Layer2 đã trải qua một chặng đường phát triển rất dài và đã trở thành một phần không thể thiếu trong quá trình mở rộng và tăng hiệu suất của blockchain Ethereum. Đến nay, các Layer2 đang dần chuyển sang giai đoạn tiếp theo, đó là phát triển các Layer3. 

Nhiều người hiểu Layer3 là “Layer2 của Layer2”, tuy nhiên cách hiểu này chưa đầy đủ. Do đó, bài viết dưới đây của GFI Blockchain sẽ mang đến cho các bạn một cái nhìn toàn diện nhất về công nghệ Layer3. 

Sơ lược về Layer2 và sự ra đời của Layer3? 

Layer2 là một giải pháp mở rộng đang được blockchain Ethereum áp dụng, sử dụng phương pháp Rollup (cuộn dữ liệu lại và đóng gói gửi lên Ethereum), nhằm giúp Ethereum mở rộng khả năng xử lý giao dịch mà không phải đánh đổi tính phi tập trung vào bảo mật. Trong mô hình này, Layer2 sẽ chịu trách nhiệm thực thi giao dịch (Execution), trong khi Layer1 Ethereum sẽ chịu trách nhiệm: 

• Xác minh giao dịch được gửi lên từ các Layer2 và giải quyết tranh chấp (Settlement). 
• Đồng thuận (Consensus). 
• Đảm bảo đầy đủ dữ liệu để Layer1 xác thực các giao dịch của Layer2 (Data Availability). 

Ban đầu, mô hình này được kỳ vọng sẽ giúp tăng tốc độ và giảm phí giao dịch cho Ethereum. Tuy nhiên, càng ngày các Layer2 càng bộc lộ giới hạn của chính mình. Trong những ngày thị trường giao dịch sôi động, phí giao dịch trên các blockchain Layer2 có thể lên tới 0,5 USD mỗi giao dịch, tình trạng tắc nghẽn blockchain cũng đã diễn ra (như trong ngày Arbitrum cho phép claim airdrop token ARB). 

Từ đó, nhu cầu về một giải pháp Layer3 đã ra đời, với mục đích cải thiện hiệu suất của các Layer2. 

Layer3 sẽ cải thiện hiệu suất của Layer2 như thế nào? 

Layer3, như tên gọi, có thể hiểu đơn giản là một lớp giao thức được xếp chồng lên Layer2. Tuy nhiên, Layer3 có hướng tiếp cận hơi khác so với Layer2. Bên cạnh việc giảm tải cho Layer2, lớp giao thức này còn tập trung vào khả năng tùy biến (customizability). Các nhà phát triển trên Layer3 có thể xây dựng những thiết kế được cá nhân hóa vốn khó thực hiện trên Layer2, với chi phí thực thi thấp hơn, cũng như bảo toàn được tính riêng tư. 

Với hướng tiếp cận này, Layer3 sẽ có các use case gồm: 

• Tính tương thích: Layer3 tương thích với những máy chủ ảo khác bằng cách thiết lập một trình biên dịch cho các ngôn ngữ khác trên máy chủ ảo Layer2. 
• Tính hiệu quả: Nếu một ứng dụng muốn có TPS rất cao (như ứng dụng game, mạng xã hội…) thì nhà phát triển có thể giảm bớt bảo mật và sử dụng giải pháp Validium để xác minh giao dịch (settlement) trên Layer2. Ứng dụng đó cũng có thể tùy biến format của giao dịch để đạt được mức độ nén (compression rate) cao hơn. 
• Tính riêng tư: Một blockchain Layer3 tập trung vào tính riêng tư có thể được thiết kế sao cho việc xác minh giao dịch (settlement) được thực hiện trên Layer2, và các giao dịch này sẽ không được hiển thị công khai. 

Layer3 cũng sẽ có một số lợi thế so với Layer2 như: 

• Có hiệu suất cao và chi phí ổn định: Do các application blockchain (các Layer3) chỉ cần tập trung xử lý một số loại giao dịch nhất định (như mua bán vật phẩm trong game, tương tác trên mạng xã hội…). Các application blockchain cũng không bị ảnh hưởng bởi các ứng dụng khác như tình trạng thường gặp trên một blockchain thông thường (general purpose) – khi một ứng dụng đang được sử dụng nhiều thì có thể khiến toàn bộ chain đó bị lag. 
• Giảm chi phí bridge: Do dữ liệu của giao dịch bridge sẽ không cần phải được gửi lên Layer1. 
• Giảm thời gian chờ xử lý giao dịch: Phí giao dịch trên Layer2 vốn đã rẻ sẵn (so với Layer1) nên các giao dịch từ Layer3 sẽ không cần phải chờ đủ số lượng để gom thành từng batch trước khi gửi về Layer2. 

Các giải pháp Layer3 đang được phát triển 

Arbitrum Orbit Chain 

Các công cụ để phát triển Arbitrum Orbit Chain được Offchain Labs phát hành vào ngày 22/6/2023. Bộ công cụ này giúp nhà phát triển dễ dàng triển khai một Layer3 bên trên Layer2 Arbitrum. Nhà phát triển có thể chọn một trong ba blockchain Layer2 của Arbitrum (gồm Arbitrum One, Arbitrum Nova và Arbitrum Goerli) làm lớp Settlement. 

Bên cạnh đó, nhà phát triển cũng có thể chọn sử dụng công nghệ Rollup hoặc Anytrust cho Layer3 của mình. Sự khác nhau giữa hai công nghệ này đó là: Anytrust sử dụng DAC còn Rollup gửi dữ liệu giao dịch lên Layer2, do đó Anytrust rẻ hơn nhưng kém bảo mật hơn. 

Dành cho bạn nào chưa biết, DAC (viết tắt của Data Availability Committee – Ủy ban Khả dụng Dữ liệu) là một tổ chức có nhiệm vụ hỗ trợ lưu trữ dữ liệu cho các blockchain của Arbitrum (hiện tại mới chỉ hỗ trợ Arbitrum Nova), cũng như cung cấp dữ liệu khi được yêu cầu. DAC gồm 7 thành viên: 

• Reddit, Inc. 
• ConsenSys Software Inc. 
• QuickNode, Inc. 
• P2P.org 
• Google Cloud 
• Offchain Labs, Inc. 
• Opensea Innovation Labs Private Limited  

Quay lại với Orbit Chain, lợi thế của mô hình này là sự đơn giản trong quá trình triển khai một blockchain, khả năng tương tác (interoperability) với hệ sinh thái Arbitrum, cũng như tính tương thích với EVM+ được cung cấp bởi Stylus (cho phép lập trình với ngôn ngữ Rust, C, C++ và chạy trên máy ảo WASM). 

Hiện tại, một số Arbitrum Orbit Chain đã ra đời như Syndr, Volatilis, Sanko GameCorp…, sử dụng công nghệ triển khai blockchain nhanh chóng được cung cấp bởi Caldera. 

We're beyond excited to unveil and introduce our first three dedicated Arbitrum Orbit Chains in partnership with @SyndrHQ, @volatilistech, and @SankoGameCorp!

A thread on the details 🧵 pic.twitter.com/V8VG5tTAnv

— Caldera (@Calderaxyz) September 4, 2023

Starknet Fractal Scaling 

Trong bài viết “Fractal Scaling: From L2 to L3”, StarkWare (công ty phát triển Starknet) đã đưa ra mô hình Layer3 của Starknet. Trong đó, Layer3 không chỉ là application blockchain như Orbit Chain của Arbitrum, mà còn có thể là lớp tính toán chung cho các Layer3 khác. 

Mô hình Layer3 của Starknet cũng đã được Vitalik (founder của Ethereum) sử dụng làm ví dụ phân tích Layer3 trong bài viết “What kind of layer 3s make sense?”. Các bạn có thể đọc bài viết này để hiểu thêm về những trăn trở của Vitalik đối với vấn đề mở rộng Ethereum. 

Nhìn vào mô hình mở rộng của Starknet, có thể thấy Layer3 của Starknet gồm các thành phần sau: 

• StarkEx sẽ được chuyển đổi lên L3, với tính khả dụng của dữ liệu của Validium hoặc Rollup, ngay lập tức mang lại lợi ích về khả năng mở rộng đã được thử nghiệm trong nhiều lần battle test cho StarkNet. Công nghệ StarkEx đã được sử dụng bởi Sorare, Immutable X, dYdX… 
• Hệ thống app-specific StarkNet dành riêng cho ứng dụng được tùy chỉnh để có hiệu suất tốt hơn, có thể bằng cách sử dụng các cấu trúc lưu trữ được định sẵn hoặc tối ưu việc nén dữ liệu. 
• StarkNet với tính khả dụng của dữ liệu Validium, nhằm mục đích sử dụng chung cho các ứng dụng nhạy với sự thay đổi về giá. 
• Privacy Starknet (dưới dạng Layer4 của Starknet) nhằm cho phép các giao dịch bảo vệ quyền riêng tư mà không cần đưa chúng vào mạng Starknet public. 

Để củng cố tầm nhìn Layer3 cho Starknet, hai dự án Kakarot và Madara đã kết hợp với nhau để hỗ trợ các nhà phát triển xây dựng Layer3 zkEVM trên Starknet một cách dễ dàng. Kararot cũng là một dự án đáng chú ý khi đã nhận được khoản đầu tư pre-seed từ Vitalik Buterin và công ty StarkWare. 

zkSync Hyperchains 

Hyperchains là mô hình Layer3 của zkSync, có thể xem là một hệ sinh thái mở rộng zkSync. Các hyperchain hoạt động song song và tương tự như cấu trúc Fractal của zkEVM và có thể được tạo ra hoặc triển khai bởi bất kỳ thực thể nào mà không cần phê duyệt. 

Việc triển khai hyperchains của zkSync sử dụng phương pháp module, với một framework kit để phát triển phần mềm hyperchain (SDK) có sẵn, cho phép nhà phát triển lựa chọn các thành phần khác nhau cho blockchain của mình hoặc tự phát triển riêng. 

Hyperchains có các đặc điểm sau: 

• Với L2 là zkSync, đội ngũ Matter Labs kì vọng x10-x100 về hiệu suất, còn với L3 là vô hạn.  
• Với trình biên dịch LLVM, L3 của zkSync không chỉ hỗ trợ ngôn ngữ lập trình Solidity mà còn bất kỳ ngôn ngữ hiện đại nào khác như Rust, C++, Swift… 
• Các nhà phát triển có 3 lựa chọn về DA: ZK Rollup giúp hưởng bảo mật toàn diện từ Ethereum (Hướng tới các dự án DeFi), zkPorter kết hợp giữa on-chain và off-chain để tối ưu về phí và tốc độ (Hướng tới các dự án GameFi) và Validium với hiệu suất cao nhất tuy nhiên độ bảo mật cũng sẽ kém hơn.  
• Các Hyperchains được kết nối với nhau bằng cầu nối HyperBridges, gia tăng gấp 10 lần về độ bảo mật so với dùng cầu nối bên thứ 3. Tương tự với cầu nối IBC của Cosmos, XCM của Polkadot. 

Đánh giá xu hướng Layer3 

Layer3 vẫn đi theo lối mòn trong chiến lược mở rộng của Ethereum: mở rộng từ đáy lên đỉnh, trong đó nền móng là Layer1 Ethereum và càng lên cao sẽ càng có nhiều Layer2, Layer3… xếp chồng lên. Chiến lược mở rộng này vẫn gặp phải nhược điểm cố hữu đó là khả năng xử lý của Layer1 Ethereum chỉ có “nhiêu đó”. Do đó, dù có hàng trăm Layer2, Layer3… thì đến cuối cùng Ethereum vẫn nghẽn và lag. 

Tuy nhiên, Layer3 vẫn là phát minh thú vị của các nhà phát triển trên hệ sinh thái Ethereum. Không chỉ là “Rollup xếp chồng lên Rollup”, các Layer3 sẽ hỗ trợ các dự án game, mạng xã hội, trading phái sinh on-chain… tối ưu hóa tốc độ và chi phí giao dịch (cũng giống như concept subnet của Avalanche). Riêng Starknet còn sáng tạo hơn khi muốn xây dựng một Layer3 làm lớp tính toán chung cho các Layer3 khác (thay vì chỉ sử dụng Layer2 cho công việc này). 

Xu hướng Layer3 cũng đã thể hiện lối suy nghĩ mới của nhà phát triển trên Ethereum: không chỉ giới hạn trong ngôn ngữ lập trình Solidity, mà còn mở rộng ra các ngôn ngữ khác như Rust, C++…  

Trong bài viết “What kind of layer 3s make sense?”, Vitalik đã nhận xét như sau về xu hướng Layer3: 

“Một cấu trúc mở rộng 3 lớp – với các lớp giống nhau xếp chồng lên nhau – nhìn chung là sẽ không hoạt động tốt. Một cấu trúc rollup xếp chồng lên rollup – nơi mà 2 lớp rollup dùng chung một công nghệ – chắc chắn sẽ không hoạt động. Tuy nhiên, một cấu trúc 3 lớp – nơi mà Layer2 và Layer3 có mục đích khác nhau – thì có thể hoạt động.” 

Phát biểu trên cho thấy Vitalik phản đối việc xếp chồng các Rollup lên nhau, nhưng lại đồng tình với ý tưởng xây dựng app-chain trên các rollup. 

Kết luận 

Xu hướng phát triển blockchain Layer3 ra đời nhằm nâng cao hiệu suất của các Layer2, tập trung vào khả năng tùy biến, giúp nhà phát triển có thể tối ưu về tốc độ và phí giao dịch cho app-chain của mình. Một số mô hình Layer3 đáng chú ý gồm Arbitrum Orbit Chain, Starknet Fractal Scaling và zkSync Hyperchains. 

Đây là giai đoạn rất sớm trong sự phát triển của Layer3. Công nghệ này còn rất nhiều thách thức cần vượt qua, đặc biệt là sự tiêu chuẩn hóa về cơ sở hạ tầng để các Layer3 trên các Layer2 khác nhau có thể tương tác với nhau. 

Các bạn cũng có thể tìm hiểu về Layer3 và so sánh với OP Stack thông qua bài viết: OP Stack cùng tham vọng Superchain của Optimism