Vitalik tác phẩm mới: L2 và phân đoạn thực thi khác nhau như thế nào?

Tác giả: Vitalik Buterin

Biên dịch: Peng Sun, Foresight News

Hai năm rưỡi trước, tôi đã đề cập trong bài viết "Endgame" rằng các con đường phát triển khác nhau của blockchain trong tương lai ít nhất về mặt kỹ thuật trông rất giống nhau. Trong cả hai trường hợp, trên chuỗi đều có một lượng lớn giao dịch, và việc xử lý những giao dịch này cần: (1) một lượng lớn tính toán; (2) một lượng lớn băng thông dữ liệu. Các nút Ethereum thông thường (chẳng hạn như nút lưu trữ reth 2 TB mà tôi đang chạy trên máy tính của mình) ngay cả khi có hiệu suất kỹ thuật phần mềm mạnh mẽ và cây Verkle, cũng không đủ để xác thực trực tiếp một khối lượng dữ liệu và tính toán khổng lồ. Ngược lại, trong hai giải pháp "L1 Sharding" và tập trung vào Rollup, ZK-SNARK được sử dụng để xác thực tính toán, DAS được sử dụng để xác thực tính khả dụng của dữ liệu. Dù là L2 Sharding hay Rollup, DAS đều giống nhau, công nghệ ZK-SNARK cũng tương tự. Chúng vừa là mã hợp đồng thông minh, vừa là một chức năng của giao thức. Về mặt kỹ thuật thực sự, Ethereum đang phân mảnh, và Rollup chính là phân mảnh.

Điều này tự nhiên sẽ dẫn đến một câu hỏi: Hai cái này khác nhau ở điểm nào? Một trong số đó là hậu quả do lỗi mã khác nhau: trong Rollup, token sẽ bị đánh cắp; trong phân mảnh, sự đồng thuận sẽ bị phá vỡ. Nhưng tôi dự đoán rằng, khi giao thức trở nên vững chắc và công nghệ xác minh hình thức (formal verification) được cải thiện, ảnh hưởng của lỗi mã sẽ ngày càng nhỏ. Vậy còn những khác biệt nào giữa hai giải pháp có thể tồn tại lâu dài này?

Đa dạng trong môi trường thực thi

Năm 2019, chúng tôi đã thảo luận đơn giản về một ý tưởng trong Ethereum là môi trường thực thi. Về bản chất, Ethereum sẽ có các "zones" khác nhau, những "zones" này có thể đặt ra các quy tắc khác nhau cho tài khoản (bao gồm cả các phương pháp hoàn toàn khác nhau, như UTXO), cách thức hoạt động của máy ảo và các chức năng khác. Điều này cho phép đạt được sự đa dạng trong các phần của ngăn xếp, nhưng nếu Ethereum cố gắng tập hợp nhiều chức năng, thì rất khó để thực hiện điều này.

Cuối cùng, chúng tôi đã từ bỏ một số kế hoạch tham vọng hơn và chỉ giữ lại EVM. Tuy nhiên, Ethereum L2 (bao gồm rollups, valdiums và Plasmas) có thể nói là cuối cùng vẫn đóng vai trò như một môi trường thực thi. Hiện tại, chúng tôi thường tập trung vào L2 tương đương EVM, nhưng thực tế đã bỏ qua nhiều phương pháp khác mang lại sự đa dạng:

• Arbitrum Stylus, nó đã thêm một oracle dựa trên WASM thứ hai bên ngoài EVM;
• Fuel, nó sử dụng kiến trúc dựa trên UTXO tương tự như Bitcoin (nhưng đầy đủ chức năng hơn);
• Aztec, nó giới thiệu một ngôn ngữ và mô hình lập trình mới xung quanh thiết kế hợp đồng thông minh bảo vệ quyền riêng tư dựa trên ZK-SNARK.

Kiến trúc dựa trên UTXO, nguồn: Tài liệu Fuel

Chúng tôi có thể cố gắng xây dựng EVM thành một siêu máy ảo bao gồm tất cả các mô hình có thể, nhưng làm như vậy sẽ làm giảm hiệu suất của các chức năng khác nhau, và tốt hơn là để các nền tảng này làm những gì chúng chuyên môn.

Thỏa hiệp an ninh: Mở rộng và tốc độ giao dịch

Ethereum L1 cung cấp một bảo đảm an ninh rất mạnh mẽ. Nếu các dữ liệu nào đó được bao gồm trong khối cuối cùng trên L1, thì toàn bộ sự đồng thuận (bao gồm cả sự đồng thuận xã hội trong các trường hợp cực đoan) sẽ cố gắng đảm bảo rằng những dữ liệu này sẽ không bị thay đổi, đảm bảo rằng bất kỳ thực thi nào được kích hoạt bởi những dữ liệu này sẽ không bị khôi phục, và vẫn có thể truy cập những dữ liệu này. Để đạt được bảo đảm an ninh này, Ethereum L1 sẵn sàng chấp nhận chi phí cao. Tại thời điểm viết bài này, phí giao dịch tương đối thấp: mỗi giao dịch Layer2 tính phí chưa đến 1 cent, ngay cả trên L1, chuyển ETH cơ bản cũng chưa đến 1 đô la. Nếu tiến bộ công nghệ đủ nhanh, sự gia tăng không gian khối có thể theo kịp nhu cầu, thì những khoản phí này có thể vẫn sẽ thấp trong tương lai, nhưng cũng có thể không. Đối với nhiều ứng dụng phi tài chính (chẳng hạn như mạng xã hội hoặc trò chơi), ngay cả khi mỗi giao dịch là 0,01 đô la cũng quá cao.

Nhưng mạng xã hội và trò chơi không cần cùng một mô hình an ninh như L1. Nếu ai đó có thể chi một triệu đô la để hủy bỏ ghi chép họ đã thua một ván cờ, hoặc làm cho một tweet của bạn trông như được phát hành ba ngày sau khi thực tế phát hành, thì cũng không sao. Do đó, những ứng dụng này không nên trả cùng một chi phí an ninh. Các giải pháp L2 đạt được điều này bằng cách hỗ trợ một loạt các phương pháp khả dụng dữ liệu từ rollups, plasma đến validiums.

Các loại L2 khác nhau phù hợp với các trường hợp sử dụng khác nhau

Một thỏa hiệp khác là vấn đề chuyển giao tài sản từ L2 đến L2. Tôi dự đoán rằng, trong 5 đến 10 năm tới, tất cả Rollups sẽ là ZK Rollup, trong khi các hệ thống chứng minh siêu hiệu quả như Binius và Circle STARKs với lookups, cộng với lớp tổng hợp chứng minh, sẽ làm cho L2 có thể cung cấp trạng thái gốc cuối cùng trong mỗi slot. Nhưng hiện tại, chúng ta chỉ có thể phức tạp kết hợp Optimistic Rollup và ZK Rollup, và sử dụng các khoảng thời gian chứng minh khác nhau. Nếu chúng ta thực hiện phân mảnh thực thi vào năm 2021, thì mô hình an ninh để giữ cho phân mảnh trung thực sẽ là Optimistic Rollup, chứ không phải ZK, vì vậy L1 sẽ phải quản lý logic chứng minh gian lận phức tạp của hệ thống trên chuỗi, thời gian rút tiền cũng sẽ kéo dài đến một tuần để chuyển tài sản giữa các phân mảnh. Nhưng giống như lỗi mã, tôi nghĩ rằng vấn đề này cuối cùng cũng chỉ là tạm thời.

Tốc độ giao dịch là khía cạnh thứ ba của thỏa hiệp an ninh, và cũng là một khía cạnh bền vững hơn. Ethereum tạo khối mỗi 12 giây, và sẽ không nhanh hơn, nếu không sẽ quá tập trung. Tuy nhiên, nhiều L2 đang khám phá việc nén thời gian tạo khối xuống vài trăm mili giây. 12 giây đã không tệ: người dùng trung bình cần chờ khoảng 6-7 giây sau khi gửi giao dịch để được đưa vào một khối (không chỉ 6 giây, vì khối tiếp theo có thể không bao gồm họ). Điều này tương đương với thời gian tôi phải chờ khi thanh toán bằng thẻ tín dụng. Tuy nhiên, nhiều ứng dụng cần tốc độ nhanh hơn, và L2 có thể làm điều đó.

Để tăng tốc độ, L2 có một cơ chế xác nhận trước (preconfirmation): các xác thực viên của L2 tự cam kết bằng chữ ký số để bao gồm giao dịch trong một khoảng thời gian nhất định, nếu giao dịch không được bao gồm, họ sẽ bị phạt. Cơ chế StakeSure đã mở rộng thêm cơ chế này.

Xác nhận trước L2

Bây giờ, chúng ta có thể cố gắng thực hiện tất cả các chức năng này trên L1. L1 có thể bao gồm một hệ thống "xác nhận nhanh" và "xác nhận cuối cùng chậm". Nó có thể bao gồm các phân mảnh với các mức độ an ninh khác nhau. Tuy nhiên, điều này sẽ làm tăng độ phức tạp của giao thức. Hơn nữa, việc L1 hoàn thành tất cả công việc sẽ có nguy cơ quá tải sự đồng thuận, vì nhiều phương pháp quy mô lớn hơn hoặc có thông lượng cao hơn, có nguy cơ tập trung cao hơn, hoặc cần hình thức "quản trị" mạnh mẽ hơn, nếu hoàn thành trên L1, ảnh hưởng của những nhu cầu mạnh mẽ này sẽ lan tỏa đến các phần khác của giao thức. Bằng cách cung cấp thỏa hiệp qua L2, Ethereum có thể tránh được những rủi ro này ở mức độ lớn.

Lợi ích của Layer2 đối với tổ chức và văn hóa

Hãy tưởng tượng một quốc gia bị chia thành hai, một nửa trở thành quốc gia tư bản, nửa còn lại trở thành quốc gia do chính phủ kiểm soát cao (không giống như những gì xảy ra trong thực tế, giả sử trong thí nghiệm tư tưởng này, điều này không phải là kết quả của bất kỳ cuộc chiến tranh chấn thương nào, mà chỉ đơn giản là một ngày nào đó biên giới xuất hiện tự nhiên). Trong phần tư bản, các nhà hàng đều được sở hữu phân quyền khác nhau, blockchain và quyền bầu cử. Trong quốc gia do chính phủ kiểm soát, chúng đều là các chi nhánh của chính phủ, giống như sở cảnh sát. Ngày đầu tiên, sẽ không có nhiều thay đổi. Mọi người sẽ chủ yếu tuân theo thói quen hiện có, những gì khả thi và những gì không khả thi phụ thuộc vào kỹ năng lao động và cơ sở hạ tầng. Tuy nhiên, một năm sau, bạn sẽ thấy những thay đổi lớn, vì các cấu trúc khuyến khích và kiểm soát khác nhau sẽ dẫn đến những thay đổi hành vi lớn, từ đó ảnh hưởng đến việc người ta đến và đi, cái gì được xây dựng, cái gì được duy trì, cái gì bị bỏ rơi.

Lý thuyết tổ chức công nghiệp đã nói rất nhiều về những sự khác biệt như vậy: nó không chỉ nói về sự khác biệt giữa nền kinh tế do chính phủ quản lý và nền kinh tế tư bản, mà còn về sự khác biệt giữa nền kinh tế do các doanh nghiệp nhượng quyền lớn dẫn dắt và nền kinh tế mà mỗi siêu thị đều do các doanh nhân độc lập điều hành. Tôi nghĩ rằng sự khác biệt giữa hệ sinh thái tập trung vào L1 và hệ sinh thái tập trung vào L2 cũng tương tự.

Kiến trúc "các nhà phát triển cốt lõi quản lý mọi thứ" đã gặp vấn đề lớn

Là một hệ sinh thái tập trung vào L2, tôi nghĩ rằng những lợi thế chính của Ethereum như sau:

Vì Ethereum là một hệ sinh thái tập trung vào L2, nên bạn có thể tự do xây dựng một hệ sinh thái con độc lập với các chức năng độc đáo của riêng mình, đồng thời cũng là một phần của Ethereum lớn hơn.

Nếu bạn chỉ đang xây dựng một khách hàng Ethereum, thì bạn là một phần của Ethereum lớn hơn, mặc dù bạn có một không gian đổi mới nhất định, nhưng không thể so sánh với L2. Và nếu bạn đang xây dựng một chuỗi hoàn toàn độc lập, không gian sáng tạo của bạn sẽ rất lớn, nhưng bạn cũng sẽ mất đi những lợi ích như an ninh chia sẻ và hiệu ứng mạng chia sẻ. L2 là một điểm cân bằng tốt.

Nó không chỉ cung cấp cơ hội kỹ thuật để thử nghiệm các môi trường thực thi và thỏa hiệp an ninh mới, có thể đạt được mở rộng, linh hoạt và tốc độ, mà còn cung cấp một cơ chế khuyến khích, vừa khuyến khích các nhà phát triển xây dựng và duy trì, vừa khuyến khích cộng đồng hỗ trợ.

Thực tế, mỗi L2 đều là độc lập, điều này cũng có nghĩa là việc triển khai các phương pháp mới là không cần xin phép: không cần thuyết phục tất cả các nhà phát triển cốt lõi rằng phương pháp mới của bạn là "an toàn" cho các phần khác của toàn bộ chuỗi. Nếu L2 của bạn thất bại, đó là trách nhiệm của bạn. Bất kỳ ai cũng có thể đưa ra những ý tưởng kỳ quặc (chẳng hạn như phương pháp Plasma của Intmax), ngay cả khi các nhà phát triển cốt lõi của Ethereum hoàn toàn không chú ý, họ vẫn có thể tiếp tục xây dựng và cuối cùng triển khai. Các chức năng và tiền trình của L1 không như vậy, ngay cả trong Ethereum, sự thành công hay thất bại của phát triển L1 cuối cùng thường phụ thuộc vào chính trị, mức độ này cao hơn nhiều so với những gì chúng ta mong muốn. Dù lý thuyết có thể xây dựng gì, các cơ chế khuyến khích khác nhau phát sinh từ hệ sinh thái tập trung vào L1 và hệ sinh thái tập trung vào L2 cuối cùng sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến nội dung, chất lượng và thứ tự thực tế được xây dựng.

Ethereum với hệ sinh thái tập trung vào L2 đang đối mặt với những thách thức nào?

Kiến trúc L1 + L2 gặp vấn đề lớn, hình ảnh nguồn: Reddit

Phương pháp tập trung vào L2 này đang đối mặt với một thách thức then chốt, trong khi hệ sinh thái tập trung vào L1 hầu như không phải đối mặt với vấn đề tương tự: phối hợp (coordination). Nói cách khác, mặc dù Ethereum có nhiều L2, nhưng thách thức là làm thế nào để nó vẫn cảm thấy như "Ethereum", và có hiệu ứng mạng của Ethereum, thay vì N chuỗi độc lập. Hiện nay, tình hình này không đạt yêu cầu trong nhiều khía cạnh:

• Việc trao đổi token giữa các L2 thường cần cầu nối xuyên chuỗi tập trung, điều này rất phức tạp đối với người dùng thông thường. Nếu bạn có token trên Optimism, bạn không thể dán địa chỉ Arbitrum của người khác vào ví của mình để gửi tiền.

• Đối với ví hợp đồng thông minh cá nhân và ví tổ chức (bao gồm cả DAO), hỗ trợ ví hợp đồng thông minh xuyên chuỗi không tốt lắm. Nếu bạn thay đổi một khóa trên một L2, bạn vẫn cần phải thay đổi khóa trên từng L2 khác.

• Cơ sở hạ tầng xác thực phi tập trung thường khá thiếu. Ethereum cuối cùng đã bắt đầu có các khách hàng nhẹ đáng kể, chẳng hạn như Helios. Tuy nhiên, nếu tất cả các hoạt động diễn ra trên L2, và đều cần RPC tập trung của riêng mình, thì điều đó không có ý nghĩa. Về lý thuyết, một khi bạn có tiêu đề khối Ethereum, việc xây dựng khách hàng nhẹ cho L2 không khó; nhưng trên thực tế, sự chú ý đến điều này quá ít.

Cộng đồng đang nỗ lực cải thiện ba khía cạnh này. Đối với việc trao đổi token xuyên chuỗi, tiêu chuẩn ERC-7683 là một giải pháp mới, khác với "cầu nối xuyên chuỗi tập trung" hiện có, nó không có bất kỳ nút, token hoặc quản trị tập trung cố định nào. Đối với tài khoản xuyên chuỗi, hầu hết các ví đều áp dụng phương pháp là trong ngắn hạn sử dụng thông điệp có thể phát lại xuyên chuỗi để cập nhật khóa, trong dài hạn sử dụng keystore rollups. Các khách hàng nhẹ cho L2 bắt đầu xuất hiện, chẳng hạn như Beerus cho Starknet. Hơn nữa, gần đây đã cải thiện trải nghiệm người dùng thông qua ví thế hệ tiếp theo đã giải quyết các vấn đề cơ bản hơn, chẳng hạn như người dùng không cần phải chuyển mạng thủ công để truy cập DApp.

Giao diện tổng hợp số dư tài sản đa chuỗi của Rabby, ví trước đây không thể làm được điều này!

Nhưng cần phải nhận thức rằng, hệ sinh thái tập trung vào L2 khi cố gắng phối hợp, ở một mức độ nào đó thực sự sẽ gặp khó khăn. Bởi vì một L2 đơn lẻ không có động lực kinh tế tự nhiên để xây dựng cơ sở hạ tầng cho việc phối hợp: các L2 quy mô nhỏ sẽ không làm như vậy, vì họ chỉ muốn có một phần nhỏ lợi ích; các L2 quy mô lớn cũng sẽ không làm như vậy, vì họ có thể thu được lợi ích tương tự hoặc thậm chí nhiều hơn từ việc tăng cường hiệu ứng mạng địa phương của mình. Nếu mỗi L2 chỉ quan tâm đến bản thân mà không ai nghĩ đến cách phù hợp với hệ thống Ethereum rộng lớn hơn, thì chúng ta sẽ thất bại, giống như những thành phố trong các bức ảnh trên đây về một utopia đô thị.

Rất khó để nói rằng có một giải pháp hoàn hảo để giải quyết vấn đề này. Tôi chỉ có thể nói rằng, hệ sinh thái cần nhận thức đầy đủ hơn rằng cơ sở hạ tầng xuyên L2 cũng giống như khách hàng L1, công cụ phát triển và ngôn ngữ lập trình, là một loại hình cơ sở hạ tầng của Ethereum, và do đó cần được chú trọng và tài trợ. Chúng ta có Protocol Guild, có lẽ chúng ta cần Basic Infrastructure Guild.

Tóm tắt

Trong các cuộc thảo luận công khai khác nhau, "L2" và "phân mảnh" thường được coi là hai chiến lược đối lập cho việc mở rộng blockchain. Tuy nhiên, khi bạn nghiên cứu công nghệ cơ bản, bạn sẽ phát hiện ra một vấn đề: các phương pháp mở rộng cơ bản thực tế hoàn toàn giống nhau. Dù là phân mảnh dữ liệu, xác thực gian lận hay xác thực ZK-SNARK, hay giải pháp cho việc giao tiếp giữa "Rollup, phân mảnh", sự khác biệt chính nằm ở: ai chịu trách nhiệm xây dựng và cập nhật các thành phần này, và họ có bao nhiêu quyền tự chủ?

Hệ sinh thái tập trung vào L2 về mặt kỹ thuật thực sự chính là phân mảnh, nhưng trong phân mảnh, bạn có thể xây dựng phân mảnh của riêng mình với các quy tắc của riêng bạn. Điều này rất mạnh mẽ, sáng tạo không giới hạn, có thể đạt được rất nhiều đổi mới tự chủ. Nhưng nó cũng có một số thách thức then chốt, đặc biệt là trong việc phối hợp. Một hệ sinh thái như Ethereum tập trung vào L2 muốn thành công, cần phải hiểu những thách thức này và đối mặt với chúng để có thể thu được càng nhiều lợi ích từ hệ sinh thái tập trung vào L1 càng tốt, và càng gần với trạng thái tối ưu của cả hai.