Giới thiệu

Tính mở rộng đã lâu đã là một thách thức đối với hầu hết các chuỗi khối công cộng trong lĩnh vực Blockchain. Ví dụ, Bitcoin đã trải qua một cuộc tranh luận về tính mở rộng kéo dài ba năm, và Ethereum gặp tắc nghẽn mạng do một trò chơi đơn giản, CryptoKitties. Để giải quyết vấn đề này, đã được đề xuất các giải pháp khác nhau trong ngành công nghiệp, bao gồm tính mở rộng ngắn hạn bằng cách tăng kích thước khối, hy sinh một phần tính phân quyền thông qua cơ chế đồng thuận DPoS, sử dụng cấu trúc thay thế như DAG, và phương pháp tính mở rộng ngoại chuỗi như subchains và sidechains.

Trong số đó, công nghệ phân mảnh được coi là một giải pháp hiệu quả và cơ bản. Tại Hội nghị phát triển viên năm 2016, nhà sáng lập Ethereum, Vitalik Buterin, đã công bố bài viết Ethereum 2.0 “purple paper,” giới thiệu ý tưởng xử lý giao dịch thông qua công nghệ phân mảnh. Là một hướng đi quan trọng để tăng tính mở rộng của blockchain, công nghệ phân mảnh tự động phân bổ tài nguyên tính toán thông qua xử lý song song, cải thiện khả năng mở rộng của mạng blockchain và đặt nền tảng kỹ thuật để hỗ trợ giao dịch toàn cầu tần suất cao.

Các giải pháp về khả năng mở rộng cho Blockchain hiện tại

Tổng quan về Công nghệ Phân mảnh

Nguồn gốc của ý tưởng

Công nghệ Sharding bắt nguồn từ phân vùng cơ sở dữ liệu, nhằm mục đích chia cơ sở dữ liệu lớn thành các phân đoạn nhỏ hơn để xử lý dữ liệu hiệu quả hơn. Ý tưởng kết hợp công nghệ sharding với blockchain lần đầu tiên được đề xuất vào năm 2015. Hai nhà nghiên cứu từ Đại học Quốc gia Singapore, Prateek Saxena và Lợi Lưu, đã trình bày một bài báo tại Hội nghị An ninh Quốc tế CCS. Họ đã sáng tạo chia các mạng blockchain thành các "mảnh" có khả năng xử lý các giao dịch đồng thời, cung cấp một giải pháp mới cho vấn đề khả năng mở rộng của các blockchain công khai.

Sau đó, cặp nhà nghiên cứu này đã biến lý thuyết thành thực tế, phát triển dự án dựa trên sharding đầu tiên, Zilliqa. Zilliqa đã áp dụng cơ chế đồng thuận lai giữa pBFT và PoW, trở thành chuỗi công khai hiệu quả nhất để xử lý giao dịch. Sau đó, công nghệ sharding cũng nhận được sự công nhận từ người sáng lập Ethereum Vitalik Buterin. Vào năm 2016, Ethereum đã đề xuất thiết kế sharding hai lớp, chia mạng Ethereum 2.0 thành chuỗi chính và chuỗi phân đoạn. Chuỗi chính, thông qua Hợp đồng quản lý trình xác thực (VMC), quản lý hoạt động của chuỗi phân đoạn, trong khi chuỗi phân đoạn sử dụng cơ chế đồng thuận PoS để đóng gói dữ liệu giao dịch và tạo khối xác thực. Trong khi đó, VMC đảm bảo tính hợp lệ của các giao dịch và truyền dữ liệu liên phân đoạn thông suốt thông qua mô hình UTXO và cây biên lai.

Sơ đồ luồng Nâng cấp Sharding Ethereum 2.0

Kể từ đó, khi công nghệ phân mảnh tiếp tục phát triển, một loạt các dự án đổi mới đã xuất hiện, đẩy mạnh sự đột phá về khả năng mở rộng của blockchain. Những dự án này không chỉ khám phá tiềm năng của phân mảnh trong tốc độ xử lý và hiệu suất mạng mà còn cung cấp sự hỗ trợ mạnh mẽ cho các ứng dụng thương mại quy mô lớn tiềm năng, hứa hẹn đưa công nghệ blockchain đến một câu chuyện mới về hiệu suất cao và ứng dụng rộng rãi.

Định nghĩa về Phân mảnh

Công nghệ Phân mảnh là một phương pháp tối ưu hóa kiến trúc Blockchain bằng cách chia mạng lưới Blockchain thành nhiều “shard” độc lập để cho phép xử lý song song dữ liệu. Mỗi shard hoạt động như một đơn vị xử lý độc lập có khả năng thực hiện giao dịch và xử lý dữ liệu một cách riêng biệt, do đó phân phối hiệu quả gánh nặng tính toán và lưu trữ của mạng lưới. Phương pháp này không chỉ cải thiện đáng kể tốc độ xử lý giao dịch của mạng lưới Blockchain mà còn tối ưu hóa yêu cầu lưu trữ của nút. Các nút không còn cần duy trì toàn bộ dữ liệu của toàn bộ Blockchain. Do đó, Phân mảnh nâng cao khả năng mở rộng và hiệu suất của mạng lưới Blockchain mà không ảnh hưởng đến bảo mật chung của mạng, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho các ứng dụng quy mô lớn.

Nguồn:Kiến trúc và Phương pháp mới cho Blockchain Phân mảnh Hiệu suất cao

Các loại Phân mảnh

Công nghệ phân mảnh có thể được phân loại thành ba loại chính: phân mảnh mạng, phân mảnh giao dịch và phân mảnh trạng thái. Nguyên tắc cốt lõi nằm ở việc "chỉnh một tất cả thành các phần và quản lý chúng một cách riêng biệt," cho phép nhiều mảnh xử lý các giao dịch khác nhau đồng thời và sau đó tổng hợp kết quả trên chuỗi chính, từ đó cải thiện hiệu suất tổng thể của mạng blockchain.

1. Mạng Phân mảnh
   Phân mảnh mạng là hình thức nền tảng của sharding mà các cơ chế sharding khác được xây dựng. Chìa khóa của network sharding nằm ở việc đảm bảo an ninh và ngăn chặn các cuộc tấn công của các node độc hại. Cụ thể, nó liên quan đến việc chọn ngẫu nhiên một nhóm các nút để tạo thành một phân đoạn và thiết lập sự đồng thuận độc lập trong phân đoạn để xử lý các giao dịch. Phương pháp này làm tăng đáng kể tính đồng thời của mạng vì nhiều phân đoạn đồng thời xử lý các giao dịch không liên quan, do đó cải thiện hiệu suất hệ thống. Zilliqa là một ví dụ điển hình về blockchain sử dụng phân mảnh mạng, kết hợp các cơ chế đồng thuận PoW và pBFT để nâng cao tốc độ. PoW ngăn chặn các cuộc tấn công Sybil, đảm bảo chỉ các nút hợp pháp mới tham gia vào sharding, trong khi pBFT tạo điều kiện cho sự đồng thuận giao dịch nhanh chóng, cải thiện đáng kể tốc độ xác nhận.

2. Phân mảnh giao dịch
   Phân mảnh giao dịch liên quan đến việc phân phối các giao dịch khác nhau đến các phân đoạn khác nhau để xử lý, do đó đẩy nhanh tốc độ xử lý giao dịch của toàn bộ mạng. Các giao dịch thường được phân bổ dựa trên địa chỉ của người gửi, nhóm các giao dịch liên quan để ngăn chặn chi tiêu gấp đôi. Ví dụ: nếu một địa chỉ bắt đầu hai giao dịch xung đột, chúng sẽ nhanh chóng được xác định và ngăn chặn trong cùng một phân đoạn. Trong trường hợp giao dịch xảy ra trên các phân đoạn, giao tiếp giữa các phân đoạn được sử dụng để phát hiện và chặn chi tiêu gấp đôi. Mô hình UTXO có thể cải thiện hơn nữa hiệu quả phân mảnh giao dịch, bất chấp các vấn đề tiềm ẩn như chia nhỏ các giao dịch lớn. Sự trưởng thành của phân mảnh giao dịch đã tiến bộ đáng kể, cho phép nhiều cơ chế đồng thuận hoạt động song song.

3. Phân mảnh trạng thái
   Phân mảnh trạng thái là loại phân mảnh phức tạp và thách thức nhất. Chìa khóa nằm ở việc đảm bảo rằng mỗi phân đoạn chỉ duy trì trạng thái bên trong của nó chứ không phải toàn bộ trạng thái toàn cầu của blockchain, do đó phân phối các yêu cầu lưu trữ dữ liệu. Tuy nhiên, khi giao dịch phân đoạn chéo xảy ra, các phân đoạn liên quan phải chia sẻ trạng thái giao dịch, yêu cầu giao tiếp giữa các phân đoạn thường xuyên có thể làm giảm hiệu suất. Hơn nữa, phân đoạn trạng thái phải đối mặt với những thách thức về tính nhất quán của dữ liệu và khả năng chịu lỗi: nếu một phân đoạn bị tấn công và ngoại tuyến, việc xác thực dữ liệu của phân đoạn đó có thể bị ảnh hưởng. Giải quyết vấn đề này có thể yêu cầu sao lưu trạng thái toàn cầu trên mỗi nút, nhưng các bản sao lưu như vậy xung đột với mục đích lưu trữ phi tập trung của phân mảnh trạng thái và có thể gây ra rủi ro tập trung.

Chiến lược triển khai Phân mảnh

Kiến trúc Phân mảnh

Thiết kế kiến trúc sharding là cốt lõi của công nghệ sharding, bao gồm các khái niệm thiết kế của main chain và subchain, cũng như phân bổ node trong và giữa các shard. Trong kiến trúc này, main chain duy trì sự nhất quán và bảo mật mạng, hoạt động như cốt lõi của blockchain, điều phối các hoạt động của subchain và đảm bảo tính nhất quán toàn cầu. Subchain là các khu vực độc lập phát sinh từ main chain, mỗi khu vực tập trung vào xử lý các loại giao dịch và hợp đồng thông minh cụ thể, từ đó đạt được sự song song độc lập để cải thiện hiệu suất và khả năng mở rộng.

Thêm vào đó, các node trong kiến trúc phân mảnh được chia thành hai vai trò: node phụ trách mảnh con, chịu trách nhiệm duy trì bản ghi giao dịch và trạng thái trong mảnh của họ trong khi tham gia vào sự đồng thuận để xác nhận các giao dịch, và node chéo mảnh, nhiệm vụ truyền tải thông tin và cập nhật trạng thái trên các mảnh để đảm bảo sự phối hợp và đồng bộ hóa giữa chuỗi chính và các mảnh con. Việc phân chia vai trò chi tiết này tăng cường sử dụng tài nguyên và tăng cường khả năng xử lý giao dịch tổng thể, đặt nền tảng vững chắc cho sự mở rộng và hoạt động hiệu quả của các mạng blockchain.

Nguồn:newcomputerworld

Lấy Mẫu Ngẫu Nhiên

Cơ chế lấy mẫu và lựa chọn ngẫu nhiên là rất quan trọng để đảm bảo tính bảo mật và công bằng của kiến trúc sharding. Chìa khóa nằm ở việc chọn ngẫu nhiên các nút để tạo thành các phân đoạn và ngăn chặn những kẻ tấn công độc hại tập trung quyền kiểm soát một phân đoạn. Trong quá trình lựa chọn nút, các thuật toán tạo số ngẫu nhiên dựa trên hàm băm thường được sử dụng để đảm bảo sự công bằng và phân cấp, loại bỏ các thành kiến dựa trên vị trí địa lý hoặc hành vi lịch sử. Điều này đảm bảo tất cả các nút có cơ hội bình đẳng được chọn vào các phân đoạn khác nhau, tăng cường sự phân cấp và khả năng chống kiểm duyệt của mạng.

Để ngăn kẻ tấn công thao túng một phân đoạn bằng cách kiểm soát một số nút nhất định, kiến trúc sharding thường giới thiệu nhiều cơ chế lựa chọn và chiến lược phân bổ nút động. Ví dụ: khi số lượng nút trong một phân đoạn đạt đến ngưỡng đã đặt, hệ thống sẽ tự động kích hoạt tổ chức lại phân đoạn, chọn ngẫu nhiên các nút mới để tham gia và đảm bảo phân phối các nút trong phân đoạn không trở nên quá tập trung. Ngoài ra, các cơ chế "tái cân bằng phân đoạn" định kỳ điều chỉnh phân phối nút trên các phân đoạn, ngăn kẻ tấn công khai thác sự tập trung của nút để tấn công hoặc thao túng một phân đoạn. Các cơ chế này làm giảm hiệu quả nguy cơ lỗi một điểm trong kiến trúc sharding và tăng cường khả năng phòng thủ của mạng chống lại các cuộc tấn công độc hại.

Nguồn: Một thuật toán đồng thuận phân mảnh hiệu quả cho hệ thống Blockchain

Thách thức và Giải pháp trong Phân mảnh

Vấn đề bảo mật

Các cuộc tấn công phản đối thích ứng đề cập đến các cuộc tấn công mà các nhân vật độc hại khai thác kiến thức của mình về điều kiện mạng để tấn công vào các shard cụ thể trong một mạng blockchain. Những kẻ tấn công có thể thao túng các giao dịch, phá hoại dữ liệu hoặc can thiệp vào quá trình xác nhận giao dịch để đạt được mục tiêu của họ. Vì mỗi shard trong kiến trúc phân mảnh có tương đối ít nút, điều này làm cho việc tấn công trở nên dễ dàng hơn đối với các kẻ tấn công để tập trung nỗ lực của họ vào một shard duy nhất, tăng nguy cơ an ninh. Để giải quyết vấn đề này, các biện pháp phải được thực hiện để đảm bảo tính toàn vẹn của shard.

Một giải pháp hiệu quả là giới thiệu các cơ chế xác minh nhiều lớp và các giao thức đồng thuận chia sẻ chéo. Cụ thể, nhiều nút xác thực nên được thiết lập trong mỗi phân đoạn để cộng tác xác nhận các giao dịch, do đó làm tăng độ phức tạp và chi phí của các cuộc tấn công. Ngoài ra, các giao thức đồng thuận giữa các phân đoạn tạo điều kiện chia sẻ thông tin và xác thực trạng thái giữa các phân đoạn, đảm bảo sự phối hợp và nhất quán trên toàn mạng và ngăn chặn các cuộc tấn công vào một phân đoạn duy nhất đe dọa toàn bộ mạng. Các cơ chế này tăng cường đáng kể khả năng phục hồi của các kiến trúc phân mảnh chống lại các cuộc tấn công và giảm rủi ro do các mối đe dọa đối thủ thích ứng gây ra.

Thách thức về khả năng sẵn có dữ liệu

Sự khả dụng dữ liệu là một thách thức quan trọng khác trong công nghệ phân mảnh. Khi phân mảnh trở nên phổ biến, việc xác minh một cách hiệu quả sự truy cập và tính toàn vẹn của dữ liệu trong mỗi mảnh trở nên cần thiết để duy trì sự ổn định của mạng blockchain. Một phương pháp để giải quyết thách thức này là lấy mẫu một phần của tập dữ liệu để nhanh chóng xác minh tính khả dụng của toàn bộ tập dữ liệu. Phương pháp này giảm thiểu công đoạn tính toán của việc kiểm tra tất cả dữ liệu, cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống.

Ngoài ra, cần thiết phải thiết lập các cơ chế xác minh hiệu quả. Ví dụ, các nút tham gia cần cung cấp chứng minh tương ứng về sự có sẵn của dữ liệu khi tạo các khối mới. Điều này đặc biệt quan trọng trong giao dịch qua các phân mảnh để đảm bảo tính nhất quán và chính xác của dữ liệu giữa các phân mảnh.

Case Studies

Công nghệ Phân mảnh Ethereum 2.0

Trong lộ trình khả năng mở rộng của Ethereum, Danksharding đại diện cho một bản nâng cấp mang tính cách mạng và là công nghệ cốt lõi để đạt được khả năng mở rộng quy mô lớn trong Ethereum 2.0. Không giống như các phương pháp sharding truyền thống, Danksharding tích hợp "thị trường phí hợp nhất" và áp dụng cơ chế đề xuất khối duy nhất, đơn giản hóa các quy trình giao dịch phân đoạn chéo. Việc triển khai kỹ thuật sẽ dần dần chuyển sang phân mảnh đầy đủ trong Ethereum 2.0 thông qua các cơ chế như EIP-4844 và proto-danksharding.

Độc đáo của Danksharding nằm ở thiết kế cấu trúc đổi mới của nó. Phân mảnh truyền thống chia mạng blockchain thành nhiều phụ chuỗi song song, mỗi phụ chuỗi độc lập xử lý giao dịch và đạt được sự đồng thuận. Ngược lại, Danksharding sử dụng một người đề xuất khối đơn để loại bỏ sự phức tạp và nhược điểm về hiệu suất do nhiều người đề xuất trong phân mảnh truyền thống gây ra. Beacon Chain, là lớp đồng thuận cốt lõi của Ethereum 2.0, đóng vai trò quan trọng trong quá trình này. Nó quản lý và phối hợp tất cả các nhà xác thực trong mạng Ethereum, đảm bảo an ninh và nhất quán. Trong khung Danksharding, Beacon Chain duy trì trạng thái của nhà xác thực và tạo điều kiện cho giao tiếp và đồng bộ dữ liệu giữa các phân mảnh, tăng cường hiệu suất tổng thể của Ethereum 2.0.

Việc triển khai Danksharding sẽ diễn ra trong nhiều giai đoạn. Ban đầu, proto-danksharding được giới thiệu như một giai đoạn chuyển tiếp trong quá trình nâng cấp Cancun của Ethereum. Sử dụng EIP-4844, nó hỗ trợ công nghệ Rollup để giảm chi phí lưu trữ dữ liệu, đặt nền tảng cho việc triển khai đầy đủ Danksharding. Hơn nữa, Danksharding sẽ tăng cường an ninh của Ethereum, ngăn chặn các mối đe dọa tiềm ẩn như tấn công 51%, đồng thời tối ưu hóa yêu cầu tính toán và lưu trữ trong mạng để hỗ trợ các ứng dụng phi tập trung quy mô lớn.

Nguồn: Phân giải ETH 2.0 - Giải thích Phân mảnh

Công nghệ Phân mảnh Polkadot

Polkadot đạt được sharding thông qua kiến trúc "parachain" sáng tạo của nó, cho phép các blockchain độc lập hoạt động trong cùng một mạng trong khi đạt được khả năng tương tác. Mỗi parachain là một mạng blockchain độc lập xử lý dữ liệu và giao dịch của nó. Các parachain này được phối hợp và quản lý thông qua Relay Chain, cung cấp một cơ chế đồng thuận thống nhất và đảm bảo an ninh mạng, cũng như đồng bộ hóa dữ liệu và tính nhất quán trên tất cả các parachain.

Parachains cũng có thể được tùy chỉnh, cho phép cấu trúc quản trị độc lập và chức năng tùy chỉnh để đáp ứng yêu cầu cụ thể, từ đó tăng cường tính linh hoạt và khả năng mở rộng của mạng lưới. Kiến trúc parachain của Polkadot đặc biệt phù hợp với các ứng dụng phi tập trung (DApps) có nhu cầu cao, đặc biệt là trong các lĩnh vực DeFi, NFT và DAO, nơi mà tính linh hoạt và khả năng mở rộng của nó đã được chứng minh. Ví dụ, cơ chế đấu giá khe parachain của Polkadot cho phép mỗi parachain bảo vệ quyền kết nối với Relay Chain và sử dụng tài nguyên tính toán cụ thể trong suốt thời gian thuê. Với việc thêm nhiều parachains, Polkadot có thể đạt được khả năng xử lý giao dịch cao hơn và phí thấp hơn.

Trong Polkadot 1.0, phân phối các nguồn lực cốt lõi được xác định thông qua hệ thống đấu giá kéo dài hai năm. Trong phiên bản 2.0, phân phối nguồn lực trở nên linh hoạt hơn. Khi có thêm parachains tham gia và nguồn lực được phân phối động, Polkadot sẽ trở thành một hệ sinh thái đa chuỗi hiệu quả hỗ trợ một loạt các ứng dụng phi tập trung.

Nguồn: Polkadot v1.0

Công nghệ Phân mảnh NEAR

NEAR Protocol sử dụng công nghệ phân mảnh động Nightshade độc đáo, cho phép hệ thống điều chỉnh số lượng shards một cách linh hoạt dựa trên nhu cầu mạng, duy trì hoạt động hiệu quả và ổn định dưới các tải khác nhau. Kiến trúc Nightshade, thành công được triển khai trên mainnet của NEAR, xử lý lượng giao dịch lớn và hỗ trợ phát triển DApp, đặc biệt là vượt trội trong điều kiện tải cao.

Ưu điểm cốt lõi của Nightshade nằm ở khả năng phân mảnh động, điều chỉnh số lượng phân đoạn trong thời gian thực để cải thiện hiệu suất mạng và khả năng mở rộng. Với việc nâng cấp Giai đoạn 2 sắp tới, NEAR giới thiệu những cải tiến đáng kể cho kiến trúc hiện có của mình, bao gồm công nghệ "Xác thực không trạng thái". Sự đổi mới này cho phép các nút xác thực NEAR hoạt động mà không cần lưu trữ cục bộ các trạng thái phân đoạn, thay vào đó tự động thu thập thông tin "nhân chứng trạng thái" từ mạng để xác thực. Cách tiếp cận này cải thiện hiệu quả xử lý phân đoạn, giảm yêu cầu phần cứng cho trình xác thực và cho phép tham gia rộng rãi hơn. Khi công nghệ sharding tiếp tục phát triển, NEAR có vị trí tốt để hỗ trợ tăng trưởng người dùng quy mô lớn và cung cấp nền tảng kiến trúc cho việc áp dụng rộng rãi các ứng dụng phi tập trung.

Nguồn:NEAR Protocol là gì? Hệ điều hành Blockchain (BOS)

Công nghệ Phân mảnh TON

Kiến trúc TON áp dụng một cấu trúc đa tầng bao gồm một masterchain và workchains, đảm bảo hoạt động mạng hiệu quả và giao tiếp liền mạch giữa các chuỗi khối. Masterchain phục vụ như sổ cái lõi của mạng, lưu trữ tiêu đề khối cho tất cả các workchain và quản lý trạng thái tổng thể của mạng, bao gồm nâng cấp giao thức và bầu cử người xác thực. Workchains là các phụ chuỗi độc lập trong mạng TON, mỗi cái chuyên biệt trong các kịch bản ứng dụng cụ thể hoặc nhu cầu kinh doanh, từ đó đạt được tính linh hoạt và chuyên môn hóa của mạng.

TON nhấn mạnh tính tương thích qua chuỗi, cho phép tương tác mượt mà với các mạng blockchain khác nhau để nâng cao tính sử dụng của hệ sinh thái và chức năng liên blockchain. Một trong những đổi mới đáng chú ý nhất của TON là mô hình phân mảnh vô hạn, cho phép mạng điều chỉnh động số lượng phân mảnh theo tải giao dịch. Trong trường hợp tải cao, TON chia phân mảnh để xử lý nhiều giao dịch hơn; trong trường hợp tải thấp, phân mảnh hợp nhất để tiết kiệm tài nguyên và cải thiện hiệu suất tổng thể. Thiết kế mở rộng theo chiều ngang này cho phép TON đáp ứng yêu cầu giao dịch ngày càng tăng mà không làm giảm hiệu suất, hỗ trợ các ứng dụng có lưu lượng cao như DeFi.

Hơn nữa, TON giới thiệu công nghệ Hypercube, trong đó thời gian truyền dữ liệu tăng theo hàm logarithm với số lượng blockchain. Điều này có nghĩa là ngay cả khi mạng TON mở rộng đến hàng triệu chuỗi, tốc độ xử lý và thời gian phản hồi vẫn không bị ảnh hưởng. Về lý thuyết, TON có thể hỗ trợ lên đến 4.3 tỷ workchain, mặc dù hiện tại, triển khai chỉ bao gồm masterchain và base chain. Kiến trúc đổi mới này thể hiện tiềm năng của TON trong môi trường tải cao, đồng thời thúc đẩy sự phổ biến rộng rãi của công nghệ blockchain.

Nguồn:Phân mảnh | Mạng mở

Hướng nghiên cứu tương lai

Các Tiến Triển Tiềm Năng trong Công Nghệ Phân Mảnh

• Tương thích Cross-Chain: Với sự tiến bộ trong công nghệ phân mảnh, việc giao tiếp giữa các chuỗi sẽ trở nên ngày càng quan trọng, đặc biệt là khi nhu cầu trao đổi thông tin và tài sản giữa các mạng blockchain khác nhau tăng lên. Công nghệ phân mảnh trong tương lai có thể tích hợp thêm giao thức giao tiếp xuyên chuỗi như Relay Chain của Polkadot và IBC của Cosmos, để cho phép tương tác liền mạch trên các phân mảnh và chuỗi.
• Bảo mật nâng cao thông qua Quản trị Phân mảnh: Việc điều chỉnh phân mảnh động và cơ chế quản trị linh hoạt sẽ trở thành trọng tâm của nghiên cứu trong tương lai. Các chuỗi phân mảnh vẫn đối mặt với thách thức trong việc cân bằng bảo mật và phi tập trung. Các mô hình bảo mật mới nổi, như cơ chế động viên kinh tế và chia sẻ người xác minh phân mảnh, sẽ được khám phá để giảm thiểu nguy cơ tấn công vào các chuỗi phân mảnh.
• Tích hợp với Bảo vệ Quyền riêng tư: Sự kết hợp giữa phân mảnh và bảo vệ quyền riêng tư sẽ là điều quan trọng trong các ứng dụng nhạy cảm với dữ liệu. Các công nghệ như chứng minh không có tri thức và môi trường thực thi đáng tin cậy (TEE) có thể trở thành các phần không thể thiếu của phân mảnh, đảm bảo an ninh dữ liệu khi chuỗi phân mảnh mở rộng.

Tiềm năng Kết hợp và Đổi mới trong Các Kiến trúc Blockchain Khác

• Các đổi mới kiến trúc Hybrid: Các kiến trúc blockchain trong tương lai có thể kết hợp nhiều công nghệ, chẳng hạn như tích hợp phân mảnh với DAG (Đồ thị không chu trình) hoặc kiến trúc blockchain đa tầng. Các chuỗi đa tầng có thể tận dụng các chuỗi chính và phụ để đạt được việc phân mảnh dữ liệu và mở rộng giữa các chuỗi hiệu quả hơn. Ví dụ, chuỗi chính có thể tập trung vào bảo mật và sự nhất quán, trong khi các chuỗi phụ xử lý phân mảnh linh hoạt hơn.
• Thích ứng với điện toán lượng tử: Khi điện toán lượng tử tiến bộ, các kiến trúc blockchain sẽ ngày càng xem xét khả năng tương thích lượng tử. Các lợi thế tính toán và mã hóa của điện toán lượng tử có khả năng nâng cao hiệu quả sharding. Đồng thời, phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa chống lại các mối đe dọa lượng tử đối với các thuật toán mã hóa hiện tại, đặc biệt là trong các cơ chế xác thực và giao tiếp giữa các phân đoạn.
• Quản lý mảnh thông minh do trí tuệ nhân tạo định hướng: Trí tuệ nhân tạo và học máy có thể được áp dụng để tự động hóa và tối ưu hóa mạng lưới phân mảnh, đặc biệt là trong việc dự đoán tải mảnh, dự báo lưu lượng và điều chỉnh mảnh động. Trong tương lai, quản lý mảnh do trí tuệ nhân tạo sẽ cho phép các blockchain tối ưu hóa phân bổ tài nguyên một cách linh hoạt, cải thiện hiệu suất mạng tổng thể và trải nghiệm người dùng.

Kết luận

Công nghệ Phân mảnh chia mạng blockchain thành nhiều "mảnh" độc lập và song song, hiệu quả giảm tải trên các nút cá nhân và nâng cao khả năng xử lý giao dịch. Đây đang trở thành trọng tâm cốt lõi trong việc tăng cường lĩnh vực Blockchain. Từ Danksharding của Ethereum 2.0 đến mô hình phân mảnh vô tận của TON, ngày càng có nhiều mạng blockchain khám phá và triển khai công nghệ Phân mảnh để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng về khả năng xử lý giao dịch. Trong khi đó, những thách thức như khả năng tương thích qua các chuỗi và sẵn có dữ liệu đã tạo ra những đổi mới công nghệ mới, cho phép hợp tác và luồng tài sản giữa các blockchain khác nhau.

Tuy nhiên, việc triển khai công nghệ sharding không phải là không có thách thức. Các vấn đề như bảo mật, tính nhất quán của dữ liệu và hiệu quả của giao tiếp chia sẻ chéo đòi hỏi những đột phá hơn nữa. Nhìn về phía trước, công nghệ sharding sẽ tiếp tục thúc đẩy blockchain hướng tới một kỷ nguyên mới về hiệu suất cao và ứng dụng rộng rãi. Khi công nghệ trưởng thành, các kiến trúc sharding sẽ trở nên linh hoạt và an toàn hơn, hỗ trợ các ứng dụng phi tập trung hơn (DApps) và đổi mới tài chính, cuối cùng mang lại sự bền vững và đổi mới lớn hơn cho hệ sinh thái blockchain toàn cầu.