Sự cân bằng giữa khả năng mở rộng Blockchain: Lựa chọn Polkadot và Web3
Trong bối cảnh công nghệ Blockchain không ngừng theo đuổi hiệu suất cao hơn, một vấn đề then chốt dần dần nổi lên: làm thế nào để nâng cao hiệu suất trong khi vẫn duy trì tính an toàn và tính linh hoạt của hệ thống? Đây không chỉ là thách thức ở cấp độ kỹ thuật, mà còn là sự lựa chọn sâu sắc trong thiết kế kiến trúc. Đối với hệ sinh thái Web3, một hệ thống chỉ nhanh hơn nếu được xây dựng trên nền tảng hy sinh lòng tin và tính an toàn, thường khó có thể hỗ trợ đổi mới thực sự bền vững.
Là một trong những động lực quan trọng cho khả năng mở rộng Web3, liệu Polkadot có thực hiện một số sự thỏa hiệp trong quá trình theo đuổi thông lượng cao và độ trễ thấp? Mô hình rollup của nó có nhượng bộ về phân quyền, an ninh hoặc khả năng tương tác mạng không? Bài viết này sẽ thảo luận những vấn đề này, phân tích sâu sắc những lựa chọn và thỏa hiệp của Polkadot trong thiết kế khả năng mở rộng, và so sánh với các giải pháp của các chuỗi công khai chính khác, khám phá những con đường lựa chọn khác nhau giữa hiệu suất, an ninh và phân quyền.
Thách thức trong thiết kế mở rộng của Polkadot
Sự cân bằng giữa tính linh hoạt và phi tập trung
Kiến trúc của Polkadot phụ thuộc vào mạng xác thực và chuỗi tiếp hợp tập trung, điều này có thể làm phát sinh rủi ro tập trung ở một số khía cạnh không? Liệu có khả năng hình thành điểm lỗi đơn hoặc kiểm soát, từ đó ảnh hưởng đến đặc tính phi tập trung của nó?
Việc vận hành Rollup phụ thuộc vào bộ sắp xếp của chuỗi trung gian được kết nối, giao tiếp của nó sử dụng một cơ chế được gọi là giao thức collator. Giao thức này hoàn toàn không cần giấy phép, không cần tin cậy, bất kỳ ai có kết nối mạng đều có thể sử dụng nó, kết nối với một số nút chuỗi trung gian và gửi yêu cầu chuyển đổi trạng thái của rollup. Những yêu cầu này sẽ được một core của chuỗi trung gian xác thực, chỉ cần thỏa mãn một điều kiện: phải là chuyển đổi trạng thái hợp lệ, nếu không trạng thái của rollup sẽ không được tiến lên.
Sự cân nhắc mở rộng theo chiều dọc
Rollup có thể đạt được sự mở rộng theo chiều dọc bằng cách tận dụng kiến trúc đa core của Polkadot. Khả năng mới này được giới thiệu thông qua tính năng "mở rộng linh hoạt". Trong quá trình thiết kế, người ta phát hiện ra rằng, do việc xác minh khối rollup không cố định thực hiện trên một core nào, điều này có thể ảnh hưởng đến tính linh hoạt của nó.
Vì giao thức gửi khối đến chuỗi trung gian là không cần quyền cho phép và không cần lòng tin, bất kỳ ai cũng có thể gửi khối đến bất kỳ core nào được phân bổ cho rollup để xác thực. Kẻ tấn công có thể lợi dụng điều này để gửi lại nhiều lần khối hợp pháp đã được xác thực trước đó đến các core khác nhau, tiêu tốn tài nguyên một cách ác ý, từ đó làm giảm tổng lượng thông qua và hiệu quả của rollup.
Mục tiêu của Polkadot là duy trì tính linh hoạt của rollup và việc sử dụng hiệu quả tài nguyên của chuỗi trung gian mà không ảnh hưởng đến các đặc điểm quan trọng của hệ thống.
Sequencer có đáng tin cậy không?
Một giải pháp đơn giản là đặt giao thức thành "có giấy phép": chẳng hạn như áp dụng cơ chế danh sách trắng, hoặc mặc định tin tưởng rằng bộ sắp xếp sẽ không hành động độc hại, từ đó đảm bảo tính hoạt động của rollup.
Tuy nhiên, trong triết lý thiết kế của Polkadot, chúng ta không thể đặt bất kỳ giả định nào về sequencer, vì cần duy trì các đặc tính "không cần tin cậy" và "không cần giấy phép" của hệ thống. Mọi người đều nên có thể sử dụng giao thức collator để gửi yêu cầu chuyển trạng thái rollup.
Polkadot: Giải pháp không thỏa hiệp
Giải pháp cuối cùng mà Polkadot đã chọn là: hoàn toàn giao vấn đề cho hàm chuyển trạng thái của rollup (Runtime) để giải quyết. Runtime là nguồn thông tin đồng thuận duy nhất đáng tin cậy, do đó phải rõ ràng trong đầu ra về việc cần thực hiện xác minh trên core Polkadot nào.
Thiết kế này đảm bảo cả tính linh hoạt và an ninh. Polkadot sẽ thực hiện lại quá trình chuyển trạng thái của rollup trong quy trình khả dụng và đảm bảo tính chính xác của phân bổ core thông qua giao thức kinh tế mã hóa ELVES.
Trước khi bất kỳ khối rollup nào được ghi vào lớp khả dụng dữ liệu của Polkadot, một nhóm gồm khoảng 5 người xác thực sẽ xác minh tính hợp pháp của nó. Họ nhận các biên lai ứng cử và chứng minh tính hợp lệ do bộ sắp xếp gửi, trong đó chứa khối rollup và chứng minh lưu trữ tương ứng. Thông tin này sẽ được xử lý bởi hàm xác thực chuỗi song song và được các người xác thực trên chuỗi trung gian thực thi lại.
Kết quả xác minh bao gồm một core selector, dùng để chỉ định nên xác minh khối trên core nào. Người xác minh sẽ so sánh chỉ số này với core mà họ chịu trách nhiệm; nếu không khớp, khối này sẽ bị loại bỏ.
Cơ chế này đảm bảo rằng hệ thống luôn giữ được tính chất không cần tin cậy và không cần cấp phép, tránh sự thao túng vị trí xác thực của các tác nhân độc hại như bộ phân loại, đảm bảo rằng ngay cả khi rollup sử dụng nhiều core cũng có thể giữ được tính đàn hồi.
An toàn
Trong quá trình theo đuổi khả năng mở rộng, Polkadot không hề thỏa hiệp về mặt an ninh. An ninh của rollup được đảm bảo bởi chuỗi trung gian, chỉ cần một trình sắp xếp trung thực là đủ để duy trì tính sống còn.
Nhờ có giao thức ELVES, Polkadot đã mở rộng hoàn toàn tính bảo mật của mình đến tất cả các rollup, xác thực tất cả các tính toán trên core mà không cần phải giới hạn hoặc giả định về số lượng core được sử dụng.
Do đó, rollup của Polkadot có thể đạt được sự mở rộng thực sự mà không hy sinh tính bảo mật.
Tính phổ quát
Mở rộng linh hoạt sẽ không hạn chế tính lập trình của rollup. Mô hình rollup của Polkadot hỗ trợ thực hiện tính toán Turing hoàn chỉnh trong môi trường WebAssembly, miễn là mỗi lần thực hiện hoàn thành trong vòng 2 giây. Nhờ vào mở rộng linh hoạt, tổng khối lượng tính toán có thể thực hiện trong mỗi chu kỳ 6 giây được tăng cường, nhưng loại hình tính toán không bị ảnh hưởng.
Độ phức tạp
Tốc độ xử lý cao hơn và độ trễ thấp hơn không thể tránh khỏi sẽ dẫn đến sự phức tạp, đây là cách duy nhất để chấp nhận trong thiết kế hệ thống.
Rollup có thể điều chỉnh tài nguyên một cách động thông qua giao diện Agile Coretime để duy trì mức độ an toàn nhất quán. Chúng cũng cần thực hiện một phần yêu cầu RFC103 để phù hợp với các kịch bản sử dụng khác nhau.
Cụ thể, độ phức tạp phụ thuộc vào chiến lược quản lý tài nguyên của rollup, những chiến lược này có thể phụ thuộc vào các biến trên chuỗi hoặc ngoài chuỗi. Ví dụ:
Chiến lược đơn giản: Luôn sử dụng một số lượng core cố định, hoặc điều chỉnh thủ công qua chuỗi ngoài;
Chiến lược nhẹ: Giám sát tải giao dịch cụ thể trong mempool nút;
Chiến lược tự động hóa: Gọi trước dịch vụ coretime để cấu hình tài nguyên thông qua dữ liệu lịch sử và giao diện XCM.
Mặc dù phương pháp tự động hóa hiệu quả hơn, nhưng chi phí thực hiện và kiểm tra cũng tăng đáng kể.
Tính tương tác
Polkadot hỗ trợ khả năng tương tác giữa các rollup khác nhau, trong khi khả năng mở rộng linh hoạt không ảnh hưởng đến thông lượng truyền tải tin nhắn.
Thông tin liên lạc giữa các rollup được thực hiện bởi lớp truyền tải dưới, không gian khối giao tiếp của mỗi rollup là cố định và không liên quan đến số lượng lõi được phân bổ.
Trong tương lai, Polkadot sẽ hỗ trợ truyền tin ngoài chuỗi, với chuỗi trung gian làm mặt điều khiển, thay vì mặt dữ liệu. Cải tiến này sẽ nâng cao khả năng giao tiếp giữa các rollup cùng với khả năng mở rộng linh hoạt, tăng cường khả năng mở rộng theo chiều dọc của hệ thống.
Các thỏa hiệp mà các giao thức khác đã thực hiện?
Như mọi người đã biết, việc nâng cao hiệu suất thường phải hy sinh tính phi tập trung và độ an toàn. Tuy nhiên, từ góc độ hệ số Nakamoto, mặc dù một số đối thủ của Polkadot có mức độ phi tập trung thấp hơn, nhưng hiệu suất của chúng cũng không được như mong đợi.
Solana
Solana không sử dụng kiến trúc phân mảnh của Polkadot hoặc Ethereum, mà thay vào đó sử dụng kiến trúc đơn lớp với khả năng thông lượng cao để đạt được khả năng mở rộng, dựa vào chứng minh lịch sử (PoH), xử lý song song CPU và cơ chế đồng thuận dựa trên nhà lãnh đạo, lý thuyết TPS có thể đạt 65,000.
Một thiết kế quan trọng là cơ chế lập lịch lãnh đạo được công khai và có thể xác minh trước.
Vào đầu mỗi epoch (khoảng hai ngày hoặc 432,000 slot), phân bổ slot theo lượng staking;
Càng nhiều được xác thực, càng nhiều phân bổ. Ví dụ, một người xác thực với 1% sẽ nhận được khoảng 1% cơ hội tạo khối;
Tất cả những người tạo khối được công bố trước, làm tăng rủi ro mạng bị tấn công DDoS có định hướng và thường xuyên ngừng hoạt động.
PoH và xử lý song song yêu cầu phần cứng rất cao, dẫn đến sự tập trung hóa của các nút xác minh. Càng nhiều nút được đặt cược thì cơ hội tạo khối càng lớn, các nút nhỏ gần như không có slot, càng làm gia tăng sự tập trung hóa, cũng như tăng nguy cơ hệ thống bị tê liệt sau khi bị tấn công.
Solana đã hy sinh tính phi tập trung và khả năng chống tấn công để theo đuổi TPS, hệ số Nakamoto của nó chỉ là 20, thấp hơn nhiều so với Polkadot là 172.
TON
TON tuyên bố TPS có thể đạt 104,715, nhưng con số này được đạt được trong mạng thử nghiệm riêng, với 256 nút, trong điều kiện mạng và phần cứng lý tưởng. Trong khi đó, Polkadot đã đạt 128K TPS trên mạng công khai phi tập trung.
Cơ chế đồng thuận của TON có những nguy cơ về an ninh: danh tính của các nút xác thực phân đoạn sẽ bị tiết lộ trước. Whitepaper của TON cũng chỉ rõ, mặc dù điều này có thể tối ưu hóa băng thông, nhưng cũng có thể bị khai thác một cách ác ý. Do thiếu cơ chế "phá sản của con bạc", kẻ tấn công có thể chờ đợi một phân đoạn nào đó hoàn toàn nằm trong sự kiểm soát của mình, hoặc thông qua tấn công DDoS để chặn các nút xác thực trung thực, từ đó sửa đổi trạng thái.
So với, các người xác thực của Polkadot được phân bổ ngẫu nhiên và tiết lộ muộn, kẻ tấn công không thể biết trước danh tính của người xác thực, cuộc tấn công cần cược toàn bộ để thành công, chỉ cần có một người xác thực trung thực khởi xướng tranh chấp, cuộc tấn công sẽ thất bại và dẫn đến việc kẻ tấn công mất đi số vốn đã đặt.
Avalanche
Avalanche sử dụng kiến trúc mạng chính + mạng con để mở rộng, mạng chính bao gồm X-Chain (chuyển khoản, ~4,500 TPS), C-Chain (hợp đồng thông minh, ~100-200 TPS), P-Chain (quản lý người xác nhận và mạng con).
Mỗi subnet có thể đạt lý thuyết TPS khoảng ~5,000, tương tự như ý tưởng của Polkadot: giảm tải cho từng khối để đạt được khả năng mở rộng. Tuy nhiên, Avalanche cho phép các validator tự do chọn tham gia vào subnet, và subnet có thể đặt ra các yêu cầu bổ sung về địa lý, KYC, v.v., đánh đổi sự phi tập trung và an toàn.
Tại Polkadot, tất cả các rollup chia sẻ bảo mật đồng nhất; trong khi các subnet của Avalanche không có bảo đảm an ninh mặc định, một số thậm chí có thể hoàn toàn tập trung. Nếu muốn nâng cao an ninh, vẫn cần phải thỏa hiệp về hiệu suất, và khó có thể cung cấp cam kết an ninh chắc chắn.
Ethereum
Chiến lược mở rộng của Ethereum là đặt cược vào khả năng mở rộng của lớp rollup, thay vì giải quyết vấn đề trực tiếp trên lớp cơ sở. Cách tiếp cận này về bản chất không giải quyết vấn đề, mà chỉ chuyển vấn đề lên lớp trên của ngăn xếp.
Optimistic Rollup
Hiện tại hầu hết các Optimistic rollup đều là tập trung (một số thậm chí chỉ có một sequencer), gặp phải các vấn đề như thiếu an toàn, tách biệt lẫn nhau, độ trễ cao (cần chờ thời gian chứng minh gian lận, thường là vài ngày).
ZK Rollup
Việc triển khai ZK rollup bị giới hạn bởi lượng dữ liệu có thể xử lý cho mỗi giao dịch. Nhu cầu tính toán để tạo ra bằng chứng không biết rất cao, và cơ chế "người thắng tất cả" dễ dẫn đến sự tập trung hệ thống. Để đảm bảo TPS, ZK rollup thường giới hạn số lượng giao dịch mỗi lô, trong thời gian nhu cầu cao có thể gây ra tắc nghẽn mạng, tăng gas, ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng.
So với, chi phí của ZK rollup hoàn chỉnh Turing lớn hơn khoảng 2x10^6 lần so với giao thức bảo mật kinh tế cốt lõi của Polkadot.
Ngoài ra, vấn đề khả năng sử dụng dữ liệu của ZK rollup cũng sẽ làm trầm trọng thêm những bất lợi của nó. Để đảm bảo bất kỳ ai cũng có thể xác minh giao dịch, vẫn cần cung cấp dữ liệu giao dịch đầy đủ. Điều này thường phụ thuộc vào các giải pháp khả năng sử dụng dữ liệu bổ sung, làm tăng thêm chi phí và phí người dùng.
Kết luận
Đỉnh cao của khả năng mở rộng không nên là sự thỏa hiệp.
So với các chuỗi công khai khác, Polkadot không đi theo con đường đánh đổi tính trung tâm để đổi lấy hiệu suất, hay đánh đổi niềm tin cố định để đổi lấy hiệu quả, mà thay vào đó, thông qua việc mở rộng linh hoạt, thiết kế giao thức không cần cấp phép, lớp bảo mật thống nhất và cơ chế quản lý tài nguyên linh hoạt, đã đạt được sự cân bằng đa chiều giữa tính bảo mật, phi tập trung và hiệu suất cao.
Trong bối cảnh hiện nay khi mà việc ứng dụng quy mô lớn đang được theo đuổi, "mở rộng không tin cậy" mà Polkadot kiên định có thể chính là giải pháp thực sự để hỗ trợ sự phát triển lâu dài của Web3.
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
Mở rộng linh hoạt của Polkadot: Giải pháp không thỏa hiệp trong hệ sinh thái Web3
Sự cân bằng giữa khả năng mở rộng Blockchain: Lựa chọn Polkadot và Web3
Trong bối cảnh công nghệ Blockchain không ngừng theo đuổi hiệu suất cao hơn, một vấn đề then chốt dần dần nổi lên: làm thế nào để nâng cao hiệu suất trong khi vẫn duy trì tính an toàn và tính linh hoạt của hệ thống? Đây không chỉ là thách thức ở cấp độ kỹ thuật, mà còn là sự lựa chọn sâu sắc trong thiết kế kiến trúc. Đối với hệ sinh thái Web3, một hệ thống chỉ nhanh hơn nếu được xây dựng trên nền tảng hy sinh lòng tin và tính an toàn, thường khó có thể hỗ trợ đổi mới thực sự bền vững.
Là một trong những động lực quan trọng cho khả năng mở rộng Web3, liệu Polkadot có thực hiện một số sự thỏa hiệp trong quá trình theo đuổi thông lượng cao và độ trễ thấp? Mô hình rollup của nó có nhượng bộ về phân quyền, an ninh hoặc khả năng tương tác mạng không? Bài viết này sẽ thảo luận những vấn đề này, phân tích sâu sắc những lựa chọn và thỏa hiệp của Polkadot trong thiết kế khả năng mở rộng, và so sánh với các giải pháp của các chuỗi công khai chính khác, khám phá những con đường lựa chọn khác nhau giữa hiệu suất, an ninh và phân quyền.
Thách thức trong thiết kế mở rộng của Polkadot
Sự cân bằng giữa tính linh hoạt và phi tập trung
Kiến trúc của Polkadot phụ thuộc vào mạng xác thực và chuỗi tiếp hợp tập trung, điều này có thể làm phát sinh rủi ro tập trung ở một số khía cạnh không? Liệu có khả năng hình thành điểm lỗi đơn hoặc kiểm soát, từ đó ảnh hưởng đến đặc tính phi tập trung của nó?
Việc vận hành Rollup phụ thuộc vào bộ sắp xếp của chuỗi trung gian được kết nối, giao tiếp của nó sử dụng một cơ chế được gọi là giao thức collator. Giao thức này hoàn toàn không cần giấy phép, không cần tin cậy, bất kỳ ai có kết nối mạng đều có thể sử dụng nó, kết nối với một số nút chuỗi trung gian và gửi yêu cầu chuyển đổi trạng thái của rollup. Những yêu cầu này sẽ được một core của chuỗi trung gian xác thực, chỉ cần thỏa mãn một điều kiện: phải là chuyển đổi trạng thái hợp lệ, nếu không trạng thái của rollup sẽ không được tiến lên.
Sự cân nhắc mở rộng theo chiều dọc
Rollup có thể đạt được sự mở rộng theo chiều dọc bằng cách tận dụng kiến trúc đa core của Polkadot. Khả năng mới này được giới thiệu thông qua tính năng "mở rộng linh hoạt". Trong quá trình thiết kế, người ta phát hiện ra rằng, do việc xác minh khối rollup không cố định thực hiện trên một core nào, điều này có thể ảnh hưởng đến tính linh hoạt của nó.
Vì giao thức gửi khối đến chuỗi trung gian là không cần quyền cho phép và không cần lòng tin, bất kỳ ai cũng có thể gửi khối đến bất kỳ core nào được phân bổ cho rollup để xác thực. Kẻ tấn công có thể lợi dụng điều này để gửi lại nhiều lần khối hợp pháp đã được xác thực trước đó đến các core khác nhau, tiêu tốn tài nguyên một cách ác ý, từ đó làm giảm tổng lượng thông qua và hiệu quả của rollup.
Mục tiêu của Polkadot là duy trì tính linh hoạt của rollup và việc sử dụng hiệu quả tài nguyên của chuỗi trung gian mà không ảnh hưởng đến các đặc điểm quan trọng của hệ thống.
Sequencer có đáng tin cậy không?
Một giải pháp đơn giản là đặt giao thức thành "có giấy phép": chẳng hạn như áp dụng cơ chế danh sách trắng, hoặc mặc định tin tưởng rằng bộ sắp xếp sẽ không hành động độc hại, từ đó đảm bảo tính hoạt động của rollup.
Tuy nhiên, trong triết lý thiết kế của Polkadot, chúng ta không thể đặt bất kỳ giả định nào về sequencer, vì cần duy trì các đặc tính "không cần tin cậy" và "không cần giấy phép" của hệ thống. Mọi người đều nên có thể sử dụng giao thức collator để gửi yêu cầu chuyển trạng thái rollup.
Polkadot: Giải pháp không thỏa hiệp
Giải pháp cuối cùng mà Polkadot đã chọn là: hoàn toàn giao vấn đề cho hàm chuyển trạng thái của rollup (Runtime) để giải quyết. Runtime là nguồn thông tin đồng thuận duy nhất đáng tin cậy, do đó phải rõ ràng trong đầu ra về việc cần thực hiện xác minh trên core Polkadot nào.
Thiết kế này đảm bảo cả tính linh hoạt và an ninh. Polkadot sẽ thực hiện lại quá trình chuyển trạng thái của rollup trong quy trình khả dụng và đảm bảo tính chính xác của phân bổ core thông qua giao thức kinh tế mã hóa ELVES.
Trước khi bất kỳ khối rollup nào được ghi vào lớp khả dụng dữ liệu của Polkadot, một nhóm gồm khoảng 5 người xác thực sẽ xác minh tính hợp pháp của nó. Họ nhận các biên lai ứng cử và chứng minh tính hợp lệ do bộ sắp xếp gửi, trong đó chứa khối rollup và chứng minh lưu trữ tương ứng. Thông tin này sẽ được xử lý bởi hàm xác thực chuỗi song song và được các người xác thực trên chuỗi trung gian thực thi lại.
Kết quả xác minh bao gồm một core selector, dùng để chỉ định nên xác minh khối trên core nào. Người xác minh sẽ so sánh chỉ số này với core mà họ chịu trách nhiệm; nếu không khớp, khối này sẽ bị loại bỏ.
Cơ chế này đảm bảo rằng hệ thống luôn giữ được tính chất không cần tin cậy và không cần cấp phép, tránh sự thao túng vị trí xác thực của các tác nhân độc hại như bộ phân loại, đảm bảo rằng ngay cả khi rollup sử dụng nhiều core cũng có thể giữ được tính đàn hồi.
An toàn
Trong quá trình theo đuổi khả năng mở rộng, Polkadot không hề thỏa hiệp về mặt an ninh. An ninh của rollup được đảm bảo bởi chuỗi trung gian, chỉ cần một trình sắp xếp trung thực là đủ để duy trì tính sống còn.
Nhờ có giao thức ELVES, Polkadot đã mở rộng hoàn toàn tính bảo mật của mình đến tất cả các rollup, xác thực tất cả các tính toán trên core mà không cần phải giới hạn hoặc giả định về số lượng core được sử dụng.
Do đó, rollup của Polkadot có thể đạt được sự mở rộng thực sự mà không hy sinh tính bảo mật.
Tính phổ quát
Mở rộng linh hoạt sẽ không hạn chế tính lập trình của rollup. Mô hình rollup của Polkadot hỗ trợ thực hiện tính toán Turing hoàn chỉnh trong môi trường WebAssembly, miễn là mỗi lần thực hiện hoàn thành trong vòng 2 giây. Nhờ vào mở rộng linh hoạt, tổng khối lượng tính toán có thể thực hiện trong mỗi chu kỳ 6 giây được tăng cường, nhưng loại hình tính toán không bị ảnh hưởng.
Độ phức tạp
Tốc độ xử lý cao hơn và độ trễ thấp hơn không thể tránh khỏi sẽ dẫn đến sự phức tạp, đây là cách duy nhất để chấp nhận trong thiết kế hệ thống.
Rollup có thể điều chỉnh tài nguyên một cách động thông qua giao diện Agile Coretime để duy trì mức độ an toàn nhất quán. Chúng cũng cần thực hiện một phần yêu cầu RFC103 để phù hợp với các kịch bản sử dụng khác nhau.
Cụ thể, độ phức tạp phụ thuộc vào chiến lược quản lý tài nguyên của rollup, những chiến lược này có thể phụ thuộc vào các biến trên chuỗi hoặc ngoài chuỗi. Ví dụ:
Chiến lược đơn giản: Luôn sử dụng một số lượng core cố định, hoặc điều chỉnh thủ công qua chuỗi ngoài;
Chiến lược nhẹ: Giám sát tải giao dịch cụ thể trong mempool nút;
Chiến lược tự động hóa: Gọi trước dịch vụ coretime để cấu hình tài nguyên thông qua dữ liệu lịch sử và giao diện XCM.
Mặc dù phương pháp tự động hóa hiệu quả hơn, nhưng chi phí thực hiện và kiểm tra cũng tăng đáng kể.
Tính tương tác
Polkadot hỗ trợ khả năng tương tác giữa các rollup khác nhau, trong khi khả năng mở rộng linh hoạt không ảnh hưởng đến thông lượng truyền tải tin nhắn.
Thông tin liên lạc giữa các rollup được thực hiện bởi lớp truyền tải dưới, không gian khối giao tiếp của mỗi rollup là cố định và không liên quan đến số lượng lõi được phân bổ.
Trong tương lai, Polkadot sẽ hỗ trợ truyền tin ngoài chuỗi, với chuỗi trung gian làm mặt điều khiển, thay vì mặt dữ liệu. Cải tiến này sẽ nâng cao khả năng giao tiếp giữa các rollup cùng với khả năng mở rộng linh hoạt, tăng cường khả năng mở rộng theo chiều dọc của hệ thống.
Các thỏa hiệp mà các giao thức khác đã thực hiện?
Như mọi người đã biết, việc nâng cao hiệu suất thường phải hy sinh tính phi tập trung và độ an toàn. Tuy nhiên, từ góc độ hệ số Nakamoto, mặc dù một số đối thủ của Polkadot có mức độ phi tập trung thấp hơn, nhưng hiệu suất của chúng cũng không được như mong đợi.
Solana
Solana không sử dụng kiến trúc phân mảnh của Polkadot hoặc Ethereum, mà thay vào đó sử dụng kiến trúc đơn lớp với khả năng thông lượng cao để đạt được khả năng mở rộng, dựa vào chứng minh lịch sử (PoH), xử lý song song CPU và cơ chế đồng thuận dựa trên nhà lãnh đạo, lý thuyết TPS có thể đạt 65,000.
Một thiết kế quan trọng là cơ chế lập lịch lãnh đạo được công khai và có thể xác minh trước.
Vào đầu mỗi epoch (khoảng hai ngày hoặc 432,000 slot), phân bổ slot theo lượng staking;
Càng nhiều được xác thực, càng nhiều phân bổ. Ví dụ, một người xác thực với 1% sẽ nhận được khoảng 1% cơ hội tạo khối;
Tất cả những người tạo khối được công bố trước, làm tăng rủi ro mạng bị tấn công DDoS có định hướng và thường xuyên ngừng hoạt động.
PoH và xử lý song song yêu cầu phần cứng rất cao, dẫn đến sự tập trung hóa của các nút xác minh. Càng nhiều nút được đặt cược thì cơ hội tạo khối càng lớn, các nút nhỏ gần như không có slot, càng làm gia tăng sự tập trung hóa, cũng như tăng nguy cơ hệ thống bị tê liệt sau khi bị tấn công.
Solana đã hy sinh tính phi tập trung và khả năng chống tấn công để theo đuổi TPS, hệ số Nakamoto của nó chỉ là 20, thấp hơn nhiều so với Polkadot là 172.
TON
TON tuyên bố TPS có thể đạt 104,715, nhưng con số này được đạt được trong mạng thử nghiệm riêng, với 256 nút, trong điều kiện mạng và phần cứng lý tưởng. Trong khi đó, Polkadot đã đạt 128K TPS trên mạng công khai phi tập trung.
Cơ chế đồng thuận của TON có những nguy cơ về an ninh: danh tính của các nút xác thực phân đoạn sẽ bị tiết lộ trước. Whitepaper của TON cũng chỉ rõ, mặc dù điều này có thể tối ưu hóa băng thông, nhưng cũng có thể bị khai thác một cách ác ý. Do thiếu cơ chế "phá sản của con bạc", kẻ tấn công có thể chờ đợi một phân đoạn nào đó hoàn toàn nằm trong sự kiểm soát của mình, hoặc thông qua tấn công DDoS để chặn các nút xác thực trung thực, từ đó sửa đổi trạng thái.
So với, các người xác thực của Polkadot được phân bổ ngẫu nhiên và tiết lộ muộn, kẻ tấn công không thể biết trước danh tính của người xác thực, cuộc tấn công cần cược toàn bộ để thành công, chỉ cần có một người xác thực trung thực khởi xướng tranh chấp, cuộc tấn công sẽ thất bại và dẫn đến việc kẻ tấn công mất đi số vốn đã đặt.
Avalanche
Avalanche sử dụng kiến trúc mạng chính + mạng con để mở rộng, mạng chính bao gồm X-Chain (chuyển khoản, ~4,500 TPS), C-Chain (hợp đồng thông minh, ~100-200 TPS), P-Chain (quản lý người xác nhận và mạng con).
Mỗi subnet có thể đạt lý thuyết TPS khoảng ~5,000, tương tự như ý tưởng của Polkadot: giảm tải cho từng khối để đạt được khả năng mở rộng. Tuy nhiên, Avalanche cho phép các validator tự do chọn tham gia vào subnet, và subnet có thể đặt ra các yêu cầu bổ sung về địa lý, KYC, v.v., đánh đổi sự phi tập trung và an toàn.
Tại Polkadot, tất cả các rollup chia sẻ bảo mật đồng nhất; trong khi các subnet của Avalanche không có bảo đảm an ninh mặc định, một số thậm chí có thể hoàn toàn tập trung. Nếu muốn nâng cao an ninh, vẫn cần phải thỏa hiệp về hiệu suất, và khó có thể cung cấp cam kết an ninh chắc chắn.
Ethereum
Chiến lược mở rộng của Ethereum là đặt cược vào khả năng mở rộng của lớp rollup, thay vì giải quyết vấn đề trực tiếp trên lớp cơ sở. Cách tiếp cận này về bản chất không giải quyết vấn đề, mà chỉ chuyển vấn đề lên lớp trên của ngăn xếp.
Optimistic Rollup
Hiện tại hầu hết các Optimistic rollup đều là tập trung (một số thậm chí chỉ có một sequencer), gặp phải các vấn đề như thiếu an toàn, tách biệt lẫn nhau, độ trễ cao (cần chờ thời gian chứng minh gian lận, thường là vài ngày).
ZK Rollup
Việc triển khai ZK rollup bị giới hạn bởi lượng dữ liệu có thể xử lý cho mỗi giao dịch. Nhu cầu tính toán để tạo ra bằng chứng không biết rất cao, và cơ chế "người thắng tất cả" dễ dẫn đến sự tập trung hệ thống. Để đảm bảo TPS, ZK rollup thường giới hạn số lượng giao dịch mỗi lô, trong thời gian nhu cầu cao có thể gây ra tắc nghẽn mạng, tăng gas, ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng.
So với, chi phí của ZK rollup hoàn chỉnh Turing lớn hơn khoảng 2x10^6 lần so với giao thức bảo mật kinh tế cốt lõi của Polkadot.
Ngoài ra, vấn đề khả năng sử dụng dữ liệu của ZK rollup cũng sẽ làm trầm trọng thêm những bất lợi của nó. Để đảm bảo bất kỳ ai cũng có thể xác minh giao dịch, vẫn cần cung cấp dữ liệu giao dịch đầy đủ. Điều này thường phụ thuộc vào các giải pháp khả năng sử dụng dữ liệu bổ sung, làm tăng thêm chi phí và phí người dùng.
Kết luận
Đỉnh cao của khả năng mở rộng không nên là sự thỏa hiệp.
So với các chuỗi công khai khác, Polkadot không đi theo con đường đánh đổi tính trung tâm để đổi lấy hiệu suất, hay đánh đổi niềm tin cố định để đổi lấy hiệu quả, mà thay vào đó, thông qua việc mở rộng linh hoạt, thiết kế giao thức không cần cấp phép, lớp bảo mật thống nhất và cơ chế quản lý tài nguyên linh hoạt, đã đạt được sự cân bằng đa chiều giữa tính bảo mật, phi tập trung và hiệu suất cao.
Trong bối cảnh hiện nay khi mà việc ứng dụng quy mô lớn đang được theo đuổi, "mở rộng không tin cậy" mà Polkadot kiên định có thể chính là giải pháp thực sự để hỗ trợ sự phát triển lâu dài của Web3.