Năm 2023 chứng kiến hai bản nâng cấp quan trọng trong lịch sử Ethereum. Đầu tiên là bản nâng cấp Shanghai, hoàn tất vào ngày 13 tháng 4. Sau Shanghai, tính năng rút tiền từ staking trên Beacon Chain đã được kích hoạt, đánh dấu thời điểm Ethereum chính thức chuyển từ cơ chế PoW sang PoS. Đây là một cột mốc then chốt trong lộ trình phát triển của mạng lưới. Hiện tại, Ethereum đang tiến tới bản nâng cấp Cancun, với mục tiêu tăng cường khả năng lưu trữ dữ liệu nhằm giảm chi phí và nâng cao hiệu suất cho các giải pháp Layer 2 (L2). Dự kiến, tốc độ xử lý giao dịch của L2 sẽ tăng gấp 10–100 lần, đồng thời chi phí sẽ giảm đáng kể. Theo cuộc họp mới nhất của các nhà phát triển lõi Ethereum, bản nâng cấp Cancun dự kiến sẽ triển khai vào cuối năm nay.
Vậy nâng cấp Cancun sẽ thúc đẩy khả năng mở rộng và tốc độ của Ethereum như thế nào? Nó sẽ mở ra những cơ hội phát triển mới nào cho Layer 2? Theo phân tích của R3PO, Cancun sẽ giúp các giải pháp Layer 2 hòa nhập sâu hơn vào hệ sinh thái Ethereum, mang đến cho người dùng trải nghiệm giao dịch nhanh hơn và rẻ hơn. Dù là Optimistic Rollup hay ZK Rollup, cả hai đều sẽ được hưởng lợi và cùng nhau thúc đẩy hệ sinh thái phát triển.
I. Tương lai tất yếu – Layer 2
Trong bài viết mới nhất "Ba Cuộc Chuyển Đổi", đồng sáng lập Ethereum Vitalik Buterin đã chỉ ra ba bước chuyển đổi công nghệ then chốt mà Ethereum cần thực hiện: (1) Chuyển sang mở rộng quy mô bằng Layer 2, khi mọi người đều sử dụng Rollup; (2) Chuyển sang bảo mật ví, khi mọi người đều dùng ví hợp đồng thông minh; (3) Chuyển sang bảo vệ quyền riêng tư, đảm bảo các giao dịch chuyển tiền được bảo mật.
Bài viết làm nổi bật tầm quan trọng của Layer 2 và Rollup. Vitalik nhấn mạnh rằng nếu không phát triển Layer 2, Ethereum sẽ thất bại vì phí giao dịch quá cao. So với hệ thống thanh toán toàn cầu VISA – có thể xử lý hàng chục nghìn giao dịch mỗi giây – thì khả năng chỉ 15 giao dịch/giây của Ethereum thực sự không đáp ứng được nhu cầu thông thường. Mức phí trung bình 3,75 USD cho mỗi giao dịch cũng là rào cản lớn với phần đông người dùng phổ thông.
Ethereum xử lý một khối lượng giao dịch khổng lồ mỗi ngày. Khi hệ sinh thái ngày càng phát triển, giới hạn không gian khối khiến mạng lưới trở nên tắc nghẽn do sự cạnh tranh giành tài nguyên hạn chế. Các vấn đề như phí cao và tốc độ chậm trên Ethereum Layer 1 ngày càng rõ rệt, đòi hỏi giải pháp cấp thiết để giảm chi phí và tăng tốc độ.
Mở rộng quy mô và tăng tốc cho Ethereum luôn là ưu tiên hàng đầu của các nhà phát triển. Theo lộ trình do Vitalik công bố, sau khi nâng cấp Shanghai giải quyết vấn đề cơ chế đồng thuận, trọng tâm tiếp theo sẽ là bài toán mở rộng, với mục tiêu đưa khả năng xử lý giao dịch của mạng lưới lên trên 100.000 giao dịch mỗi giây.
Hiện có hai phương án chính để mở rộng Ethereum: Layer 2 và phân mảnh (Sharding). Layer 2 là giải pháp mở rộng ngoài chuỗi (off-chain) cho blockchain nền tảng (Layer 1). Cách thức hoạt động là thực thi các yêu cầu giao dịch bên ngoài chuỗi chính, sau đó chỉ xác minh tính hợp lệ cuối cùng thông qua một số lượng nhỏ giao dịch trên Ethereum. Hiện nay, giải pháp Layer 2 phổ biến nhất là Rollup. Nguyên lý của Rollup là gom hàng chục hoặc hàng trăm giao dịch (vốn được xử lý trực tiếp trên chuỗi) thành một bản tóm tắt giao dịch duy nhất và gửi lên Ethereum. Như vậy, chỉ cần lưu trữ dữ liệu tóm tắt mà không cần thực hiện toàn bộ tính toán và lưu trữ trên chuỗi, từ đó đạt được mục tiêu mở rộng. Phương pháp này vừa đảm bảo khả năng mở rộng, vừa giữ nguyên tính bảo mật của Ethereum.
II. Optimistic Rollup vs. ZK Rollup
Rollup chủ yếu được chia thành hai loại: Optimistic Rollup và ZK Rollup (Rollup bằng chứng không tiết lộ thông tin – zero-knowledge).
Optimistic Rollup sử dụng cơ chế bằng chứng gian lận (fraud proof). Hệ thống mặc định coi dữ liệu giao dịch là đáng tin và không yêu cầu xác minh tính hợp lệ ngay lập tức, mà đưa giao dịch vào giai đoạn chờ xử lý. Trong thời gian chờ, nếu có nút nào phát hiện và cung cấp bằng chứng về hành vi gian lận, giao dịch đó sẽ bị hủy. Nếu không có phản đối nào, sau khi kết thúc thời gian chờ, giao dịch sẽ được xác nhận và ghi vào khối. Nhờ cơ chế này, việc xác minh quy mô lớn được lược bỏ, giúp tiết kiệm tài nguyên tính toán mà vẫn đảm bảo độ chính xác. Các giải pháp tiêu biểu hiện nay là Arbitrum và Optimism.
ZK Rollup áp dụng cơ chế bằng chứng hợp lệ không tiết lộ thông tin (zero-knowledge validity proof). Nó tạo ra một bằng chứng zero-knowledge để chứng minh tất cả giao dịch đều hợp lệ, đồng thời tải lên Ethereum trạng thái cuối cùng sau khi thực thi. Khác với Optimistic Rollup, ZK Rollup không cần tải lên toàn bộ chi tiết giao dịch đã nén, mà chỉ cần một bằng chứng zero-knowledge và dữ liệu thay đổi trạng thái cuối cùng. Các dự án tiêu biểu trong hệ sinh thái ZK Rollup bao gồm: zkSync, Starkware và Scroll.
Ưu và nhược điểm của Optimistic Rollup
Ưu điểm:
Tính tương thích: Optimistic Rollup tương đối dễ hỗ trợ hợp đồng thông minh tổng quát và tương thích với Máy ảo Ethereum (EVM), giúp các nhà phát triển dễ dàng xây dựng và di chuyển ứng dụng.
Nhược điểm:
Độ trễ thời gian do bằng chứng gian lận: Khi xuất hiện giao dịch gian lận hoặc tranh chấp, thời gian rút tiền (exit time) của Optimistic Rollup khá dài, thường là một tuần, khiến tài sản không thể tự do di chuyển trong khoảng thời gian này.
Tắc nghẽn mạng: Khi mạng xảy ra tranh chấp, toàn bộ mạng Optimistic Rollup có thể bị đình trệ, các giao dịch không thể diễn ra suôn sẻ do phải chờ xử lý và xác minh phản đối.
Ưu và nhược điểm của ZK Rollup
Ưu điểm:
Bảo vệ quyền riêng tư: ZK Rollup tận dụng công nghệ zero-knowledge để xác minh tính hợp lệ của giao dịch mà không tiết lộ thông tin chi tiết, từ đó bảo vệ quyền riêng tư của người dùng. Chỉ cần xác minh tính đúng đắn của bằng chứng, không cần biết nội dung giao dịch.
Tính bảo mật cao: Quá trình xác minh dựa trên bằng chứng toán học, đảm bảo độ an toàn vượt trội. Tính hợp lệ và nhất quán của giao dịch được đảm bảo mà không cần tiết lộ bất kỳ chi tiết nào.
Nhược điểm:
Chi phí tính toán cao: Việc tạo và xác minh bằng chứng zero-knowledge đòi hỏi tài nguyên tính toán lớn, dẫn đến chi phí cao hơn và thời gian xử lý có thể lâu hơn.
Hạn chế về chức năng hợp đồng thông minh: Vì được thiết kế để tối ưu hóa xử lý giao dịch, ZK Rollup có khả năng hỗ trợ các hợp đồng thông minh phức tạp còn hạn chế; một số hợp đồng phức tạp có thể không triển khai trực tiếp được.
Nhờ lợi thế tiên phong về độ khó phát tri��n thấp và thời gian ra mắt sớm, các giải pháp thuộc hệ sinh thái OP (Optimistic) hiện chiếm hơn 90% tổng giá trị bị khóa (TVL) trên thị trường, trong khi thị phần của hệ sinh thái ZK còn khá nhỏ. Vì vậy, hệ sinh thái ZK cần đẩy nhanh tiến độ xây dựng và phát triển để cạnh tranh trong cuộc đua thu hút người dùng. Khi hệ sinh thái Layer 2 dần trưởng thành và chi phí Rollup giảm mạnh sau nâng cấp Cancun, việc thu hút người dùng và xây dựng hệ sinh thái phong phú sẽ là yếu tố then chốt quyết định sự cạnh tranh giữa các giải pháp ZK và OP.
III. Tương lai của Layer 2: Bước tiến mới dưới sự dẫn dắt của nâng cấp Cancun
Phần trên đã so sánh ưu nhược điểm của hai giải pháp Layer 2 là Optimistic Rollup và ZK Rollup. Với bản nâng cấp Cancun sắp tới của Ethereum, Layer 2 sẽ bước vào một giai đoạn phát triển mới. Cancun là một cột mốc quan trọng nhằm nâng cao khả năng mở rộng và hiệu năng của Ethereum. Thông qua nâng cấp này, Layer 2 sẽ hòa nhập sâu hơn vào hệ sinh thái, mang đến cho người dùng trải nghiệm giao dịch nhanh hơn và chi phí thấp hơn. Cả Optimistic Rollup và ZK Rollup đều sẽ được hưởng lợi từ những cải tiến này. Sau Cancun, tốc độ của Layer 2 dự kiến tăng gấp 10–100 lần, đồng thời phí giao dịch sẽ giảm đáng kể. Chúng ta hoàn toàn có cơ sở để kỳ vọng việc áp dụng rộng rãi Layer 2 trên Ethereum sẽ mở ra kỷ nguyên mới cho các ứng dụng phi tập trung (dApps) với thông lượng cao và chi phí thấp.
1. Nội dung chính
Bản nâng cấp Cancun (Dencun) tập trung vào năm EIP nhằm tăng dung lượng lưu trữ dữ liệu và giảm chi phí giao dịch. Trọng tâm là EIP-4844 (Proto-Danksharding), cùng với bốn cải tiến bổ sung gồm EIP-1153, EIP-4788, EIP-5656 và EIP-6780. Dù chưa có ngày chính xác, bản nâng cấp này dự kiến sẽ triển khai vào cuối năm 2023.
EIP-4844 (Proto-Danksharding): Đây là nòng cốt của bản nâng cấp, một giải pháp mở rộng quy mô tập trung vào Rollup. EIP-4844 đánh dấu bước đầu tiên trong lộ trình mở rộng của Ethereum. Trước đây, dữ liệu từ Rollup được lưu trữ vĩnh viễn trên chuỗi chính Ethereum, dẫn đến chi phí cực kỳ cao – chiếm tới 90% phí giao dịch mà người dùng phải trả cho các giải pháp Layer 2. EIP-4844 giới thiệu một loại giao dịch mới gọi là "Blob Transaction", nơi dữ liệu được chuyển vào "Blob" và chỉ lưu trữ tạm thời trên Ethereum trong khoảng một tháng trước khi bị xóa. Việc lưu trữ dài hạn sẽ do các nhà cung cấp dịch vụ bên ngoài đảm nhận dựa trên nhu cầu thực tế. Khi Blob được tích hợp vào giao thức Ethereum thông qua Proto-Danksharding, số lượng Blob có thể thêm vào mỗi khối sẽ tăng lên đáng kể, từ đó tăng thông lượng mạng lên hơn 100 lần và giảm mạnh chi phí giao dịch.
Các EIP quan trọng khác:
EIP-1153: Giảm chi phí lưu trữ dữ liệu tạm thời trên chuỗi, giúp tối ưu hóa việc sử dụng không gian khối.
EIP-4788: Cải thiện thiết kế của các cầu nối xuyên chuỗi (cross-chain bridge) và nhóm staking (staking pool), tăng cường tính minh bạch và bảo mật.
EIP-5656: Bổ sung một số thay đổi mã lệnh nhỏ nhưng cần thiết cho Máy ảo Ethereum (EVM), tối ưu hóa hiệu suất.
EIP-6780: Vô hiệu hóa lệnh `SELFDESTRUCT` trong hầu hết trường hợp, tăng cường tính ổn định và an toàn cho hợp đồng thông minh.
2. Cơ hội đầu tư đáng chú ý
(1) Cơ hội lớn từ Layer 2
Tình trạng tắc nghẽn và phí cao của mạng lưới Ethereum chính là động lực chính thúc đẩy sự phát triển của Layer 2. Hiện tại, tổng giá trị tài sản khóa (TVL) trong toàn bộ hệ sinh thái L2 đã tăng hơn gấp đôi so với đầu năm, đạt khoảng 8 tỷ USD.
Là bước đệm quan trọng đầu tiên, bản nâng cấp Cancun hứa hẹn giúp các giải pháp Layer 2 trở nên nhanh hơn từ 10 đến 100 lần và rẻ hơn đáng kể. Khả năng mở rộng và chi phí thấp từ EIP-4844 sẽ mang lại lợi ích cho toàn bộ hệ sinh thái L2: hệ sinh thái OP sẽ trở nên đa dạng hơn; hệ sinh thái ZK sẽ khả dụng hơn nhờ tính sẵn sàng dữ liệu (data availability) được cải thiện; các Layer 2 độc lập trước đây gặp khó khăn về chi phí sẽ có cơ hội phát triển mạnh mẽ. Nhờ chi phí đưa dữ liệu lên chuỗi (data posting cost) giảm, hệ sinh thái L2 sẽ ngày càng phong phú và thu hút thêm nhiều người dùng.
Trong số các dự án đã ra mắt, Arbitrum, Optimism, ZKsync (tân binh nổi bật) và dYdX (ứng dụng lâu đời) đang chiếm khoảng một nửa thị phần L2 hiện tại. Các dự án dẫn đầu trong những phân khúc tiềm năng sẽ có cơ hội phát triển vượt bậc sau bản nâng cấp Cancun.
Bên cạnh đó, các dự án sắp ra mắt mainnet như Scroll, Linea và Taiko cũng là những cái tên rất đáng theo dõi.
Hơn nữa, tốc độ giao dịch nhanh và chi phí thấp trên L2 chắc chắn sẽ thúc đẩy sự bùng nổ của một loạt ứng dụng mới. Các sản phẩm như hợp đồng tương lai (futures) hay quyền chọn (options) trên chuỗi – vốn bị hạn chế bởi thông lượng thấp (TPS) của Ethereum – sẽ được cải thiện đáng kể nhờ Cancun. Các giao thức như GMX và GNS là ví dụ điển hình, mở ra không gian phát triển rộng lớn hơn.
(2) Phân khúc Lớp Tính sẵn sàng Dữ liệu (Data Availability – DA): Vì dữ liệu Blob chỉ được lưu trữ tạm thời, việc truy xuất dữ liệu lịch sử sẽ trở nên khó khăn. Điều này làm nảy sinh nhu cầu về các giải pháp lưu trữ phi tập trung. Đồng thời, các giải pháp mở rộng Layer 2 cũng cần dựa vào Lớp Tính sẵn sàng Dữ liệu (DA layer). Bản nâng cấp Cancun cũng sẽ mang lại lợi ích cho các mạng lưu trữ mở rộng trên L1 như EthStorage, Arweave và Filecoin – những dự án thuộc lớp DA của hệ sinh thái Ethereum.
3. Tương lai của Layer 2 sẽ đi về đâu?
Trong tương lai gần, với làn sóng mở rộng quy mô được khởi động bởi bản nâng cấp Cancun, Layer 2 sẽ mang lại thông lượng cao hơn và chi phí giao dịch thấp hơn. Điều này cho phép các ứng dụng trên L2 xử lý nhiều giao dịch hơn và cung cấp xác nhận giao dịch nhanh chóng, gần như tức thì cho người dùng. Dù là trong lĩnh vực tài chính (thanh toán, clearing), game hay NFT, hiệu năng vượt trội của Layer 2 sẽ mang đến trải nghiệm mượt mà và hiệu quả hơn.
Tuy nhiên, tiến bộ công nghệ đơn thuần là chưa đủ để thu hút người dùng. Để Layer 2 thực sự phát triển thịnh vượng, các ứng dụng sáng tạo và thiết thực là yếu tố then chốt. Theo dữ liệu từ L2beat, hiện có 29 mạng Layer 2 (bao gồm cả đã ra mắt và sắp ra mắt), trong đó Arbitrum One, Optimism, zkSync Era và dYdX chiếm tới 92.75% thị phần. 6.25% còn lại được chia sẻ giữa nhiều mạng L2 khác.
Tình hình này giống như việc xây dựng nhiều tuyến đường cao tốc đắt đỏ, nhưng lại thiếu phương tiện lưu thông do không đủ nhu cầu – đây là vấn đề chung mà phần lớn các mạng Layer 2 đang đối mặt. Nếu không có những ứng dụng chất lượng cao, giá trị thực của Layer 2 sẽ khó được phát huy. Chính nhờ sự trỗi dậy của các ứng dụng DeFi như GMX mà Arbitrum đã xây dựng được một hệ sinh thái sôi động. Chỉ khi chúng ta phát triển được những ứng dụng tiện lợi, sáng tạo và thiết thực để đáp ứng nhu cầu người dùng, chúng ta mới thực sự thu hút được sự chú ý và tham gia của họ. Điều này đòi hỏi các nhà phát triển và doanh nhân phải dám thử nghiệm và đổi mới trên nền tảng Layer 2, tận dụng những ưu thế riêng để xây dựng các kịch bản ứng dụng độc đáo và hấp dẫn. Chỉ như vậy, Layer 2 mới thực sự hòa nhập vào cuộc sống của người dùng. Do đó, bên cạnh phát triển công nghệ, việc thu hút người dùng và quảng bá ứng dụng cũng là những yếu tố quyết định thành công của Layer 2 trong tương lai.
Tài liệu tham khảo
1. https://vitalik.eth.limo/general/2023/06/09/three_transitions.html
2. https://ethereum-magicians.org/t/a-rollup-centric-ethereum-roadmap/4698
https://www.datawallet.com/crypto/zk-rollups-vs-optimistic-rollups
3. https://www.coindesk.com/tech/2023/06/08/ethereum-developers-cement-final-lineup-of-changes-in-dencun-upgrade/
4. https://l2beat.com/scaling/tvl#upcoming
5. https://ethereum.org/zh/layer-2/
6. https://medium.com/bitcoin-news-today-gambling-news/ethereums-cancun-deneb-upgrade-everything-you-need-to-know-3e67439a036