Tìm hiểu về Blockchain trilemma: Bộ ba bất khả thi của Blockchain

Blockchain trilemma là một khái niệm dùng để chỉ ra rằng hệ thống blockchain khó có thể đạt được đồng thời cả 3 yếu tố: Phi tập trung (decentralization), bảo mật (security) và khả năng mở rộng (scalability). Hay nói cách khác, blockchain buộc phải hy sinh tối thiểu một trong 3 yếu tố này để tập trung vào các yếu tố còn lại. Hãy cùng Block24 tìm hiểu chi tiết hơn nhé.

Blockchain trilemma là gì?

Blockchain trilemma là một khái niệm dùng để chỉ ra rằng hệ thống blockchain khó có thể đạt được đồng thời cả 3 yếu tố sau đây:

• Phân quyền: Hệ thống được vận hành bởi nhiều node, không bị kiểm soát bởi một thực thể duy nhất, đảm bảo tính minh bạch.
• Bảo mật: Hệ thống có khả năng chống lại các cuộc tấn công, đảm bảo an toàn cho dữ liệu và giao dịch.
• Khả năng mở rộng: Hệ thống có thể xử lý số lượng giao dịch lớn, nhanh chóng với chi phí thấp.

Lược sử ra đời thuật ngữ Blockchain trilemma

Hiện không có bằng chứng rõ ràng về nguồn gốc ra đời của thuật ngữ Blockchain trilemma. Nó bắt đầu phổ biến khi được Vitalik Buterin (nhà sáng lập Ethereum) sử dụng thường xuyên trong các bài viết và thuyết trình vào các năm 2017 - 2018. Đây là giai đoạn mà Ethereum bắt đầu đối mặt với bài toán làm sao để mở rộng quy mô mà không làm mất đi tính bảo mật và phân quyền.

Các blockchain hiện tại chỉ có thể tối ưu được 2 trong 3 yếu tố kể trên và hy sinh yếu tố còn lại. Ví dụ:

• Bitcoin có khả năng bảo mật và tính phân quyền cao, hy sinh khả năng mở rộng (tốc độ chậm và phí cao).
• Solana có thể mở rộng và bảo mật ổn, nhưng đánh đổi tính phân quyền.
• Ethereum tương đối phi tập trung và bảo mật, hy sinh khả năng mở rộng.

Blockchain trilemma cho đến nay vẫn là bài toán khó chưa có lời giải, các dự án đang cố gắng giải quyết nó thông qua những giải pháp như Modular blockchain, Layer 2, Sharding, App-chain,...

Blockchain trilemma trong tầm nhìn Web3

Tương lai mà Web3 hướng đến là một thế hệ internet phi tập trung, nơi người dùng làm chủ dữ liệu và tài sản của mình. Blockchain trilemma không chỉ là một bài toán kỹ thuật, mà còn là nền tảng cho việc xây dựng hạ tầng internet công bằng, mở và bền vững.

Để Web3 thực sự phát huy tiềm năng, các blockchain cần đồng thời đạt được ba yếu tố:

• Phân quyền để đảm bảo không ai kiểm soát hệ thống.
• Bảo mật để chống lại gian lận và tấn công.
• Khả năng mở rộng để phục vụ hàng triệu người dùng trên toàn cầu mà vẫn giữ trải nghiệm mượt mà với chi phí thấp.

Tuy nhiên, Trilemma đã và đang đặt ra thách thức lớn cho tầm nhìn Web3. Bitcoin hay Ethereum ưu tiên phân quyền và bảo mật, nhưng tốc độ và chi phí cao là rào cản lớn cho các ứng dụng Web3 như game, social, NFT, hay thanh toán. Ngược lại, nếu ưu tiên mở rộng như Solana hay BNB Smart Chain thì có nguy cơ tập trung hóa, mâu thuẫn với lý tưởng của Web3 nói riêng và blockchain nói chung.

Tóm lại, Web3 chỉ có thể phát triển và mở rộng toàn cầu khi bài toán Blockchain Trilemma được giải quyết một cách thỏa đáng.

Vì sao Blockchain trilemma là vấn đề trong crypto?

Bài toán khó trilemma đang ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả và tính ứng dụng của blockchain. Cụ thể là:

• Hạn chế về hiệu suất: Để cạnh tranh với các hệ thống tài chính truyền thống (như Visa xử lý hàng ngàn giao dịch mỗi giây), blockchain cần khả năng mở rộng cao. Tuy nhiên, tăng khả năng mở rộng thường làm giảm tính phân quyền, thậm chí là cả bảo mật.
• Ảnh hưởng đến phân quyền:  Phân quyền là giá trị cốt lõi của crypto, đảm bảo không ai kiểm soát toàn bộ hệ thống. Nhưng để tăng tốc độ giao dịch, blockchain buộc phải giảm số lượng node xác thực, dẫn đến tập trung hóa quyền lực. Điều này làm giảm niềm tin của cộng đồng, vì nó đi ngược lại lý tưởng phi tập trung của crypto.
• Rủi ro bảo mật: Nếu ưu tiên khả năng mở rộng, tính phân quyền sẽ giảm đi và rủi ro bảo mật tăng lên. Bởi vì các blockchain với ít node xác thực vừa tập trung hóa, vừa dễ bị tấn công 51% hoặc thao túng dữ liệu. Một hệ thống bảo mật yếu như vậy sẽ làm mất niềm tin của người dùng và gây thiệt hại lớn đến tài sản.
• Khó cạnh tranh: Các ứng dụng về DeFi, NFT, hoặc thanh toán cần cả 3 yếu tố để  tạo ra sự khác biệt, nhằm thu hút người dùng phổ thông. Nhưng Trilemma khiến blockchain khó đạt được sự cân bằng, làm giảm khả năng cạnh tranh với các hệ thống tập trung truyền thống.
• Tạo ra thách thức kỹ thuật: Trilemma buộc nhà phát triển blockchain phải đưa ra các giải pháp mới như Layer 2, sharding, sidechain, modular blockchain,... Tuy nhiên, dù những giải pháp như Layer 2 rất khả thi nhưng vẫn chưa mang lại hiệu quả như ý.

Tóm lại, blockchain trilemma là vấn đề lớn trong crypto vì nó làm lộ rõ những giới hạn công nghệ hiện tại, ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng, niềm tin vào hệ thống, và khả năng mở rộng quy mô toàn cầu. Các dự án phải liên tục thử nghiệm để tối ưu hóa, nhưng cho đến nay vẫn chưa có giải pháp nào thực sự giải quyết được bài toán khó mang tên Blockchain trilemma.

Ưu tiên khác nhau dẫn đến sự khác biệt trong thiết kế blockchain

Ưu tiên phân quyền và bảo mật, đánh đổi khả năng mở rộng

Những blockchain như Bitcoin và Ethereum (trước khi có Layer 2) chọn cách giữ vững hai giá trị cốt lõi là phân quyền và bảo mật, chấp nhận đánh đổi khả năng mở rộng.

Cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW) cho phép bất kỳ ai cũng có thể tham gia mạng lưới bằng cách cung cấp sức mạnh tính toán, giúp đảm bảo tính phân quyền cao. Đồng thời, việc xác thực và khai thác block theo cơ chế PoW cũng giúp mạng lưới an toàn, rất khó bị tấn công. Ví dụ chi phí để thực hiện tấn công 51% trên Bitcoin hiện tại vào khoảng 10 tỷ USD nếu tính theo tổng hashrate - Theo Cointelegraph.

Nhưng đổi lại, khả năng xử lý giao dịch của Bitcoin rất hạn chế, chỉ đạt khoảng 7 TPS, còn Ethereum vào khoảng 15 - 30 TPS. Khi mạng lưới tắc nghẽn, phí giao dịch thường tăng cao, phí gas trên Ethereum có những thời điểm lên đến hàng trăm USD.

Ưu tiên bảo mật và mở rộng, đánh đổi tính phi tập trung

Các blockchain như Solana, Sui hay Aptos định hướng phát triển theo mô hình monolithic, tức là tích hợp mọi chức năng (thực thi, lưu trữ, đồng thuận) trong một layer duy nhất nhằm tối ưu hóa hiệu suất và bảo mật, chấp nhận đánh đổi một phần tính phi tập trung.

Solana có thể xử lý tới 65000 TPS (theo lý thuyết), và thực tế vẫn duy trì được khoảng 1000 - 2000 TPS, vượt trội so với Bitcoin và Ethereum. Ngoài ra, cơ chế đồng thuận Proof of History (PoH) kết hợp với Tower BFT giúp đảm bảo an toàn cho mạng lưới.

Tuy nhiên, do yêu cầu phần cứng mạnh (RAM 128 GB, SSD tốc độ cao, CPU đa nhân) nên không phải ai cũng có thể tham gia vận hành node. Tính đến tháng 7/2025, Solana chỉ có khoảng 5700 validator nodes (Nguồn), thấp hơn nhiều so với Ethereum với hơn 1,1 triệu validators qua hệ thống staking (Nguồn), cho thấy mức độ phân quyền hạn chế.

Trong quá khứ, Solana đã không ít lần gặp sự cố ngưng hoạt động (liên tục vào các năm từ 2021 đến 2024), khiến người ta đặt câu hỏi về độ tin cậy của Solana.

Ưu tiên phân quyền và mở rộng, đánh đổi bảo mật

Một số blockchain mới hoặc sidechain chọn cách ưu tiên phân quyền và khả năng mở rộng, cho phép ai cũng có thể chạy node, đồng thời cải thiện hiệu suất mạng. Tuy nhiên, do không có đủ lớp bảo vệ, các blockchain này dễ bị tấn công hơn.

Ví dụ, Polygon hay BSC trong quá khứ từng bị khai thác hoặc dừng tạm thời do lỗi bảo mật. Trong giai đoạn đầu, do số validator và lượng tài sản staking còn ít nên các mạng này dễ trở thành mục tiêu tấn công 51%, khiến cộng đồng mất lòng tin.

Hướng giải quyết bài toán Blockchain trilemma

Layer 2: Mở rộng vô hạn mà vẫn giữ bảo mật gốc

Layer 2 là giải pháp đột phá, được áp dụng rộng rãi để cải thiện khả năng mở rộng của các Layer 1 như Ethereum. Thay vì xử lý trực tiếp trên mạng chính (mainnet), các giao dịch được thực hiện bên ngoài blockchain (off-chain), dữ liệu sau đó được gộp lại và gửi về mainnet nhằm tận dụng bảo mật từ chain gốc.

Có 2 mô hình L2 phổ biến là Optimistic Rollup (như Arbitrum, Optimism) và ZK Rollup (như zkSync, Starknet). Optimistic giả định rằng các giao dịch hợp lệ và chỉ kiểm tra nếu có tranh chấp, còn ZK Rollup sử dụng bằng chứng mật mã (zero-knowledge proof) để chứng minh tính hợp lệ ngay từ đầu.

Nhờ 2 mô hình này, Ethereum L2s có thể mở rộng hiệu suất lên tới hàng nghìn TPS với phí giao dịch dưới 0.01 USD, đồng thời giữ nguyên tính bảo mật từ Layer 1. Đây là phương án được chính Vitalik Buterin ủng hộ mạnh mẽ, giúp Ethereum không cần đánh đổi giữa bảo mật và phân quyền để đạt được khả năng mở rộng.

Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất của L2 là trải nghiệm người dùng khi quá phức tạp để sử dụng chúng. Cần chuyển tài sản từ L1 sang L2 qua cầu nối, thêm mạng L2  và token gas tương ứng vào ví, mất thêm thời gian để rút tài sản về lại L1,... Hơn nữa, với việc có quá nhiều L2 cùng tồn tại (Arbitrum, Optimism, zkSync, Scroll, Base, Starknet…), tài sản và người dùng bị phân mảnh nghiêm trọng.

Những điều này khiến nhiều người vẫn ưu tiên dùng trực tiếp L1 dù phí cao, vì cảm thấy đơn giản và an toàn hơn.

Sharding: Mở rộng bằng cách chia nhỏ mạng lưới

Sharding là một trong những giải pháp lâu đời với cơ sở lý thuyết vững chắc. Thay vì yêu cầu mạng xử lý mọi giao dịch, Sharding chia blockchain thành nhiều phần nhỏ gọi là “shard”, mỗi shard xử lý một tập giao dịch riêng. Cơ chế này giúp tăng đáng kể thông lượng giao dịch của mạng.

Ethereum đã chọn Sharding làm trọng tâm trong lộ trình nâng cấp dài hạn, cụ thể là hướng tiếp cận Danksharding và Proto-Danksharding (EIP-4844) (đã hoạt động từ tháng 3/2024). Trong đó, mỗi shard đóng vai trò lưu trữ tạm thời các blob data (dữ liệu giao dịch từ Layer 2). Tương tự, Near Protocol áp dụng kiến trúc sharding tiên tiến có tên là Nightshade, giúp mạng mở rộng tuyến tính theo số node mà vẫn được bảo mật nhờ cơ chế PoS.

Nhược điểm của Sharding là sự phức tạp trong quy trình xử lý giao dịch, nguy cơ một shard bị tấn công nếu validator phân bổ không đều, yêu cầu hạ tầng kỹ thuật cao.

Modular Blockchain: Tách lớp để tối ưu từng phần

Trái ngược với các monolithic blockchain (tích hợp mọi chức năng trong một hệ thống), mô hình modular blockchain chia kiến trúc thành 3 lớp riêng biệt: Lớp thực thi (execution), lớp đồng thuận (consensus) và lớp đảm bảo dữ liệu (data availability - DA). Mỗi lớp được tối ưu để làm tốt nhiệm vụ của riêng mình, có thể kết hợp với các lớp khác để tạo thành một blockchain hoàn chỉnh.

Ví dụ tiêu biểu về modular blockchain là Celestia, chuyên xử lý data availability, cho phép xây dựng các ứng dụng thực thi riêng mà không cần lo về bảo mật hay dữ liệu. Fuel, một modular blockchain khác tập trung tối ưu cho lớp thực thi.

Dù vậy, kiến trúc modular blockchain có thể sẽ làm tăng độ phức tạp vì phải phối hợp nhiều lớp (Layer 2, DA layer, consensus layer…), đòi hỏi kiến thức sâu rộng và công cụ phù hợp. Ngoài ra, vì các lớp do bên thứ ba phát triển nên sẽ bị phụ thuộc, khó đồng bộ vào hệ thống đang triển khai.

App-chain và Interoperability: Mỗi ứng dụng một blockchain riêng

Một hướng tiếp cận khác để giải quyết Blockchain trilemma là mô hình app-chain, nơi mỗi ứng dụng vận hành trên một blockchain riêng, được tối ưu hóa theo nhu cầu của nhà phát triển.

Cosmos là ví dụ điển hình với bộ công cụ Cosmos SDK và giao thức kết nối liên chuỗi IBC, cho phép hàng chục blockchain như Osmosis, dYdX, Kujira,... tương tác lẫn nhau. Polkadot cũng có hướng tiếp cận tương tự với hệ thống parachain, nơi các chain con được kết nối qua một relay chain chung. Tính liên chuỗi (interoperability) là yếu tố quan trọng của mô hình app-chain, đảm bảo các blockchain chuyên biệt vẫn tương tác liền mạch, không bị phân mảnh.

Nhược điểm của cách tiếp cận này là làm phân mảnh thanh khoản và người dùng. Khi mỗi ứng dụng chạy trên chain riêng, dòng vốn và hoạt động bị chia nhỏ, làm giảm hiệu quả chung của hệ sinh thái. Hạ tầng kết nối liên chuỗi cũng chưa hoàn thiện, dễ gặp lỗi, độ trễ hoặc rủi ro bảo mật. Ngoài ra, tương tự như modular blockchain thì việc xây dựng và vận hành app-chain yêu cầu kiến thức kỹ thuật cao, chi phí phát triển lớn.

Cơ chế đồng thuận mới: Cải tiến nền tảng để giảm sự đánh đổi

Một số blockchain giải quyết Trilemma ngay từ đầu bằng cách cải tiến cơ chế đồng thuận.

PoS đã thay thế phần lớn PoW trong các blockchain như Ethereum, Cardano, Avalanche vì khả năng mở rộng cao hơn, tiết kiệm năng lượng và dễ phân quyền hơn. Trong khi đó, Solana sử dụng một cơ chế riêng biệt gọi là Proof of History (PoH) kết hợp với Tower BFT, giúp mạng có thể xử lý hàng nghìn TPS với độ trễ cực thấp. Tương tự là một số cơ chế khác như Delegated PoS (DPoS) trên EOS và BNB Smart Chain.

Nhưng vấn đề cốt lõi ở đây là cơ chế đồng thuận càng đơn giản và nhanh thì càng dễ mở rộng, nhưng cũng dễ dẫn đến tập trung hóa nếu không được thiết kế kỹ lưỡng. Việc cải tiến cơ chế đồng thuận nhìn chung vẫn không thể giải quyết triệt để, thậm chí còn thiếu sót rất nhiều nếu muốn khắc phục Blockchain trilemma.

Tương lai của Blockchain Trilemma

Có lẽ chúng ta sẽ không thể giải quyết Blockchain Trilemma bằng một giải pháp duy nhất. Thay vào đó, cần thiết kế kiến trúc blockchain linh hoạt, mô-đun hóa, có thể tùy biến theo nhu cầu cụ thể của từng ứng dụng và người dùng.

Các giải pháp blockchain mới hiện nay đang có xu hướng chia nhỏ vai trò, phân bổ trách nhiệm cho nhiều thành phần, đồng thời phối hợp nhịp nhàng giữa chúng để đạt được hiệu quả tổng thể.

Cụ thể, các Layer 2 Rollups (Arbitrum, Optimism), Modular Blockchain (Celestia, Avail), App-chain (Cosmos, Polkadot), hay các cơ chế đồng thuận mới như PoH, DPoS, Danksharding cho thấy tương lai của Blockchain Trilemma không phụ thuộc một lời giải duy nhất, mà là liên tục tái thiết kế và tối ưu theo bối cảnh sử dụng.

Trong dài hạn, Blockchain Trilemma sẽ không còn là rào cản, mà trở thành nguyên lý thiết kế cơ bản để phát triển các hệ thống Web3 hiệu quả, tùy biến và phù hợp với từng loại ứng dụng. Việc hiểu rõ Blockchain trilemma không phải để tìm giải pháp hoàn hảo, mà để biết chấp nhận, quản lý, và đánh đổi một cách chiến lược, phù hợp với mục tiêu sử dụng thực tế.

Xem thêm >> Khả năng mở rộng Blockchain: So sánh các giải pháp blockchain scalability

FAQ

Các blockchain hiện nay thường chọn đánh đổi điều gì?

Phần lớn chọn đánh đổi phân quyền để tối ưu hiệu suất và bảo mật.

Có blockchain nào giải được bài toán Blockchain Trilemma chưa?

Chưa có blockchain nào giải được trọn vẹn bài toán khó mang tên Blockchain trilemma.

Modular blockchain có giúp vượt qua Blockchain Trilemma không?

Modular blockchain có tiềm năng lớn, nhưng cần thêm thời gian để đánh giá hiệu quả của hướng tiếp cận này.

Dự án nào đang giải quyết Blockchain Trilemma tốt nhất?

Ethereum (với Layer 2), Celestia (Data availability layer), và Cosmos (app-chain + IBC) là những dự án nổi bật đang cố gắng giải bài toán Blokchain Trilemma.

Làm thế nào để đánh giá một blockchain về Trilemma?

Cần xem xét 3 yếu tố sau để so sánh và nhận diện xem yếu tố nào bị đánh đổi nhiều nhất:

• Bảo mật: Blockchain có dễ bị tấn công hay không (các vụ việc trong quá khứ).
• Phân quyền: Kiểm tra số lượng node, yêu cầu phần cứng/lượng tài sản để tham gia mining/staking.
• Mở rộng: Thông lượng (TPS), độ trễ, phí giao dịch.