền tảng thể thao điện tử
Hiện tại đã chuyển đổi thành nền tảng giao tiếp chuỗi chéo

3.1.6 So sánh ứng dụng

Mạng lưới Lightning Bitcoin, mạng lưới Lightning Ethereum và mạng lưới Celer có sự khác biệt trong các khía cạnh sau:

Blockchain nền tảng: được xây dựng dựa trên Bitcoin, Ethereum và đa chuỗi
Phạm vi ứng dụng: thanh toán, hợp đồng thông minh và ứng dụng tổng quát
Giai đoạn phát triển: Mức độ trưởng thành và mức độ phát triển sinh thái khác nhau
Đặc điểm kỹ thuật: như thuật toán định tuyến, thiết kế kênh trạng thái, v.v. có sự khác biệt

3.2 Chuỗi phụ

3.2.1 Tóm tắt

Khái niệm chuỗi bên lần đầu tiên được đưa ra vào năm 2012, và bài báo liên quan đầu tiên được công bố vào năm 2014. Chuỗi bên là hình thức blockchain xuất hiện để tăng tốc giao dịch, có thể sử dụng hợp đồng phức tạp hơn hoặc cải thiện cơ chế đồng thuận. Kết quả giao dịch của chuỗi bên cuối cùng sẽ được ghi lại tại phía xác thực của chuỗi chính.

3.2.2 Thời gian

2012/01: Khái niệm sidechain Bitcoin được đề xuất trong phòng chat
2014/10: Bài báo về sidechain Bitcoin lần đầu được công bố
2017/04: Mạng POA ra mắt thử nghiệm trên mạng
2017/10: Matic Network khởi động
2017/12: Mạng lưới POA ra mắt trên mạng chính
2018/01:Ra mắt mạng thử nghiệm Skale
2018/10: Ra mắt mạng thử nghiệm xDai Chain
2020/06:Ra mắt mạng chính Skale và mạng chính Matic PoS Chain
2021/02:Matic Network đổi tên thành Polygon Network
2021/02: Mạng chính Ronin chuỗi phụ Axie Infinity hoạt động
2021/12: xDai Chain hợp nhất với Gnosis Dao
2022/03: Mạng POA đã hợp nhất vào Chuỗi Gnosis

3.2.3 Nguyên lý kỹ thuật

Sidechain giao tiếp với chuỗi chính thông qua neo hai chiều hoặc neo không đồng bộ. Quy trình chính:

Người dùng gửi tài sản gốc đến địa chỉ đặc biệt để khóa.
Chờ kết thúc thời gian xác nhận, gửi chứng minh đến sidechain.
Chờ đợi thời gian thử thách, tránh tấn công chi tiêu gấp đôi
Sau khi hoàn thành, người dùng có thể sử dụng tài sản được đúc mới trên chuỗi bên.

Bảo mật của chuỗi phụ phụ thuộc vào cơ chế đồng thuận của chuỗi phụ. Nếu ai đó tạo ra tài sản không phù hợp với chuỗi chính trên chuỗi phụ, có thể gây ra rủi ro bị đánh cắp tài sản.

3.2.4 Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

Khả năng mở rộng cao
Xác nhận nhanh chóng
Phí giao dịch thấp
Chức năng tùy chỉnh

Nhược điểm:

Tính bảo mật phụ thuộc vào chính sidechain.
Cần tin tưởng vào người xác thực chuỗi bên.
Tài sản跨链 cần thời gian chờ lâu
Một phần phi tập trung

3.2.5 Ứng dụng

Các ứng dụng chính bao gồm:

xDai( hiện Gnosis Chain):

Sidechain Ethereum, sử dụng xDai làm token gốc
Ra mắt mạng chính vào tháng 9 năm 2018, hợp nhất với Gnosis vào năm 2021
Sử dụng cơ chế đồng thuận PoSDAO
Hiện tại TVL khoảng 53 triệu đô la

Polygon:

Tiền thân là Matic Network, nâng cấp thương hiệu vào năm 2021
Cung cấp hai giải pháp PoS sidechain và Plasma chain
Hiện tại có 37k+Dapp, 1.8B tổng số giao dịch, 135M+ người dùng

Ronin:

Chuỗi phụ chuyên dụng cho trò chơi Axie Infinity
Mạng chính được ra mắt vào tháng 3 năm 2021, sử dụng đồng thuận PoA
Bị tấn công bởi hacker 625 triệu đô la vào tháng 3 năm 2022

3.2.6 So sánh ứng dụng

xDai, Polygon và Ronin có sự khác biệt trong các khía cạnh sau:

Cơ chế đồng thuận: lần lượt sử dụng PoSDAO, PoS và PoA
Phạm vi ứng dụng: Đa năng, hệ sinh thái đa dạng và chuyên dụng cho trò chơi
Độ sâu: Số lượng và cơ chế lựa chọn của các người xác thực khác nhau
Giai đoạn phát triển: Mức độ phát triển sinh thái và quy mô có sự khác biệt

3.3 Plasma

3.3.1 Tóm tắt

Plasma là một khung xây dựng Dapp có thể mở rộng. Nó xuất hiện như một giải pháp phát triển cho sidechain, nhằm giảm thiểu niềm tin của người dùng vào Operator sidechain. Nguyên tắc cơ bản của Plasma là, ngay cả khi chuỗi Plasma gặp sự cố về an ninh, tất cả tài sản của người dùng vẫn có thể được rút ra và trả lại mạng chính.

3.3.2 Thời gian

2017/08: Xuất bản sách trắng Plasma
2018/01: Ứng dụng Plasma chính thức đầu tiên Plasma MVP được đề xuất
2018/03: Plasma Cash được đề xuất, giải quyết vấn đề rút tiền quy mô lớn
2018/06: Plasma Debit được đề xuất
2018/11:BANKEX đề xuất Plasma Prime
Từ năm 2019: Cộng đồng Ethereum bắt đầu khám phá giải pháp Rollups

3.3.3 Nguyên lý kỹ thuật

Ý tưởng cốt lõi của Plasma:

off-chain thực hiện: Phần lớn công việc được xử lý bên ngoài mạng chính
Cam kết trạng thái: Gửi trạng thái đến mạng chính thông qua Merkle Root
Cơ chế thoát: cho phép người dùng thoát khỏi chuỗi Plasma một cách an toàn

Quy trình chính:

Người dùng gửi tiền vào chuỗi Plasma trên mạng chính.
Thực hiện giao dịch trên chuỗi Plasma
Nhà điều hành định kỳ gửi cam kết trạng thái đến mạng chính.
Người dùng có thể bất cứ lúc nào gửi yêu cầu thoát.
Sau thời gian thử thách, người dùng có thể lấy lại tài sản trên mạng chính.

3.3.4 Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

Khả năng thông lượng cao
Phí giao dịch thấp
Kế thừa một phần độ sâu an ninh của mạng chính

Nhược điểm:

Cơ chế thoát phức tạp
Cần giám sát định kỳ chuỗi Plasma
Rút lui quy mô lớn

Xem bản gốc

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.

10 thích