Rollup là gì? giải pháp mở rộng Layer 1 trong blockchain

1. Giới thiệu

Blockchain đã mang đến một cuộc cách mạng trong cách chúng ta lưu trữ và trao đổi giá trị, nhưng đồng thời cũng đối mặt với một thách thức lớn: khả năng mở rộng. Ethereum – nền tảng blockchain lớn thứ hai thế giới – chỉ có thể xử lý khoảng 15-30 giao dịch mỗi giây, một con số khiêm tốn so với nhu cầu ngày càng tăng của người dùng và ứng dụng phi tập trung (dApps).

giải pháp rollup trên Blockchain layer 1

Vấn đề mở rộng của blockchain (Scalability Trilemma)

Vitalik Buterin, đồng sáng lập Ethereum, đã đưa ra khái niệm “Scalability Trilemma” (Tam giác bất khả thi về khả năng mở rộng), chỉ ra rằng một blockchain chỉ có thể đạt được tối đa hai trong ba thuộc tính sau:

Phi tập trung (Decentralization): Hệ thống không phụ thuộc vào một thực thể trung tâm.
Bảo mật (Security): Hệ thống có khả năng chống lại các cuộc tấn công.
Khả năng mở rộng (Scalability): Hệ thống có thể xử lý khối lượng giao dịch lớn.

Các blockchain Layer 1 như Bitcoin và Ethereum ưu tiên tính phi tập trung và bảo mật, nhưng điều này đồng nghĩa với việc hy sinh khả năng mở rộng. Kết quả là, trong những thời điểm mạng lưới tắc nghẽn, người dùng phải trả phí giao dịch cao ngất ngưởng – đôi khi lên đến hàng trăm đô la cho một giao dịch đơn giản.

Tầm quan trọng của các giải pháp Layer 2

Để giải quyết vấn đề này, các giải pháp Layer 2 ra đời với mục tiêu tăng khả năng mở rộng mà không làm giảm tính phi tập trung và bảo mật của Layer 1. Layer 2 hoạt động “trên” blockchain chính (Layer 1), xử lý các giao dịch bên ngoài chuỗi chính và chỉ gửi kết quả cuối cùng lên Layer 1.

Các giải pháp Layer 2 đóng vai trò then chốt trong việc:

Giảm phí giao dịch
Tăng tốc độ xử lý
Mở rộng khả năng ứng dụng của blockchain
Cải thiện trải nghiệm người dùng

Không phải ngẫu nhiên mà Vitalik Buterin đã nhiều lần nhấn mạnh rằng tương lai của Ethereum phụ thuộc vào các giải pháp Layer 2.

Rollup nổi lên như một giải pháp mở rộng hiệu quả

Trong số các giải pháp Layer 2, Rollup đã nổi lên như một ngôi sao sáng, được cộng đồng blockchain đánh giá cao và nhận được sự ủng hộ mạnh mẽ từ các nhà phát triển Ethereum. Tên gọi “Rollup” xuất phát từ cách thức hoạt động của nó: “cuộn” (roll up) nhiều giao dịch thành một gói dữ liệu nén và gửi lên blockchain chính.

Rollup mang lại nhiều ưu điểm vượt trội:

Thừa hưởng tính bảo mật từ Layer 1
Giảm phí giao dịch đáng kể (có thể lên đến 100 lần)
Tăng thông lượng giao dịch (lên đến hàng nghìn TPS)
Duy trì tính phi tập trung

2. Tổng quan về Rollup

Định nghĩa Rollup

Rollup là một giải pháp mở rộng Layer 2 cho blockchain, hoạt động bằng cách thực hiện xử lý giao dịch bên ngoài chuỗi chính (off-chain) nhưng đăng tải dữ liệu giao dịch lên chuỗi chính (on-chain). Tên gọi “Rollup” xuất phát từ cơ chế “cuộn” (roll up) nhiều giao dịch thành một gói dữ liệu nén trước khi gửi lên blockchain Layer 1.

Về bản chất, Rollup tạo ra một lớp xử lý giao dịch riêng biệt nhưng vẫn duy trì kết nối chặt chẽ với blockchain gốc, đảm bảo tính bảo mật và tin cậy của hệ thống. Điểm khác biệt quan trọng của Rollup so với các giải pháp Layer 2 khác là việc đăng tải đầy đủ dữ liệu giao dịch (transaction data) lên Layer 1, giúp bất kỳ ai cũng có thể xác minh tính chính xác của trạng thái Rollup.

Nguyên lý hoạt động cơ bản

Rollup hoạt động theo một quy trình cơ bản gồm các bước sau:

Thu thập giao dịch: Người dùng gửi giao dịch đến mạng lưới Rollup thay vì trực tiếp đến blockchain chính.
Xử lý và nén giao dịch: Các node của Rollup (thường được gọi là sequencer hoặc operator) thu thập nhiều giao dịch, thực hiện xử lý và tính toán trạng thái mới.
Đóng gói và nén dữ liệu: Các giao dịch được nén và đóng gói thành một batch (lô giao dịch), giúp tiết kiệm không gian lưu trữ trên Layer 1.
Đăng tải dữ liệu lên Layer 1: Dữ liệu giao dịch được đăng tải lên blockchain chính, thường dưới dạng calldata trong Ethereum.
Xác minh tính chính xác: Tùy thuộc vào loại Rollup, việc xác minh tính chính xác của các giao dịch được thực hiện thông qua bằng chứng mật mã (ZK Rollup) hoặc cơ chế thách thức (Optimistic Rollup).
Cập nhật trạng thái: Sau khi xác minh, trạng thái mới của Rollup được cập nhật và công nhận trên Layer 1.

Điểm mấu chốt là mặc dù việc xử lý giao dịch diễn ra off-chain, nhưng dữ liệu giao dịch và bằng chứng xác minh đều được lưu trữ on-chain, đảm bảo tính minh bạch và khả năng kiểm chứng của hệ thống.

Lợi ích chính của Rollup so với các giải pháp mở rộng khác

Rollup mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với các giải pháp mở rộng khác như Sidechains, Plasma, hay State Channels:

Bảo mật cao: Rollup thừa hưởng tính bảo mật của Layer 1 do dữ liệu giao dịch được đăng tải lên chuỗi chính. Điều này khác biệt với Sidechains vốn có cơ chế bảo mật riêng và độc lập.
Khả năng mở rộng vượt trội: Rollup có thể tăng thông lượng giao dịch lên đến 100-1000 lần so với Layer 1, vượt xa các giải pháp như State Channels trong các trường hợp sử dụng phổ quát.
Tính tương thích: Rollup thường duy trì tính tương thích cao với các smart contract trên Layer 1, giúp việc di chuyển ứng dụng từ Layer 1 sang Rollup trở nên dễ dàng hơn.
Không yêu cầu thanh khoản bị khóa: Khác với Plasma hay State Channels, người dùng không cần phải khóa thanh khoản trong thời gian dài để tham gia vào hệ thống.
Tính khả dụng cao: Người dùng có thể rút tiền từ Rollup bất kỳ lúc nào mà không phụ thuộc vào sự đồng thuận của các bên tham gia khác.
Khả năng composability: Các ứng dụng trên cùng một Rollup có thể tương tác với nhau trong một giao dịch, giúp duy trì tính composability – một đặc điểm quan trọng của DeFi.

Vị trí của Rollup trong hệ sinh thái blockchain

Rollup đang dần trở thành trụ cột chính trong chiến lược mở rộng của nhiều blockchain, đặc biệt là Ethereum. Vitalik Buterin đã nhiều lần nhấn mạnh rằng Ethereum đang theo đuổi một “Rollup-centric roadmap”, trong đó:

Layer 1 (Ethereum): Tập trung vào việc cung cấp nền tảng bảo mật, phi tập trung và khả dụng, đóng vai trò là “lớp định cư” (settlement layer).
Layer 2 (Rollups): Đảm nhận phần lớn khối lượng giao dịch và tính toán, trở thành “lớp thực thi” (execution layer) chính.
Các ứng dụng (dApps): Được xây dựng trên Rollup thay vì trực tiếp trên Layer 1.

Hiện nay, hệ sinh thái Rollup đang phát triển mạnh mẽ với nhiều dự án nổi bật:

Optimistic Rollups: Arbitrum, Optimism, Base
ZK Rollups: zkSync, StarkNet, Polygon zkEVM, Scroll

Tổng giá trị bị khóa (TVL) trong các Rollup đã vượt qua mốc 10 tỷ USD vào năm 2023, chiếm một phần đáng kể trong tổng TVL của Ethereum. Xu hướng này dự kiến sẽ tiếp tục tăng trưởng khi các Rollup ngày càng trưởng thành và được áp dụng rộng rãi hơn.

3. Cơ chế hoạt động của Rollup

Cách Rollup xử lý giao dịch

Rollup xử lý giao dịch thông qua một quy trình được thiết kế để tăng tốc độ xử lý trong khi vẫn duy trì tính bảo mật. Khi người dùng thực hiện một giao dịch trên Rollup, quy trình diễn ra như sau:

Gửi giao dịch: Người dùng ký và gửi giao dịch đến một thành phần gọi là “sequencer” thay vì gửi trực tiếp đến blockchain chính. Sequencer này hoạt động như một điểm trung gian thu thập và xử lý giao dịch.
Xác thực ban đầu: Sequencer kiểm tra tính hợp lệ của giao dịch (như chữ ký, số dư đủ) và sắp xếp giao dịch vào hàng đợi.
Thực thi giao dịch: Giao dịch được thực thi trong môi trường tính toán của Rollup (thường tương thích với EVM – Ethereum Virtual Machine). Quá trình này diễn ra hoàn toàn bên ngoài blockchain chính, giúp tăng tốc độ xử lý đáng kể.
Cập nhật trạng thái tạm thời: Sau khi thực thi, trạng thái mới được cập nhật trong cơ sở dữ liệu của Rollup. Tại thời điểm này, người dùng nhận được xác nhận giao dịch gần như ngay lập tức, mặc dù giao dịch chưa được đảm bảo hoàn toàn bởi blockchain chính.

Điểm quan trọng cần lưu ý là sequencer trong nhiều hệ thống Rollup hiện tại vẫn đang được vận hành bởi một tổ chức duy nhất, tạo ra một mức độ tập trung nhất định. Các dự án đang nỗ lực phát triển hệ thống sequencer phi tập trung để khắc phục hạn chế này và tăng cường tính phi tập trung của giải pháp.

Quá trình nén (batching) giao dịch

Việc nén giao dịch là yếu tố then chốt giúp Rollup đạt được hiệu quả cao. Thay vì đăng tải từng giao dịch riêng lẻ lên blockchain chính (điều này sẽ rất tốn kém), Rollup gộp nhiều giao dịch thành các “batch” (lô) trước khi đăng tải:

Thu thập giao dịch: Sequencer thu thập nhiều giao dịch trong một khoảng thời gian nhất định (thường từ vài giây đến vài phút) hoặc cho đến khi đạt đến kích thước batch tối đa.
Nén dữ liệu: Các giao dịch được nén lại bằng các thuật toán nén để giảm kích thước dữ liệu. Quá trình này có thể giảm kích thước dữ liệu đáng kể, thường từ 10-20 lần so với dữ liệu gốc.
Tối ưu hóa định dạng: Rollup sử dụng nhiều kỹ thuật để giảm thiểu kích thước dữ liệu, như loại bỏ thông tin dư thừa, sử dụng định dạng nhị phân thay vì văn bản, và áp dụng các kỹ thuật nén chuyên biệt.
Tạo cấu trúc dữ liệu hiệu quả: Các giao dịch được tổ chức thành cấu trúc dữ liệu hiệu quả (như Merkle tree) để dễ dàng xác minh sau này.

Trong thực tế, một batch có thể chứa từ vài chục đến hàng nghìn giao dịch, tùy thuộc vào độ phức tạp của giao dịch và cấu hình của Rollup. Việc nén này giúp phân bổ chi phí lưu trữ dữ liệu trên blockchain chính cho nhiều giao dịch, làm giảm đáng kể phí giao dịch cho mỗi người dùng.

Cách Rollup tương tác với Layer 1

Sự tương tác giữa Rollup và blockchain chính (Layer 1) là yếu tố quyết định tính bảo mật và tin cậy của hệ thống:

Hệ thống hợp đồng thông minh trên Layer 1: Rollup triển khai một bộ hợp đồng thông minh trên blockchain chính để quản lý việc gửi/rút tài sản, lưu trữ cam kết về trạng thái hiện tại của Rollup, và xác minh tính đúng đắn của các bản cập nhật.

Đăng tải dữ liệu lên Layer 1: Định kỳ (thường là vài phút đến vài giờ), sequencer đóng gói các giao dịch đã xử lý thành batch và đăng tải lên blockchain chính. Dữ liệu này được lưu trữ dưới dạng “calldata” trong Ethereum, là phương pháp lưu trữ có chi phí tương đối thấp.

Cập nhật trạng thái: Sau khi đăng tải dữ liệu, Rollup cập nhật thông tin về trạng thái mới trong hợp đồng thông minh trên Layer 1. Thông tin này thường là một “root hash” đại diện cho toàn bộ trạng thái của Rollup.

Xác minh tính đúng đắn: Tùy thuộc vào loại Rollup, việc xác minh tính đúng đắn của trạng thái mới được thực hiện theo một trong hai cách:

ZK Rollup: Đăng tải một bằng chứng mật mã (zero-knowledge proof) lên Layer 1, chứng minh toán học rằng tất cả giao dịch trong batch đều được thực thi đúng
Optimistic Rollup: Giả định trạng thái mới là đúng, nhưng cho phép một khoảng thời gian (thường 7 ngày) để phát hiện và thách thức bất kỳ gian lận nào

Gửi và rút tài sản:

Gửi vào Rollup: Người dùng gửi tài sản vào hợp đồng Rollup trên Layer 1, sau đó sequencer tạo ra số dư tương ứng trên Rollup
Rút về Layer 1: Người dùng khởi tạo lệnh rút trên Rollup, và tùy thuộc vào loại Rollup:
- Trong ZK Rollup: Có thể rút ngay sau khi bằng chứng được xác minh
- Trong Optimistic Rollup: Phải chờ hết thời gian thách thức (thường 7 ngày) trước khi rút được, trừ khi sử dụng dịch vụ cầu thanh khoản

Mối quan hệ này đảm bảo rằng mặc dù giao dịch được xử lý bên ngoài blockchain chính, nhưng tính bảo mật và tin cậy vẫn được đảm bảo thông qua việc “neo” mọi hoạt động vào Layer 1.

Bảo mật và tính tin cậy

Rollup đạt được bảo mật và tin cậy thông qua một số cơ chế then chốt:

Tính khả dụng dữ liệu (Data Availability): Đặc điểm quan trọng nhất của Rollup là tất cả dữ liệu giao dịch đều được đăng tải lên blockchain chính. Điều này đảm bảo rằng bất kỳ ai cũng có thể tái tạo và xác minh trạng thái của Rollup từ dữ liệu công khai. Đây là điểm khác biệt quan trọng so với các giải pháp mở rộng khác không đăng tải đầy đủ dữ liệu.

Cơ chế xác minh mạnh mẽ:

ZK Rollup sử dụng bằng chứng mật mã để đảm bảo toán học rằng mọi giao dịch đều hợp lệ. Điều này cho phép xác minh tức thì và không cần thời gian chờ đợi khi rút tiền.
Optimistic Rollup sử dụng hệ thống thách thức, trong đó bất kỳ ai cũng có thể phát hiện và chứng minh gian lận trong khoảng thời gian thách thức. Hệ thống khuyến khích kinh tế đảm bảo luôn có người sẵn sàng phát hiện gian lận.

Mô hình bảo mật kế thừa: Rollup thừa hưởng bảo mật từ blockchain chính thông qua việc neo dữ liệu và trạng thái. Điều này có nghĩa là ngay cả khi sequencer có ý định xấu, họ không thể:

Đánh cắp tiền của người dùng (được bảo vệ bởi hợp đồng thông minh)
Thay đổi lịch sử giao dịch (được đảm bảo bởi cơ chế xác minh)
Kiểm duyệt vĩnh viễn (người dùng có thể gửi giao dịch trực tiếp lên Layer 1 trong trường hợp khẩn cấp)

Các biện pháp bảo vệ bổ sung:

Chế độ thoát khẩn cấp: Trong trường hợp sequencer bị tấn công hoặc ngừng hoạt động, người dùng có thể khởi tạo quá trình rút tiền khẩn cấp
Thời gian trễ nâng cấp: Các thay đổi quan trọng trong hợp đồng Rollup thường có thời gian chờ để người dùng có thể rút tiền nếu không đồng ý với thay đổi
Quản trị đa chữ ký: Các quyết định quan trọng thường yêu cầu sự đồng thuận của nhiều bên đáng tin cậy

Tuy nhiên, Rollup vẫn có một số rủi ro cần lưu ý:

Sequencer tập trung có thể tạm thời kiểm duyệt giao dịch hoặc sắp xếp giao dịch có lợi cho mình
Lỗ hổng trong hợp đồng thông minh có thể dẫn đến mất tiền
Đối với Optimistic Rollup, thời gian rút tiền dài (7 ngày) có thể gây bất tiện cho người dùng

4. Các loại Rollup chính

Rollup hiện có hai loại chính: Optimistic Rollup và Zero-Knowledge Rollup (ZK Rollup). Mỗi loại đều nhằm mục đích mở rộng khả năng của blockchain gốc, nhưng sử dụng các cơ chế khác nhau để đảm bảo tính bảo mật và hiệu quả.

Giới thiệu ngắn gọn về Optimistic Rollup và ZK Rollup

Optimistic Rollup hoạt động dựa trên nguyên tắc “lạc quan” – giả định rằng tất cả giao dịch đều hợp lệ cho đến khi có bằng chứng chứng minh điều ngược lại. Khi sequencer đăng tải batch giao dịch lên Layer 1, hệ thống mặc định chấp nhận các giao dịch này là đúng mà không yêu cầu bằng chứng xác minh. Tuy nhiên, có một “thời gian thách thức” (thường là 7 ngày) trong đó bất kỳ ai cũng có thể chứng minh rằng có gian lận trong batch. Nếu phát hiện gian lận, batch không hợp lệ sẽ bị loại bỏ và người phát hiện sẽ nhận phần thưởng.

ZK Rollup (Zero-Knowledge Rollup) sử dụng công nghệ bằng chứng không tiết lộ thông tin (zero-knowledge proof) để đảm bảo tính đúng đắn của mọi batch giao dịch. Mỗi khi sequencer đăng tải batch lên Layer 1, họ phải kèm theo một bằng chứng mật mã chứng minh toán học rằng tất cả giao dịch trong batch đều được thực thi đúng và trạng thái mới là hợp lệ. Bằng chứng này có thể được xác minh nhanh chóng và dễ dàng trên Layer 1, ngay cả khi các tính toán ban đầu rất phức tạp.

Sự khác biệt cơ bản

Tiêu chí	Optimistic Rollup	ZK Rollup
Cơ chế bảo mật	Hệ thống thách thức gian lận	Bằng chứng mật mã
Thời gian rút tiền	Dài (thường 7 ngày)	Nhanh (vài phút)
Độ phức tạp kỹ thuật	Thấp hơn, dễ triển khai	Cao hơn, đòi hỏi chuyên môn sâu
Tính tương thích	Tương thích hoàn toàn với EVM	Trước đây hạn chế, nay đã cải thiện
Chi phí xác minh	Thấp (chỉ xác minh khi có thách thức)	Cao hơn (phải tạo và xác minh bằng chứng cho mọi batch)
Mức độ tin cậy	Phụ thuộc vào giả định có ít nhất một verifier trung thực	Không cần giả định về người tham gia, chỉ dựa vào toán học

Ưu điểm của Optimistic Rollup:

Dễ dàng hỗ trợ tất cả các tính năng và hợp đồng thông minh của Ethereum
Đơn giản hơn về mặt kỹ thuật, dễ triển khai
Chi phí xử lý thấp hơn khi không có thách thức

Ưu điểm của ZK Rollup:

Rút tiền nhanh chóng không cần thời gian chờ đợi
Bảo mật mạnh mẽ hơn dựa trên nền tảng toán học
Tiềm năng nén dữ liệu hiệu quả hơn
Không cần giả định về sự tồn tại của verifier trung thực

Các dự án Rollup tiêu biểu

Optimistic Rollup:

Arbitrum

Là Optimistic Rollup phổ biến nhất với tổng giá trị khóa (TVL) cao nhất trong các giải pháp Layer 2
Hỗ trợ đầy đủ tính tương thích với EVM
Có nhiều phiên bản: Arbitrum One (chuỗi chính), Arbitrum Nova (chi phí thấp hơn, bảo mật khác biệt)
Được phát triển bởi Offchain Labs, đã thực hiện phân quyền thông qua DAO

Optimism

Tiên phong trong lĩnh vực Optimistic Rollup
Phát triển OP Stack – một framework cho phép bất kỳ ai cũng có thể triển khai Rollup của riêng mình
Tạo ra hệ sinh thái “Superchain” kết nối nhiều chuỗi OP Stack
Có hệ thống quản trị thông qua token OP và Optimism Collective

Base

Được phát triển bởi Coinbase dựa trên OP Stack
Tập trung vào việc đưa người dùng và nhà phát triển Web2 vào Web3
Tích hợp chặt chẽ với hệ sinh thái Coinbase
Là một phần của Superchain của Optimism

ZK Rollup:

zkSync

Phát triển bởi Matter Labs
zkSync Era hỗ trợ tương thích EVM đầy đủ thông qua công nghệ zkEVM
Tập trung vào trải nghiệm người dùng và chi phí giao dịch thấp
Sử dụng công nghệ bằng chứng SNARK hiệu quả

StarkNet

Phát triển bởi StarkWare
Sử dụng công nghệ STARK proof, được cho là có tính bảo mật cao hơn và không cần setup tin cậy
Có ngôn ngữ lập trình riêng (Cairo) tối ưu cho zero-knowledge proofs
Hỗ trợ tính toán song song, tiềm năng mở rộng cao

Polygon zkEVM

Phát triển bởi Polygon (trước đây là Matic)
Tập trung vào tính tương thích EVM hoàn chỉnh
Là một phần trong chiến lược “Polygon 2.0” với nhiều giải pháp ZK
Đã ra mắt mainnet và đang thu hút nhiều dự án

Linea

Phát triển bởi ConsenSys (công ty đứng sau MetaMask)
Tương thích với EVM và tích hợp chặt chẽ với MetaMask
Sử dụng công nghệ SNARK với tối ưu hóa riêng
Tập trung vào trải nghiệm người dùng và nhà phát triển

Các dự án Rollup mới nổi:

Scroll

ZK Rollup với tương thích EVM đầy đủ
Phát triển với sự hợp tác của Privacy & Scaling Explorations (PSE) thuộc Ethereum Foundation
Tập trung vào tính minh bạch và mã nguồn mở

Taiko

ZK Rollup “Type 1” với mục tiêu tương thích hoàn toàn với Ethereum
Được phát triển bởi đồng sáng lập của Ethereum Name Service (ENS)
Tập trung vào tính phi tập trung từ giai đoạn đầu

Mantle

Optimistic Rollup được phát triển bởi BitDAO
Kết hợp các tính năng của modular blockchain với Rollup
Có token riêng và hệ thống khuyến khích cho người dùng

5. Ứng dụng thực tế của Rollup

Các dApp đang sử dụng Rollup

Rollup đã thu hút được một lượng lớn các ứng dụng phi tập trung (dApp) chuyển từ Layer 1 sang hoặc xây dựng trực tiếp trên các nền tảng này. Dưới đây là một số ví dụ tiêu biểu theo từng lĩnh vực:

DeFi (Tài chính phi tập trung):

Uniswap – Sàn giao dịch phi tập trung hàng đầu đã triển khai trên nhiều Rollup:

Uniswap v3 hoạt động trên Arbitrum, Optimism, Base và Polygon zkEVM
Khối lượng giao dịch trên các Rollup đã vượt qua Ethereum mainnet trong nhiều giai đoạn
Phí giao dịch giảm từ 50-100 USD xuống còn 0.1-1 USD mỗi swap

Aave – Nền tảng cho vay hàng đầu:

Triển khai trên Arbitrum, Optimism và các Rollup khác
Người dùng có thể vay và cho vay với chi phí thấp hơn 95% so với Layer 1
Tốc độ xác nhận giao dịch nhanh hơn đáng kể (vài giây thay vì vài phút)

GMX – Sàn giao dịch phái sinh được xây dựng riêng cho Rollup:

Hoạt động chủ yếu trên Arbitrum và Avalanche
Đã xử lý hàng tỷ USD khối lượng giao dịch
Cung cấp đòn bẩy lên đến 50x với phí thấp

NFT và Gaming:

Immutable X (dựa trên StarkEx) – Nền tảng chuyên biệt cho NFT và game:

Hỗ trợ các game lớn như Gods Unchained, Guild of Guardians
Cho phép đúc NFT miễn phí và giao dịch với chi phí gần như bằng 0
Xử lý hàng nghìn giao dịch mỗi giây

Sorare – Nền tảng fantasy sports NFT:

Sử dụng StarkEx để xử lý khối lượng giao dịch lớn
Người chơi có thể mua, bán và giao dịch thẻ cầu thủ mà không lo về phí gas

Parallel – Game thẻ bài NFT trên Optimism:

Tận dụng chi phí thấp để cho phép gameplay phức tạp hơn
Người chơi có thể thực hiện nhiều hành động trong game mà không bị giới hạn bởi phí gas

Cơ sở hạ tầng:

Chainlink – Oracle phi tập trung:

Cung cấp dịch vụ oracle trên hầu hết các Rollup chính
Cập nhật dữ liệu thường xuyên hơn với chi phí thấp hơn

The Graph – Dịch vụ indexing:

Hỗ trợ indexing dữ liệu trên các Rollup chính
Cho phép truy vấn dữ liệu blockchain hiệu quả

Worldcoin – Hệ thống định danh và thanh toán:

Sử dụng Optimism để xử lý giao dịch World ID
Tận dụng chi phí thấp để mở rộng quy mô người dùng toàn cầu

Các ứng dụng xã hội:

Lens Protocol trên Polygon zkEVM:

Nền tảng mạng xã hội phi tập trung
Cho phép tương tác xã hội với chi phí thấp

Farcaster với Frame trên Base:

Mạng xã hội phi tập trung với tính năng Frames tương tác
Tận dụng chi phí thấp của Base để xây dựng ứng dụng xã hội có tính tương tác cao

Tác động đến phí giao dịch

Rollup đã mang lại tác động đáng kể đến phí giao dịch, biến Ethereum từ một blockchain có chi phí cao thành một hệ sinh thái với nhiều lựa chọn chi phí phù hợp:

Mức giảm phí cụ thể:

Swap token: Từ 50-100 USD trên Ethereum Layer 1 xuống còn 0.1-1 USD trên Rollup
Mint NFT: Từ 20-50 USD xuống còn 0.05-0.5 USD
Giao dịch đơn giản: Từ 5-20 USD xuống còn 0.01-0.2 USD

So sánh giữa các Rollup:

ZK Rollup (như zkSync, StarkNet) thường có phí thấp hơn Optimistic Rollup do hiệu quả trong việc nén dữ liệu
Optimistic Rollup (như Arbitrum, Optimism) đã giảm phí đáng kể thông qua các bản nâng cấp gần đây
Rollup chuyên biệt (như Immutable X cho NFT) có thể tối ưu hóa cho trường hợp sử dụng cụ thể, giảm phí xuống gần như bằng 0

Tác động thực tế:

Thống kê từ L2Fees.info: Vào thời điểm cao điểm, phí giao dịch trên Rollup thấp hơn 95-99% so với Ethereum Layer 1
Khảo sát người dùng: 87% người dùng Rollup cho biết chi phí thấp là lý do chính để họ chuyển từ Layer 1 sang
Dữ liệu từ Dune Analytics: Số lượng giao dịch trên tất cả các Rollup đã vượt qua Ethereum mainnet từ Q3/2023

Cơ chế giảm phí:

Batching giao dịch: Gộp hàng trăm đến hàng nghìn giao dịch vào một batch
Nén dữ liệu: Sử dụng các thuật toán nén tiên tiến
Tối ưu hóa calldata: Giảm lượng dữ liệu cần đăng tải lên Layer 1
Subsidies: Nhiều dự án trợ cấp phí giao dịch trong giai đoạn đầu để thu hút người dùng

Cải thiện trải nghiệm người dùng

Ngoài việc giảm phí, Rollup đã cải thiện đáng kể trải nghiệm người dùng blockchain theo nhiều cách:

Tốc độ xác nhận giao dịch:

Xác nhận tạm thời: Giao dịch được xác nhận trong vài giây thay vì phải chờ 15-60 giây như trên Ethereum
Finality thực tế: Người dùng có thể coi giao dịch là hoàn tất sau khi nhận xác nhận tạm thời, mặc dù về mặt kỹ thuật finality cuối cùng xảy ra khi dữ liệu được đăng lên Layer 1

Khả năng dự đoán phí:

Ít biến động: Phí trên Rollup ít biến động hơn so với Layer 1
Ước tính chính xác: Ước tính phí gas thường chính xác hơn, giảm tỷ lệ giao dịch thất bại do phí không đủ

Giảm tỷ lệ giao dịch thất bại:

Trên Ethereum Layer 1: Tỷ lệ giao dịch thất bại có thể lên đến 5-10% trong thời kỳ tắc nghẽn
Trên Rollup: Tỷ lệ thất bại thường dưới 1% do ít tắc nghẽn và ước tính phí chính xác hơn

Trải nghiệm liền mạch:

Bridges cải tiến: Các cầu nối giữa Layer 1 và Rollup ngày càng trở nên đơn giản và an toàn hơn
Ví tích hợp: Các ví như MetaMask, Rainbow, và Coinbase Wallet đã tích hợp sẵn hỗ trợ cho Rollup
Fiat on-ramps: Người dùng có thể mua crypto trực tiếp trên Rollup mà không cần chuyển từ Layer 1

Đổi mới trong UX:

Account Abstraction: Nhiều Rollup đã triển khai ERC-4337 cho phép tài khoản thông minh, khôi phục tài khoản, và trả phí bằng token khác
Bundled transactions: Người dùng có thể thực hiện nhiều hành động trong một giao dịch
Gasless transactions: Một số dApp trả phí thay cho người dùng, tạo trải nghiệm “miễn phí”

Các trường hợp sử dụng phổ biến

Rollup đã mở ra nhiều trường hợp sử dụng mới mà trước đây không khả thi trên Layer 1 do chi phí cao:

Micropayments (Thanh toán vi mô):

Streaming payments: Thanh toán liên tục theo thời gian thực với số tiền nhỏ
Content monetization: Người sáng tạo nội dung nhận được thanh toán nhỏ trực tiếp từ người dùng
Ví dụ thực tế: Lens Protocol cho phép “tip” nhỏ cho nội dung, Superfluid triển khai dòng tiền theo thời gian thực

Gaming và NFT giá trị thấp:

In-game transactions: Giao dịch vật phẩm trong game với giá trị nhỏ
Mass minting: Đúc hàng nghìn NFT với chi phí thấp
Ví dụ thực tế: Immutable X xử lý hàng triệu giao dịch NFT Gods Unchained, Sorare quản lý hàng triệu thẻ cầu thủ

DeFi cho số tiền nhỏ:

Micro-investing: Đầu tư với số tiền nhỏ vào các pool thanh khoản
Yield farming: Tối ưu hóa lợi nhuận thông qua việc di chuyển tài sản thường xuyên
Ví dụ thực tế: Velodrome trên Optimism cho phép cung cấp thanh khoản với số tiền nhỏ, Gains Network trên Arbitrum cung cấp giao dịch margin với số tiền từ 10 USD

Ứng dụng xã hội trên blockchain:

Decentralized social media: Mạng xã hội phi tập trung với tương tác thường xuyên
Reputation systems: Hệ thống đánh giá và danh tiếng
Ví dụ thực tế: Farcaster trên Base đạt hàng trăm nghìn người dùng, Lens Protocol trên Polygon zkEVM

Chuỗi cung ứng và truy xuất nguồn gốc:

Tracking thường xuyên: Cập nhật vị trí và trạng thái sản phẩm thường xuyên
Chứng nhận: Xác minh nguồn gốc và tính xác thực của sản phẩm
Ví dụ thực tế: VeChain triển khai giải pháp truy xuất nguồn gốc trên Rollup, Tracr của De Beers theo dõi kim cương

Thanh toán xuyên biên giới:

Remittances: Chuyển tiền quốc tế với phí thấp
Global commerce: Thanh toán cho dịch vụ và sản phẩm quốc tế
Ví dụ thực tế: Worldcoin trên Optimism phục vụ người dùng toàn cầu, Manta Network cung cấp chuyển tiền ẩn danh với phí thấp

Identities và Credentials:

Verifiable credentials: Chứng chỉ và xác minh danh tính có thể kiểm chứng
Soulbound tokens: Token không thể chuyển nhượng đại diện cho thành tựu hoặc tư cách thành viên
Ví dụ thực tế: Worldcoin World ID trên Optimism, Polygon ID trên Polygon zkEVM

6. Tương lai của Rollup

Xu hướng phát triển

Rollup đang phát triển nhanh chóng với nhiều xu hướng đáng chú ý:

Hội tụ công nghệ:

ZK-Optimistic Hybrid: Các dự án như Taiko đang phát triển mô hình kết hợp ưu điểm của cả ZK và Optimistic Rollup
Validium và Volition: Mô hình lưu trữ dữ liệu ngoài chuỗi kết hợp với ZK proof để tăng khả năng mở rộng hơn nữa

Cải tiến hiệu suất:

Recursive proofs: Cho phép tổng hợp nhiều bằng chứng thành một bằng chứng duy nhất, tăng khả năng mở rộng theo cấp số nhân
Parallelization: Xử lý song song nhiều giao dịch, tăng thông lượng lên hàng trăm nghìn TPS
Tiến bộ trong hardware acceleration: Chip ASIC và FPGA chuyên dụng để tạo ZK proof nhanh hơn

Tính tương thích và tiêu chuẩn hóa:

EVM equivalence: Các ZK Rollup đang tiến tới tương thích hoàn toàn với EVM
Chuẩn hóa giao thức bridge: Tạo ra các tiêu chuẩn an toàn và hiệu quả cho việc di chuyển tài sản giữa các Rollup
Interoperability protocols: Các giao thức như LayerZero, Axelar giúp các Rollup giao tiếp trực tiếp với nhau

Phân quyền tăng cường:

Decentralized sequencers: Mạng lưới sequencer phi tập trung thay vì một đơn vị duy nhất
Permissionless proving: Cho phép bất kỳ ai cũng có thể tạo và gửi bằng chứng
Proof markets: Thị trường cạnh tranh cho việc tạo bằng chứng, giảm chi phí và tăng hiệu quả

Rollup-as-a-Service (RaaS):

Các nền tảng như OP Stack, Polygon CDK, AltLayer cho phép doanh nghiệp và dự án dễ dàng triển khai Rollup riêng
Mô hình “App-chain” nơi mỗi ứng dụng lớn có thể có Rollup riêng tối ưu cho nhu cầu cụ thể

Rollup-centric roadmap của Ethereum

Ethereum đã chính thức chuyển sang chiến lược “Rollup-centric”, coi Rollup là giải pháp mở rộng chính:

Danksharding và Proto-Danksharding:

EIP-4844 (Proto-Danksharding): Giới thiệu blob storage giúp giảm chi phí dữ liệu cho Rollup xuống 10-100 lần
Danksharding đầy đủ: Kế hoạch dài hạn cho phép mở rộng dữ liệu Rollup theo cấp số nhân
Data Availability Sampling: Cho phép xác minh tính khả dụng của dữ liệu mà không cần tải xuống toàn bộ

Verifiable Delay Functions (VDF):

Giảm thời gian chờ đợi cho Optimistic Rollup từ 7 ngày xuống còn vài giờ
Tăng tính bảo mật của các giao thức thách thức

EVM improvements:

EOF (EVM Object Format): Cải tiến EVM để tối ưu hóa cho ZK proof
Verkle Trees: Cấu trúc dữ liệu hiệu quả hơn giúp giảm kích thước bằng chứng

Layer 1 as a settlement layer:

Ethereum mainnet dần chuyển sang vai trò là lớp giải quyết và bảo mật
Hầu hết hoạt động người dùng và ứng dụng sẽ diễn ra trên Rollup
Tối ưu hóa Layer 1 cho việc xác minh bằng chứng và xử lý tranh chấp

Tiềm năng mở rộng sang các blockchain khác

Công nghệ Rollup không chỉ giới hạn ở Ethereum mà đang được áp dụng cho nhiều blockchain khác:

Bitcoin:

BitVM: Cho phép tính toán phức tạp trên Bitcoin thông qua cơ chế tương tự Optimistic Rollup
Stacks: Sử dụng Bitcoin làm lớp giải quyết cho các hợp đồng thông minh
RGB: Protocol cho smart contracts trên Bitcoin Lightning Network

Solana:

Nitro: Giải pháp Optimistic Rollup cho Solana
Eclipse: Môi trường tương thích EVM trên Solana sử dụng công nghệ Rollup

Tezos:

TezEdge: Triển khai ZK Rollup trên Tezos
Marigold: Phát triển Optimistic Rollup cho Tezos

Cosmos:

Dymension: Rollup framework cho hệ sinh thái Cosmos
Neutron: Optimistic Rollup tương thích CosmWasm

Polkadot:

Oak Network: Rollup-as-a-Service cho Polkadot
Aventus: Rollup layer cho Polkadot parachain

Xu hướng này cho thấy Rollup đang trở thành một mô hình phổ biến cho việc mở rộng blockchain, vượt ra khỏi phạm vi Ethereum và có tiềm năng trở thành tiêu chuẩn công nghiệp trong tương lai.

7. Thách thức và hạn chế chung

Rủi ro bảo mật

Mặc dù Rollup cải thiện khả năng mở rộng, chúng vẫn đối mặt với một số rủi ro bảo mật:

Rủi ro từ mã nguồn:

Lỗi hợp đồng thông minh: Các hợp đồng phức tạp quản lý Rollup có thể chứa lỗi
Ví dụ thực tế: Lỗ hổng trong bridge Nomad dẫn đến mất 190 triệu USD (2022)
Tác động: Có thể dẫn đến mất tiền hoặc khóa tài sản

Rủi ro từ mô hình bảo mật:

Optimistic Rollup: Phụ thuộc vào giả định có ít nhất một verifier trung thực
ZK Rollup: Rủi ro từ setup tin cậy ban đầu (đối với một số loại ZK proof)
Centralized sequencers: Hầu hết Rollup vẫn sử dụng sequencer tập trung

Rủi ro từ bridge:

Bridge hacks: Bridge là mục tiêu phổ biến của hacker với hơn 2 tỷ USD đã bị đánh cắp
Tính phức tạp: Nhiều bridge sử dụng các cơ chế phức tạp khó kiểm chứng
Giải pháp: Bridge được bảo mật bởi ZK proof và nhiều lớp xác thực đang được phát triển

Rủi ro từ lớp consensus:

Data availability: Nếu dữ liệu không có sẵn, người dùng không thể rút tiền
MEV (Maximal Extractable Value): Sequencer có thể sắp xếp giao dịch có lợi cho họ
Censorship: Sequencer tập trung có thể từ chối một số giao dịch

Vấn đề về tính tương thích

Tính tương thích vẫn là thách thức đáng kể cho Rollup:

Tương thích với EVM:

Optimistic Rollup: Tương thích tốt nhưng có thể có sự khác biệt nhỏ (opcode gas cost)
ZK Rollup: Đạt được tương thích EVM là thách thức kỹ thuật lớn, nhiều dự án vẫn đang phát triển
Tác động: Một số dApp phức tạp cần được điều chỉnh để hoạt động trên ZK Rollup

Tương thích giữa các Rollup:

Thiếu tiêu chuẩn: Mỗi Rollup có cấu trúc và API riêng
Fragmented liquidity: Thanh khoản bị chia nhỏ giữa nhiều Rollup
Cross-rollup communication: Giao tiếp giữa các Rollup vẫn còn phức tạp và tốn kém

Tương thích với công cụ và ví:

Wallet support: Không phải tất cả ví đều hỗ trợ mọi Rollup
Developer tools: Công cụ phát triển có thể không hoạt động đồng nhất trên các Rollup
Analytics và monitoring: Khó khăn trong việc theo dõi hoạt động trên nhiều Rollup

Thách thức về quản trị

Quản trị Rollup đặt ra nhiều câu hỏi phức tạp:

Mô hình quản trị:

Centralized vs DAO: Nhiều Rollup bắt đầu với quản trị tập trung và hứa hẹn phân quyền dần
Multisig vs on-chain governance: Cân bằng giữa tốc độ và tính minh bạch
Ví dụ thực tế: Optimism Collective với mô hình “bicameral” (Token House và Citizens House)

Nâng cấp và thay đổi:

Upgrade mechanism: Cơ chế nâng cấp có thể tạo ra điểm trung tâm
Backwards compatibility: Đảm bảo nâng cấp không phá vỡ các ứng dụng hiện có
Thời gian chờ: Optimistic Rollup cần thời gian chờ dài cho các nâng cấp quan trọng

Phân phối giá trị:

Fee distribution: Ai nhận phí giao dịch? Sequencer, validator, hoặc token holder?
MEV capture: Làm thế nào để phân phối MEV công bằng?
Token economics: Thiết kế tokenomics bền vững cho hệ sinh thái Rollup

Sự phụ thuộc vào Layer 1

Rollup vẫn phụ thuộc vào Layer 1 theo nhiều cách:

Bảo mật kế thừa:

Security budget: Rollup kế thừa bảo mật từ Layer 1, nên vẫn phụ thuộc vào sức mạnh bảo mật của nó
Consensus failures: Nếu Layer 1 gặp sự cố, Rollup cũng bị ảnh hưởng
51% attack: Nếu Layer 1 bị tấn công 51%, Rollup có thể bị ảnh hưởng

Giới hạn về dữ liệu:

Data availability: Rollup bị giới hạn bởi khả năng xử lý dữ liệu của Layer 1
Calldata costs: Chi phí đăng dữ liệu lên Layer 1 vẫn là thành phần chi phí chính
Bottleneck: Trong thời kỳ tắc nghẽn Layer 1, Rollup cũng bị ảnh hưởng

Độ trễ finality:

Inherited finality: Rollup chỉ đạt được finality cuối cùng khi Layer 1 xác nhận dữ liệu
Optimistic delay: Optimistic Rollup có thời gian chờ rút tiền dài (7 ngày)
Sequencer failures: Nếu sequencer ngừng hoạt động, người dùng phải chờ đợi để tương tác trực tiếp với Layer 1

Rủi ro từ hard fork:

Chain splits: Nếu Layer 1 hard fork, Rollup phải quyết định theo nhánh nào
Asset duplication: Có thể dẫn đến nhân đôi tài sản và phức tạp trong việc xử lý

8. Cách tham gia vào hệ sinh thái Rollup

Hướng dẫn cơ bản về sử dụng Rollup

Tham gia vào hệ sinh thái Rollup khá đơn giản và tương tự như sử dụng Ethereum:

Thiết lập ví:

Sử dụng ví tương thích như MetaMask, Rainbow, Frame, hoặc Coinbase Wallet

Đảm bảo ví của bạn hỗ trợ các Rollup bạn muốn sử dụng

Thêm mạng Rollup vào ví của bạn (có thể làm thủ công hoặc thông qua trang web chính thức của Rollup)

Cấu hình mạng Rollup:

Arbitrum One:

Network Name: Arbitrum One
RPC URL: https://arb1.arbitrum.io/rpc
Chain ID: 42161
Symbol: ETH

Optimism:

Network Name: Optimism
RPC URL: https://mainnet.optimism.io
Chain ID: 10
Symbol: ETH

Base:

Network Name: Base
RPC URL: https://mainnet.base.org
Chain ID: 8453
Symbol: ETH

zkSync Era:

Network Name: zkSync Era
RPC URL: https://mainnet.era.zksync.io
Chain ID: 324
Symbol: ETH

Tương tác với dApp:

Truy cập dApp trên Rollup thông qua trang web chính thức của họ
Nhiều dApp có menu chuyển đổi mạng để dễ dàng chuyển giữa các Rollup
Ví dụ: Uniswap, Aave, GMX, và nhiều dApp khác có phiên bản trên nhiều Rollup

Theo dõi hoạt động:

Sử dụng block explorer của Rollup để theo dõi giao dịch:

Arbitrum: Arbiscan.io
Optimism: Optimistic.etherscan.io
Base: Basescan.org
zkSync Era: Explorer.zksync.io

Các công cụ như DeBank, Zapper, hay Zerion giúp theo dõi tài sản trên nhiều Rollup cùng lúc

Cách chuyển tài sản từ Layer 1 sang Rollup

Có nhiều cách để chuyển tài sản vào Rollup:

Sử dụng bridge chính thức:

Arbitrum Bridge: bridge.arbitrum.io
Optimism Bridge: app.optimism.io/bridge
Base Bridge: bridge.base.org
zkSync Portal: portal.zksync.io

Quy trình chuyển tiền điển hình:

Kết nối ví với bridge
Chọn token và số lượng muốn chuyển
Phê duyệt giao dịch (nếu cần) và xác nhận chuyển
Chờ token xuất hiện trên Rollup (thường mất vài phút)

Sử dụng CEX (sàn giao dịch tập trung):

Nhiều sàn giao dịch lớn như Binance, Coinbase, và OKX hỗ trợ rút tiền trực tiếp đến Rollup
Ưu điểm: Đơn giản, phí thấp, không cần bridge
Nhược điểm: Phụ thuộc vào sàn giao dịch và có thể có giới hạn rút tiền

Sử dụng bridge tổng hợp:

Across: across.to
Hop Protocol: hop.exchange
Stargate: stargate.finance
LayerSwap: layerswap.io
Orbiter Finance: orbiter.finance

Ưu điểm: Thường nhanh hơn, có thể rẻ hơn, và hỗ trợ nhiều Rollup cùng lúc

Rút tiền từ Rollup về Layer 1:

Sử dụng bridge chính thức hoặc bridge tổng hợp
Lưu ý: Optimistic Rollup có thời gian chờ 7 ngày khi rút tiền thông qua bridge chính thức
Fast withdrawal: Các dịch vụ như Across, Hop Protocol cung cấp rút tiền nhanh với phí nhỏ

Lưu ý quan trọng:

Luôn xác minh địa chỉ bridge chính thức để tránh lừa đảo
Bắt đầu với số tiền nhỏ để kiểm tra
Đảm bảo có đủ ETH trên Layer 1 để trả phí gas khi bridging
Giữ một lượng ETH trên Rollup để trả phí giao dịch

9. Kết luận

Tóm tắt vai trò của Rollup trong việc giải quyết vấn đề mở rộng

Rollup đã chứng minh là giải pháp mở rộng hiệu quả nhất cho blockchain hiện nay, đặc biệt là Ethereum:

Đột phá về khả năng mở rộng:

Tăng thông lượng từ ~15 TPS lên hàng nghìn TPS
Giảm phí giao dịch xuống 95-99% so với Layer 1
Duy trì bảo mật và phân quyền của blockchain gốc

Tác động thực tế:

Tổng giá trị khóa (TVL) trên các Rollup đã vượt 20 tỷ USD
Khối lượng giao dịch trên Rollup đã vượt qua Layer 1 trong nhiều giai đoạn
Mở ra các trường hợp sử dụng mới không khả thi trên Layer 1

Hệ sinh thái phát triển:

Hàng nghìn dApp đã triển khai trên các Rollup
Cộng đồng người dùng và nhà phát triển ngày càng tăng
Sự cạnh tranh giữa các Rollup thúc đẩy đổi mới và cải tiến liên tục

Mô hình bền vững:

Rollup cung cấp mô hình mở rộng bền vững dài hạn
Kết hợp với các cải tiến Layer 1 như sharding, Rollup có thể đạt được hàng triệu TPS
Tạo nền tảng cho việc áp dụng blockchain rộng rãi hơn