Là một ngành công nghiệp non trẻ, không gian blockchain luôn trong tình trạng phát triển không ngừng. Đối với loài người, chất xúc tác cho sự tiến hóa đã và vẫn là nhu cầu sinh tồn. Song song đó, chất xúc tác cho sự phát triển trong thế giới blockchain là chi phí gas cắt cổ. Theo đó, quy mô mà quá trình phát triển blockchain tập trung vào là mở rộng mạng lưới để hỗ trợ số lượng giao dịch cao mà không buộc người dùng phải đối mặt với phí gas tốn kém. Cách tiếp cận phổ biến nhất để phát triển, tức là mở rộng quy mô chuỗi khối, là cách tiếp cận theo mô-đun (modular); mỗi chức năng cụ thể của blockchain đều được thực hiện bởi một mạng riêng lẻ. Celestia là một trong những mạng như vậy có quyền sở hữu các mục đích chính của chuỗi khối – tính sẵn có và đồng thuận của dữ liệu. Bài viết này sẽ khám phá mạng Celestia và thành công hiện tại của nó trong việc mở rộng quy mô chuỗi khối.
Khắc phục vấn đề về tính sẵn có của dữ liệu
Ở cấp độ cơ bản, trong khi các chuỗi khối truyền thống như Bitcoin và Ethereum tạo điều kiện thuận lợi cho các chuyển động giao dịch đơn giản và phức tạp, chúng còn phục vụ mục đích của nền tảng dữ liệu thúc đẩy các phương thức lưu trữ phi tập trung. Mỗi khối trong chuỗi khối liên kết dài nhất là các bit dữ liệu đại diện cho các giao dịch và chuyển động giao dịch xảy ra trong khoảng thời gian đó. Theo đó, tính sẵn có của dữ liệu trong chuỗi khối đảm bảo khối được đề xuất có dữ liệu giao dịch hoàn chỉnh có thể truy cập được đối với tất cả người tham gia mạng; điều này rất quan trọng để duy trì tính toàn vẹn, tin cậy của blockchain và xác nhận tính hợp lệ của giao dịch. Dữ liệu này là một phần của mỗi khối và rất quan trọng đối với hoạt động của các mạng phi tập trung; một cuốn sổ cái lịch sử và bất biến. Theo đó, tính sẵn có của dữ liệu thể hiện lời hứa về khả năng truy cập dữ liệu trong chuỗi khối – đảm bảo rằng mọi giao dịch từng được tạo điều kiện trên chuỗi đều có thể được truy cập bởi tất cả những người tham gia mạng.
Điều này hình thành nên ý tưởng về sự đồng thuận xã hội dựa trên những sự thật đã được thống nhất. Để khắc sâu những sự thật này vào các bức tường của chính blockchain, một khối được phổ biến khắp các nút của mạng phải đảm bảo rằng tất cả dữ liệu chứa liên quan đến các giao dịch có trong một khối đều có sẵn để tải xuống. Đáng chú ý, trong mỗi khối có giới hạn dữ liệu, biểu tượng cho giới hạn lưu trữ của nó – khái niệm này được gọi là không gian khối. Khi dữ liệu trong khối được phân phối cho những người tham gia mạng khác, một số nút nhất định, được gọi là nút đầy đủ, sẽ tải xuống và thực hiện lại các giao dịch. Quá trình này cho phép xác nhận tính hợp lệ của mọi giao dịch trong khối được đề xuất và do đó dẫn đến việc phát hiện các giao dịch độc hại được người xây dựng khối đưa vào.
Theo nghĩa này, các chuỗi khối truyền thống, như Bitcoin và Ethereum, dựa vào các cá nhân, tổ chức và công ty để chạy các nút đầy đủ nhằm bảo vệ tính bảo mật và chức năng của mạng. Tuy nhiên, việc chạy một nút liên tục thực hiện các tác vụ này là một thách thức về mặt tính toán và đòi hỏi không gian lưu trữ cũng như nguồn cung cấp năng lượng xử lý lớn. Sau đó, các nút đầy đủ được giao nhiệm vụ xác minh tính toàn vẹn của chuỗi khối bằng cách kiểm tra xem các khối và giao dịch có tuân thủ các quy tắc đồng thuận của mạng hay không, hầu hết các cá nhân đều không thể điều hành được.
Để giải quyết khó khăn cơ bản trong việc bảo mật mạng và tăng tính phân cấp của nó, nhiều người tham gia đã được khuyến khích lưu trữ các nút nhẹ (light nodes). Còn được gọi là máy khách hạng nhẹ (light client), các nút nhẹ không lưu trữ bản sao đầy đủ của mạng mà thay vào đó dựa vào các bằng chứng đơn giản và mối quan hệ dựa trên sự tin cậy với các nút đầy đủ để xác thực giao dịch. Các light node không tải xuống toàn bộ khối, thay vào đó được thiết kế để chấp nhận tiêu đề của khối, được phần lớn người xác thực hoặc người khai thác xác nhận. Cách tiếp cận này đối với các yêu cầu nút áp đảo đã tỏ ra hiệu quả vì mặc dù chúng cung cấp mức độ bảo mật và phân cấp thấp hơn cho chuỗi khối, nhưng chúng lại thuận tiện cho phạm vi địa lý rộng hơn của những người tham gia mạng.
Bất chấp những khác biệt về mô tả này, các nút đầy đủ (full nodes) và nút nhẹ (light nodes) về cơ bản là độc lập theo một cách quan trọng khác; các nút nhẹ không có khả năng đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về đảm bảo tính khả dụng của dữ liệu. Như vậy, sự tồn tại, hiện diện và tác động của các light nodes đã vô tình làm phát sinh vấn đề về tính sẵn có của dữ liệu. Các nút đầy đủ có quyền truy cập vào toàn bộ khối và do đó không thể gửi bằng chứng cho các nút nhẹ liên quan đến tính hợp lệ hoặc vô hiệu của khối do sự phụ thuộc vốn có rằng người nhận có quyền truy cập vào tất cả dữ liệu của blockchain. Vấn đề nằm ở đây; các nút nhẹ hoàn toàn dựa vào độ tin cậy của các nút đầy đủ trong mạng.
Vấn đề về tính sẵn có của dữ liệu là biểu hiện của sự phụ thuộc vào các nút đầy đủ. Nó phát sinh khi các nhà phát triển cố gắng xây dựng và thiết kế các ứng dụng khách nhẹ có độ tin cậy tối thiểu có quyền truy cập vào tất cả dữ liệu trong một khối. Bằng cách này, khách hàng sẽ không phụ thuộc vào các nút đầy đủ cho dữ liệu giao dịch của họ và do đó có thể hoạt động độc lập trái ngược với mô hình đại biểu . Đồng thời với tính năng này, việc vận hành và bảo trì đảm bảo tính sống động, vì nút nhẹ không thể tăng đến mức có thể so sánh với nút đầy đủ.
Celestia tập trung vào vấn đề này bằng cách tiếp cận thành lập theo mô-đun thay thế dành cho khách hàng hạng nhẹ.
Tắc nghẽn, cuộn (Rollups) và không gian khối
Trong khi vấn đề này và nhu cầu cấp thiết về một giải pháp cho các light nodes không cần sự tin cậy rõ ràng là có liên quan, thì một câu hỏi có thể xuất hiện là liệu căn bệnh hiện tại có cần một biện pháp khắc phục hay không.
Một tuyên bố thường được rao giảng trong không gian blockchain có nội dung “chúng tôi sẵn sàng tiếp nhận hàng triệu người dùng tiếp theo” của công nghệ. Tuy nhiên, quan điểm này cho thấy các nhà xây dựng đã lơ là nhiệm vụ tập trung vào hàng triệu người dùng hiện tại thường xuyên gặp phải xích mích khi giao dịch. Trong suốt năm 2021 và 2022, phí gas cho mạng Ethereum đã tăng vọt lên mức cao chưa từng thấy trước đây. Giống như tất cả các thị trường, lượng gas trả cho mỗi giao dịch thay đổi dựa trên cung và cầu. Đúng như mong đợi, nhu cầu tượng trưng cho số lượng cá nhân hoặc tổ chức tìm cách giao dịch tại bất kỳ thời điểm cụ thể nào; đối với một cơ hội ngắn hạn như kinh doanh chênh lệch giá, giá khí sẽ tăng vọt khi nhu cầu lấn át nguồn cung.
Mặt khác, nguồn cung được xác định bởi các giới hạn về dữ liệu trong mỗi khối. Sử dụng gas làm tài nguyên chung để đo lường chi phí của một giao dịch trong một khối, theo EIP-1559 , các khối Ethereum có mục tiêu khí trung bình dài hạn có thể thay đổi là 15 triệu gas . Điều này có nghĩa là gas sẽ tăng nhanh chóng để quản lý kích thước khối khi trọng lượng của tất cả các giao dịch trong một khối vượt quá mục tiêu 15 triệu gas. Hơn nữa, mỗi khối Ethereum vẫn được giới hạn ở mức 30 triệu đơn vị gas. Bạn có thể tìm thêm thông tin chi tiết về cách tính gas và duy trì mục tiêu này trong bài viết của Zerocap về hard fork London và phần giới thiệu về EIP-1559 .
Hơn nữa, để cung cấp thêm chiều sâu cho tầm quan trọng của vấn đề tắc nghẽn này, lộ trình Ethereum về cơ bản tập trung vào việc biến lớp cơ sở thành chuỗi đồng thuận và sẵn có dữ liệu tối ưu cho các mạng lớp 2 hoạt động trên blockchain. Rollups và các giải pháp mở rộng quy mô lớp 2 khác tìm cách cải thiện trải nghiệm người dùng cho các mạng lớp 1, như Ethereum, bằng cách giảm chi phí giao dịch và tốc độ thực thi. Trong trường hợp tổng hợp, điều này đạt được thông qua việc gộp một số lượng đáng kể các giao dịch lại với nhau thành một tổng hợp và đăng giao dịch đã nén đó lên lớp cơ sở (thường là Ethereum). Phương pháp này cho phép tất cả người giao dịch trong một đợt duy nhất chia sẻ chi phí giao dịch duy nhất trên Ethereum.
Tuy nhiên, giống như hầu hết các giải pháp dựa trên phần mềm về khả năng mở rộng, khi thử nghiệm thực tế, một vấn đề khác đã xuất hiện trong biện pháp khắc phục hiện có. Khi các hợp đồng thông minh trên lớp 2 trở nên phức tạp hơn, ngày càng có nhiều dữ liệu liên quan đến việc thực hiện hợp đồng được đăng lên lớp 1. Do tầm quan trọng của việc đảm bảo dữ liệu cho các chuỗi khối, tất cả dữ liệu này, được gọi là calldata, phải có thể truy cập được đối với các nút xác thực các giao dịch trên lớp 1. Nếu không có calldata, lô giao dịch không thể được xác thực và hơn nữa, nếu nó không được lưu trữ trong dữ liệu của khối thì tính khả dụng của dữ liệu không thể được đảm bảo. Do đó, mặc dù có vẻ như các đợt tổng hợp đang nâng cao hiệu quả sản lượng giao dịch của hệ sinh thái blockchain, nhưng chi phí lại tăng bất đối xứng liên quan đến tính sẵn có của dữ liệu.
Sau đó, các chuỗi khối đang trở nên tắc nghẽn nghiêm trọng, áp lực này đè nặng lên các nhà cung cấp nút đầy đủ mà không có khả năng tận dụng sự hỗ trợ của các nút nhẹ có độ tin cậy tối thiểu.
Mô hình Web chuyển đổi từ máy chủ sang đám mây
Các cá nhân trong space, thường là những người được gọi là “người mài giũa – grifters”, thích thường xuyên so sánh sự phát triển và áp dụng không gian blockchain với không gian internet. Tuy nhiên, có thể so sánh phù hợp và chính xác hơn là sự phát triển của công nghệ làm nền tảng cho cả hai ngành.
Không phải tất cả các sản phẩm và dịch vụ ra đời từ khả năng kết nối được cung cấp bởi các máy chủ và đám mây được tổ chức tập trung đều dễ sử dụng và thuận tiện về mặt thẩm mỹ. Thay vào đó, trong những ngày đầu của web, mỗi trang web sẽ cần quản lý và chạy máy chủ vật lý của riêng mình. Chi phí chung của nhiệm vụ này có thể ngăn cản nhiều cá nhân và công ty tận dụng công nghệ đang phát triển. Dần dần, một giải pháp đổi mới xuất hiện để nâng cao trình độ công nghệ – nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ chia sẻ; kết quả là việc thiết lập một trang web trở nên thuận tiện hơn đáng kể mà không cần đến máy chủ vật lý. Theo thời gian, việc tạo ra các hệ thống lưu trữ dựa trên đám mây, mỗi trang web đã có thể lưu trữ máy ảo của riêng mình để báo trước những tầm cao mới về tính linh hoạt và khả năng kiểm soát thông qua tính mô-đun tuyệt vời mà không làm tăng đáng kể chi phí.
Sự phát triển của ngành công nghiệp máy tính có thể được đánh giá qua lăng kính tiến triển của tế bào từ sinh vật đơn bào đến sinh vật đa bào phức tạp. Trước sự ra đời của SDK và điện toán đám mây, mỗi máy tính giống như một sinh vật đơn bào, phải lưu trữ tất cả thông tin trong ranh giới giới hạn của riêng mình. Tuy nhiên, sau sự ra đời của những công nghệ này, máy tính đã phát triển thành các sinh vật đa bào, nơi thông tin có thể được lưu trữ trong một “máy chủ đám mây” chung giống như hệ thống thần kinh trung ương, cho phép dung lượng lưu trữ và khả năng kết nối cao hơn.
Khi các chuỗi khối bắt đầu phải đối mặt với các vấn đề về khả năng mở rộng và liên quan đến chi phí về cơ bản giống với các vấn đề mà hệ thống internet gặp phải, các giải pháp áp dụng cho mạng phi tập trung có thể được chắt lọc và so sánh với sự phát triển của các máy chủ tập trung, thay thế. Trước các chuỗi khối có mục đích chung như Ethereum, các mạng phi tập trung chỉ có thể tạo điều kiện thuận lợi cho một tiện ích duy nhất, được tích hợp trong chính cơ sở hạ tầng của nó. Ví dụ: các công cụ khai thác chuỗi khối Bitcoin đã hỗ trợ mục tiêu của mạng là tạo điều kiện cho hệ thống thanh toán phi tập trung, không cần tin cậy. Tuy nhiên, với việc thành lập The World Computer, Ethereum, một chuỗi khối Turing-Complete, các tiện ích mới có thể đạt được mà không cần phải có bộ trình xác nhận riêng của nó một cách giáo điều; thay vào đó, nó có thể dựa vào trình xác nhận Ethereum. Mặc dù điều này thể hiện một bước nhảy vọt đáng kể từ Bitcoin có mục đích duy nhất sang tiêu chuẩn blockchain hỗ trợ hợp đồng thông minh, mỗi blockchain có mục đích chung đảm nhận từng vai trò của một mạng; đồng thuận , thực hiện , giải quyết và sẵn có dữ liệu .
Được mang lại từ buổi bình minh của các giải pháp mở rộng quy mô lớp 2 chỉ cố gắng hoạt động như một mạng thực thi cho các chuỗi khối, các mạng phi tập trung đã bắt đầu tự mô-đun hóa .
Chuỗi khối nguyên khối (Monolithic Blockchains): Một máy chủ trên mỗi mạng
Như đã giới thiệu ở phần trước, các blockchain chỉ mới bắt đầu ủy thác nhiều vai trò mà chúng được yêu cầu thực hiện. Do đó, trạng thái hiện tại của các chuỗi khối hiện tại vẫn tương đối nguyên khối và cô lập, thường hoạt động trong chân không mà không tận dụng các dịch vụ của các chuỗi khác. Điều này có thể được hình dung rõ nhất bằng Ethereum; Mạng Ethereum cung cấp cơ chế đồng thuận để xác thực các giao dịch, thực thi hợp đồng thông minh thông qua Máy ảo Ethereum (EVM), các khối để lưu trữ dữ liệu giao dịch và cơ chế giải quyết để chứng minh. Mặc dù điều này là tích cực trong việc cung cấp môi trường thực thi chung cho các ứng dụng phi tập trung (dApps) trên Ethereum, nhưng nó dẫn đến tất cả các hợp đồng dựa trên Ethereum bị ràng buộc bởi cùng các quy tắc tương thích với EVM.
Kiến trúc nguyên khối của các chuỗi này đang bị hạn chế nghiêm trọng và làm phát sinh tình trạng tắc nghẽn cũng như các vấn đề tương ứng mà người dùng các chuỗi khối đó gặp phải. Các chuỗi khối nguyên khối tìm cách khái quát hóa các vai trò, cung cấp sổ cái phân tán và phi tập trung cho các giao dịch, nắm giữ, lưu trữ dữ liệu, giải quyết bằng chứng, v.v. Trong trường hợp một vai trò có chi phí tính toán cao hơn vai trò kia do thiết kế đồng nhất này, các nhà giao dịch trên chuỗi sẽ phải chịu tổn thất này dưới dạng chi phí bổ sung.
Chuyển sang tập trung cụ thể vào khía cạnh dữ liệu, có thể thấy rõ rằng các chuỗi khối sử dụng môi trường thực thi của chúng để lưu trữ dữ liệu khi các khối chủ yếu chứa đầy dữ liệu cuộc gọi thay vì giao dịch. Đây là điểm tương đồng ban đầu giữa giai đoạn đầu của Internet và blockchain; một máy chủ gốc, có chủ quyền trên mỗi trang web hoặc trong trường hợp này là blockchain. Tuy nhiên, một lần nữa, giống như các hệ thống đám mây dùng chung được cung cấp cho các trang web, các chuỗi khối chuyên dụng, như Celestia, đã nổi lên cung cấp cho các chuỗi một mạng duy nhất để lưu trữ dữ liệu và khối giao dịch. Bằng cách này, các blockchain không phải chịu thêm chi phí bổ sung đối với những người giao dịch được yêu cầu trả tiền để đảm bảo tính sẵn có của dữ liệu mà thay vào đó đưa ra chi phí rẻ hơn đáng kể.
Lớp đồng thuận và sẵn có dữ liệu có thể cắm được (Consensus & Data Availability Layer): Đám mây của chuỗi khối (The Cloud of Blockchains)
Celestia là một lực lượng đổi mới trong bối cảnh blockchain, được thiết kế tỉ mỉ để phục vụ như một lớp đồng thuận và sẵn có dữ liệu có thể cắm được cho các blockchain khác, với trọng tâm chính là tổng hợp. Là đám mây của chuỗi khối, Celestia có khả năng tách rời sự đồng thuận và thực thi, giống như tách người chỉ huy khỏi dàn nhạc, điều này cho phép biểu diễn hài hòa và hiệu quả hơn. Trong khuôn khổ này, sự đồng thuận đạt được thông qua việc sử dụng giao thức đồng thuận Tendermint , trong khi vẫn đảm bảo tính sẵn có của dữ liệu. Điều này đảm bảo rằng tất cả các giao dịch trong một khối đều có sẵn và được đăng bởi người đề xuất khối, trao quyền cho mạng xác định trạng thái của blockchain.
Sự đổi mới quan trọng của Celestia nằm ở sự tách biệt rõ ràng giữa thứ tự giao dịch và xác thực. Thay vì xác thực các giao dịch, Celestia dựa vào một lớp lõi mỏng để sắp xếp các giao dịch, trong khi lớp thực thi của ngăn xếp chuỗi khối mô-đun chịu trách nhiệm xác thực. Bằng cách đó, nó làm giảm độ phức tạp và nâng cao hiệu quả tổng thể của hệ thống. Như đã nêu trong bài báo “ LazyLedger: Sổ cái khả dụng dữ liệu phân tán với hợp đồng thông minh phía khách hàng ”, lớp cốt lõi của Celestia chỉ tập trung vào tính khả dụng của dữ liệu, đảm bảo rằng tất cả dữ liệu đều có thể truy cập được đối với những khách hàng sau đó có thể xác thực các giao dịch một cách độc lập.
Cách tiếp cận độc đáo này cho phép các nút tổng hợp, hoạt động theo cùng các quy tắc hợp lệ, tính toán cùng một trạng thái miễn là lịch sử của Celestia không bị thay đổi. Bằng cách giảm tải quy trình xác thực xuống lớp thực thi, Celestia giảm đáng kể các yêu cầu về tài nguyên trên mạng, dẫn đến tăng khả năng mở rộng và bảo mật. Hơn nữa, nó cho phép mức độ linh hoạt cao hơn, vì các môi trường thực thi khác nhau có thể dễ dàng được kết nối với Celestia, từ đó thúc đẩy một hệ sinh thái gồm các giải pháp đa dạng và có thể tùy chỉnh.
Kiến trúc đột phá của Celestia giải phóng các bản tổng hợp khỏi sự cần thiết phải phụ thuộc vào một chuỗi khối khác để thực thi nhằm chia sẻ bảo mật. Nó đạt được điều này bằng cách đảm bảo rằng tất cả những gì được yêu cầu là một thỏa thuận về lịch sử chung của các giao dịch đã đặt hàng. Cách tiếp cận sáng tạo này biến Celestia thành một “nhà tiên tri về tính khả dụng của dữ liệu” một cách hiệu quả, xác minh tính khả dụng của dữ liệu một cách hiệu quả, đảm bảo rằng ngay cả khi người đề xuất khối phải hành xử ác ý, hệ thống vẫn sẽ duy trì tính bảo mật và chức năng của nó. Do đó, bằng cách tách rời sự đồng thuận và thực thi, Celestia mở đường cho một hệ sinh thái blockchain mô-đun hơn, cho phép các dự án khác nhau tận dụng sự đảm bảo về tính sẵn có của dữ liệu mà không bị giới hạn bởi một môi trường thực thi duy nhất. Do đó, khuôn khổ này cung cấp nền tảng an toàn và có thể mở rộng cho tương lai của công nghệ blockchain, cung cấp nhiều ứng dụng và giao thức có thể tích hợp liền mạch với Celestia để đạt được mức độ hiệu quả và bảo mật tuyệt vời.
Khắc phục chi phí sẵn có của dữ liệu: Lấy mẫu sẵn có của dữ liệu
Lấy mẫu tính khả dụng của dữ liệu (DAS) đóng vai trò là nền tảng trong phương pháp đổi mới của Celestia nhằm đạt được tính khả dụng của dữ liệu trong khi vẫn duy trì khả năng mở rộng. Bằng cách không yêu cầu mọi người tham gia tải xuống và xác thực toàn bộ dữ liệu, DAS giới thiệu một phương pháp hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn để đảm bảo tính sẵn có của dữ liệu. Điều kỳ diệu đằng sau DAS nằm ở mã hóa xóa, một công nghệ dự phòng có nguồn gốc từ các phương tiện vật lý như CD-ROM. Mã hóa xóa bổ sung thêm dữ liệu dư thừa vào dữ liệu gốc, cho phép khôi phục ngay cả trong trường hợp bị hỏng hoặc mất mát. Điều này đạt được bằng cách chuyển đổi dữ liệu gốc thành đa thức, sử dụng các hệ số để tạo ra các điểm dữ liệu dư thừa. Các ký hiệu được mã hóa được chọn theo cách mà đa thức có thể được xây dựng lại từ một số lượng vừa đủ, ngay cả khi một số bị mất hoặc bị hỏng.
Việc triển khai DAS của Celestia tận dụng lợi thế của mã hóa xóa, được giải thích thêm bên dưới, cho phép các khối được xác thực trong thời gian tuyến tính phụ do có sự tham gia rộng rãi. Thay vì dựa vào mỗi trình xác thực để lưu trữ giá trị giao dịch của toàn bộ khối trước khi xác thực nó, DAS cho phép người xác thực thực hiện các nhiệm vụ nhỏ hơn, cuối cùng dẫn đến mức phí nhỏ hơn. Cách tiếp cận này cũng ngăn chặn các bot gửi thư rác vào mạng vì phí đóng vai trò ngăn chặn.
Trong mạng của Celestia, kích thước khối tăng dựa trên số lượng người xác thực, duy trì xác suất khôi phục khối lớn hơn 99% . Kết quả là, tất cả những người tham gia tiếp tục lấy mẫu cùng một lượng dữ liệu, nhưng số lượng người xác nhận tăng lên cho phép tăng kích thước khối mà không làm mất giới hạn xác suất cần thiết. Phương pháp khéo léo này tạo điều kiện cho việc mở rộng quy mô theo chiều ngang, đảm bảo cả tính khả dụng của dữ liệu và khả năng mở rộng mạng.
Mã hóa xóa (Erasure Coding)
Mã hóa xóa, một kỹ thuật được chế tạo tỉ mỉ, dệt nên một mạng lưới dữ liệu dư thừa phức tạp để bảo vệ phần gốc. Mục tiêu chính của nó: khôi phục dữ liệu mặc dù bị hỏng hoặc mất mát. Phép thuật của mã hóa xóa xuất hiện từ lĩnh vực toán học của phép nội suy đa thức, trong đó một đa thức được xây dựng để đi qua một tập hợp các điểm dữ liệu. Bằng cách sử dụng đa thức này, dữ liệu dư thừa bổ sung sẽ kết hợp với dữ liệu gốc, sẵn sàng sửa chữa mọi lỗi hoặc thông tin bị thiếu.
Quá trình mã hóa xóa bộc lộ tính nghệ thuật của nó bằng cách chuyển đổi dữ liệu gốc thành đa thức, các hệ số của nó là chìa khóa cho dữ liệu dư thừa. Các ký hiệu mã hóa hoặc các điểm cụ thể được lựa chọn cẩn thận, đảm bảo đa thức có thể được xây dựng lại từ đủ các ký hiệu này ngay cả khi một số ký hiệu bị mất hoặc bị hỏng.
Mã hóa Reed-Solomon, một phương pháp mã hóa xóa phổ biến, sử dụng phép nội suy đa thức để tạo ra nhiều bản sao được mã hóa của dữ liệu gốc. Hãy xem xét một tin nhắn “HELLO” được mã hóa. Đầu tiên, nó được chuyển đổi thành một chuỗi số, chẳng hạn như mã ASCII : 72, 69, 76, 76, 79. Tiếp theo, một đa thức được tạo thành với các số này làm hệ số:
Cuối cùng, bạn đánh giá đa thức ở một số điểm để nhận được thông báo được mã hóa. Ví dụ: nếu bạn đánh giá đa thức ở 5 điểm, bạn sẽ nhận được 5 bản sao được mã hóa của thông báo:
Theo đó, chúng ta có các điểm sau dọc theo đa thức của mình: (1, 392), (2, 8153), (3, 21229), (4, 46556), (5, 89369). Bây giờ, giả sử bạn mất 3 bản sao được mã hóa này, chỉ giữ lại, ví dụ: f(3) và f(5). Bạn vẫn có thể xây dựng lại tin nhắn gốc bằng cách sử dụng phép nội suy đa thức để tìm đa thức gốc dựa trên các bản sao được mã hóa còn lại.
Được trang bị các điểm (3, 21229) và (5, 89369), chúng ta chuyển sang phép nội suy đa thức một lần nữa. Cho đa thức có bậc 4, có thể tìm được đa thức bậc 4 đi qua hai điểm này:
Chúng tôi thay thế các điểm vào phương trình:
Giải a, b, c, d, e bằng phương pháp nghịch đảo ma trận, ta thấy:
Phương trình đa thức lướt qua các điểm (3, 21229) và (5, 89369), phản ánh phương trình ban đầu:
Bằng cách đánh giá đa thức tại x=0, chúng ta bắt đầu làm sáng tỏ thông điệp ban đầu:
Vì đa thức “f(x)” tương đương với tin nhắn gốc được mã hóa bằng cách sử dụng mã hóa xóa, giá trị của đa thức tại x=0 cho chúng ta ký tự cuối cùng của tin nhắn, “O”. Để khôi phục toàn bộ thông báo “HELLO”, chúng ta phải đánh giá đa thức tại x=1, x=2, x=3 và x=4:
Với các giá trị này, giờ đây chúng ta có thể chuyển đổi kết quả số thành ký tự bằng mã ASCII tương ứng của chúng:
Ghép các chữ cái này lại, ta sẽ thấy thông điệp ban đầu là “HELLO”.
Lấy mẫu sẵn có dữ liệu (DAS)
Quy trình của DAS là một giải pháp sáng tạo nhằm giải quyết một trong những thách thức chính trong việc mở rộng hệ thống blockchain: đảm bảo tính khả dụng của dữ liệu mà không tạo gánh nặng cho các nút với yêu cầu tải xuống và lưu trữ toàn bộ khối. DAS dựa vào số lượng mẫu không đổi để xác định xem dữ liệu có đáng tin cậy và không bị thao túng hay không. Số lượng mẫu có thể được đặt thành một giá trị cụ thể, chẳng hạn như 10, dẫn đến khả năng bị lừa là khoảng 1 trên 1000. Ngay cả với số lượng mẫu cao hơn, chẳng hạn như 20, vẫn chỉ có 1 trên một triệu khả năng bị lừa. Số lượng mẫu cần thiết không đổi không thay đổi dựa trên kích thước của khối, cho dù đó là 1 megabyte, 1 gigabyte hay 1 terabyte. Về cơ bản, điều này cực kỳ quan trọng đối với khả năng mở rộng phương pháp tiếp cận của Celestia vì nó có nghĩa là số lượng mẫu cần thiết sẽ không đổi bất kể kích thước khối.
Tuy nhiên, tính năng này không phải là không có hạn chế. Để đảm bảo an toàn cho dữ liệu, dữ liệu không thể được sắp xếp trên một dòng. Thay vào đó, nó phải được sắp xếp theo hình vuông, mở rộng theo hai chiều. Điều này có nghĩa là cần phải có cam kết lưu trữ cho từng hàng và cột. Chi phí của việc này có thể được hiểu thông qua thời gian chạy tiệm cận và độ phức tạp của không gian.
Ký hiệu lưu trữ và thời gian chạy tiệm cận được sử dụng để mô tả sự phát triển của các thuật toán liên quan đến kích thước đầu vào của chúng. Cụ thể, O(n) được sử dụng để mô tả một thuật toán có thời gian chạy (hoặc không gian lưu trữ) tăng tuyến tính theo kích thước của đầu vào. Nói cách khác, nếu kích thước của đầu vào tăng theo hệ số 2 thì thời gian chạy (hoặc dung lượng lưu trữ) của thuật toán cũng sẽ tăng theo hệ số 2.
Nguồn: freeCodeCamp
O(1) được sử dụng để mô tả một thuật toán có thời gian chạy (hoặc dung lượng lưu trữ) không đổi bất kể kích thước của đầu vào. Điều này có nghĩa là nếu kích thước của đầu vào tăng theo hệ số 2 thì thời gian chạy (hoặc dung lượng lưu trữ) của thuật toán sẽ không thay đổi. Thuật toán O(1) được coi là rất hiệu quả vì thời gian chạy (hoặc dung lượng lưu trữ) của chúng không tăng khi kích thước của đầu vào tăng. Hơn nữa, O(√n) được sử dụng để mô tả một thuật toán có thời gian chạy (hoặc không gian lưu trữ) tăng với tốc độ chậm hơn tuyến tính, cụ thể là tỷ lệ thuận với căn bậc hai của kích thước đầu vào. Điều này có nghĩa là nếu kích thước của đầu vào tăng theo hệ số 2 thì thời gian chạy (hoặc không gian lưu trữ) của thuật toán sẽ tăng theo hệ số căn bậc hai của 2, xấp xỉ 1,41.
Lợi ích của O(√n) so với không gian lưu trữ O(n) là cái trước có khả năng mở rộng cao hơn cái sau. Nếu một thuật toán có không gian lưu trữ O(n), thì không gian lưu trữ cần thiết sẽ tăng tuyến tính theo kích thước của đầu vào. Điều này có thể nhanh chóng trở nên không khả thi nếu kích thước của đầu vào rất lớn. Mặt khác, nếu một thuật toán có không gian lưu trữ O(√n), thì không gian lưu trữ cần thiết sẽ tăng với tốc độ chậm hơn nhiều, tỷ lệ thuận với căn bậc hai của kích thước đầu vào. Điều này có nghĩa là thuật toán sẽ có thể xử lý đầu vào lớn hơn trong khi vẫn duy trì lượng không gian lưu trữ có thể quản lý được.
Các nút nhẹ có thể tận dụng lợi thế này bằng cách tải xuống một phần nhỏ của khối, bao gồm các cam kết, tỷ lệ với căn bậc hai của kích thước khối. Sau khi thực hiện số lượng mẫu không đổi, các nút ánh sáng có thể xác định xem dữ liệu khối có sẵn hay không mà không cần phải tải xuống toàn bộ khối. Theo đó, điều này khắc phục được vấn đề về tính khả dụng của dữ liệu với các máy khách có độ tin cậy tối thiểu.
Để ngăn khách hàng cần tải xuống toàn bộ dữ liệu khối, phủ nhận đề xuất giá trị hiệu quả của DAS, mã hóa xóa hai chiều được sử dụng, hạn chế bằng chứng gian lận ở một trục cụ thể, vì chỉ cần tải xuống một hàng hoặc cột để chứng minh rằng mã xóa được tính toán không chính xác. Do đó, kích thước chống gian lận sẽ xấp xỉ O(√n) (không có bằng chứng Merkle) cho một khối có n cổ phiếu. Tuy nhiên, điều này cũng yêu cầu những khách hàng muốn đảm bảo tính khả dụng của dữ liệu phải tải xuống gốc Merkle cho các phần chia sẻ trong mỗi hàng và cột như một phần của tiêu đề khối, thay vì một gốc Merkle duy nhất cho toàn bộ dữ liệu. Do đó, số lượng gốc Merkle cần tải xuống tăng từ 1 lên 2√n, vì có √n hàng và √n cột.
Celestia đạt được mục đích của nó như thế nào
Mục tiêu chính của hệ thống là cho phép khách hàng truy cập tất cả các tin nhắn có liên quan liên quan đến ứng dụng mà họ quan tâm mà không cần phải tải xuống toàn bộ chuỗi khối, do đó đảm bảo họ có thể vẫn là khách hàng nhẹ. Thành tích này được thực hiện bằng cách truy vấn các nút lưu trữ cho tất cả thông báo trong không gian tên ứng dụng cụ thể cho các khối cụ thể, trong khi nút lưu trữ cung cấp bằng chứng Merkle xác nhận việc bao gồm các thông báo có liên quan trong các khối đó.
Truy vấn các nút lưu trữ
Bước đầu tiên hướng tới việc truy xuất dữ liệu hiệu quả bao gồm việc khách hàng truy vấn các nút lưu trữ để tìm tất cả các thông báo liên quan đến một không gian tên ứng dụng cụ thể trong các khối đã chọn. Đáp lại, các nút lưu trữ cung cấp bằng chứng Merkle, đóng vai trò là bằng chứng cho việc đưa các thông báo liên quan vào các khối được chỉ định.
Sử dụng cây Merkle được đặt tên
Trọng tâm của hệ thống truy xuất dữ liệu của Celestia là việc sử dụng cây Merkle được đặt tên, là cây Merkle có thứ tự với hàm băm được sửa đổi. Chức năng đặc biệt này kết hợp thông tin liên quan đến phạm vi không gian tên cho các thông báo được tìm thấy trong các nút con của mỗi nút trong cây. Kết quả là, mỗi nút không phải là lá chứa dữ liệu liên quan đến các mã định danh không gian tên thấp nhất và cao nhất trong số tất cả các nút lá con cháu, cũng như hàm băm thu được từ việc ghép các nút con của nút đó. Do đó, bằng chứng bao gồm Merkle có thể được tạo ra để chứng minh sự bao gồm tất cả các phần tử của cây cho một không gian tên cụ thể.
Cây Merkle được đặt tên được xây dựng bằng thuật toán cây Merkle tiêu chuẩn. Tuy nhiên, các thuật toán này được điều chỉnh để kết hợp thuật toán băm có tiền tố băm với mã định danh không gian tên. Hàm băm được tùy chỉnh này, được gọi là “nsHash”, tính đến các mã định danh không gian tên thấp nhất và cao nhất có trong các nút con của nút mà nó đại diện.
Bảo vệ chống lại cây Merkle được đặt hàng không chính xác
Để đảm bảo tính bảo mật và toàn vẹn của hệ thống, hàm nsHash bao gồm một điều kiện ngăn chặn các giá trị băm hợp lệ khi không gian tên tối đa của con bên trái lớn hơn hoặc bằng không gian tên tối thiểu của con bên phải. Biện pháp này đảm bảo rằng bất kỳ khối nào chứa cây Merkle được xây dựng không đúng cách đều bị coi là không hợp lệ.
Xác minh bằng chứng Merkle
Bước cuối cùng trong quy trình truy xuất dữ liệu của Celestia là xác minh bằng chứng Merkle, yêu cầu thêm một bước để xác nhận rằng bằng chứng bao gồm tất cả các thông báo cho một không gian tên cụ thể. Để thực hiện điều này, nút máy khách sẽ gửi một truy vấn đến nút lưu trữ, yêu cầu tất cả các tin nhắn trong một khối cụ thể được liên kết với một ID không gian tên nhất định. Đổi lại, nút lưu trữ cung cấp danh sách các bằng chứng Merkle, cùng với một chỉ mục chỉ định vị trí của bằng chứng đầu tiên trong cây.
Sau đó, nút máy khách chịu trách nhiệm xác minh rằng các bằng chứng bao gồm tất cả các thông báo cho không gian tên được chỉ định và các không gian tên được sắp xếp chính xác. Nếu không có thông báo nào được liên kết với ID không gian tên, nút lưu trữ sẽ trả về một bằng chứng duy nhất tương ứng với con trong cây trong đó con bên trái nhỏ hơn ID không gian tên và con bên phải lớn hơn.
Tóm tắt các vấn đề Celestia đang chinh phục & Cách giải quyết
Celestia là một công nghệ blockchain tiên tiến, được thiết kế như một lớp đồng thuận và sẵn có dữ liệu có thể cắm được cho các blockchain khác, tập trung vào các bản tổng hợp. Nó tách biệt sự đồng thuận và thực thi, sử dụng giao thức đồng thuận Tendermint của Cosmos để đạt được sự đồng thuận và đảm bảo tính sẵn có của dữ liệu. Cải tiến chính của nó là phân chia thứ tự và xác thực giao dịch, với lớp lõi mỏng để đặt hàng và lớp thực thi để xác thực, nâng cao hiệu quả.
Kiến trúc của Celestia giải phóng các bản tổng hợp khỏi sự phụ thuộc vào các chuỗi khối khác để thực thi, đảm bảo lịch sử chung của các giao dịch được đặt hàng. Nó hoạt động như một “nhà tiên tri về tính khả dụng của dữ liệu” để xác minh tính khả dụng của dữ liệu, duy trì tính bảo mật và chức năng ngay cả với những kẻ đề xuất chặn độc hại. Lấy mẫu tính khả dụng của dữ liệu (DAS) là một tính năng chính trong cách tiếp cận của Celestia nhằm đạt được tính khả dụng của dữ liệu trong khi vẫn duy trì khả năng mở rộng.
DAS sử dụng mã hóa xóa, một công nghệ dự phòng, để đảm bảo phục hồi dữ liệu trong trường hợp bị hỏng hoặc mất mát. Mã hóa xóa sử dụng phép nội suy đa thức để tạo ra nhiều bản sao được mã hóa của dữ liệu gốc, cho phép khôi phục tin nhắn gốc ngay cả khi mất một số bản sao được mã hóa. Việc triển khai DAS của Celestia cho phép các khối được xác thực trong thời gian tuyến tính phụ do có sự tham gia rộng rãi, dẫn đến mức phí nhỏ hơn và ngăn chặn việc gửi thư rác trên mạng.
DAS giải quyết thách thức trong việc đảm bảo tính sẵn có của dữ liệu mà không yêu cầu các nút tải xuống và lưu trữ toàn bộ khối. Nó dựa vào số lượng mẫu không đổi để xác định xem dữ liệu có đáng tin cậy hay không. Cách tiếp cận này có thể mở rộng vì số lượng mẫu không đổi bất kể kích thước khối.
Mục tiêu chính của Celestia là cho phép khách hàng truy cập các tin nhắn có liên quan mà không cần tải xuống toàn bộ chuỗi khối. Điều này đạt được bằng cách truy vấn các nút lưu trữ để tìm tin nhắn trong không gian tên ứng dụng cụ thể và yêu cầu các nút lưu trữ cung cấp bằng chứng Merkle xác nhận việc đưa các tin nhắn có liên quan vào các khối.
Sức mạnh tổng hợp giữa Rollups và Celestia
Kiến trúc của Celestia như một lớp đồng thuận và sẵn có dữ liệu có thể cắm được nhằm mục đích cho phép các nhà phát triển tạo chuỗi của riêng họ mà không phải chịu gánh nặng thiết lập mạng xác thực của riêng họ. Như đã giải thích ở trên, điều này đạt được thông qua việc cấu trúc các khối bằng cây Merkle được sắp xếp theo không gian tên của mỗi giao dịch. Hệ thống này cho phép người dùng truy vấn các nút lưu trữ ở Celestia và yêu cầu các giao dịch được liên kết cụ thể với ứng dụng của họ. Bằng cách này, người dùng có thể tương tác với chuỗi Celestia chỉ cho các bản tổng hợp hoặc ứng dụng họ sử dụng mà không cần tải xuống các giao dịch không liên quan từ các ứng dụng khác.
Sự tách biệt tinh tế của các không gian tên cho phép lớp đồng thuận có thể cắm được và có thể mở rộng được. Mỗi ứng dụng có thể tồn tại tự chủ và được quản lý dễ dàng mà không cần sự đồng thuận chung. Điều này trái ngược với các mô hình blockchain hiện có, trong đó các lớp đồng thuận và thực thi được liên kết chặt chẽ, yêu cầu người dùng xác minh các giao dịch trên tất cả các hợp đồng thông minh.
Rollup hoạt động như lớp thực thi bằng cách gộp nhiều giao dịch thành một bằng chứng duy nhất, từ đó góp phần nâng cao khả năng mở rộng của mạng. Những bằng chứng này, cùng với dữ liệu cuộc gọi, sau đó được đăng lên Celestia. Celestia, với vai trò là lớp đồng thuận, cung cấp một nền tảng an toàn và đáng tin cậy cho các bản tổng hợp. Cấu trúc không gian tên chuyên biệt của nó đảm bảo rằng dữ liệu vẫn có thể truy cập dễ dàng và được tổ chức tốt, nâng cao hơn nữa hiệu quả của sự cộng tác này.
Sức mạnh tổng hợp giữa rollups và Celestia thể hiện rõ qua cách chúng làm việc cùng nhau. Rollups, với tư cách là lớp thực thi, quản lý luồng giao dịch và đảm bảo hiệu quả trong mạng. Mặt khác, Celestia hoạt động như nền tảng cho việc quản lý dữ liệu của các bản tổng hợp. Bằng cách lưu trữ dữ liệu cuộc gọi, Celestia đảm bảo rằng người dùng có thể truy cập thông tin liên quan đến ứng dụng của họ một cách dễ dàng. Mỗi lớp chuyên về một nhóm mục đích nhỏ hơn; trên thực tế, khi trải rộng ít hơn trên các ứng dụng khác nhau, các lớp có thể đưa ra mức phí rẻ hơn và hoạt động theo kiểu có thể mở rộng hơn.
Các ứng dụng trong tương lai của Celestia
Bản tổng hợp có chủ quyền
Các bản tổng hợp có chủ quyền trên Celestia giới thiệu một góc nhìn mới mẻ về thế giới blockchain, đóng vai trò là giải pháp lớp 1 với nền tảng phi tập trung và giảm thiểu sự tin cậy. Không giống như dựa vào hợp đồng thông minh, các bản tổng hợp này sắp xếp và xác minh các giao dịch của chúng trực tiếp trên lớp sẵn có dữ liệu của Celestia, sử dụng bằng chứng Merkle. Trách nhiệm xác minh và áp dụng các quy tắc lựa chọn phân nhánh thuộc về các nút tổng hợp, trong khi mạng ngang hàng quyết định chuỗi chuẩn. Về cơ bản, các đợt tổng hợp có chủ quyền thể hiện một thỏa thuận xã hội trong cộng đồng, đặt ra các quy tắc hợp lệ giao dịch và cho phép nâng cấp chuỗi thông qua các đợt phân nhánh cứng.
Bản chất riêng biệt của các đợt tổng hợp có chủ quyền cho phép tính linh hoạt và khả năng tự cung cấp trong hệ sinh thái blockchain. Việc thiếu cầu nối giữa quá trình tổng hợp và bất kỳ lớp giải quyết nào sẽ trao quyền cho cộng đồng kiểm soát các quy tắc hợp lệ của giao dịch và triển khai các đợt phân nhánh cứng mà không cần phụ thuộc vào bên ngoài. Tài sản có thể được tạo ra tự nhiên trên chuỗi tổng hợp, nhấn mạnh hơn nữa tính chất giảm thiểu độ tin cậy của hệ thống này.
Trong tương lai, các đợt tổng hợp có chủ quyền có tiềm năng đóng vai trò là chất xúc tác cho sự xuất hiện của các đợt tổng hợp thanh toán, chẳng hạn như EclipseFND , hoạt động như một lớp thanh toán có chủ quyền cho các đợt tổng hợp không có chủ quyền. Mô hình sáng tạo này thể hiện khả năng thích ứng của Celestia trong bối cảnh blockchain luôn thay đổi, nêu bật khả năng đáp ứng nhiều lớp thực thi trong khi vẫn duy trì hiệu quả và khả năng mở rộng. Trong môi trường năng động này, các đợt tổng hợp có chủ quyền có thể củng cố hơn nữa vai trò của Celestia như một lực lượng then chốt trong việc phát triển các hệ thống phi tập trung tiên tiến.
Lưu trữ các máy ảo bổ sung
Celestia khác biệt với các blockchain khác, như Ethereum và Solana, thông qua kiến trúc độc đáo tạo điều kiện thuận lợi cho việc lưu trữ nhiều máy ảo. Mặc dù Ethereum bị giới hạn ở EVM làm công cụ trung tâm để thực hiện hợp đồng thông minh, thiết kế của Celestia không lưu giữ bất kỳ lớp thực thi nào, cho phép chủ quyền và bảo mật chung giữa các lớp thực thi. Sự sắp xếp này thúc đẩy giao tiếp hiệu quả giữa các lần cuộn và mang lại sự linh hoạt như thể đang vận hành chuỗi của riêng mình.
Tiềm năng của Celestia còn được nâng cao hơn nữa nhờ khả năng hỗ trợ thử nghiệm với các máy ảo mới. Trình xác thực trong Celestia không bị ràng buộc với việc chạy bất kỳ máy ảo cụ thể nào, cấp cho các lớp thực thi quyền tự do lựa chọn bất kỳ máy ảo nào mà chúng thấy phù hợp. Đặc tính tuyệt vời này mở ra cánh cửa cho sự đổi mới trong lĩnh vực máy ảo. Ví dụ: nó sẽ cho phép các nhà phát triển chạy phiên bản phân nhánh của EVM loại bỏ tính năng tự hủy có vấn đề vốn phá hủy hợp đồng và xóa bộ nhớ của họ hoặc các tính năng khác của VM này mà một số nhà phát triển nhất định cho là sai sót cơ bản.
Sự tiến bộ của Ethereum đã bị cản trở bởi quá trình thực hiện các thay đổi rườm rà đối với EVM. Việc gửi yêu cầu kéo (PR) để thực hiện các thay đổi đối với EVM tốn nhiều thời gian và thường gặp phải sự phản đối từ các nhà phát triển khác, trong khi việc hard fork chuỗi khối Ethereum dẫn đến giảm tính bảo mật và tạo ra một L1 thay thế có thể không hấp dẫn đối với người dùng. Celestia giải quyết vấn đề này bằng cách cung cấp lớp đồng thuận và sẵn có dữ liệu có thể cắm được; kết quả là, các nhà phát triển có thể đồng thời chạy các môi trường thực thi tập trung vào các nhánh EVM đã được sửa đổi, dẫn đến tốc độ lặp lại nhanh hơn và ít bị giới hạn hơn. Các nhà phát triển hợp đồng thông minh có thể ưu tiên những thay đổi mà họ muốn thấy được triển khai và biểu quyết bằng đôi chân của mình bằng cách chọn môi trường thực thi phù hợp nhất. Điều này thúc đẩy một thị trường cạnh tranh thúc đẩy sự đổi mới ở lớp thực thi.
Celesium
Celestium hoạt động như mạng lớp 2 phụ thuộc vào Ethereum để giải quyết và giải quyết tranh chấp trong khi sử dụng Celestia để cung cấp dữ liệu. Chúng giải quyết các chi phí cao mà việc triển khai Ethereum phải đối mặt do dung lượng dữ liệu hạn chế trên Ethereum. Trong kiến trúc này, Cầu Trọng lực Lượng tử đóng vai trò là kênh liên lạc quan trọng giữa lớp 2 dựa trên Celestia và Ethereum, thiết lập quá trình truyền dữ liệu an toàn và nhất quán.
Trình xác thực trên Celestia chứng thực dữ liệu giao dịch bằng cách ký vào gốc Merkle. Root Merkle đã ký này là bản trình bày nhỏ gọn của toàn bộ tập dữ liệu giao dịch, cho phép xác minh hiệu quả bằng hợp đồng bắc cầu trên Ethereum. Hợp đồng cầu nối sử dụng bằng chứng Merkle để xác minh rằng dữ liệu giao dịch được chứng thực là xác thực, đảm bảo tính toàn vẹn của quá trình truyền dữ liệu giữa hai chuỗi.
Quá trình này cho phép hợp đồng neo lớp 2 trên Ethereum cập nhật trạng thái dựa trên dữ liệu giao dịch đã được chứng thực, dẫn đến tính sẵn có và đặt hàng dữ liệu được tối ưu hóa. Cơ chế đồng thuận Proof of Stake (PoS) của Celestia , kết hợp với nhóm lớn các nhà đầu tư không được phép, cung cấp nền tảng bảo mật mạnh mẽ cho tính khả dụng của dữ liệu ngoài chuỗi.
Trong bối cảnh các cầu nối giảm thiểu độ tin cậy giữa các chuỗi khối L1 và L2, Celestium thể hiện một lợi thế độc nhất. Các cầu nối giảm thiểu độ tin cậy có thể được bảo mật bằng một nút đầy đủ duy nhất vì chúng dựa vào sự đảm bảo về tính khả dụng của dữ liệu được chia sẻ và khả năng diễn giải các bằng chứng hợp lệ của nhau. Mặc dù các chuỗi khối thiếu tính sẵn có của dữ liệu được chia sẻ và không thể hình thành các cầu nối giảm thiểu độ tin cậy, Celestiums tận dụng tính khả dụng của dữ liệu do Celestia cung cấp để thiết lập các cầu nối này với Ethereum.
Ethereum có quyền truy cập vào dữ liệu của các bản tổng hợp và có thể thực thi bằng chứng xác thực của chúng trên chuỗi. Các bằng chứng hợp lệ này, chẳng hạn như zkSNARK hoặc zkSTARKs , cho phép mạng Ethereum xác minh tính chính xác của quá trình chuyển đổi trạng thái lớp 2 mà không cần biết toàn bộ lịch sử giao dịch. Do đó, bất kỳ nút tổng hợp nào cũng có thể bảo đảm cầu nối giảm thiểu độ tin cậy giữa mạng lớp 2 và Ethereum.
Celestia tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình thành các cụm giữa các chuỗi mà không cần thực thi sự sắp xếp này. Các chuỗi được xây dựng trên Celestia có khả năng linh hoạt để hoạt động độc lập hoặc tạo cầu nối đáng tin cậy hoặc giảm thiểu sự tin cậy với các chuỗi khác. Đáng chú ý, bằng chứng hợp lệ cũng có thể được thực hiện ngoài chuỗi; chúng có thể được phân phối thông qua lớp ngang hàng và được thực thi phía máy khách, giảm nhu cầu tính toán trên chuỗi và tăng thêm khả năng mở rộng.
Bảo vệ các bản tổng hợp khỏi các cuộc tấn công từ chối dịch vụ phân tán (DDoS)
Mặc dù Celestia không thực hiện các giao dịch nhưng nó vẫn phải đối mặt với nguy cơ các bản tổng hợp bị spam với các giao dịch không hợp lệ. Mối lo ngại này xuất phát từ khả năng bao gồm các giao dịch không hợp lệ trong một khối hoặc mối đe dọa về một cuộc tấn công DDoS vào chuỗi. Tuy nhiên, Celestia đã thực hiện nhiều chiến lược để giảm thiểu những rủi ro này, đảm bảo tính ổn định và bảo mật của các bản tổng hợp đăng dữ liệu cuộc gọi trên chuỗi của mình.
Một phương pháp chính mà Celestia sử dụng là đăng toàn bộ khối tổng hợp thay vì các giao dịch riêng lẻ. Cách tiếp cận này làm giảm đáng kể nguy cơ spam giao dịch. Tuy nhiên, vấn đề khối không hợp lệ vẫn cần được giải quyết. Để giải quyết thách thức này, Celestia đóng vai trò là giải pháp thay thế cho các mạng phân phối ngang hàng truyền thống giống như các mạng được Ethereum và Bitcoin sử dụng. Trong hệ thống này, khi một nút đầy đủ cuộn lên nhận được tiêu đề khối không hợp lệ, nó sẽ tải xuống tiêu đề khối và kiểm tra xem số lượng người xác thực hoặc nhà sản xuất khối thích hợp từ bộ tổng hợp đã ký xác nhận trên đó hay chưa. Nếu khối được phát hiện là hoàn toàn không hợp lệ, nó có thể bị loại bỏ và quá trình xử lý khối tiếp theo có thể bắt đầu.
Trái ngược với quan niệm sai lầm phổ biến trong cộng đồng Ethereum, các bản tổng hợp không bắt buộc phải phụ thuộc hoàn toàn vào bộ sản xuất khối để đảm bảo tính hợp lệ. Thay vào đó, các bản tổng hợp có thể sử dụng các cơ chế như bằng chứng gian lận và bằng chứng về tính khả dụng của dữ liệu, đảm bảo rằng tính hợp lệ của các khối không chỉ phụ thuộc vào nhà sản xuất khối. Phương pháp này cho phép tạo ra các ứng dụng khách nhẹ có độ tin cậy tối thiểu cho các bản tổng hợp trên Celestia. Các ứng dụng khách nhẹ này theo dõi các tiêu đề khối thô và đảm bảo tính khả dụng của chúng mà không phụ thuộc vào nhà sản xuất khối của bản tổng hợp về tính hợp lệ của khối. Bằng cách áp dụng các biện pháp này, Celestia có thể bảo vệ các bản tổng hợp khỏi các cuộc tấn công spam và DDoS sao cho các lớp 2 này có thể được xây dựng một cách an toàn trên lớp sẵn có dữ liệu mà nó cung cấp.
Cevmos: Lớp giải quyết cho các bản tổng hợp
Cevmos là một bản tổng hợp thanh toán có chủ quyền EVM được thiết kế để hoạt động trên Celestia và đóng vai trò là cầu nối liên lạc giữa các bản tổng hợp khác nhau. Mạng bao gồm kiến trúc ba lớp: Celestia, Evmos và Rollups. Cevmos duy trì khả năng tương thích EVM, nghĩa là các nhà phát triển hợp đồng thông minh có thể dễ dàng di chuyển các hợp đồng thông minh tổng hợp hiện có của họ từ Ethereum sang Cevmos mà không cần bất kỳ sửa đổi nào. Cevmos được thiết kế đặc biệt để xử lý các giao dịch thanh toán giữa các lần tổng hợp chứ không phải các hợp đồng thông minh có mục đích chung, được triển khai trên lớp thứ ba.
Nền tảng của Cevmos là Evmos, một blockchain tương thích EVM được xây dựng trên Mạng Cosmos. Nó nhằm mục đích tạo điều kiện cho khả năng tương tác liền mạch giữa hệ sinh thái Ethereum và Cosmos, thúc đẩy sự hợp tác và tương tác xuyên chuỗi. Bằng cách sử dụng giao thức Truyền thông liên chuỗi khối (IBC), Evmos kết nối các ứng dụng dựa trên Ethereum với cơ sở hạ tầng mô-đun, có thể mở rộng của Cosmos, khiến nó trở nên cực kỳ quan trọng trong việc hỗ trợ Cevmos đạt được mục tiêu của mình. Cevmos tận dụng Evmos Hub thông qua IBC và sử dụng mã thông báo gốc của nó, $EVMOS, để bảo mật và gas, tạo ra một lớp giải quyết mạnh mẽ và hiệu quả cho các lần tổng hợp EVM.
Lớp giải quyết tương thích EVM này hạn chế việc thực thi các hợp đồng thông minh tổng hợp và chuyển khoản đơn giản giữa các lần tổng hợp. Bằng cách đó, các mạng không cuộn lên sẽ rất tốn kém khi sử dụng nền tảng này, cuối cùng sẽ nâng cao khả năng mở rộng của nó so với Ethereum. Lớp giải quyết được đề xuất, được xây dựng bằng Celestia, Evmos và Cosmos, hoạt động như một ngăn xếp mô-đun cho các ứng dụng dựa trên EVM. Việc triển khai nó dưới dạng bản tổng hợp Celestia tận dụng công cụ đồng thuận Optimint thay vì Tendermint, cho phép các nhà phát triển triển khai các chuỗi mới bằng cách sử dụng lớp đồng thuận và sẵn có dữ liệu hiện có.
Với các bản tổng hợp được triển khai bên trên bản tổng hợp thanh toán, các nhà phát triển có thể tiếp tục sử dụng các hợp đồng và phần mềm giống như trên Ethereum. Bản tổng hợp thanh toán sẽ phân nhóm dữ liệu bằng cách sử dụng Optimint và đăng nó lên Celestia, hợp lý hóa việc triển khai lại các hợp đồng tổng hợp với nỗ lực tối thiểu. Để đảm bảo cơ chế lựa chọn người lãnh đạo sản xuất khối chống kiểm duyệt, một số nhóm tổng hợp Ethereum đang tiến hành nghiên cứu để phân cấp trình sắp xếp khối và ngăn chặn một bên duy nhất tạo các khối yêu cầu phân phối chống gian lận miễn phí.
Cevmos đã được thiết kế để hoạt động như một chuỗi thanh toán chuyên biệt trên Celestia, cho phép các chuỗi thực thi khác gắn liền với nó trong một “cụm” giảm thiểu độ tin cậy duy nhất. Cấu hình này tạo điều kiện cho việc kết nối giảm thiểu sự tin cậy giữa các chuỗi Celestia. Rõ ràng, bằng cách tối ưu hóa các tính năng của Celestia và Evmos cho các bản tổng hợp, Cevmos có thể cung cấp cho các DApp gốc Ethereum với mức phí thấp hơn và mức độ mở rộng tốt hơn.
Phần kết luận
Các giải pháp mở rộng quy mô mô-đun đang trở thành một cách tiếp cận quan trọng để các kỹ sư blockchain giải quyết các thách thức trong các chuỗi khối ngăn xếp truyền thống. Bất chấp nỗ lực của nhiều nhóm trong lĩnh vực này, có khả năng các giải pháp khác sẽ tiếp tục được triển khai, như điển hình trong các ngành và thị trường phi tập trung . Tuy nhiên, Celestia đã có những bước tiến đáng kể trong việc sử dụng công nghệ của mình trên nhiều khía cạnh khác nhau của ngành công nghiệp blockchain. Bằng cách sử dụng DAS để tạo ra một hệ thống lưu trữ nhẹ, Celestia đã cho phép nhiều trình xác thực hơn góp phần phân cấp mạng đồng thời giảm chi phí gas cho người dùng các mạng tập trung vào thực thi. Hiện tại, tính hiệu quả của Celestia đang được thử nghiệm khi ngành bắt đầu thấy các mạng tận dụng lớp đồng thuận và sẵn có dữ liệu của Celestia, đánh dấu một giai đoạn thú vị trong quá trình phát triển của công nghệ blockchain.
Câu hỏi thường gặp
Vấn đề chính mà Celestia nhắm đến giải quyết trong không gian blockchain là gì?
Celestia giải quyết vấn đề phí gas cao và khả năng mở rộng trong mạng blockchain. Nó tập trung vào vấn đề về tính khả dụng của dữ liệu, phát sinh khi các nhà phát triển muốn xây dựng các ứng dụng khách nhẹ có độ tin cậy tối thiểu có quyền truy cập vào tất cả dữ liệu trong một khối. Celestia cung cấp giải pháp thay thế mô-đun cho các máy khách hạng nhẹ, giảm sự phụ thuộc vào các nút đầy đủ và tăng cường khả năng mở rộng.
Kiến trúc của Celestia khác với các blockchain truyền thống như thế nào?
Sự đổi mới quan trọng của Celestia nằm ở việc tách biệt giữa thứ tự giao dịch và xác thực. Thay vì xác thực các giao dịch, Celestia sử dụng lớp lõi mỏng để đặt hàng các giao dịch, trong khi lớp thực thi của ngăn xếp chuỗi khối mô-đun chịu trách nhiệm xác thực. Điều này làm giảm sự phức tạp và nâng cao hiệu quả tổng thể của hệ thống.
Lấy mẫu sẵn có dữ liệu (DAS) là gì và Celestia sử dụng nó như thế nào?
Lấy mẫu sẵn có dữ liệu (DAS) là một phương pháp đảm bảo tính sẵn có của dữ liệu mà không yêu cầu các nút tải xuống và lưu trữ toàn bộ khối. Celestia sử dụng DAS để cho phép người xác thực thực hiện các tác vụ nhỏ hơn, dẫn đến mức phí thấp hơn và ngăn chặn bot gửi thư rác vào mạng. Số lượng mẫu cần thiết không đổi bất kể kích thước khối, góp phần vào khả năng mở rộng của Celestia.
Mã hóa xóa là gì và nó đóng góp như thế nào cho cách tiếp cận của Celestia?
Mã hóa xóa là kỹ thuật thêm dữ liệu dư thừa vào dữ liệu gốc, cho phép khôi phục ngay cả trong trường hợp bị hỏng hoặc bị mất. Việc triển khai DAS của Celestia tận dụng khả năng mã hóa xóa, cho phép các khối được xác thực trong thời gian tuyến tính phụ do có sự tham gia rộng rãi.
Cách tiếp cận của Celestia đóng góp như thế nào cho tương lai của công nghệ blockchain?
Bằng cách tách rời sự đồng thuận và thực thi, Celestia mở đường cho một hệ sinh thái blockchain mô-đun hơn. Nhiều dự án khác nhau có thể tận dụng sự đảm bảo về tính sẵn có của dữ liệu mà không bị giới hạn bởi một môi trường thực thi duy nhất. Khung này cung cấp nền tảng an toàn và có thể mở rộng cho tương lai của công nghệ blockchain, cung cấp nhiều ứng dụng và giao thức có thể tích hợp liền mạch với Celestia để đạt được mức độ hiệu quả và bảo mật tuyệt vời.
