Tính mở rộng và sự cân nhắc: Lựa chọn công nghệ giữa Polkadot và hệ sinh thái Web3
Trong bối cảnh công nghệ blockchain không ngừng tìm kiếm hiệu suất cao hơn, một vấn đề then chốt dần hiện rõ: Làm thế nào để vừa mở rộng hiệu suất vừa đảm bảo 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, chỉ đơn giản theo đuổi một hệ thống nhanh hơn mà hy sinh sự tin tưởng và an toàn thì khó có thể hỗ trợ cho sự đổi mới thực sự bền vững.
Là một trong những người thúc đẩy quan trọng cho khả năng mở rộng Web3, liệu Polkadot có phải đã hy sinh điều gì đó trong khi theo đuổi mục tiêu có throughput cao và độ trễ thấp? Mô hình rollup của nó có phải đã thỏa hiệp về tính phi tập trung, an ninh hay khả năng tương tác của mạng không? Bài viết này sẽ xoay quanh những câu hỏi này, phân tích sâu về sự đánh đổi và cân nhắc trong thiết kế khả năng mở rộng của Polkadot, và so sánh với các giải pháp của các chuỗi công cộng chính khác, khám phá những lựa chọn khác nhau của chúng trong ba yếu tố: hiệu suất, an toàn và tính phi tập trung.
Những thách thức trong thiết kế mở rộng của Polkadot
Cân bằng giữa tính linh hoạt và phi tập trung
Kiến trúc của Polkadot phụ thuộc vào mạng xác thực và chuỗi trung gian, điều này có thể mang lại 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 tính phi tập trung của nó không?
Việc triển khai Rollup phụ thuộc vào bộ sắp xếp của chuỗi trung gian kết nối, giao tiếp của nó sử dụng cơ chế giao thức collator. Giao thức này hoàn toàn không cần cấp 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 trạng thái của rollup. Những yêu cầu này sẽ được xác minh bởi một core nào đó của chuỗi trung gian, chỉ cần đáp ứng một điều kiện: phải là chuyển trạng thái hợp lệ, nếu không trạng thái của rollup sẽ không được tiến triển.
Thoả hiệp 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, đã phát hiện rằng việc xác minh khối rollup không cố định thực hiện trên một core nào đó có thể ảnh hưởng đến tính linh hoạt của nó.
Vì giao thức gửi khối đến chuỗi trung gian là không cần cấp phép và không cần tin cậy, 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 tận dụng điều này, gửi lặp lại các 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 thông lượng và hiệu suất 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 tính quan trọng của hệ thống.
Vấn đề độ tin cậy của Sequencer
Một giải pháp đơn giản là thiết lập giao thức thành "có giấy phép": chẳng hạn, áp dụng cơ chế danh sách trắng, hoặc mặc định tin tưởng rằng bộ sắp xếp sẽ không hành động ác ý, từ đó đảm bảo tính khả thi của rollup.
Tuy nhiên, trong triết lý thiết kế của Polkadot, chúng ta không thể có bất kỳ giả định tin cậy nào đối với sequencer, vì để duy trì các đặc tính "không cần tin cậy" và "không cần cấp phép" của hệ thống. Bất kỳ ai cũng nên có thể sử dụng giao thức collator để gửi yêu cầu chuyển đổi trạng thái rollup.
Polkadot: Giải pháp không thỏa hiệp
Giải pháp cuối cùng mà Polkadot chọn là: giao hoàn toàn vấn đề cho hàm chuyển trạng thái của rollup (Runtime) để giải quyết. Runtime là nguồn thông tin đồng thuận đáng tin cậy duy nhất, do đó phải tuyên bố rõ ràng trong đầu ra rằng xác minh nên được thực hiện trên core Polkadot nào.
Thiết kế này mang lại sự đảm bảo kép về tính linh hoạt và an toàn. Polkadot sẽ thực hiện lại các chuyển đổi 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 ghi dữ liệu vào lớp khả dụng của Polkadot (DA) trong bất kỳ khối rollup nào, một nhóm gồm khoảng 5 người xác thực sẽ xác minh tính hợp pháp của nó. Họ nhận các biên bản ứng cử và chứng minh tính hợp lệ do bộ sắp xếp gửi đến, bao gồm khối rollup và chứng minh lưu trữ tương ứng. Những thông tin này sẽ được xử lý bởi hàm xác thực của chuỗi song song, được các xác thực trên chuỗi tiếp theo thực hiện lại.
Kết quả xác minh chứa một bộ chọn core, được sử dụng để chỉ định core nào sẽ được xác minh khối. Người xác minh sẽ so sánh chỉ số này với core mà mình phụ trách; nếu không nhất quán, khối đó sẽ bị loại bỏ.
Cơ chế này đảm bảo rằng hệ thống luôn duy trì thuộc tính không cần tin tưởng và không cần cấp phép, tránh các hành vi độc hại như thao túng vị trí xác thực của những người sắp xếp, đảm bảo ngay cả khi rollup sử dụng nhiều core cũng có thể duy trì tính linh hoạt.
An toàn
Trong quá trình theo đuổi khả năng mở rộng, Polkadot không hề thỏa hiệp về sự an toàn. Sự an toàn của rollup được đảm bảo bởi chuỗi trung gian, chỉ cần một bộ sắp xếp trung thực là đủ để duy trì sự sống.
Nhờ vào giao thức ELVES, Polkadot mở rộng tính bảo mật của mình hoàn toàn đến tất cả các rollup, xác minh tất cả các phép toán trên core mà không cần đặt bất kỳ giới hạn hoặc giả định nào về số lượng core được sử dụng.
Vì vậy, rollup của Polkadot có thể đạt được khả năng mở rộng thực sự mà không hy sinh tính bảo mật.
Tính phổ quát
Mở rộng linh hoạt sẽ không hạn chế khả năng lập trình của rollup. Mô hình rollup của Polkadot hỗ trợ thực hiện các phép toán Turing đầy đủ 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 nâng cao, nhưng loại phép toán không bị ảnh hưởng.
độ phức tạp
Thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn không thể tránh khỏi dẫn đến sự phức tạp, đây là cách trao đổi duy nhất có thể chấp nhận được 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 thích ứng với các tình huống sử dụng khác nhau.
Độ phức tạp cụ thể phụ thuộc vào chiến lược quản lý tài nguyên của rollup, những chiến lược này có thể dựa 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 của 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.
khả năng tương tác
Polkadot hỗ trợ khả năng tương tác giữa các rollup khác nhau, trong khi khả năng mở rộng linh hoạt sẽ không ảnh hưởng đến thông lượng truyền tải tin nhắn.
Việc truyền thông điệp giữa các rollup được thực hiện bởi lớp truyền tải dưới đáy, không gian khối giao tiếp của mỗi rollup là cố định, không liên quan đến số lượng lõi được phân bổ của nó.
Trong tương lai, Polkadot sẽ hỗ trợ truyền tin ngoài chuỗi, với chuỗi trung gian đóng vai trò là 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.
Sự đánh đổi của các giao thức khác
Như chúng ta đã biết, việc nâng cao hiệu suất thường phải đánh đổi bằng sự phi tập trung và an toàn. Tuy nhiên, từ góc độ hệ số Nakamoto, ngay cả khi mức độ phi tập trung của một số đối thủ cạnh tranh Polkadot thấp, hiệu suất của chúng cũng không đáng mong đợi.
Một chuỗi công cộng A
Một blockchain công cộng A không sử dụng kiến trúc phân đoạn của Polkadot hoặc Ethereum, mà thay vào đó sử dụng kiến trúc một lớp với khả năng xử lý cao để đạt được tính mở rộng, dựa vào chứng minh lịch sử, xử lý song song CPU và cơ chế đồng thuận dựa trên người lãnh đạo, TPS lý thuyết có thể đạt tới 65,000.
Một thiết kế quan trọng là cơ chế lập lịch lãnh đạo được công khai trước và có thể xác minh.
Vào đầu mỗi epoch (khoảng hai ngày hoặc 432.000 slot), phân bổ slot theo lượng stake;
Càng nhiều staking, càng nhiều phân phối. Ví dụ, staking 1% của người xác thực sẽ nhận được khoảng 1% cơ hội tạo khối;
Tất cả các thợ mỏ đều được công bố trước, làm tăng nguy cơ mạng bị tấn công DDoS có chủ đích và thường xuyên bị sập.
Lịch sử đã chứng minh rằng việc xử lý song song yêu cầu phần cứng rất cao, dẫn đến việc các nút xác minh trở nên tập trung. Các nút có số lượng đặt cọc càng nhiều thì cơ hội tạo khối càng lớn, trong khi các nút nhỏ gần như không có slot, càng làm trầm trọng thêm sự tập trung, đồng thời tăng rủi ro hệ thống bị tê liệt sau khi bị tấn công.
Một blockchain công cộng A 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 với 172.
Một chuỗi công khai B
Một chuỗi công khai B tuyên bố TPS có thể đạt 104,715, nhưng con số này được đạt được trên 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 một blockchain công khai B có tồn tại nguy cơ an ninh: danh tính của các nút xác thực phân đoạn sẽ bị lộ ra sớm. Sách trắng của blockchain công khai B cũng chỉ rõ rằng, mặc dù điều này có thể tối ưu hóa băng thông, nhưng cũng có thể bị lợi dụng một cách độc hại. Do thiếu cơ chế "đổ vỡ của người đánh bạc", kẻ tấn công có thể chờ đợi một phân đoạn hoàn toàn nằm dưới sự kiểm soát của mình, hoặc ngăn chặn các xác thực viên trung thực thông qua tấn công DDoS, từ đó sửa đổi trạng thái.
So với đó, các người xác thực của Polkadot được phân bổ ngẫu nhiên và tiết lộ trễ, kẻ tấn công không thể biết trước danh tính của người xác thực, cuộc tấn công cần phải đặt cược tất cả vào việc kiểm soát thành công, chỉ cần có một người xác thực trung thực khởi xướng tranh chấp, cuộc tấn công sẽ thất bại và dẫn đến tổn thất của kẻ tấn công.
Một chuỗi công cộng C
Một chuỗi công khai C 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 các xác nhận viên và mạng con).
Mỗi subnet lý thuyết TPS có thể đạt ~5.000, tương tự như ý tưởng của Polkadot: giảm tải cho từng shard để đạt được khả năng mở rộng. Nhưng một blockchain công cộng C cho phép các validator tự do chọn tham gia vào subnet, và subnet có thể thiết lập 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 đều chia sẻ bảo đảm an ninh thống nhất; trong khi đó, các mạng con của một chuỗi công cộng C 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 xác định.
Một chuỗi công cộng D
Chiến lược mở rộng của chuỗi công khai D là đặt cược vào khả năng mở rộng của tầng rollup, thay vì giải quyết vấn đề trực tiếp ở tầng cơ sở. Cách tiếp cận này về bản chất không giải quyết vấn đề, mà chỉ chuyển vấn đề lên tầng cao hơn của ngăn xếp.
Optimistic Rollup
Hiện tại hầu hết các Optimistic rollup đều là tập trung (một số thậm chí chỉ có một sequencer), tồn tại các vấn đề như an toàn không đủ, cô lập 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 hạn chế bởi khối lượng dữ liệu có thể xử lý cho mỗi giao dịch. Nhu cầu tính toán để tạo ra chứng minh không biết là 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 trong mỗi lô, điều này có thể gây ra tắc nghẽn mạng và tăng gas trong thời điểm nhu cầu cao, ảnh hưởng đến trải nghiệm của người dùng.
So với đó, chi phí của ZK rollup hoàn toàn Turing cao gấp khoảng 2x10^6 lần so với giao thức an ninh kinh tế cốt lõi của Polkadot.
Ngoài ra, vấn đề khả năng sẵn sàng 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 sẵn sàng dữ liệu bổ sung, làm tăng thêm chi phí và phí người dùng.
Kết luận
Cái kết của khả năng mở rộng không nên là sự thỏa hiệp.
So với các blockchain công khai khác, Polkadot không đi theo con đường đánh đổi tính năng giữa tập trung hóa và hiệu suất, hay trao đổi hiệu quả để đạt được sự tin cậy trước. Thay vào đó, nó đạt được sự cân bằng đa chiều giữa tính bảo mật, phi tập trung và hiệu suất cao thông qua việc mở rộng linh hoạt, thiết kế giao thức không cần cấp phép, tầng bảo mật thống nhất và cơ chế quản lý tài nguyên linh hoạt.
Trong bối cảnh ngày nay khi đang theo đuổi việc triển khai ứng dụng quy mô lớn hơn, "khả năng mở rộng không cần tin cậy" mà Polkadot kiên định có lẽ mới thực sự là giải pháp có thể hỗ trợ sự phát triển lâu dài của Web3.
This page may contain third-party content, which is provided for information purposes only (not representations/warranties) and should not be considered as an endorsement of its views by Gate, nor as financial or professional advice. See Disclaimer for details.
13 thích
Phần thưởng
13
6
Chia sẻ
Bình luận
0/400
FlashLoanKing
· 15giờ trước
Chỉ cần dựa vào tốc độ để thắng? Đổ lỗi cho người dùng thôi.
Xem bản gốcTrả lời0
LiquidityWizard
· 15giờ trước
nói một cách lý thuyết, khả năng mở rộng của dot = 73.8% đánh đổi an ninh... không tối ưu thật sự
Xem bản gốcTrả lời0
0xOverleveraged
· 15giờ trước
Vẫn như cũ, nhìn cái gì cũng kéo rollup.
Xem bản gốcTrả lời0
OneBlockAtATime
· 15giờ trước
Dot là nền tảng, mọi thứ khác chỉ là ảo vọng.
Xem bản gốcTrả lời0
WalletDoomsDay
· 15giờ trước
Vỡ ra mà chơi thôi, để tôi đến trước. Blockchain có gì mà phải rối rắm.
Xem bản gốcTrả lời0
ContractSurrender
· 15giờ trước
Hy sinh an toàn gì đó thì thôi, hãy đầu hàng sớm thôi.
Khả năng mở rộng linh hoạt của Polkadot: Sự đánh đổi giữa khả năng mở rộng và an ninh trong hệ sinh thái Web3
Tính mở rộng và sự cân nhắc: Lựa chọn công nghệ giữa Polkadot và hệ sinh thái Web3
Trong bối cảnh công nghệ blockchain không ngừng tìm kiếm hiệu suất cao hơn, một vấn đề then chốt dần hiện rõ: Làm thế nào để vừa mở rộng hiệu suất vừa đảm bảo 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, chỉ đơn giản theo đuổi một hệ thống nhanh hơn mà hy sinh sự tin tưởng và an toàn thì khó có thể hỗ trợ cho sự đổi mới thực sự bền vững.
Là một trong những người thúc đẩy quan trọng cho khả năng mở rộng Web3, liệu Polkadot có phải đã hy sinh điều gì đó trong khi theo đuổi mục tiêu có throughput cao và độ trễ thấp? Mô hình rollup của nó có phải đã thỏa hiệp về tính phi tập trung, an ninh hay khả năng tương tác của mạng không? Bài viết này sẽ xoay quanh những câu hỏi này, phân tích sâu về sự đánh đổi và cân nhắc trong thiết kế khả năng mở rộng của Polkadot, và so sánh với các giải pháp của các chuỗi công cộng chính khác, khám phá những lựa chọn khác nhau của chúng trong ba yếu tố: hiệu suất, an toàn và tính phi tập trung.
Những thách thức trong thiết kế mở rộng của Polkadot
Cân bằng giữa tính linh hoạt và phi tập trung
Kiến trúc của Polkadot phụ thuộc vào mạng xác thực và chuỗi trung gian, điều này có thể mang lại 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 tính phi tập trung của nó không?
Việc triển khai Rollup phụ thuộc vào bộ sắp xếp của chuỗi trung gian kết nối, giao tiếp của nó sử dụng cơ chế giao thức collator. Giao thức này hoàn toàn không cần cấp 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 trạng thái của rollup. Những yêu cầu này sẽ được xác minh bởi một core nào đó của chuỗi trung gian, chỉ cần đáp ứng một điều kiện: phải là chuyển trạng thái hợp lệ, nếu không trạng thái của rollup sẽ không được tiến triển.
Thoả hiệp 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, đã phát hiện rằng việc xác minh khối rollup không cố định thực hiện trên một core nào đó có thể ảnh hưởng đến tính linh hoạt của nó.
Vì giao thức gửi khối đến chuỗi trung gian là không cần cấp phép và không cần tin cậy, 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 tận dụng điều này, gửi lặp lại các 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 thông lượng và hiệu suất 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 tính quan trọng của hệ thống.
Vấn đề độ tin cậy của Sequencer
Một giải pháp đơn giản là thiết lập giao thức thành "có giấy phép": chẳng hạn, áp dụng cơ chế danh sách trắng, hoặc mặc định tin tưởng rằng bộ sắp xếp sẽ không hành động ác ý, từ đó đảm bảo tính khả thi của rollup.
Tuy nhiên, trong triết lý thiết kế của Polkadot, chúng ta không thể có bất kỳ giả định tin cậy nào đối với sequencer, vì để duy trì các đặc tính "không cần tin cậy" và "không cần cấp phép" của hệ thống. Bất kỳ ai cũng nên có thể sử dụng giao thức collator để gửi yêu cầu chuyển đổi trạng thái rollup.
Polkadot: Giải pháp không thỏa hiệp
Giải pháp cuối cùng mà Polkadot chọn là: giao hoàn toàn vấn đề cho hàm chuyển trạng thái của rollup (Runtime) để giải quyết. Runtime là nguồn thông tin đồng thuận đáng tin cậy duy nhất, do đó phải tuyên bố rõ ràng trong đầu ra rằng xác minh nên được thực hiện trên core Polkadot nào.
Thiết kế này mang lại sự đảm bảo kép về tính linh hoạt và an toàn. Polkadot sẽ thực hiện lại các chuyển đổi 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 ghi dữ liệu vào lớp khả dụng của Polkadot (DA) trong bất kỳ khối rollup nào, một nhóm gồm khoảng 5 người xác thực sẽ xác minh tính hợp pháp của nó. Họ nhận các biên bản ứng cử và chứng minh tính hợp lệ do bộ sắp xếp gửi đến, bao gồm khối rollup và chứng minh lưu trữ tương ứng. Những thông tin này sẽ được xử lý bởi hàm xác thực của chuỗi song song, được các xác thực trên chuỗi tiếp theo thực hiện lại.
Kết quả xác minh chứa một bộ chọn core, được sử dụng để chỉ định core nào sẽ được xác minh khối. Người xác minh sẽ so sánh chỉ số này với core mà mình phụ trách; nếu không nhất quán, khối đó sẽ bị loại bỏ.
Cơ chế này đảm bảo rằng hệ thống luôn duy trì thuộc tính không cần tin tưởng và không cần cấp phép, tránh các hành vi độc hại như thao túng vị trí xác thực của những người sắp xếp, đảm bảo ngay cả khi rollup sử dụng nhiều core cũng có thể duy trì tính linh hoạt.
An toàn
Trong quá trình theo đuổi khả năng mở rộng, Polkadot không hề thỏa hiệp về sự an toàn. Sự an toàn của rollup được đảm bảo bởi chuỗi trung gian, chỉ cần một bộ sắp xếp trung thực là đủ để duy trì sự sống.
Nhờ vào giao thức ELVES, Polkadot mở rộng tính bảo mật của mình hoàn toàn đến tất cả các rollup, xác minh tất cả các phép toán trên core mà không cần đặt bất kỳ giới hạn hoặc giả định nào về số lượng core được sử dụng.
Vì vậy, rollup của Polkadot có thể đạt được khả năng mở rộng thực sự mà không hy sinh tính bảo mật.
Tính phổ quát
Mở rộng linh hoạt sẽ không hạn chế khả năng lập trình của rollup. Mô hình rollup của Polkadot hỗ trợ thực hiện các phép toán Turing đầy đủ 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 nâng cao, nhưng loại phép toán không bị ảnh hưởng.
độ phức tạp
Thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn không thể tránh khỏi dẫn đến sự phức tạp, đây là cách trao đổi duy nhất có thể chấp nhận được 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 thích ứng với các tình huống sử dụng khác nhau.
Độ phức tạp cụ thể phụ thuộc vào chiến lược quản lý tài nguyên của rollup, những chiến lược này có thể dựa vào các biến trên chuỗi hoặc ngoài chuỗi. Ví dụ:
Mặc dù phương pháp tự động hóa hiệu quả hơn, nhưng chi phí thực hiện và kiểm tra cũng tăng đáng kể.
khả năng tương tác
Polkadot hỗ trợ khả năng tương tác giữa các rollup khác nhau, trong khi khả năng mở rộng linh hoạt sẽ không ảnh hưởng đến thông lượng truyền tải tin nhắn.
Việc truyền thông điệp giữa các rollup được thực hiện bởi lớp truyền tải dưới đáy, không gian khối giao tiếp của mỗi rollup là cố định, không liên quan đến số lượng lõi được phân bổ của nó.
Trong tương lai, Polkadot sẽ hỗ trợ truyền tin ngoài chuỗi, với chuỗi trung gian đóng vai trò là 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.
Sự đánh đổi của các giao thức khác
Như chúng ta đã biết, việc nâng cao hiệu suất thường phải đánh đổi bằng sự phi tập trung và an toàn. Tuy nhiên, từ góc độ hệ số Nakamoto, ngay cả khi mức độ phi tập trung của một số đối thủ cạnh tranh Polkadot thấp, hiệu suất của chúng cũng không đáng mong đợi.
Một chuỗi công cộng A
Một blockchain công cộng A không sử dụng kiến trúc phân đoạn của Polkadot hoặc Ethereum, mà thay vào đó sử dụng kiến trúc một lớp với khả năng xử lý cao để đạt được tính mở rộng, dựa vào chứng minh lịch sử, xử lý song song CPU và cơ chế đồng thuận dựa trên người lãnh đạo, TPS lý thuyết có thể đạt tới 65,000.
Một thiết kế quan trọng là cơ chế lập lịch lãnh đạo được công khai trước và có thể xác minh.
Lịch sử đã chứng minh rằng việc xử lý song song yêu cầu phần cứng rất cao, dẫn đến việc các nút xác minh trở nên tập trung. Các nút có số lượng đặt cọc càng nhiều thì cơ hội tạo khối càng lớn, trong khi các nút nhỏ gần như không có slot, càng làm trầm trọng thêm sự tập trung, đồng thời tăng rủi ro hệ thống bị tê liệt sau khi bị tấn công.
Một blockchain công cộng A 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 với 172.
Một chuỗi công khai B
Một chuỗi công khai B tuyên bố TPS có thể đạt 104,715, nhưng con số này được đạt được trên 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 một blockchain công khai B có tồn tại nguy cơ an ninh: danh tính của các nút xác thực phân đoạn sẽ bị lộ ra sớm. Sách trắng của blockchain công khai B cũng chỉ rõ rằng, mặc dù điều này có thể tối ưu hóa băng thông, nhưng cũng có thể bị lợi dụng một cách độc hại. Do thiếu cơ chế "đổ vỡ của người đánh bạc", kẻ tấn công có thể chờ đợi một phân đoạn hoàn toàn nằm dưới sự kiểm soát của mình, hoặc ngăn chặn các xác thực viên trung thực thông qua tấn công DDoS, từ đó sửa đổi trạng thái.
So với đó, các người xác thực của Polkadot được phân bổ ngẫu nhiên và tiết lộ trễ, kẻ tấn công không thể biết trước danh tính của người xác thực, cuộc tấn công cần phải đặt cược tất cả vào việc kiểm soát thành công, chỉ cần có một người xác thực trung thực khởi xướng tranh chấp, cuộc tấn công sẽ thất bại và dẫn đến tổn thất của kẻ tấn công.
Một chuỗi công cộng C
Một chuỗi công khai C 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 các xác nhận viên và mạng con).
Mỗi subnet lý thuyết TPS có thể đạt ~5.000, tương tự như ý tưởng của Polkadot: giảm tải cho từng shard để đạt được khả năng mở rộng. Nhưng một blockchain công cộng C cho phép các validator tự do chọn tham gia vào subnet, và subnet có thể thiết lập 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 đều chia sẻ bảo đảm an ninh thống nhất; trong khi đó, các mạng con của một chuỗi công cộng C 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 xác định.
Một chuỗi công cộng D
Chiến lược mở rộng của chuỗi công khai D là đặt cược vào khả năng mở rộng của tầng rollup, thay vì giải quyết vấn đề trực tiếp ở tầng cơ sở. Cách tiếp cận này về bản chất không giải quyết vấn đề, mà chỉ chuyển vấn đề lên tầng cao hơn của ngăn xếp.
Optimistic Rollup
Hiện tại hầu hết các Optimistic rollup đều là tập trung (một số thậm chí chỉ có một sequencer), tồn tại các vấn đề như an toàn không đủ, cô lập 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 hạn chế bởi khối lượng dữ liệu có thể xử lý cho mỗi giao dịch. Nhu cầu tính toán để tạo ra chứng minh không biết là 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 trong mỗi lô, điều này có thể gây ra tắc nghẽn mạng và tăng gas trong thời điểm nhu cầu cao, ảnh hưởng đến trải nghiệm của người dùng.
So với đó, chi phí của ZK rollup hoàn toàn Turing cao gấp khoảng 2x10^6 lần so với giao thức an ninh kinh tế cốt lõi của Polkadot.
Ngoài ra, vấn đề khả năng sẵn sàng 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 sẵn sàng dữ liệu bổ sung, làm tăng thêm chi phí và phí người dùng.
Kết luận
Cái kết của khả năng mở rộng không nên là sự thỏa hiệp.
So với các blockchain công khai khác, Polkadot không đi theo con đường đánh đổi tính năng giữa tập trung hóa và hiệu suất, hay trao đổi hiệu quả để đạt được sự tin cậy trước. Thay vào đó, nó đạt được sự cân bằng đa chiều giữa tính bảo mật, phi tập trung và hiệu suất cao thông qua việc mở rộng linh hoạt, thiết kế giao thức không cần cấp phép, tầng bảo mật thống nhất và cơ chế quản lý tài nguyên linh hoạt.
Trong bối cảnh ngày nay khi đang theo đuổi việc triển khai ứng dụng quy mô lớn hơn, "khả năng mở rộng không cần tin cậy" mà Polkadot kiên định có lẽ mới thực sự là giải pháp có thể hỗ trợ sự phát triển lâu dài của Web3.