Khả năng mở rộng Blockchain: Thách thức hiện tại và giải pháp tiềm năng

Blockchain và các lĩnh vực liên quan đến công nghệ phi tập trung mở ra một cơ hội lớn cho nhân loại. Các tổ chức lớn nhất đã trở nên hùng mạnh đến mức họ có thể lợi dụng những người bình thường mà không phải chịu hậu quả. Chẳng hạn như việc Facebook tiết lộ thông tin người dùng hay ban giám sát do Đảng Cộng sản Trung Quốc điều hành.                             

May mắn thay, công nghệ blockchain, cryptography và các hệ thống phân quyền khác đang hoạt động như một cán cân, cân bằng khả năng củng cố quyền lực cực độ này. Chúng là những công nghệ phòng thủ giúp trao quyền cho nhiều người chống lại sự kiểm soát này. Giống như cách mà BitTorrent phá vỡ ngành công nghiệp âm nhạc, tiền điện tử và các ứng dụng phi tập trung sẽ không thể đóng cửa.

Những thách thức về khả năng mở rộng blockchain

Về cơ bản, blockchain là một sổ cái phân tán được liên kết theo thời gian. Mỗi máy tính, hoặc node, trong mạng lưới giữ lại một bản sao của sổ cái, giúp giảm tình trạng tham nhũng.

Nhưng đổi lại, vì mỗi máy tính phải giữ lại một bản sao của sổ cái, nên đã tạo ra một hạn chế rất lớn đối với thông lượng của hệ thống. Về cơ bản, hệ thống chỉ hoạt động nhanh như một chiếc máy tính có thể xử lý giao dịch.

Năm 2017, do Bitcoin (BTC) ngày càng trở nên phổ biến, mạng lưới hầu như đã đạt giới hạn thông lượng giao dịch. Nói cách khác, đang có nhiều người cố gắng sử dụng mạng lưới hơn mức nó có thể xử lý. Điều này gây ra sự gia tăng chi phí cần thiết để chuyển BTC từ người dùng này sang người dùng khác.

Ngày càng có nhiều người sử dụng Bitcoin hơn – Nguồn: blockchain.com

Hạn chế này đã gây ra một số cuộc tranh luận về việc mở rộng quy mô, trong đó có hai quan điểm khác nhau xuất hiện.

Một nhóm muốn tập trung nỗ lực mở rộng quy mô trên chuỗi (on-chain), có nghĩa là tăng giới hạn kích thước khối. Điều này có thể giảm bớt áp lực về chi phí trong thời gian ngắn nhưng sẽ chỉ mang lại cải thiện tuyến tính – không đủ để được chấp thuận toàn cầu.

Nhóm khác muốn tập trung vào việc mở rộng quy mô ngoại chuỗi (off-chain) bằng cách xây dựng các giao thức bổ sung trên các lớp cao hơn. Mỗi giao thức được phân lớp sẽ được hưởng lợi từ tính bảo mật của blockchain Bitcoin trong khi vẫn có thêm chức năng off-chain. Cách phân lớp này chính là cách internet hiện tại của chúng ta được xây dựng.

Giải pháp mở rộng quy mô ngoại chuỗi cho Bitcoin là Lightning Network, nó cung cấp quy mô theo cấp số nhân cần thiết cho Bitcoin để tăng đáng kể thông lượng của nó. Nhưng liệu Lightning Network có đủ cho mọi người mua cà phê bằng BTC không? Câu trả lời là không, vậy nên hầu hết các ước tính đều cho rằng sẽ cần phải có những cải tiến mở rộng khác cho Bitcoin – chẳng hạn như chữ ký Schnorr, sidechain Liquid và những thứ khác mà chúng ta còn chưa nghĩ ra.

Bây giờ chúng ta đã có thể thấy nhóm nào đã thắng sau những cuộc tranh luận kéo dài. Chúng ta có thể thấy rõ rằng cộng đồng Bitcoin sẽ tập trung nỗ lực vào Lightning Network và các giải pháp mở rộng lớp thứ hai.

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là chúng ta nên từ bỏ nghiên cứu tạo ra khả năng mở rộng hơn của các kiến ​​trúc blockchain. Ngành công nghiệp còn quá trẻ và Bitcoin vẫn chưa thể giải quyết được tất cả các vấn đề.

Proof-of-work rất tốt cho Bitcoin, nhưng chúng ta vẫn cần các giải pháp thay thế

Bitcoin sử dụng Proof-of-work (PoW) để hình thành sự đồng thuận trong mạng lưới. Điều này đã được chứng minh là cực kỳ an toàn cho Bitcoin, nhưng như vậy cũng rất tốn tài nguyên.

Bitcoin đã hoạt động như một loại tiền tệ trên internet, vì vậy chúng ta không cần một chuỗi PoW khác để cạnh tranh. Thay vì tạo ra nhiều PoW blockchain hơn, chúng ta nên tập trung vào việc phát triển các cơ chế đồng thuận khác với các sự đánh đổi khác nhau để hỗ trợ các trường hợp sử dụng khác nhau, chẳng hạn như bỏ phiếu, phương tiện truyền thông xã hội, nền kinh tế machine-to-machine (tương tác giữa máy với máy) và chứng minh quyền sở hữu chuỗi cung ứng.

Các thuật toán đồng thuận thay thế

Hai cơ chế đồng thuận thay thế khả dụng là Bằng chứng ủy quyền cổ phần (delegated proof-of-stake – DpoS), là bằng chứng cổ phần dựa trên tiền gửi do Daniel Larimer phát minh và sử dụng thuật toán đồng thuận dựa trên biểu quyết theo thời gian thực kết hợp với danh tiếng của hệ thống xã hội. Thứ hai là practical Byzantine Fault Tolerance – pBFT, do Barbara Liskov và Miguel Castro phát triển vào năm 1999, có thể đạt được sự đồng thuận một cách bất chấp dù có các node độc hại cố gắng truyền dữ liệu sai lệch cho các node khác.

Các hệ thống thay thế này cung cấp các thuộc tính hữu ích cho một số trường hợp sử dụng blockchain phi tài chính. Tuy nhiên, mọi người vẫn không thỏa mãn tất cả các trường hợp sử dụng tiềm năng và cho rằng vẫn còn nhiều việc phải làm.

Bằng chứng ủy quyền cổ phần là một cơ chế đồng thuận thay thế, trong đó người dùng bỏ phiếu cho một vài người để họ duy trì sổ cái. Bạn có thể hình dung điều này như một nền dân chủ đại nghị. Việc giảm các node hoạt động có nghĩa là mạng lưới có thể tăng thông lượng của nó. Mỗi node được thanh toán thông qua lạm phát và có thể điều hành một trung tâm dữ liệu lớn để hỗ trợ mạng lưới.

Nhược điểm của DPoS là mạng lưới sẽ trở nên tập trung hơn rất nhiều. Điều này giới hạn khả năng chống kiểm duyệt , mở và không biên giới của nó. Đặc biệt, DPoS sẽ rất dễ bị một kẻ nào đó thâu tóm. Một kẻ muốn tấn công hệ thống có thể mua phiếu bầu để đảm bảo họ nắm quyền và có khả năng thay đổi các quy tắc của mạng lưới. Hiện tại, blockchain của EOS được tập trung trong tay một số chủ sở hữu token từ Trung Quốc, những người này tuyên bố sẽ lấy 11 Block Producer (Nhà sản xuất Khối) để kiểm soát phần lớn EOS network. Chắc chắn điều đó sẽ khiến các dự án cao cấp đang có ý định thực hiện trên EOS phải xem xét lại liệu blockchain này có an toàn hay không.

Cơ chế đồng thuận lớp cơ sở tiềm năng khác là practical Byzantine Fault Tolerance. Các nút trong hệ thống pBFT thay phiên nhau xác nhận trạng thái theo định dạng vòng tròn. Mặc dù về mặt kỹ thuật, pBFT không phải là một blockchain, nhưng nó lại có thể thực hiện nhiều chức năng tương tự. Điều này cho phép nó có được thông lượng cao hơn và mức tiêu thụ tài nguyên thấp hơn so với PoW blockchain.

Nhược điểm của pBFT là dễ bị tấn công mạo nhận (Sybil attack), vì nó thường tạo các node mới trên mạng lưới. Các tác nhân độc hại có thể tạo đủ các node để chiếm tỉ lệ 33% mạng lưới. Trong trường hợp đó, họ có thể tấn công chuỗi thành công. Bitcoin giảm thiểu rủi ro này bằng cách yêu cầu các nút chứng minh bằng chứng công việc (Proof-of-work) để thực hiện một cuộc tấn công. Hơn nữa, trong mạng lưới Bitcoin, những kẻ tấn công cần kiểm soát hơn 50% sự đồng thuận, đây là mức chênh lệch rất lớn so với mức 33% của hệ thống pBFT.

Tiếp tục thử nghiệm với các giao thức đồng thuận

Chúng ta có thể hình dung một tương lai có các phương tiện truyền thông xã hội, bầu cử công cộng và dịch vụ vận tải trên blockchain. Nếu điều này thật sự diễn ra, thì rõ ràng chúng ta cần nhiều hơn PoW.

Mỗi cơ chế đồng thuận đều có những ưu và khuyết điểm riêng. Để phân cấp mọi thứ, chúng ta sẽ cần nhiều cách tiếp cận mới để bảo vệ các mạng lưới phi tập trung.

Nhưng có một điều chắc chắn rằng: Blockchain mang lại sự minh bạch cực kỳ cần thiết cho các tổ chức. Sổ cái công khai có thể chiếu sáng những góc tối trong hệ thống. Hy vọng điều này sẽ khiến những kẻ xấu từ bỏ ý định, và chúng ta có thể xây dựng một xã hội tốt hơn cho tất cả mọi người.

• Doanh thu Blockchain và Giáo dục Crypto tăng mạnh tạo đà phát triển cho ngành công nghiệp
• Lightning Network của Bitcoin chạm mốc công suất 11 triệu đô, hiện vẫn tiếp tục cập nhật

Kim Tuyến

Tạp Chí Bitcoin | Cointelegraph