Phân mảnh tiền điện tử là gì và nó hoạt động như thế nào?

Chúng tôi đã chứng kiến ​​sự tăng trưởng điên cuồng trong tiền mã hóa ngành công nghiệp, đặc biệt là khi bạn xem xét mức độ mới mẻ của nó đối với thế giới tài chính cổ đại. Như chuỗi khối Mặc dù việc áp dụng ngày càng tăng trong lĩnh vực tài chính, trò chơi, hậu cần và nhận dạng kỹ thuật số, nhưng vẫn còn một vấn đề quan trọng: khả năng mở rộng.

 

Các blockchain được sử dụng nhiều nhất hiện nay, như Bitcoin Và Ethereum, đang phải vật lộn để xử lý khối lượng giao dịch lớn một cách nhanh chóng và tiết kiệm. Để giải quyết vấn đề này, các nhà phát triển blockchain đang chuyển sang một giải pháp mạnh mẽ được vay mượn từ các hệ thống cơ sở dữ liệu truyền thống—phân mảnh.

 

Trong bài viết này, chúng tôi tại Toobit Academy sẽ khám phá phân mảnh tiền điện tử là gì, nó hoạt động như thế nào và tại sao nó được ca ngợi là nền tảng cho khả năng mở rộng trong tương lai của blockchain.

Phân mảnh là gì?

Phân mảnh là một kỹ thuật chia nhỏ dữ liệu và khối lượng công việc của blockchain thành các phần nhỏ hơn, dễ quản lý được gọi làmảnh vỡ. Mỗi phân đoạn hoạt động như một blockchain bán độc lập xử lý một tập hợp con cụ thể các giao dịch và hợp đồng thông minh của mạng.

 

Thay vì yêu cầu mọi nút trong mạng lưu trữ và xử lý mọi giao dịch đơn lẻ (như trường hợp của blockchain truyền thống), phân mảnh cho phép mỗi nút chỉ xử lý một phần tổng dữ liệu. Điều này làm giảm đáng kể yêu cầu xử lý và lưu trữ cho từng nút trong khi cho phép mạng xử lý nhiều giao dịch song song.

Nguồn gốc của khái niệm

Đừng nhầm lẫn, mặc dù phân mảnh tồn tại trong tiền điện tử, nhưng nó không chỉ có ở blockchain.

 

Nó bắt nguồn từ thế giới cơ sở dữ liệu, nơi các hệ thống cần xử lý lượng dữ liệu khổng lồ trên các máy chủ phân tán. Trong các hệ thống đó, phân mảnh có nghĩa là chia cơ sở dữ liệu thành các phần nhỏ hơn để cải thiện hiệu suất và giảm độ trễ.

 

Phân mảnh blockchain chỉ đơn giản là áp dụng khái niệm này vào các mạng phi tập trung.

Tại sao phân mảnh lại cần thiết trong blockchain?

Khả năng mở rộng là một trong những vấn đề “Blockchain Trilemma”—cùng với bảo mật và phi tập trung—phải được cân bằng trong việc thiết kế các hệ thống blockchain hiệu quả. Các blockchain truyền thống nhấn mạnh vào phi tập trung và bảo mật nhưng thường hy sinh tốc độ và thông lượng do đó.

 

Hãy lấy Ethereum làm ví dụ.

 

Trước đây, Ethereum chỉ có thể xử lý khoảng 15–30 giao dịch mỗi giây (TPS). Mặc dù có thể đủ cho các trường hợp sử dụng đơn giản tại thời điểm đó, nhưng nó lại không đủ cho các ứng dụng quy mô toàn cầu như tài chính phi tập trung (DeFi), mã thông báo không thể thay thế (NFT) và trò chơi blockchain.

 

Trong thời gian mạng bị tắc nghẽn, người dùng phải chịu phí gas cao và thời gian chờ giao dịch lâu. Với sự trợ giúp của sharding, Ethereum sẽ có thể xử lý từ 20.000 đến 100.000 giao dịch mỗi giây!

 

Đây là lý do tại sao không thể giải thích được rằng nếu không có cải tiến về khả năng mở rộng, việc áp dụng đại trà sẽ trở nên bất khả thi. Phân mảnh giải quyết vấn đề này bằng cách cho phép blockchain xử lý nhiều giao dịchsong song, thay vì theo trình tự.

Phân mảnh hoạt động như thế nào?

Để hiểu cách phân mảnh hoạt động trong bối cảnh blockchain, cần phải tìm hiểu cách các mạng được tổ chức và cách dữ liệu được chia sẻ giữa các nút. Vì vậy, hãy cùng xem xét điều đó:

 

• Tạo mảnh vỡ

Bước đầu tiên trong việc phân mảnh là chia mạng blockchain thànhnhiều mảnh vỡ. Mỗi shard có khả năng duy trì sổ cái và trạng thái riêng của nó. Thay vì có một blockchain duy nhất xử lý mọi giao dịch, giờ đây bạn có nhiều chuỗi nhỏ hơn (shard) hoạt động đồng thời.

 

Ví dụ, nếu một blockchain được chia thành 10 shard, mỗi shard có thể xử lý một nhóm giao dịch khác nhau một cách độc lập. Điều này có nghĩa là mạng có khả năng xử lý nhiều giao dịch gấp 10 lần cùng một lúc.

 

• Chỉ định và xác thực nút

Các nút trong mạng được chỉ định ngẫu nhiên cho các phân đoạn khác nhau. Mỗi nút chịu trách nhiệm lưu trữ dữ liệu và xác thực các giao dịch trong phân đoạn được chỉ định của nó. Điều này làm giảm đáng kể lượng dữ liệu mà mỗi nút cần xử lý và lưu trữ, giúp mạng nhẹ hơn và toàn diện hơn—cho phép nhiều người tham gia chạy các nút đầy đủ mà không cần phần cứng cấp doanh nghiệp.

 

Để ngăn chặn hành vi độc hại, các nút có thể được sắp xếp lại định kỳ giữa các phân đoạn bằng cách sử dụng tính ngẫu nhiên mật mã, đảm bảo không có nhóm nút nào có thể thông đồng trong một phân đoạn trong thời gian dài.

 

• Giao tiếp chéo

Các mảnh không hoạt động riêng lẻ. Để hệ thống hoạt động như một mạng thống nhất, phải có một cách an toàn và hiệu quả để các mảnh giao tiếp với nhau.

 

Hãy tưởng tượng một ứng dụng phi tập trung (dApp) trên Shard A cần tương tác với một hợp đồng thông minh trên Shard B. Điều này đòi hỏi một giao thức truyền thông chéo shard, thường được quản lý bởi một cơ chế phối hợp trung tâm. Trong trường hợp của Ethereum, đây là Beacon Chain, theo dõi trạng thái của tất cả các shard và giúp phối hợp các trình xác thực.

 

Do đó, giao tiếp giữa các phân đoạn vẫn là một trong những khía cạnh phức tạp nhất về mặt kỹ thuật của phân đoạn và là trọng tâm của nghiên cứu tích cực. Hy vọng chúng ta có thể tìm hiểu thêm về nó trong tương lai!

Lợi ích của việc phân mảnh trong blockchain

 

Có một số lợi ích mà sharding mang lại cho blockchain. Chúng ta hãy cùng xem xét bên dưới:

 

• Khả năng mở rộng được cải thiện

Bằng cách song song hóa quá trình xử lý giao dịch, phân mảnh làm tăng đáng kể số lượng giao dịch mà mạng có thể xử lý mỗi giây.

 

• Chi phí thấp hơn

Khi tình trạng tắc nghẽn mạng giảm bớt và không gian khối trở nên khả dụng hơn, phí giao dịch (gas) có khả năng sẽ giảm đáng kể, giúp mạng dễ tiếp cận hơn với người dùng hàng ngày.

 

• Bảo tồn phi tập trung

Phân mảnh cho phép các nút tham gia vào mạng mà không cần lưu trữ toàn bộ blockchain, cho phép có nhiều người tham gia hơn và giúp duy trì tính phi tập trung.

 

• Hiệu quả năng lượng và tài nguyên

Bằng cách giảm khối lượng công việc trên mỗi nút, phân mảnh sẽ giảm yêu cầu về tính toán và lưu trữ, cải thiện hiệu quả năng lượng trên toàn mạng.

 

Thách thức và rủi ro của việc phân mảnh

 

Mặc dù không thể phủ nhận rằng phân mảnh mang lại nhiều lợi ích to lớn nhưng nó cũng mang đến những thách thức mới về mặt kỹ thuật và bảo mật.

 

• Độ phức tạp của phân đoạn chéo

Như chúng tôi đã đề cập trước đó, việc đảm bảo tính nhất quán của dữ liệu và tính cuối cùng của giao dịch trên các phân đoạn là rất phức tạp. Giao tiếp giữa các phân đoạn được thiết kế kém có thể dẫn đến các lỗ hổng bảo mật như vi phạm dữ liệu hoặc trải nghiệm người dùng bị phân mảnh.

 

• Sự đánh đổi về an ninh

Với ít nút hơn trong mỗi phân đoạn, các phân đoạn riêng lẻ có thể dễ bị tổn thương hơntấn công thông đồng. Việc chỉ định trình xác thực ngẫu nhiên và sắp xếp lại định kỳ giúp giảm thiểu rủi ro này, nhưng đây là một sự cân bằng tinh tế.

 

• Chi phí phát triển

Các nhà phát triển có thể cần thiết kế các dApp tính đến việc xử lý dữ liệu phân mảnh chéo, điều này có thể làm tăng tính phức tạp và giảm khả năng kết hợp—đặc biệt là trong Tài chính phi tập trung, Ở đâu hợp đồng thông minh thường có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.

 

Suy nghĩ cuối cùng

Phân mảnh là một trong những giải pháp mở rộng triển vọng nhất trong thế giới blockchain ngày nay. Bằng cách chia nhỏ công việc thành các thành phần song song nhỏ hơn, phân mảnh cho phép các mạng mở rộng mà không phải hy sinh tính phi tập trung hoặc bảo mật—một thành tựu quan trọng cho khả năng tồn tại lâu dài.

 

Khi các nền tảng như Ethereum tiếp tục tích hợp sharding vào kiến ​​trúc cốt lõi của họ, chúng ta có thể thấy một kỷ nguyên mới của các ứng dụng blockchain nhanh hơn, rẻ hơn và có khả năng hỗ trợ các trường hợp sử dụng thực tế ở quy mô lớn. Tuy nhiên, để hiện thực hóa tầm nhìn này sẽ cần phải tiếp tục nghiên cứu và thử nghiệm nghiêm ngặt.

 

Cuối cùng, sharding không phải là một phép thuật có thể giải quyết mọi vấn đề, mà là một phần cơ bản của câu đố. Sharding sẽ giúp công nghệ blockchain phát triển từ một sáng kiến ​​thử nghiệm thành một lớp cơ sở hạ tầng chính thống cho thế giới kỹ thuật số và tất cả những người sống trong đó.

Vậy là hết tuần này từ chúng tôi tại Toobit Academy, các bạn ạ! Chúng tôi hy vọng các bạn thích bài viết này. Để biết thêm mẹo giao dịch, phân tích chiến lược và kiến ​​thức cơ bản về tiền điện tử, hãy nhớ xemHọc viện Toobit— trung tâm giúp bạn nâng cao kiến ​​thức trong thế giới tài sản kỹ thuật số.