Hệ thống phân lớp của blockchain: Làm thế nào để L0, L1, L2, L3 hợp tác giải quyết vấn đề mở rộng quy mô

Từ khi ra đời, blockchain đã đối mặt với một vấn đề cốt lõi: làm thế nào để nâng cao khả năng xử lý giao dịch trong khi vẫn đảm bảo an toàn và phi tập trung? Trong hơn 10 năm phát triển, ngành công nghiệp đã dần hình thành một hệ thống kiến trúc phân lớp — thông qua các giao thức ở các tầng L0, L1, L2, L3 khác nhau, từ mạng lưới cơ sở đến hệ sinh thái ứng dụng, mỗi tầng đảm nhiệm vai trò riêng, cùng nhau xây dựng một hệ sinh thái blockchain hoạt động hiệu quả.

Tầng L0: Mạng lưới thần kinh nền tảng của blockchain

L0 là nền tảng của toàn bộ hệ thống, không thuộc về bất kỳ blockchain đơn lẻ nào, mà cung cấp hạ tầng truyền thông cho tất cả các blockchain. Có thể hình dung nó như lớp giao thức truyền thông của internet toàn cầu — chịu trách nhiệm truyền tải, lưu trữ và xác thực dữ liệu trong mạng, đảm bảo thông tin đến được an toàn từ một nút đến nút khác mà không bị sửa đổi hoặc chặn đứng giữa chừng.

L0 còn thực hiện khả năng tương tác liên chuỗi (cross-chain interoperability), cho phép các blockchain khác nhau có thể giao tiếp và tương tác với nhau thay vì tồn tại như các hòn đảo riêng biệt. Một số ứng dụng tiêu biểu của L0 bao gồm IPFS (hệ thống tệp phân tán), Filecoin (mạng lưu trữ phi tập trung), các giao thức truyền tải mã hóa như TLS và HTTPS.

Tầng L1: Giới hạn hiệu suất của chuỗi chính

L1 là phần trung tâm và cốt lõi của hệ thống blockchain, như Bitcoin và Ethereum đều thuộc tầng L1. Tầng này nâng cao khả năng xử lý bằng cách cải tiến chính giao thức blockchain — điều chỉnh các tham số như cơ chế đồng thuận, kích thước khối, thời gian tạo khối — để tăng thông lượng và khả năng xử lý giao dịch của chuỗi chính.

Bitcoin sử dụng bằng chứng công việc (PoW), có độ an toàn cao nhưng tốc độ chậm; Ethereum đã trải qua nâng cấp từ PoW sang bằng chứng cổ phần (PoS), cân bằng giữa an toàn và hiệu quả; BSC sử dụng cơ chế đồng thuận bằng chứng cổ phần (PoSA), hỗ trợ thời gian khối ngắn hơn và phí giao dịch thấp hơn; Avalanche dựa trên cơ chế đồng thuận Snowball, đạt tốc độ xử lý nhanh hơn và khả năng mở rộng tốt hơn. Dù L1 liên tục tối ưu, nhưng luôn đối mặt với một nghịch lý căn bản — nâng cao hiệu suất thường đi kèm với việc giảm tính phi tập trung.

Tầng L2: Đột phá thông minh trong mở rộng ngoài chuỗi

Nếu nói L1 là làm việc trên chuỗi chính, thì L2 mở ra một hướng đi hoàn toàn mới: không thay đổi quy tắc của chuỗi chính, mà chuyển phần xử lý giao dịch ra ngoài chuỗi chính, rồi định kỳ gửi kết quả trở lại chuỗi chính. Giống như xây dựng một đường nhanh, chuyển một phần lưu lượng giao dịch khỏi đường chính đông đúc sang làn đường riêng, vừa nâng cao hiệu quả tổng thể, vừa giữ được tính an toàn của chuỗi chính.

Các giải pháp mở rộng quy mô của L2 gồm có:

Kênh trạng thái (State Channels) — xây dựng các kênh giao dịch riêng ngoài chuỗi, nơi các bên có thể thực hiện các giao dịch nhanh chóng, chỉ tương tác với chuỗi chính khi mở hoặc đóng kênh. Mạng Lightning là ví dụ điển hình dựa trên kênh trạng thái, giúp thực hiện thanh toán tức thì trên Bitcoin.

Sidechains — chuỗi song song kết nối với chuỗi chính, có thể xử lý giao dịch độc lập, định kỳ đồng bộ dữ liệu trở lại chuỗi chính. Phương pháp này giúp nâng cao hiệu suất của chuỗi chính, nhưng độ an toàn của sidechain phụ thuộc vào cơ chế xác thực của nó.

Optimistic Rollup — giả định tất cả các giao dịch ngoài chuỗi đều hợp lệ, trừ khi có ai đó phản đối và cung cấp bằng chứng gian lận. Giải pháp này có khả năng tương thích cao, hỗ trợ hợp đồng thông minh hiện có.

ZkRollup — sử dụng bằng chứng không kiến thức (zero-knowledge proof) để xác minh tính hợp lệ của tất cả các giao dịch, độ hoàn thiện cao và bảo vệ quyền riêng tư tốt, là một trong những giải pháp L2 được đánh giá cao nhất hiện nay, mặc dù độ khó thực hiện và chi phí còn cao.

Các giải pháp L2 chung đều có điểm mạnh là: tốc độ giao dịch nhanh (từ giây chuyển sang mili giây), chi phí thấp (giảm hơn 90%), linh hoạt cao (hỗ trợ các giao dịch phức tạp). Chính vì vậy, các giải pháp Layer 2 phổ biến hiện nay đã trở thành nơi xử lý lượng lớn giao dịch trong hệ sinh thái Ethereum.

Tầng L3: Sân khấu thịnh vượng của hệ sinh thái ứng dụng

L3 không phải là lớp giao thức kỹ thuật, mà là lớp ứng dụng. Nó xây dựng dựa trên các tầng L0-L2, cung cấp các dịch vụ ứng dụng blockchain cho người dùng — đây chính là tầng mà người dùng tiếp xúc trực tiếp.

Các DApp (ứng dụng phi tập trung) hoạt động tại tầng L3, bao gồm DeFi (cho vay, giao dịch, phái sinh), NFT (nghệ thuật số, tài sản game, bộ sưu tập), mạng xã hội và nhiều hơn nữa. Mức độ phát triển của L3 quyết định trực tiếp giá trị thực tế và số lượng người dùng của blockchain. Các công nghệ bảo vệ quyền riêng tư cũng chủ yếu được thực hiện tại tầng này, qua các mixer, giao thức tiền mã hóa riêng tư để cung cấp nhiều lựa chọn hơn cho người dùng.

Cách phối hợp của bốn tầng định hình lại tương lai của blockchain

L0 đảm bảo mạng lưới ổn định, L1 duy trì an toàn của chuỗi chính, L2 khai thác tiềm năng mở rộng, L3 xây dựng hệ sinh thái ứng dụng — bốn tầng đều có trọng tâm riêng, nhưng phụ thuộc lẫn nhau. Chính thiết kế phân lớp này đã biến blockchain từ một lựa chọn không thể có cả hai (tốc độ và an toàn) thành khả năng đạt được cả hai thông qua phân công nhiệm vụ hợp tác.

Đặc biệt, sự xuất hiện của L2 đã thay đổi hoàn toàn cục diện hệ sinh thái của các chuỗi chính như Ethereum. Nhờ mở rộng quy mô L2, các giao dịch nhỏ vốn bị đẩy ra ngoài do phí cao giờ đây có thể thực hiện quy mô lớn, mở rộng giới hạn của các ứng dụng DeFi và NFT. Chính điều này khiến ngày càng nhiều nhà phát triển và người dùng quan tâm, chuyển sang các giải pháp L2 như Optimistic Rollup, ZkRollup.

Tương lai của blockchain không nằm ở một tầng duy nhất, mà ở sự phối hợp của toàn bộ hệ thống phân lớp. Mỗi tầng đều cố gắng vượt qua giới hạn của chính mình, và sự hòa hợp của bốn tầng đang dần hiện thực hóa việc ứng dụng quy mô lớn công nghệ blockchain.