Giới thiệu về mở rộng Blockchain

Blockchain, còn được gọi là chuỗi khối, là một công nghệ được sử dụng để ghi lại các giao dịch và hoạt động trong một mạng lưới phi tập trung. Nó sử dụng cơ chế đồng thuận để đảm bảo tính nhất quán và bảo mật của dữ liệu. Mỗi khối trong chuỗi khối chứa các giao dịch và thông tin khác nhau, và liên kết với nhau bằng các phép toán mã hóa.

Tuy nhiên, một vấn đề quan trọng của Blockchain là khả năng mở rộng của nó. Blockchain gốc, chẳng hạn như Bitcoin và Ethereum, đã gặp phải nhiều hạn chế về mở rộng, bao gồm khả năng xử lý số lượng giao dịch hạn chế, thời gian xác nhận chậm, phí giao dịch cao và khó khăn trong việc triển khai các cải tiến công nghệ mới. Do đó, vấn đề mở rộng của Blockchain đã trở thành một thách thức lớn cần phải được giải quyết để đạt được khả năng ứng dụng hàng rộng của công nghệ này.

Các thách thức của mở rộng Blockchain

Khả năng xử lý giao dịch hạn chế: Một trong những thách thức lớn nhất của mở rộng Blockchain là khả năng xử lý số lượng giao dịch lớn trong một thời gian ngắn. Các Blockchain gốc như Bitcoin và Ethereum chỉ có khả năng xử lý một số lượng giao dịch hạn chế trong mỗi khối, làm giới hạn khả năng mở rộng của chúng.

Thời gian xác nhận giao dịch: Thời gian xác nhận giao dịch trên một số Blockchain cũng là một vấn đề đáng chú ý. Ví dụ, trên mạng Bitcoin, thời gian xác nhận giao dịch có thể mất từ vài phút đến vài giờ, gây bất tiện cho người dùng và giới hạn khả năng ứng dụng của Blockchain trong các ứng dụng có tính nhanh và tin cậy cao.

Phí giao dịch cao: Phí giao dịch là một vấn đề khác của Blockchain. Với số lượng giao dịch ngày càng tăng, phí giao dịch trên một số Blockchain có thể trở nên đắt đỏ, đồng thời tạo ra sự bất công và giới hạn khả năng tiếp cận của người dùng.

Khó khăn trong việc triển khai cải tiến công nghệ: Blockchain là một công nghệ mới và nhanh chóng phát triển, điều này đồng nghĩa với việc việc triển khai các cải tiến công nghệ mới vào các Blockchain gốc có thể gặp nhiều khó khăn. Sự đồng thuận của cộng đồng người dùng và sự thay đổi trong phần mềm và giao thức của Blockchain có thể gây ra sự chậm trễ và khó khăn trong quá trình nâng cấp và mở rộng.

Tại sao Blockchain lại hạn chế khả năng mở rộng?

Khối lượng giao dịch lớn: Blockchain lưu trữ thông tin giao dịch trong các khối liên kết với nhau. Khi khối lượng giao dịch tăng lên, số lượng khối cần được thêm vào Blockchain cũng tăng lên, dẫn đến tốc độ xử lý chậm hơn. Điều này gây hạn chế đáng kể đối với khả năng mở rộng của Blockchain, đặc biệt là đối với các Blockchain công khai lớn như Bitcoin và Ethereum.

Cơ chế đồng thuận phức tạp: Blockchain thường sử dụng các cơ chế đồng thuận (consensus) phức tạp để đảm bảo tính nhất quán và bảo mật của dữ liệu. Các cơ chế đồng thuận này có thể đòi hỏi nhiều tài nguyên tính toán và băng thông mạng, giới hạn khả năng mở rộng của Blockchain, đặc biệt là đối với các dự án có số lượng người dùng đông đảo.

Kích thước lưu trữ lớn: Mỗi nút trong mạng Blockchain cần lưu trữ một bản sao của toàn bộ lịch sử giao dịch, dẫn đến kích thước lưu trữ ngày càng lớn. Điều này đồng nghĩa với việc đặt áp lực lên các nút trong mạng, đồng thời tăng khối lượng dữ liệu cần truyền tải trong quá trình đồng bộ hóa dữ liệu mới nhất. 

Đồng thuận giữa các phần tử trong mạng: Các Blockchain công khai thường đòi hỏi sự đồng thuận giữa các phần tử trong mạng để đảm bảo tính nhất quán và bảo mật của dữ liệu. Tuy nhiên, việc đạt được sự đồng thuận này có thể khó khăn do sự phân tích và sự khác biệt trong quan điểm của các tham gia trong mạng.

Tính trung gian của một số ứng dụng Blockchain: Mặc dù Blockchain được coi là công nghệ phi trung gian (decentralized), tuy nhiên, một số ứng dụng Blockchain lại đòi hỏi sự trung gian của các bên thứ ba, như các cổng vào/ra (gateways), sàn giao dịch, hoặc các nhà cung cấp dịch vụ bên ngoài. Điều này có thể giới hạn khả năng mở rộng của Blockchain, vì cần sự tương tác giữa các bên thứ ba, tăng độ phức tạp của hệ thống và giảm tính phi trung gian của Blockchain.

Bảo mật và quyền riêng tư: Blockchain công khai thường đòi hỏi tính công khai (transparency) của dữ liệu giao dịch, vì mọi giao dịch đều được ghi lại trên Blockchain và bất kì ai cũng có thể xem được. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, bảo mật và quyền riêng tư là yếu tố quan trọng. Việc bảo vệ thông tin riêng tư và đáp ứng các quy định về bảo mật dữ liệu có thể làm giảm khả năng mở rộng của Blockchain, đặc biệt là đối với các ứng dụng yêu cầu tính bảo mật cao như ngân hàng hoặc y tế.

Các chuẩn giao thức khác nhau: Hiện nay, có nhiều chuẩn giao thức Blockchain khác nhau, ví dụ như Bitcoin, Ethereum, Hyperledger, và nhiều dự án Blockchain khác. Mỗi chuẩn giao thức này có các đặc điểm riêng và không tương thích hoàn toàn với nhau. Điều này làm giảm tính liên kết giữa các mạng Blockchain và giới hạn khả năng mở rộng của chúng, đặc biệt là trong việc chia sẻ dữ liệu và tương tác giữa các mạng khác nhau.

Khả năng mở rộng của Bitcoin và Ethereum

Khả năng mở rộng của Bitcoin và Ethereum là hai trong những đề tài được quan tâm nhiều trong cộng đồng Blockchain. Cả Bitcoin và Ethereum đều sử dụng cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW) để xác nhận giao dịch và thêm các khối vào Blockchain, tuy nhiên, cách mà chúng giải quyết vấn đề mở rộng khác nhau.

PoW của Bitcoin đòi hỏi các thợ đào phải giải quyết các bài toán tính toán phức tạp để xác nhận giao dịch và thêm khối vào Blockchain. Quá trình này đòi hỏi nhiều năng lượng tính toán và thời gian, và khi số lượng giao dịch và người dùng Bitcoin gia tăng, nó có thể gây ra độ trễ trong xác nhận giao dịch và gây tăng phí giao dịch. Điều này gây ra một số hạn chế về tốc độ giao dịch và khả năng mở rộng của Bitcoin.

Tuy nhiên, có nhiều công nghệ đang được đề xuất và triển khai để giải quyết vấn đề mở rộng của Bitcoin. Ví dụ, Segregated Witness (SegWit) là một nâng cấp đáng chú ý của Bitcoin, giúp tăng khả năng chứa giao dịch trong mỗi khối. Ngoài ra, Lightning Network là một lớp thứ hai trên Blockchain của Bitcoin, cho phép các giao dịch nhanh hơn và phí giao dịch thấp hơn, giúp giải quyết vấn đề mở rộng của Bitcoin trong một số trường hợp sử dụng cụ thể.

Ethereum cũng sử dụng PoW để đồng thuận, tuy nhiên, độ phức tạp của PoW Ethereum là thấp hơn so với Bitcoin, điều này cho phép tốc độ giao dịch nhanh hơn và phí giao dịch thấp hơn. Tuy nhiên, với số lượng giao dịch và người dùng Ethereum ngày càng tăng, vẫn có thể gây ra hạn chế về khả năng mở rộng.

Tất cả các Blockchain đều đối mặt với giới hạn về khả năng mở rộng, và số lượng cụ thể của các giao dịch và người dùng có thể ảnh hưởng đến tốc độ giao dịch và hiệu suất của Blockchain. Ví dụ, Bitcoin có giới hạn khối là 1 MB và thời gian xác nhận giao dịch trung bình là khoảng 10 phút. Khi số lượng giao dịch Bitcoin trong một khối gần đạt đến giới hạn này, thì các giao dịch mới phải đợi cho đến khối tiếp theo để được xác nhận, gây độ trễ trong thời gian xác nhận giao dịch và tăng phí giao dịch.

Trong khi Ethereum không có giới hạn khối cứng định sẵn như Bitcoin, nhưng độ phức tạp của PoW Ethereum cũng giới hạn số lượng giao dịch có thể được xử lý trong mỗi khối. Tuy nhiên, Ethereum đang chuẩn bị chuyển từ PoW sang Proof of Stake (PoS) trong phiên bản Ethereum 2.0, sẽ giúp tăng khả năng mở rộng của nền tảng này.

Ngoài ra, các công nghệ nâng cao như Segregated Witness (SegWit) và Lightning Network đã được triển khai trên Bitcoin và Ethereum để giúp tăng khả năng mở rộng của chúng. SegWit cho phép tăng khả năng chứa giao dịch trong mỗi khối của Bitcoin, trong khi Lightning Network là một lớp thứ hai trên Blockchain của Bitcoin cho phép các giao dịch nhanh hơn và phí giao dịch thấp hơn. Tuy nhiên, các công nghệ này vẫn còn đang trong quá trình phát triển và chưa được triển khai hoàn toàn trên mạng lưới Blockchain.

Một số giải pháp mở rộng cụ thể đang được áp dụng

Có nhiều giải pháp mở rộng cụ thể đang được áp dụng trên các nền tảng Blockchain, bao gồm:

Segregated Witness (SegWit): Là một công nghệ đã được triển khai trên Bitcoin, SegWit giúp tăng khả năng chứa giao dịch trong mỗi khối bằng cách loại bỏ một phần dữ liệu giao dịch không cần thiết. Điều này giúp giảm tình trạng tắc nghẽn mạng và giúp tăng tốc độ xác nhận giao dịch.

Lightning Network: Là một lớp thứ hai trên Blockchain của Bitcoin, Lightning Network cho phép các giao dịch nhanh hơn và phí giao dịch thấp hơn bằng cách đẩy một số giao dịch ra khỏi Blockchain chính, giúp giảm tải lượng giao dịch trên Blockchain.

Proof of Stake (PoS): PoS là một phương thức đồng thuận trong đó người dùng "gửi cọc" một số tiền để có thể đóng vai trò trong quá trình xác nhận giao dịch và khai thác khối mới. PoS được coi là có khả năng mở rộng tốt hơn so với Proof of Work (PoW) vì nó không yêu cầu sức mạnh tính toán cao như PoW.

Sharding: Sharding là một giải pháp mở rộng được áp dụng trên Ethereum 2.0, nơi Blockchain Ethereum được chia thành nhiều phân đoạn nhỏ hơn, mỗi phân đoạn có thể xử lý một số lượng giao dịch riêng biệt. Điều này giúp tăng khả năng mở rộng của Ethereum bằng cách đồng thời xử lý nhiều giao dịch trên nhiều phân đoạn khác nhau.

Các giao thức đồng thuận mới: Nhiều dự án Blockchain đang nghiên cứu và triển khai các giao thức đồng thuận mới nhằm cải thiện khả năng mở rộng của Blockchain. Ví dụ như Delegated Proof of Stake (DPoS), Liquid Proof of Stake (LPoS), và Tendermint Consensus đang được áp dụng trên một số dự án Blockchain, với mục đích giảm bớt sức mạnh tính toán cần thiết cho đồng thuận, từ đó giúp tăng khả năng mở rộng của Blockchain.

Tất cả những giải pháp trên đều đang được nghiên cứu, thử nghiệm và triển khai trên các nền tảng Blockchain khác nhau, với mục tiêu tăng khả năng mở rộng của Blockchain lên một tầm cao mới. Tuy nhiên, cũng cần lưu ý rằng mỗi giải pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng, và không có giải pháp hoàn hảo nào. Một số giải pháp có thể giúp tăng tốc độ xử lý giao dịch, giảm phí giao dịch, hoặc tăng khả năng đồng thuận, nhưng đồng thời cũng có thể đặt ra những thách thức về bảo mật, độ tin cậy, hoặc phân quyền trong hệ thống Blockchain.

Để đạt được khả năng mở rộng tốt hơn cho Blockchain, các giải pháp có thể được kết hợp hoặc tiếp cận từ nhiều góc độ khác nhau. Ví dụ, Ethereum 2.0 đang kết hợp cả Sharding và PoS để cải thiện khả năng mở rộng của nền tảng. Trong khi đó, nhiều dự án Blockchain mới đang nghiên cứu và phát triển các giải pháp đồng thuận đột phá, nhằm giải quyết các vấn đề mở rộng của Blockchain hiện nay.

Lời kết

Việc giải quyết vấn đề mở rộng của Blockchain không phải là một giải pháp đơn giản hoặc nhanh chóng. Nó đòi hỏi sự nỗ lực của cộng đồng Blockchain, các nhà phát triển và các nhà nghiên cứu để liên tục tìm kiếm và thử nghiệm các giải pháp mới, đồng thời đồng lòng để thúc đẩy các thay đổi cần thiết trong cộng đồng Blockchain.

Ngoài ra, việc mở rộng của Blockchain không chỉ liên quan đến công nghệ mà còn đòi hỏi sự hợp tác, sự đồng thuận và sự thay đổi trong cách tiếp cận của cộng đồng người dùng, doanh nghiệp và các tổ chức liên quan. Nếu không có sự hỗ trợ và sự chấp nhận của người dùng cuối, các giải pháp mở rộng của Blockchain có thể gặp khó khăn trong việc được triển khai và tiếp nhận rộng rãi.