Giống như những con đường cần đèn giao thông và các tiểu bang hiện đại sẽ không hoạt động nếu không có luật lệ, mọi blockchain nhằm đạt được tiềm năng tối đa của nó (không bị tắc nghẽn, sụp đổ hoặc siêu tốn kém trong các giao dịch và tương tác hợp đồng thông minh) phải mở rộng quy mô. Thành phần thiết yếu của mở rộng quy mô blockchain và chủ đề chính của loạt bài này là sử dụng các lớp blockchain có sẵn và bổ sung phía trên lớp cơ sở một cách hiệu quả.

Giới thiệu về các lớp blockchain và khả năng mở rộng bởi - Mickey Maler

Liệu việc sử dụng thông minh các tùy chọn khả năng mở rộng blockchain (có sẵn trong các lớp cụ thể) có thể cung cấp một chìa khóa có thể giải quyết vấn đề nan giải về khả năng mở rộng của blockchain, nguyên nhân khiến blockchain không thể đạt được sự đồng tồn tại hài hòa của ba tính năng thiết yếu - bảo mật, khả năng mở rộng và phân quyền? Hoặc, thất bại đó, ít nhất nó có thể giúp xoa dịu nỗi đau công nghệ bắt nguồn từ các vấn đề về khả năng mở rộng?

Nếu đây là lần đầu tiên bạn đọc về bộ ba blockchain và các vấn đề về khả năng mở rộng, thì đây là loạt bài viết phù hợp với bạn. Chương đầu tiên của loạt bài này, chương mà bạn đang đọc ngay bây giờ, sẽ cung cấp thông tin cơ bản về các lớp - các khối xây dựng blockchain. Chương thứ hai sẽ giải thích bộ ba blockchain là gì, những khó khăn mà nó tạo ra cho các dự án blockchain ngày nay và cách một kiến trúc thông minh sử dụng các lớp đúng cách có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc giải quyết nó một cách tốt đẹp. Sau khi có được nền tảng cần thiết, các chương sau sẽ xem xét sâu hơn về các lớp cụ thể và các nâng cấp khả năng mở rộng blockchain và các tính năng mà chúng có thể cung cấp cho một blockchain.

Vì vậy, chúng ta hãy bắt đầu với những điều rất cơ bản.

Các lớp. Là những người đam mê blockchain và tiền điện tử, bạn phải đối mặt với chúng rất nhiều.

Những “trình bao bọc” công nghệ này đóng gói các giao thức hoạt động như các khối xây dựng cơ bản trong công nghệ CNTT ngày nay. Và điều tương tự cũng xảy ra đối với blockchain.

Bài viết này cung cấp cho bạn hiểu biết cơ bản về các khái niệm cơ bản về khả năng mở rộng của blockchain và sau đó cung cấp tổng quan công nghệ rộng hơn về các khối xây dựng blockchain. Để làm điều này, chúng tôi sẽ dựa trên sự tương tự của một mô hình đơn giản của một thành phố.

Hãy nghĩ về các giao thức blockchain như cơ sở hạ tầng và luật pháp của một thành phố. Các giao thức chuỗi khối giữ cho 'thành phố' hoạt động có trật tự, được quy định và sắp xếp hợp lý. Các thành phố trong thế giới thực sử dụng các yếu tố của chúng theo nhiều cách khác nhau:

• Họ cung cấp các đường phố, khu vực và quận cho các chức năng hoặc mục đích cụ thể.
• Họ tối ưu hóa tải trọng cho các bộ phận riêng lẻ của mình bằng cách phân bổ người của họ qua nhiều loại phương tiện giao thông trong thành phố, chẳng hạn như ô tô, xe buýt, tàu hỏa và các loại khác.

Theo cách tương tự, kiến trúc của một dự án blockchain chỉ định một số công nghệ nhất định cho các lớp khác nhau.

Sự tương tự này cũng hoạt động với sự mở rộng. Các thành phố hiện đại mở rộng theo cả chiều ngang và chiều dọc để chứa nhiều công dân nhất có thể và bổ sung thêm sự đa dạng về chức năng - chúng ngày càng rộng hơn và cao hơn. Sau đó, đỉnh cao của đô thị hóa hiệu quả bao gồm các tòa nhà chọc trời và các khối căn hộ, sử dụng ít không gian nhất để chứa nhiều người và tiện nghi nhất.

Bằng cách mở rộng hơn, thành phố có thể có được chức năng mới và cũng giảm tải dân số. Điều này có thể được chứng minh, ví dụ, bằng cách thêm một phần thành phố mới dành riêng cho các trường Đại học và chỗ ở cho sinh viên, mục đích của việc này là tạo ra một khu vực cho những người thông minh hoạt động và sinh sống mà không gây quá tải cho giao thông chính của thành phố và khả năng lưu trú.

Đồng thời, các blockchain cũng có xu hướng đặt thứ gì đó bên cạnh kiến trúc cơ bản của chúng dưới dạng bổ sung cho lớp cơ bản hoặc bằng cách thêm một lớp bổ sung vào nó, để đáp ứng sự phát triển theo cấp số nhân của các giao dịch người dùng hoặc thêm các khả năng mới, chẳng hạn như như khả năng tương thích của EVM với thế giới Bitcoin cho phép các mạng dựa trên Bitcoin sử dụng các hợp đồng thông minh Solidity.

Và đó là khi, tương tự như thành phố của chúng tôi, các chuỗi khối của chúng tôi "trở nên rộng hơn", có nghĩa là việc áp dụng một chuỗi phụ hỗ trợ khả năng của chuỗi chính và gánh một số gánh nặng về thông lượng dữ liệu của nó, trong khi chia sẻ cùng một lớp bản thể học, Lớp 1.

Chuỗi chính và chuỗi phụ được kết nối bởi một cầu nối xuyên chuỗi trong khi chia sẻ cùng một lớp công nghệ là một cách tiếp cận khả năng mở rộng sẽ nâng cao năng lực của chuỗi khối. Cách tiếp cận này không phải là điều duy nhất có thể được thực hiện để giúp một blockchain hoạt động tốt hơn. Thêm nhiều nút blockchain hơn để nâng cao hiệu quả của blockchain, chẳng hạn như khả năng mở rộng hoặc thông lượng, là một cách khác. Khi chúng ta thêm nhiều đơn vị có cùng ý nghĩa vào một hệ thống với mục đích nâng cao khả năng của nó, chúng ta đang nói về khái niệm chia tỷ lệ theo chiều ngang.

• Ý nghĩa quan trọng của việc "mở rộng hơn" có thể cho thấy một sự sửa đổi các quy tắc của thành phố. Nhiều công dân hơn có nghĩa là nhiều người dùng blockchain ngang hàng hơn; nhiều người dùng hơn tạo ra nhu cầu cao hơn đối với lưu lượng truy cập trong thành phố có thể được tương tự như khả năng của các giao dịch blockchain. Nhu cầu cao hơn đối với dữ liệu được truyền từ điểm A đến điểm B có thể dẫn đến yêu cầu đối với các khối blockchain lớn hơn. Trong khi các khối lớn hơn, có thể được tương tự như đường cao tốc rộng hơn với các làn đường lái xe bổ sung, có thể giúp xử lý nhiều lưu lượng giao thông hơn, trong một blockchain, đây sẽ là vấn đề về số lượng khối được khai thác đi đôi với khả năng thông lượng giao dịch tổng thể của blockchain .
  

Cao hơn hoặc mở rộng theo chiều dọc, đơn giản có nghĩa là sử dụng tốt hơn các nguồn tài nguyên không gian mà thành phố sở hữu. Một cái gì đó giống như việc sử dụng "nâng cấp cấu trúc" để biến các tòa nhà lớn của thành phố thành kích thước của Empire State, các thuộc tính trong đó nâng cao khả năng chức năng lưu trú của cùng một khu vực thành phố bằng cách sử dụng kích thước dọc.

Sau đó, phần cứng blockchain, các nút và vùng chứa cho phép blockchain chạy có thể được nâng cấp theo cách tương tự. Ở đây, chúng tôi không thêm máy tính bổ sung để làm điều tương tự như với tỷ lệ ngang mà nâng cấp lớp phần cứng hiện tại để tăng khả năng của hệ thống. Khi chúng tôi nâng cấp các yêu cầu phần cứng để tăng khả năng, chúng tôi đang nói về khái niệm mở rộng quy mô theo chiều dọc.

Cả hai khái niệm này, đều xuất phát từ lĩnh vực phát triển cơ sở dữ liệu, đều có ưu và nhược điểm, nhưng việc áp dụng chúng trong bối cảnh mạng phi tập trung mang lại những đánh đổi bổ sung.

• Sự cân bằng khả năng mở rộng và giải thích tổng thể sẽ tiếp theo trong phần tiếp theo của bài viết này.

Để minh họa khái niệm nói trên theo cách đơn giản nhất có thể, hãy để tôi trích dẫn lời ông Jonathan R. Brandt , từ một cuộc phỏng vấn cho một Cointelegraph bài báo Mở rộng quy mô chuỗi khối dọc và ngang, được giải thích :

“Trong chiến đấu chống tội phạm, Hulk mở rộng theo chiều dọc, và Justice League mở rộng theo chiều ngang. Trong Bitcoin, một máy chủ khai thác có thể được thu nhỏ theo chiều dọc bằng cách tăng bộ nhớ hoặc nâng cấp GPU của nó và nó có thể được thu nhỏ theo chiều ngang bằng cách kết hợp các máy chủ với nhau. ”

Mặc dù sự tương tự của các yếu tố thành phố với các lớp blockchain không phải là hoàn hảo, nhưng nó vẫn có thể áp dụng một cách đáng ngạc nhiên vì blockchain và cấu trúc của một thành phố thực sự có nhiều điểm chung:

• Cả hai đều là những hệ thống phát triển và phát triển một cách hữu cơ.
• Các đường phố, quận, huyện và giao thông trong thành phố có thể có các tầng riêng, là một phần của cùng một lớp; ô tô, xe buýt và xe lửa là một phần của giao thông thành phố.
• Cả hai đều tuân theo một tập hợp các quy tắc cốt lõi đơn giản xác định cách chúng được dự kiến, xây dựng và cách chúng hoạt động.
• Cả hai đều yêu cầu cơ sở hạ tầng phải được xây dựng trên đầu trang.

Chúng có những điểm tương đồng khác mà từ đó chúng ta có thể xây dựng các phép loại suy của mình:

• Giao thông thành phố như một dự án blockchain
  • Chuỗi chính (L1) như mạng lưới mặt đất chính với chuỗi phụ là đường cao tốc thành phố vòng quanh thị trấn (L1)
  • Lượng lưu lượng truy cập thành phố với số lượng khối được khai thác và số lượng người được vận chuyển cùng với số lượng giao dịch blockchain.

Lập kế hoạch, kiến trúc và hơn thế nữa

Bố cục của thành phố cơ sở ban đầu được lên kế hoạch và thiết kế chỉ cho những năm tồn tại ban đầu của chúng, với một số khả năng mở rộng hoặc phát triển thêm nếu dân số tăng theo cấp số nhân trong một thời gian ngắn. Sau đó, cách một thành phố phát triển chủ yếu dựa trên các điều kiện phát sinh, chẳng hạn như di cư của dân cư hoặc cơ hội làm việc. Bất kỳ kế hoạch nghiêm ngặt nào xảy ra chủ yếu để phản ứng với những điều kiện này.

Điều tương tự cũng xảy ra đối với các dự án blockchain. Mỗi người trong số họ được thiết kế để phục vụ một mục đích nhất định, giải quyết một vấn đề và làm hài lòng nhiều người dùng nhất có thể. Tuy nhiên, mọi thứ đều có giới hạn của nó và giới hạn mà bạn đang lên kế hoạch có thể đột nhiên bị vượt qua đáng kể, ví dụ: do thành công của việc áp dụng hàng loạt. Khi đạt đến hoặc vượt quá các giới hạn đó, phải áp dụng nâng cấp hoặc mở rộng cấu trúc hiện tại để ngăn hệ thống khỏi tắc nghẽn giao dịch hoặc sự cố hệ thống.

Và đó là những gì các giải pháp khả năng mở rộng blockchain có sẵn trong các Lớp 0 - 3.

Hai cách tiếp cận đối với các lớp blockchain

Có hai quan điểm mà chúng ta cần lưu ý khi nghĩ về các lớp của blockchain.

Quan điểm đầu tiên, cấu trúc hơn bao gồm các lớp kiến trúc blockchain, trong khi quan điểm thứ hai mô tả các giải pháp khả năng mở rộng có thể có cho một blockchain được tạo ra theo quan điểm phân cấp bản thể học.

Quan điểm 1: Kiến trúc blockchain

Quan điểm đầu tiên trong số hai quan điểm này xem tất cả các khối xây dựng blockchain tạo ra kiến trúc phân lớp của blockchain, được phân loại thành năm lớp. Mô tả ngắn gọn tóm tắt các lớp này - từ trên xuống dưới:

Lớp ứng dụng và bản trình bày - Lớp trên đó các hợp đồng thông minh và ứng dụng chạy- Cho phép giao tiếp giữa thiết bị người dùng front-end và back-end blockchain

Lớp đồng thuận - Lớp này chạy giao thức yêu cầu một số lượng nút nhất định để xác minh một giao dịch. Do đó, mọi giao dịch được xử lý bởi nhiều nút mà sau đó phải đi đến cùng một kết quả và đồng ý về tính hợp lệ của nó ( Thuyết quyết định - phần 1 ) Khuôn khổ này: - Duy trì tính chất phi tập trung của blockchain vì không có nút nào có quyền kiểm soát duy nhất đối với bất kỳ dữ liệu giao dịch nào và vai trò được phân phối- Đạt được sự nhất trí chấp nhận sự thật giữa các nút tham gia- Thiết lập một bộ thỏa thuận rõ ràng giữa các nút trong mạng P2P- Đảm bảo rằng không có bên nào có quyền kiểm soát hoàn toàn mạng lưới blockchain nhờ phân quyền và chỉ có chuỗi nặng nhất hoặc dài nhất được tuân theo

Lớp mạng - Còn được gọi là lớp Truyền bá, là nền tảng cho giao tiếp giữa các nút, nơi mỗi nút phải có khả năng phát hiện ra các nút khác - Đây là một khung P2P được thiết kế để: - cho phép kiểm tra tính hợp lệ của dữ liệu giao dịch trong sự đồng thuận của hệ thống tạo khối, bổ sung và khám phá

Lớp dữ liệu - Thông tin giao dịch được gói và lưu trữ dưới dạng các khối đã ký và xác minh- Mỗi khối tiếp theo được liên kết với các khối trước đó, được kết nối với khối đầu tiên từng được khai thác, khối Genesis. Quá trình này được lặp lại mỗi khi một khối mới được thêm vào ( Thuyết quyết định - phần 1 ) - Mọi giao dịch đều được ký điện tử bằng khóa riêng của ví của người gửi. Chỉ người gửi mới có quyền truy cập vào khóa này, do đó đảm bảo rằng dữ liệu không thể bị truy cập cũng như không bị can thiệp bởi bất kỳ ai khác.

Lớp phần cứng - Thiết bị và hệ thống giữ cho nó hoạt động phần mềm khách hàng và xác minh ngẫu nhiên dữ liệu giao dịch

Hình dung

Kiến trúc chuỗi khối bắt đầu từ lớp phần cứng / cơ sở hạ tầng của nó, trên đó nó xây dựng các lớp bổ sung. Những thứ này, khi kết hợp với nhau, sẽ tạo ra một xương sống của blockchain.

• Mỗi lớp này đều có ý nghĩa và lý do tách biệt với các lớp khác.

Ba lớp dưới cùng của kiến trúc phân lớp tạo ra một lớp riêng biệt từ quan điểm của hệ thống phân cấp bản thể học. Lớp kết hợp này được gọi là Lớp 0 (L0).

L0 là một khung mạng chạy bên dưới chuỗi khối và được tạo thành từ các giao thức, kết nối, phần cứng, công cụ khai thác, các nút và hơn thế nữa tạo thành nền tảng của hệ sinh thái blockchain. Các thành phần này giúp biến blockchain thành hiện thực và công nghệ của chúng cho phép Bitcoin, Ethereum và các mạng blockchain khác hoạt động.

L1 bao gồm các khái niệm về mạng cơ sở và cơ sở hạ tầng cơ bản của nó. Tại đây, chúng ta có thể tìm thấy sự đồng thuận, các giao thức L1 và chính chuỗi chính và chuỗi phụ (nếu được sử dụng).

Quan điểm 2: Hệ thống phân cấp bản thể học của blockchain

Cách tiếp cận này tập trung vào các giải pháp khả năng mở rộng có thể có cho một blockchain đã được tạo.

• Hệ thống phân cấp bản thể học của blockchain sẽ được đề cập trong phần sau của loạt bài này.

Cho đến nay, chúng tôi đã mô tả năm lớp kiến trúc blockchain tạo nên các nguyên tắc cơ bản để chạy một blockchain. Điều này cho phép chúng tôi tiến thêm một bước nữa để quan sát chức năng của nó. Hai hình ảnh sau đây tóm tắt cách tiếp cận chức năng chung và cung cấp các yếu tố bổ sung từ mỗi khối bên dưới:

Bước cuối cùng chúng ta cần thực hiện trong quá trình khám phá blockchain của mình là nhận ra rằng blockchain, với tất cả các lớp của nó mà chúng ta vừa mô tả, đứng trên vai của internet. Để phù hợp với chủ đề của bài viết này, về cơ bản blockchain là một lớp internet bổ sung.

Như chúng ta thấy ở trên, Web chức năng sẽ không tồn tại nếu không có Internet. Các ứng dụng Blockchain cũng cần có Internet, nhưng chúng có thể vượt qua Web và cung cấp cho chúng ta, bên cạnh nhiều thứ khác, một phiên bản Web khác phi tập trung và độc đáo hơn. Phiên bản này của Web được gọi là Web3, và nó là một trong những bước đột phá lớn nhất của công nghệ blockchain. Bạn có thể đọc về Web3 trong chương trước của học viện .

Nói một cách dễ hiểu, một blockchain đứng trên các trụ cột của Internet và chính vì các lớp internet mà một blockchain có mọi thứ nó cần để kết nối với các nút và giao tiếp với các công cụ khai thác blockchain, các nút và các đồng nghiệp.

Outro

Nhưng dù sao thì những lớp này là gì? Nói một cách chính xác, một "lớp" trong ngôn ngữ máy tính là thứ được xây dựng và chạy dựa trên các dịch vụ được cung cấp bởi một giao thức khác, cơ bản hơn. Rốt cuộc, đó là cách giao thức IP - một trong những nền tảng của Internet - được thiết kế ban đầu.

Ví dụ, giao diện mạng là cơ sở của giao tiếp vật lý của internet là lớp hỗ trợ các dịch vụ cho lớp IP. Lớp IP là cơ sở cho lớp TCP và lớp TCP là cơ sở cho lớp HTTP. Vì vậy, hai máy có thể giao tiếp bằng giao thức HTTP nhờ tất cả các lớp khác bên dưới chúng.

• Tài liệu tham khảo: Mạng truyền thông, García / Widjaja, Chương 2

Lưu ý cuối cùng, một trong những yếu tố thiết yếu của blockchain là bộ Giao thức Internet, thường được gọi là TCP / IP. Nhờ TCP / IP, blockchain có thể hoạt động trên Internet và mọi thứ mà blockchain thực hiện đều dựa trên TCP / IP. Chức năng này được xác định là một trong những phần của Lớp 0 của blockchain.

Tương tác giữa blockchain với TCP / IP giống như hơi thở - dịch vụ mà TCP / IP cung cấp cho blockchain giống như oxy mà hành tinh của chúng ta cung cấp. Nhờ sự ban tặng của thiên nhiên, được cung cấp để sử dụng với sự dồi dào hiện tại, chúng tôi được phép phát huy hết khả năng của mình.

Nhiều blockchains có thể hoạt động bên ngoài TCP / IP. Tuy nhiên, tương tự như một nhóm nhỏ con người sẽ sống trên sao Hỏa trong tương lai gần, nó sẽ cực kỳ tốn kém về tài nguyên và hiện tại không hiệu quả. Tương tự như vậy, những người cố gắng sống trên sao Hỏa với lượng oxy khan hiếm sẽ có phong cách sống khó khăn hơn trên Trái đất với lượng oxy dồi dào, một blockchain chạy không có TCP / IP sẽ kém hiệu quả hơn nhiều.

Suy nghĩ cuối cùng

Nếu chúng ta hình dung sự kết nối toàn cầu như bánh xe thúc đẩy nền văn minh hiện đại tiến lên, TCP / IP giống như chiếc lốp khí nén được gắn vào bánh xe, đưa chúng ta từ thời đại của điện báo sang thời đại của Internet.

Giờ đây, blockchain hứa hẹn sẽ thêm một lớp nữa lên trên lốp xe, điều này sẽ nâng cao chức năng của bánh xe hơn nữa. Có lẽ, nếu mọi thứ diễn ra suôn sẻ, nó có thể giống như một chiếc dây chống trọng lực, giúp cho phương tiện ì ạch của nhân loại có cơ hội bay lên thiên đường.

Kết thúc

Bạn có thích đọc nội dung này không? Hãy đến với Sovryn Wiki, nơi bạn có thể đọc thêm các bài viết như thế này và nghiên cứu tất cả các tập trước của Tìm hiểu kiến thức cơ bản về Blockchain !

Về Sovryn

• Giao thức gốc Bitcoin của Sovryn , đã được hỗ trợ bởi người dùng ở 17 quốc gia trên toàn cầu, nâng cao chủ quyền tài chính theo cách phù hợp với tầm nhìn của Satoshi Nakamoto về một hệ thống tiền ngang hàng, không tin cậy, chống kiểm duyệt và ngang hàng. Nhóm sáng lập đã tạo ra nền tảng bằng cách mở rộng dựa trên những tiến bộ công nghệ đã được chứng minh từ các ứng dụng DeFi dựa trên Ethereum đồng thời cải thiện các yếu tố rủi ro đã biết. Kết quả cuối cùng là một nền tảng tự duy trì để giao dịch, tận dụng và cho vay chạy trên chuỗi bên RSK gốc Bitcoin (RootStock).