Hiểu về Nền tảng: Các Blockchain Layer 1 Thực sự Làm gì

Bitcoin đã giới thiệu bản thiết kế cho tài chính phi tập trung vào năm 2009, chứng minh rằng tiền kỹ thuật số có thể hoạt động mà không cần các cơ quan trung ương. Tuy nhiên, đằng sau ý tưởng cách mạng này là cơ sở hạ tầng kỹ thuật tinh vi—cụ thể là các blockchain lớp 1 giúp thực hiện các giao dịch ngang hàng an toàn. Để thực sự hiểu cách hoạt động của tiền điện tử hiện đại, bạn cần hiểu các giao thức Layer 1 là gì và tại sao chúng tạo thành xương sống của mọi mạng lưới blockchain.

Layer 1: Giao thức nền tảng điều hành mọi thứ

Một blockchain Layer 1 là lớp phần mềm nền tảng nơi tất cả xử lý giao dịch và bảo mật mạng diễn ra. Hãy nghĩ nó như một quy tắc và trọng tài kết hợp—nó đặt ra các tiêu chuẩn mà mọi thành viên phải tuân theo và thực thi các quy tắc đó tự động qua mã lập trình.

Về cơ bản, một blockchain Layer 1 chứa tất cả các hướng dẫn cần thiết để hoạt động của một loại tiền điện tử. Các nút (máy tính vận hành mạng) sử dụng các đặc điểm kỹ thuật này để xác minh giao dịch, phát tán dữ liệu mới và duy trì sổ cái chung. Vì Layer 1 nằm ở cấp độ nền của kiến trúc dự án crypto, các nhà phát triển đôi khi dùng thuật ngữ “mainnet” để mô tả nó.

Điểm khác biệt quan trọng: Các blockchain Layer 1 tự lực cánh sinh. Chúng không phụ thuộc vào hệ thống khác để xác thực giao dịch hoặc đảm bảo an ninh. Điều này khiến chúng trở thành nền tảng thực sự của hệ sinh thái crypto.

Cách các mạng Layer 1 duy trì niềm tin và an ninh

Mỗi blockchain Layer 1 đều đối mặt với cùng một thách thức cơ bản: làm thế nào để hàng nghìn máy tính độc lập đồng thuận về các giao dịch hợp lệ khi không có cơ quan trung ương nào xác minh chúng? Câu trả lời là cơ chế đồng thuận—một bộ quy tắc và thuật toán phối hợp các nhà vận hành nút và thiết lập niềm tin chung.

Hệ thống Proof-of-Work

Bitcoin sử dụng proof-of-work, trong đó các nút cạnh tranh giải các câu đố toán học phức tạp cứ mỗi 10 phút. Máy tính đầu tiên giải được câu đố sẽ thêm lô giao dịch tiếp theo và nhận BTC như phần thưởng. Phương pháp này tạo ra độ bảo mật tính toán: tấn công mạng sẽ tốn nhiều điện năng và phần cứng hơn bất kỳ kẻ tấn công nào có thể thu lợi.

Nhược điểm là tiêu thụ năng lượng lớn. Mạng Bitcoin tiêu thụ năng lượng đáng kể vì mỗi nút chạy cuộc đua tính toán này độc lập.

Hệ thống Proof-of-Stake

Các blockchain Layer 1 mới hơn như Ethereum và Solana dùng proof-of-stake, trong đó các validator khóa tiền điện tử trên mạng để có quyền xác thực giao dịch. Nếu validator có hành vi sai trái, họ sẽ mất số coin đã đặt cọc qua cơ chế gọi là “slashing”—một hình phạt tích hợp sẵn.

Phương pháp này tiêu thụ ít năng lượng hơn nhiều so với proof-of-work, nhưng lại mang đến một sự đánh đổi khác: các validator có nhiều tiền điện tử hơn sẽ có ảnh hưởng lớn hơn đối với mạng.

Các ví dụ chính về sự khác biệt của các blockchain Layer 1

Các blockchain Layer 1 hiện đại có các lựa chọn thiết kế khác nhau, và những lựa chọn này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của từng mạng.

Bitcoin hoạt động dựa trên proof-of-work và ưu tiên bảo mật hơn tất cả. Mã của nó cần sáu xác nhận riêng biệt trước khi hoàn tất giao dịch. Thêm vào đó, Layer 1 của Bitcoin tự động giảm nguồn cung BTC mới mỗi bốn năm qua một sự kiện gọi là “halving”, tạo ra một lộ trình lạm phát có kiểm soát.

Ethereum bắt đầu như một Layer 1 proof-of-work tương tự Bitcoin nhưng đã trải qua một nâng cấp lớn năm 2022 gọi là “the Merge” để chuyển sang proof-of-stake. Thay đổi này giảm tiêu thụ năng lượng tới 99,95%. Layer 1 của Ethereum cũng giới thiệu quản lý token động—chuỗi khối tự động đốt một phần phí giao dịch để điều chỉnh nguồn cung ETH và ngăn chặn lạm phát quá mức.

Solana cạnh tranh về tốc độ và chi phí. Kiến trúc Layer 1 của nó có thể xử lý tới 50.000 giao dịch mỗi giây, so với 12-15 TPS của Ethereum trên lớp nền tảng. Hiệu suất này đến từ thiết kế đồng thuận tối ưu và xử lý song song các giao dịch.

Litecoin phân nhánh từ mã của Bitcoin nhưng đã điều chỉnh thuật toán để cho phép thời gian khối nhanh hơn và phí thấp hơn. Layer 1 của nó vẫn dùng proof-of-work nhưng ưu tiên tốc độ hơn là bảo mật theo cách của Bitcoin.

Cardano kết hợp proof-of-stake với các nguyên tắc nghiên cứu học thuật. Được sáng lập bởi Charles Hoskinson (trước đây của Ethereum), Layer 1 của Cardano nhấn mạnh phát triển qua các bài đánh giá ngang hàng và hỗ trợ ứng dụng của bên thứ ba.

Thách thức cốt lõi: Các giới hạn thực sự của các blockchain Layer 1

Phi tập trung và an ninh đòi hỏi các quy tắc nghiêm ngặt. Các blockchain Layer 1 cố ý sử dụng mã cứng, xác định—mọi người chạy cùng một giao thức, mọi người xác minh cùng một quy tắc. Sự cứng nhắc này mang lại tính dự đoán và ngăn chặn gian lận, nhưng cũng tạo ra một vấn đề mà đồng sáng lập Ethereum Vitalik Buterin gọi là “trilemma blockchain”: bạn không thể đồng thời tối đa hóa phi tập trung, bảo mật và khả năng mở rộng. Bạn phải hy sinh một trong ba.

Bitcoin ưu tiên phi tập trung và bảo mật hơn tốc độ. Ethereum ưu tiên phi tập trung và bảo mật nhưng gặp khó khăn về khả năng xử lý giao dịch. Solana ưu tiên tốc độ và chi phí thấp nhưng tập trung quyền lực hơn vào số ít validator.

Một hạn chế khác của Layer 1 là khả năng tương tác kém. Vì mỗi Layer 1 có mã và tiêu chuẩn riêng, việc chuyển tiền điện tử giữa các blockchain khác nhau hoặc sử dụng các ứng dụng qua nhiều mạng là kỹ thuật phức tạp. Các dự án như Cosmos và Polkadot đặc biệt giải quyết “vấn đề khả năng tương tác” này bằng cách xây dựng cầu nối và giao thức giao tiếp chuỗi chéo.

Các giải pháp mở rộng mới đang xuất hiện. Các nhà phát triển Ethereum đang làm việc với “sharding”, chia nhỏ blockchain thành các phân đoạn dữ liệu nhỏ hơn. Điều này giảm gánh nặng tính toán trên mỗi nút, cho phép mạng xử lý nhiều giao dịch hơn mà không bắt buộc mọi thành viên phải lưu trữ toàn bộ sổ cái.

Layer 1 so với Layer 2: Hiểu rõ về hệ thống phân cấp

Khi tiền điện tử trưởng thành, các nhà phát triển nhận ra họ có thể xây dựng các hệ thống phụ trên các Layer 1 đã được thiết lập. Các giải pháp Layer 2 này kế thừa độ bảo mật của Layer 1 trong khi bổ sung các khả năng mới.

Các mạng Layer 2 như Arbitrum, Optimism và Polygon hoạt động trên Layer 1 của Ethereum. Người dùng chuyển tài sản sang các hệ thống Layer 2 này để truy cập tốc độ cao hơn (đôi khi nhanh gấp 100 lần) và phí thấp đáng kể. Khi người dùng hoàn tất giao dịch trên Layer 2, việc thanh toán cuối cùng sẽ diễn ra trở lại trên Layer 1 của Ethereum.

Điểm khác biệt chính: Các blockchain Layer 1 phát hành “coin” là phần không thể thiếu của giao thức (như BTC và ETH). Các dự án Layer 2 phát hành “token” chỉ tồn tại trên Layer 1 (như MATIC của Polygon và ARB của Arbitrum). Coin là phương thức thanh toán chính; token là các tính năng bổ sung.

Cách tiếp cận phân lớp này cho phép các blockchain Layer 1 duy trì bảo mật và phi tập trung trong khi các giải pháp Layer 2 tối ưu hóa về tốc độ và chi phí. Đây đã trở thành kiến trúc tiêu chuẩn để mở rộng mạng lưới tiền điện tử.