Tìm hiểu về Rollups - hợp đồng thông minh trên mạng Ethereum

ZK Rollups là gì?

Rollups là các giải pháp mở rộng quy mô được xây dựng cho chuỗi khối Ethereum. Giải pháp này liên quan đến việc thu thập các giao dịch thành một bản tổng hợp và được trình bày trên chuỗi khối Ethereum.

Bằng cách làm này, ZK Rollups có thể tăng hiệu quả của các giao dịch trên chuỗi khối Ethereum đồng thời cũng giảm chi phí của các giao dịch đó. Chuỗi khối Ethereum chỉ có thể xử lý khoảng 15 giao dịch mỗi giây. Vitalik Buterin - nhà đồng sáng lập Ethereum, đã tuyên bố rằng cho đến khi Ethereum có thể tăng tốc độ nguyên bản, các giải pháp mở rộng quy mô sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc triển khai chuỗi khối Ethereum.

ZK Rollups đã mở rộng quy mô trên Ethereum (ETH) như nào?

Khi nhu cầu trên mạng Ethereum ngày càng tăng, Blockchain đã đạt đến những giới hạn về dung lượng nhất định và điều này đã làm tăng chi phí sử dụng mạng. Vấn đề này đã dẫn đến nhu cầu về các giải pháp mở rộng nhằm tăng khả năng phát triển của mạng thông qua việc tăng tốc độ và thông lượng giao dịch mà không phải ảnh hưởng đến vấn đề phân quyền hay bảo mật. 

Trên chuỗi khối Ethereum, nhu cầu cao của người dùng đã dẫn đến việc giao dịch chậm hơn và giá gas cao hơn. Việc sử dụng các giải pháp mở rộng quy mô có thể làm gia tăng dung lượng và có ý nghĩa đối với Ethereum. Trong lĩnh vực giải pháp mở rộng quy mô về mặt kỹ thuật có hai loại: giải pháp mở rộng quy mô trên chuỗi và giải pháp mở rộng quy mô ngoài chuỗi.

Mở rộng quy mô trên chuỗi

Các giải pháp mở rộng quy mô trên chuỗi yêu cầu một số thay đổi đối với giao thức Ethereum. Trọng tâm chính của mở rộng trên chuỗi có xu hướng là Sharding, chia nhỏ cơ sở dữ liệu theo chiều ngang để phân chia tải về. Trong bối cảnh của Ethereum, Sharding làm giảm tắc nghẽn mạng và tăng số lượng giao dịch mỗi giây bằng cách tạo chuỗi hoặc phân đoạn mới.

Mở rộng quy mô ngoài chuỗi

Các giải pháp mở rộng quy mô ngoài chuỗi được thực hiện bằng cách sử dụng một giao thức hoặc mạng tách biệt với mạng lớp 1. Một số giải pháp nhận được sự bảo mật từ cơ chế đồng thuận Ethereum, bao gồm Rollups và các tương tác được tiến hành bên ngoài Blockchain (off-chain) mà không gây ra rủi ro cho hệ thống bên trong. Nhóm thứ hai có xu hướng tìm kiếm bao gồm Sidechains, Validium hoặc chuỗi Plasma. Các giải pháp lớp 2 hoặc ngoài chuỗi có thể gia tăng giao dịch mỗi giây, giúp cải thiện tình trạng tắc nghẽn mạng và cải thiện trải nghiệm người dùng. Bên cạnh đó, các giao dịch có thể làm giảm phí gas cho người dùng và làm cho mạng chính Ethereum trở nên toàn diện và dễ tiếp cận hơn. Các giải pháp này bao gồm:

• State Channels — State Channels sử dụng các ví đa chữ ký để cho phép người tham gia giao dịch ngoài chuỗi và thanh toán với mạng chính. Điều này giảm thiểu tắc nghẽn mạng, phí và sự chậm trễ.

• Sidechains — là chuỗi khối độc lập tương thích với Máy ảo Ethereum (EVM) chạy song song với mạng chính và được tạo ra tương thích thông qua các cầu nối hai chiều.

• Plasma — là một chuỗi khối riêng biệt được neo vào chuỗi Ethereum chính và sử dụng bằng chứng gian lận để xử lý các tranh chấp.

• Validium — Validium sử dụng các bằng chứng xác thực Zero-knowledge proofs nhưng không lưu trữ dữ liệu trên chuỗi Ethereum lớp 1, dẫn đến 10.000 giao dịch mỗi giây cho Validium và nhiều chuỗi khác có thể chạy song song.

• Rollups — Rollups thực hiện giao dịch bên ngoài lớp 1 và sau đó đăng tải dữ liệu lên mạng lớp 1 khi đạt được sự đồng thuận. Điều này cho phép các bản sao lưu được bảo mật bằng bảo mật gốc của Ethereum.

ZK Rollups hoạt động như thế nào?

Ý tưởng về Rollups có từ năm 2014, khi Vitalik Buterin mô tả chúng là shadow chains (chuỗi bóng), không giống như các giải pháp mở rộng khác, có sự tương thích với các hợp đồng thông minh và cung cấp năng lượng cho nhiều ứng dụng DeFi. Kể từ đó, các shadow chains đã được đổi tên thành Rollups và cho phép tổng hợp các giao dịch ngoài chuỗi bên trong hợp đồng thông minh Ethereum để giảm chi phí, tắc nghẽn cũng như tăng giao dịch Ethereum mỗi giây từ 15 lên hơn 1.000. Quá trình tổng hợp của Rollups sẽ tương tự như việc sử dụng thẻ ghi nợ hoặc thẻ tín dụng, được xử lý thông qua một số ứng dụng. Nhưng trong Rollups, các giao dịch được gỡ bỏ khỏi chuỗi khối Ethereum sẽ được trả lại dưới dạng gói giao dịch để mở rộng quy mô và xử lý sự gia tăng trong lưu lượng giao dịch.

ZK Rollups được sử dụng bằng cách nào?

Bất chấp sự phức tạp của giải pháp mở rộng quy mô trên Ethereum, việc sử dụng Rollups có xu hướng mang lại trải nghiệm đơn giản hơn cho người dùng. Rollups hoạt động với ý tưởng những giao dịch của người dùng được bắc cầu với mạng lớp 2. Các giao dịch này có thể bao gồm mua hoặc bán tiền điện tử hoặc NFT, chuyển tiền giữa các ví hoặc tương tác với các giao thức DeFi. Khi các giao dịch này hoàn tất, người dùng có thể trả lại tiền của họ cho Blockchain lớp 1.

Người dùng sẽ lấy ví MetaMask, với ETH hoặc mã thông báo ERC-20. Sau đó, ví được chuyển sang mạng lớp 2, đây là một quá trình tương tự như các giao thức DeFi mà ví có thể được kết nối. Khi ví được kết nối với mạng lớp 2, mã thông báo của người dùng sẽ được "bắc cầu" hoặc di chuyển từ mạng này sang mạng khác. Cách xử lý này phát sinh phí giao dịch để kết nối tiền từ Ethereum với Rollups. Dù vậy nhưng người dùng vẫn có thể giao dịch như bình thường khi có token ở trong Rollups.

Một số mạng khi tính phí giao dịch ETH đều yêu cầu người dùng phải có ETH để trả các khoản phí đó. Tuy nhiên, phí Rollups rẻ hơn so với Blockchain Ethereum, thậm chí một số Rollups hầu như không tính phí. Sau khi giao dịch hoàn tất, token có thể được bắc cầu quay trở lại chuỗi khối Ethereum.

Có những loại Rollups nào?

Có 2 loại Rollups chính là Optimistic and Zero-Knowledge (ZK). Cả hai đều được phát triển để giảm chi phí giao dịch, giảm thời gian chờ đợi và thanh toán cho các giao dịch.

Optimistic Rollups

Trong Optimistic Rollups, Rollups sẽ đưa ra bằng chứng cho thấy quá trình chuyển đổi trạng thái là không xác nhận. Các Optimistic Rollups sẽ nằm song song với mạng chính Ethereum ở lớp 2 và không thực hiện bất kỳ tính toán nào theo mặc định. Thay vào đó, khi một giao dịch hoàn tất, trạng thái mới sẽ được gửi đến mạng chính Ethereum và được công chứng giao dịch.Những lợi thế mà Optimistic Rollups đem lại bao gồm những điều sau:

• Giảm phí xăng.

• Tăng thông lượng.

• Tăng khả năng với hợp đồng thông minh.

• Tăng khả năng bảo vệ.

Tuy nhiên, Optimistic Rollups vẫn tồn tại những nhược điểm dưới đây:

• Thời gian rút tiền lâu (có thể kéo dài hàng ngày).

• Nếu một giao dịch gian lận được phát hiện, Rollups sẽ tự động gọi  bằng chứng gian lận và khởi chạy tính toán của giao dịch bằng cách sử dụng dữ liệu có sẵn, dẫn đến thời gian rút tiền lâu. 

Zero-knowledge Rollups

Zero-knowledge Rollups hay còn được gọi là ZK-rollups, được tạo ra với mục đích chuyển đổi hàng nghìn giao dịch khỏi chuỗi Ethereum và tạo ra bằng chứng mật mã. Điều này có nghĩa là ZK-rollups sẽ cần một bằng chứng hợp lệ, thay vì tất cả dữ liệu giao dịch. Khi sử dụng ZK-rollups, không có gì phải do dự khi di chuyển tài sản từ lớp 2 sang lớp 1, vì bằng chứng hợp lệ đã được phê duyệt và cho phép giao dịch. Những ưu điểm của ZK-rollups: 

• Chuyển khoản gần như tức thì.

• Không dễ bị ảnh hưởng bởi các cuộc tấn công mà Optimistic Rollups gây ảnh hưởng.

• Tính an toàn cao.

• Giao dịch được phân cấp.

Bên cạnh đó, cũng có một số nhược điểm của ZK-rollups gồm:

• Các bằng chứng về tính hợp lệ sẽ ít cho các ứng dụng nhỏ với ít hoạt động trên chuỗi.

• Người dùng có thể bị ảnh hưởng bởi thứ tự giao dịch.

• Một số Rollups không cung cấp hỗ trợ Máy ảo Ethereum (EVM).

Những thách thức và rủi ro của ZK Rollups

Mặc dù Rollups được đảm bảo an ninh cốt lõi của Ethereum, nhưng vẫn có một số rủi ro nhất định. Thứ nhất, hợp đồng thông minh của Rollups có thể chứa lỗi. Trong quá trình kiểm tra dự phòng giúp ngăn chặn việc khai thác, dựa vào các chương trình bên ngoài để xử lý giao dịch đã mang lại một số rủi ro. Cả hai loại Rollups đều ở giai đoạn sơ khai nên vẫn còn tồn tại nhiều rủi ro cho việc tập trung hóa. Một số Rollups cũng dựa vào trình tự tập trung để điều phối các giao dịch trên chuỗi lớp 2. Hầu hết các dự án xung quanh Rollups đều đã bắt đầu phân cấp. Những thách thức phải đối mặt trong việc triển khai các dự án liên quan bao gồm:

• Việc tích hợp người dùng và hệ sinh thái: Vì không có nhiều ứng dụng sử dụng Rollups cũng như việc Rollups không quen thuộc với người dùng nên khi tích hợp lại, nhiều ví không cho phép việc thanh toán.

• Các giao dịch Rollups chéo: Vì việc di chuyển tài sản và dữ liệu từ Rollups này sang Rollups khác một cách hiệu quả mà không phải chịu chi phí dịch chuyển chưa được phát triển.

• Khám phá không gian thiết kế giữa các Rollups và nhiều giải pháp mở rộng khác, điều này có thể dẫn đến các kỹ thuật để lưu trữ dữ liệu liên quan đến các trạng thái trên chuỗi.

• Tối đa hóa bảo mật: Vì nhiều Rollups cung cấp phương pháp để người dùng có trải nghiệm nhanh hơn. Nhưng kế hoạch này đã gặp phải giới hạn, vì đưa ra quá nhiều kỳ vọng cùng một lúc sẽ đòi hỏi cơ chế phải được cải thiện.

• Cải thiện tốc độ phản hồi đối với các trình tự sắp xếp: Nếu Rollups ngoại tuyến, sẽ có nhiều chuỗi khối được phát sinh để khôi phục tình huống một cách nhanh chóng, đổi hướng sang một Rollups khác hoặc thay thế trình tự sắp xếp.

• Các máy ảo ZK-rollups: Vì việc tạo bằng chứng cho ZK-rollups yêu cầu mã EVM hoặc một số máy ảo khác cho các hợp đồng thông minh để giao dịch và thực thi nhanh chóng.