Sự bùng nổ của công nghệ sổ cái phân tán trong thập kỷ qua đã đặt ra những thách thức chưa từng có đối với hạ tầng cơ sở của ngành tài chính số. Khi các mạng lưới như Bitcoin và Ethereum chuyển mình từ những thử nghiệm công nghệ sang các nền tảng định chế toàn cầu, bài toán về khả năng mở rộng quy mô (scalability) đã trở thành tâm điểm của mọi cuộc thảo luận kỹ thuật. Theo phân tích từ Tấn Phát Digital, trong kiến trúc blockchain, khái niệm Layer 1 và Layer 2 không chỉ đơn thuần là sự phân cấp về mặt vật lý mà còn là một chiến lược thiết kế tinh vi nhằm giải quyết "Tam giác nan giải Blockchain" (Blockchain Trilemma) — một mô hình lý thuyết khẳng định rằng rất khó để một hệ thống phi tập trung đạt được đồng thời tính bảo mật, tính phi tập trung và khả năng mở rộng quy mô cao. Việc phân tách các chức năng của mạng lưới thành nhiều lớp là con đường duy nhất để đưa công nghệ blockchain tiếp cận với hàng tỷ người dùng mà không làm mất đi các giá trị cốt lõi về sự minh bạch và tính kháng kiểm duyệt.
Hệ thống phân lớp và Tam giác nan giải Blockchain
Mọi nỗ lực phát triển các giải pháp mở rộng đều bắt nguồn từ những ràng buộc cốt lõi của Tam giác nan giải. Scalability, hay khả năng mở rộng, được định nghĩa là năng lực của một mạng lưới trong việc xử lý khối lượng giao dịch ngày càng tăng mà không làm suy giảm hiệu suất hoặc tăng chi phí vận hành một cách đột biến. Đối với các blockchain thế hệ thứ nhất và thứ hai, việc duy trì tính phi tập trung và tính bảo mật thường dẫn đến sự hạn chế về thông lượng (throughput).
Bitcoin, với cơ chế đồng thuận Proof-of-Work (PoW) và thời gian tạo khối 10 phút, chỉ có thể xử lý khoảng 7 giao dịch mỗi giây (TPS). Tương tự, Ethereum trong trạng thái nguyên bản chỉ đạt khoảng 15-30 TPS. Những con số này hoàn toàn không đủ để hỗ trợ các ứng dụng thực tế như thanh toán bán lẻ, trò chơi điện tử trực tuyến hay các sàn giao dịch phái sinh phức tạp vốn yêu cầu hàng nghìn giao dịch mỗi giây với độ trễ tối thiểu. Do đó, các nhà phát triển đã chia các phương pháp tiếp cận thành hai nhóm chính: các giải pháp tác động trực tiếp vào giao thức cốt lõi (Layer 1) và các giải pháp xây dựng trên nền tảng hạ tầng sẵn có (Layer 2).
Xem thêm: Blockchain Trilemma
Layer 1: Lớp nền tảng và các cải tiến giao thức cốt lõi
Layer 1 (L1) được hiểu là lớp cơ sở hay giao thức mẹ của một mạng blockchain. Đây là nơi mọi quy tắc về đồng thuận, cấu trúc dữ liệu và bảo mật được định nghĩa. Các ví dụ điển hình về Layer 1 bao gồm Bitcoin, Ethereum, Solana và BNB Chain. Khi một blockchain Layer 1 được nâng cấp để mở rộng quy mô, điều đó có nghĩa là các thay đổi được thực hiện trực tiếp trên mã nguồn gốc của giao thức, thường yêu cầu sự đồng thuận của toàn bộ mạng lưới và có thể dẫn đến các đợt phân tách cứng (hard fork).
Cơ chế đồng thuận và hiệu quả năng lượng
Giải pháp mở rộng Layer 1 đầu tiên thường là thay đổi hoặc tối ưu hóa cơ chế đồng thuận. Việc chuyển dịch từ Proof-of-Work (PoW) sang Proof-of-Stake (PoS) là một minh chứng điển hình, tiêu biểu là sự kiện "The Merge" của Ethereum. PoS cho phép mạng lưới chọn các trình xác thực (validators) dựa trên số lượng tài sản họ đặt cọc thay vì khả năng giải các thuật toán toán học phức tạp tốn nhiều điện năng. Điều này không chỉ giúp mạng lưới thân thiện hơn với môi trường mà còn tạo điều kiện để xử lý dữ liệu nhanh hơn và ổn định hơn.
Công nghệ phân mảnh (Sharding)
Sharding được coi là một trong những giải pháp Layer 1 mạnh mẽ nhất để giải quyết vấn đề thông lượng. Khái niệm này mượn từ kiến trúc cơ sở dữ liệu truyền thống, trong đó một tập dữ liệu khổng lồ được chia nhỏ thành các phân đoạn (shards) dễ quản lý. Trong ngữ cảnh blockchain, Sharding cho phép chia mạng lưới thành nhiều nhánh hoạt động song song. Thay vì mọi nút (node) phải xác thực toàn bộ giao dịch trên toàn mạng, mỗi nút chỉ cần xử lý dữ liệu thuộc phân đoạn của mình.
Các loại Sharding phổ biến:
Sharding Tĩnh (Static Sharding): Số lượng shard được cố định dựa trên số nút ban đầu. Ưu điểm là thiết kế đơn giản, dễ triển khai giai đoạn đầu, nhưng hạn chế là khó linh hoạt khi nhu cầu mạng thay đổi đột ngột.
Sharding Động (Dynamic Sharding): Tự động điều chỉnh số lượng shard và phân bổ nút theo nhu cầu thực tế. Giải pháp này giúp tối ưu hóa tài nguyên và giảm tải giao tiếp chéo, dù có độ phức tạp kỹ thuật rất cao trong khâu điều phối.
BlockFlow: Chia công suất đào trên nhiều shard song song. Đây là cách giữ được tính bảo mật của PoW trong khi tăng TPS, nhưng yêu cầu sự phối hợp cực kỳ chặt chẽ giữa các thợ đào.
Quy trình sharding thường bao gồm bốn bước cốt lõi: khởi tạo dữ liệu, thiết lập cấu hình phân đoạn, xác định đồng thuận nội bộ và liên phân đoạn, cuối cùng là tái cấu hình mạng lưới. Các nghiên cứu gần đây cho thấy sharding đạt được thông lượng cao hơn và độ trễ thấp hơn so với việc chỉ điều chỉnh kích thước khối hoặc tối ưu hóa đồng thuận thông thường.
Tăng kích thước khối (Block Size Increase)
Đây là giải pháp đơn giản nhất về mặt kỹ thuật: bằng cách cho phép mỗi khối chứa nhiều dữ liệu giao dịch hơn, số lượng giao dịch được xử lý trong mỗi đơn vị thời gian sẽ tăng lên. Tuy nhiên, phương pháp này vấp phải sự phản đối lớn từ cộng đồng do rủi ro tập trung hóa. Khối dữ liệu càng lớn thì yêu cầu về phần cứng và băng thông của các nút xác thực càng cao, khiến các cá nhân khó có thể chạy nút độc lập.
Layer 2: Sự trỗi dậy của các giải pháp mở rộng ngoài chuỗi
Layer 2 (L2) là một lớp mạng hoặc giao thức phụ được xây dựng trên đỉnh của một blockchain Layer 1. Vai trò chính của Layer 2 là giảm tải cho lớp nền tảng bằng cách xử lý các giao dịch ở một môi trường tách biệt, sau đó chỉ gửi kết quả tóm tắt hoặc bằng chứng xác thực về chuỗi chính. Cách tiếp cận này cho phép Layer 2 tận dụng tính bảo mật và phi tập trung của Layer 1 trong khi vẫn đạt được tốc độ xử lý vượt trội và chi phí cực thấp.
Sự khác biệt căn bản giữa hai lớp này nằm ở chiến lược thực thi: trong khi Layer 1 là "nguồn gốc của sự thật" và nơi quyết toán cuối cùng, Layer 2 là công cụ thực thi hiệu suất cao.
Các mô hình Layer 2 phổ biến
State Channels (Kênh trạng thái): Cho phép người tham gia thực hiện vô số giao dịch ngoài chuỗi. Chỉ có giao dịch mở và đóng kênh được ghi lại trên blockchain chính. Ví dụ tiêu biểu là Lightning Network của Bitcoin. Hạn chế là yêu cầu người dùng phải trực tuyến để theo dõi kênh nhằm tránh gian lận.
Plasma: Tạo ra các "chuỗi con" liên kết với chuỗi chính. Các chuỗi con xử lý phần lớn khối lượng công việc và định kỳ gửi các gốc Merkle về chuỗi chính. Dù có khả năng mở rộng cao cho giao dịch đơn giản, nhưng quy trình rút tiền của Plasma rất phức tạp.
Sidechains (Chuỗi bên): Là các blockchain độc lập chạy song song với chuỗi chính, kết nối qua cầu nối hai chiều. Khác với Rollups, sidechains có bộ xác thực riêng nên không hoàn toàn kế thừa bảo mật từ Layer 1. Polygon PoS là một ví dụ điển hình.
Xem thêm: Blockchain hoạt động như thế nào?
Rollup: Công nghệ thống trị kỷ nguyên mở rộng
Rollup hiện được coi là giải pháp Layer 2 triển vọng nhất nhờ khả năng kết hợp hoàn hảo giữa thông lượng cao và bảo mật kế thừa từ chuỗi chính. Bản chất của Rollup là "cuộn" hàng trăm giao dịch vào một lô duy nhất, thực thi ngoài chuỗi và sau đó đăng tải dữ liệu giao dịch lên Layer 1. Điều này giúp phân phối phí gas đắt đỏ của L1 cho hàng nghìn người dùng, làm giảm chi phí giao dịch cá nhân xuống mức tối thiểu.
So sánh chi tiết hai loại Rollup chính:
Optimistic Rollups (Rollup lạc quan):
Bảo mật: Dựa trên cơ chế kinh tế (phạt những người gian lận).
Cơ chế: Giả định mọi giao dịch là hợp lệ trừ khi bị chứng minh ngược lại trong "khoảng thời gian thử thách" (thường là 7 ngày).
Tính hữu hạn: Chậm do phải đợi thời gian thử thách kết thúc.
Ưu điểm: Tương thích rất tốt với EVM, dễ dàng chuyển đổi dApps từ L1.
Ví dụ: Arbitrum One, Optimism (OP Mainnet).
Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups):
Bảo mật: Dựa trên mật mã học (toán học đảm bảo tính đúng đắn).
Cơ chế: Sử dụng bằng chứng mật mã (Validity Proofs) để chứng minh tính hợp lệ trước khi gửi lên chuỗi chính.
Tính hữu hạn: Nhanh, gần như tức thì sau khi nộp bằng chứng.
Ưu điểm: Bảo mật tuyệt đối và nén dữ liệu tốt hơn, dù chi phí xác minh bằng chứng cao hơn.
Ví dụ: zkSync Era, Starknet, Polygon zkEVM.
Lộ trình mô-đun hóa và các cột mốc quan trọng năm 2026
Theo cập nhật mới nhất từ Tấn Phát Digital, hệ sinh thái Ethereum đã có những bước tiến khổng lồ. Bản nâng cấp Fusaka đã chính thức hoàn tất giai đoạn cuối cùng vào ngày 7 tháng 1 năm 2026 với việc triển khai các đợt fork BPO2 (Blob Parameter Only), giúp tối ưu hóa đáng kể khả năng xử lý dữ liệu blob cho các Layer 2.
Tiếp theo trong năm 2026, lộ trình mở rộng quy mô sẽ tập trung vào:
Bản nâng cấp Glamsterdam: Dự kiến kích hoạt vào giữa năm 2026, tập trung vào xử lý giao dịch song song (parallel processing) và tăng giới hạn Gas lên mức 200-300 triệu đơn vị mỗi khối, hướng tới mục tiêu 10.000 TPS cho Layer 1.
Bản nâng cấp Heze-Bogota: Dự kiến vào cuối năm 2026 để hoàn thiện các tính năng về quyền riêng tư và bảo mật nâng cao.
Vấn đề về tính sẵn có của dữ liệu (Data Availability - DA)
Khi các Layer 2 thực thi giao dịch ngoài chuỗi, bài toán Data Availability (DA) trở nên sống còn. Các giải pháp DA chuyên dụng đã ra đời để cung cấp lớp lưu trữ rẻ hơn chuỗi chính:
Celestia: Sử dụng công nghệ Data Availability Sampling (DAS), cho phép xác nhận dữ liệu mà chỉ cần tải xuống một phần nhỏ ngẫu nhiên.
EigenDA: Tận dụng bảo mật từ Ethereum thông qua cơ chế restaking, cung cấp thông lượng cực cao cho các chuỗi yêu cầu hiệu suất lớn.
Avail: Tập trung vào việc sử dụng bằng chứng KZG và DAS để đảm bảo tính sẵn có với thời gian hữu hạn cực nhanh (khoảng 40 giây).
Layer 3: Lớp ứng dụng chuyên biệt
Trong khi Layer 2 giải quyết mở rộng chung, Layer 3 (L3) trỗi dậy như lớp dành riêng cho các ứng dụng cụ thể, mang lại sự tùy chỉnh tối đa và chi phí siêu thấp.
Các dự án Layer 3 tiêu biểu:
Xai Games (Nền tảng Arbitrum Orbit): Hạ tầng chuyên biệt cho Web3 Gaming, xử lý hàng triệu giao dịch in-game với chi phí gần như bằng không.
zkStack (Nền tảng zkSync Era): Khung công việc cho phép tạo ra các Hyperchains có tính tùy chỉnh cực cao cho doanh nghiệp.
Degen Chain (Nền tảng Base): Hệ sinh thái sôi động dành cho cộng đồng SocialFi và các ứng dụng vi mô.
Orbs (Đa chuỗi): Cung cấp logic backend phi tập trung, giúp thực thi các tính năng phức tạp mà L1 và L2 không hỗ trợ trực tiếp.
Mở rộng quy mô ngoài Ethereum: Bitcoin và Solana năm 2026
Hệ sinh thái Solana đang chuẩn bị cho sự kiện ra mắt mainnet của bản nâng cấp Alpenglow vào quý 1 năm 2026, hứa hẹn đưa thời gian xác nhận giao dịch xuống mức kỷ lục 100-150 miligiây. Song song đó, trình khách Firedancer cũng đang dần hoàn thiện để nâng thông lượng mạng lưới lên mức hàng triệu TPS.
Đối với Bitcoin, kỷ nguyên "BitcoinFi" đã đạt đến cột mốc mới với việc ra mắt testnet Bitcoin Quantum vào tháng 1 năm 2026, nhằm bảo vệ mạng lưới trước các mối đe dọa từ máy tính lượng tử trong tương lai. Các giải pháp như Stacks và BitVM tiếp tục mở rộng khả năng hợp đồng thông minh, giúp Bitcoin không chỉ là tài sản lưu trữ mà còn là một nền tảng tài chính năng động.
10 Case Study Điển Hình về Ứng Dụng Kiến Trúc Đa Tầng
Dưới đây là 10 ví dụ thực tế minh chứng cho hiệu quả của các giải pháp mở rộng, được tổng hợp bởi Tấn Phát Digital:
Arbitrum (Ethereum L2): Thống trị thị trường DeFi với TVL đạt khoảng 16,5 tỷ USD vào cuối năm 2025. Nhờ nâng cấp ArbOS Atlas, Arbitrum đã cắt giảm 90% chi phí giao dịch cho người dùng, xử lý trung bình 30 giao dịch mỗi giây (TPS) trong năm 2024.
Manta Pacific (Ethereum L2): Là mạng L2 đầu tiên ứng dụng Modular DA của Celestia. Giải pháp này đã giúp người dùng tiết kiệm hơn 10 triệu USD phí gas chỉ riêng trong năm 2024. Chi phí lưu trữ dữ liệu của Manta qua Celestia thấp hơn 99,78% so với mức trung bình của thị trường sử dụng Ethereum L1 truyền thống.
Immutable X (Gaming L2): Chuyên biệt cho NFT và Gaming với công nghệ zk-rollup. Năm 2024, hệ sinh thái này tăng trưởng 71% với 181 thông báo game mới. Ví Immutable Passport đã vượt mốc 2,5 triệu lượt đăng ký, giúp loại bỏ rào cản phí gas cho game thủ.
Ronin Network (Sidechain chuyển sang L2): Xương sống của Axie Infinity. Sau khi vượt qua sự cố năm 2022, Ronin đạt mức 2,27 triệu địa chỉ hoạt động hàng ngày (DAA) vào năm 2024. Theo lộ trình, Ronin sẽ hoàn tất việc chuyển đổi thành một Ethereum L2 chính thức vào quý 2 năm 2026 để tăng cường bảo mật.
Xai Games (Arbitrum L3): Layer 3 đầu tiên tập trung vào Gaming. Trong Q3 2024, Xai đã xử lý hơn 11 triệu giao dịch, cho phép thực hiện các vi giao dịch trong game với chi phí gần như bằng không mà không làm tắc nghẽn mạng L2 chính.
Helium (Solana DePIN): Sau khi di cư từ blockchain riêng sang Solana, Helium đã tiết kiệm 1000 lần chi phí mint NFT cho các thiết bị hotspots. Trong Q4 2024, mạng lưới đã xử lý 576TB dữ liệu, tăng trưởng 555% so với quý trước nhờ khả năng mở rộng của Solana.
Hivemapper (Solana DePIN): Ứng dụng bản đồ phi tập trung đã ánh xạ hơn 140 triệu km trên toàn cầu. Việc sử dụng hạ tầng Solana giúp Hivemapper xử lý lượng dữ liệu hình ảnh 4K khổng lồ và trả thưởng cho hàng nghìn người đóng góp mỗi giây với phí cực thấp.
Base (Ethereum L2): Mạng L2 của Coinbase đã chiếm 63% tổng doanh thu phí của toàn bộ hệ sinh thái L2 vào tháng 12 năm 2024. Lợi thế phân phối từ sàn giao dịch giúp Base đạt 9,3 triệu người dùng hoạt động hàng tháng, thúc đẩy sự bùng nổ của SocialFi qua các ứng dụng như Farcaster.
Lightning Network (Bitcoin L2): Được triển khai thành công tại El Salvador để hỗ trợ thanh toán hàng ngày. Với khả năng xử lý lý thuyết lên đến 1 triệu TPS, Lightning Network đã biến Bitcoin từ một "vàng kỹ thuật số" chậm chạp thành một phương tiện thanh toán vi mô hiệu quả.
Polygon & Nike (Enterprise Web3): Nền tảng.SWOOSH của Nike trên Polygon đã thu hút hơn 330.000 ví đăng ký. Đợt mở bán giày kỹ thuật số "Our Force 1" đã đạt doanh thu 1 triệu USD chỉ trong 48 giờ, chứng minh khả năng xử lý tệp khách hàng quy mô lớn của các doanh nghiệp truyền thống trên Layer 2.
Câu hỏi thường gặp (FAQ)
Sự khác biệt cơ bản nhất giữa Layer 1 và Layer 2 là gì? Layer 1 là chuỗi blockchain gốc (như Ethereum) chịu trách nhiệm về bảo mật và đồng thuận cuối cùng. Layer 2 là các giải pháp xây dựng trên Layer 1 để xử lý giao dịch nhanh hơn và rẻ hơn, sau đó gửi kết quả về Layer 1.
Tam giác nan giải Blockchain (Blockchain Trilemma) là gì? Đây là mô hình lý thuyết cho rằng một mạng lưới blockchain khó có thể đạt được đồng thời cả 3 yếu tố: Bảo mật (Security), Phi tập trung (Decentralization) và Khả năng mở rộng (Scalability).
Rollup hoạt động như thế nào? Rollup "cuộn" hàng trăm giao dịch riêng lẻ thành một gói dữ liệu duy nhất, thực thi chúng ngoài chuỗi để giảm tải cho Layer 1, nhưng vẫn lưu trữ dữ liệu hoặc bằng chứng xác thực trên chuỗi chính để đảm bảo bảo mật.
Nên chọn Optimistic Rollup hay ZK-Rollup? Optimistic Rollup phù hợp với các ứng dụng yêu cầu tính tương thích EVM cao và chi phí vận hành thấp hơn hiện nay. ZK-Rollup vượt trội về tính bảo mật mật mã học và cho phép rút tiền ngay lập tức mà không cần đợi 7 ngày thử thách.
EIP-4844 (Proto-Danksharding) có tác động gì đến người dùng? Nâng cấp này giới thiệu cấu trúc "blob" giúp giảm phí giao dịch trên các Layer 2 từ 10 đến 100 lần, làm cho các ứng dụng như GameFi và SocialFi trở nên khả thi về mặt kinh tế.
Sharding có làm giảm tính bảo mật của mạng lưới không? Nếu được thiết kế tốt, Sharding không làm giảm bảo mật. Nó chia mạng lưới thành các mảnh nhỏ xử lý song song, giúp tăng thông lượng mà không đòi hỏi mỗi nút phải lưu trữ toàn bộ lịch sử giao dịch khổng lồ.
Tại sao chúng ta cần Layer 3 khi Layer 2 đã rất nhanh? Layer 3 cung cấp khả năng tùy chỉnh siêu chuyên biệt cho từng ứng dụng (như logic game hoặc quyền riêng tư DeFi) mà Layer 2 tổng quát không thể đáp ứng tối ưu, đồng thời giúp giảm phí giao dịch xuống mức gần như bằng không.
Bản nâng cấp Firedancer của Solana có gì đặc biệt? Đây là một trình xác thực hoàn toàn mới được viết bằng C++, giúp Solana đạt thông lượng lý thuyết lên đến 1 triệu giao dịch/giây, đồng thời tăng tính ổn định của mạng lưới thông qua đa dạng hóa mã nguồn.
Data Availability (Tính sẵn có của dữ liệu) quan trọng thế nào? Nếu dữ liệu giao dịch L2 không sẵn có trên chuỗi chính, người dùng không thể kiểm tra tính đúng đắn của giao dịch hoặc rút tiền trong trường hợp Layer 2 gặp sự cố.
Lộ trình của Ethereum sau năm 2025 sẽ đi về đâu? Ethereum sẽ tiến tới giai đoạn "The Surge" và "The Verge" với mục tiêu 100.000 TPS thông qua công nghệ PeerDAS, Full Danksharding và Verkle Trees để duy trì vị thế nền tảng thanh toán toàn cầu.
Hướng tới sự trừu tượng hóa chuỗi
Hành trình giải quyết bài toán mở rộng quy mô blockchain đã đưa chúng ta đến kiến trúc đa tầng phức tạp. Tầm nhìn của Tấn Phát Digital và cộng đồng blockchain toàn cầu trong năm 2026 là hướng tới "trừu tượng hóa chuỗi" (Chain Abstraction). Tại đó, người dùng không còn cần quan tâm họ đang ở Layer nào; các giao dịch sẽ diễn ra mượt mà, tức thì và chi phí gần như biến mất, đặt nền móng cho sự chấp nhận rộng rãi của blockchain trong mọi khía cạnh đời sống.
