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

Blockchain scalability là yếu tố then chốt để xử lý hiệu quả khối lượng giao dịch lớn, đồng thời duy trì tốc độ, bảo mật và tính phi tập trung. Đây không chỉ là thách thức kỹ thuật mà còn là nền tảng quyết định sự phát triển bền vững của lĩnh vực blockchain. Các giải pháp như tối ưu giao thức gốc (onchain) và xử lý giao dịch ngoài chuỗi (off-chain) đang được đẩy mạnh để vượt qua rào cản này. Hãy cùng Block24 khám phá chi tiết những hướng đi cho blockchain scalability trong bài viết dưới đây nhé.

Khả năng mở rộng blockchain là gì?

Khả năng mở rộng (blockchain scalability) là việc một chuỗi khối xử lý lượng lớn giao dịch hiệu quả mà không phải đánh đổi hoặc gặp vấn đề về các yếu tố tốc độ, bảo mật hoặc tính phi tập trung của mạng lưới validator/node. Các thông số để đo lường blockchain scalability sẽ là:

• Thông lượng (transactions per second - TPS)
• Độ trễ
• Tốc độ xác nhận
• Chi phí giao dịch

Trong thực tế, các blockchain như Bitcoin hay Ethereum dù tiên phong nhưng gặp hạn chế nghiêm trọng về khả năng mở rộng, ví dụ như Bitcoin chỉ đạt khoảng 7 TPS, Ethereum từ 15–30 TPS trước bản nâng cấp The Merge. Trong khi đó, dựa theo lý thuyết, các hệ thống thanh toán tập trung như Paypal xử lý tới 193 TPS hay Visa xử lý tới 24000 TPS.

Tại sao Blockchain cần mở rộng?

Khi số lượng người dùng và giao dịch tăng lên, mạng lưới blockchain sẽ trở nên chậm chạp trong khâu xử lý transaction và chi phí đắt đỏ. Hậu quả là tắc nghẽn mạng lưới, làm cho trải nghiệm users tồi tệ, dần dần mất khách.
Không phải ngẫu nhiên mà Vitalik Buterin (Co-founder Ethereum) chia sẻ về blockchain trilemma, đào sâu về gốc rễ của 3 yếu tố phi tập trung, bảo mật và khả năng mở rộng. Từ đó chúng ta sẽ hiểu được tại sao không thể hy sinh bảo mật hay tính phi tập trung để mở rộng.

Blockchain Trilemma là gì?

Được đề xuất bởi Vitalik Buterin, thuật ngữ Blockchain Trilemma mô tả một thách thức cố hữu rằng, một mạng lưới blockchain rất khó để có thể tối ưu đồng thời cả 3 thuộc tính quan trọng:

• Phi tập trung (Decentralization): Mạng lưới được vận hành bởi một số lượng lớn các node (máy tính) độc lập trên toàn cầu, không một thực thể nào có toàn quyền kiểm soát.
• Bảo mật (Security): Khả năng mạng lưới chống lại các cuộc tấn công, đảm bảo tính toàn vẹn, bất biến của dữ liệu.
• Khả năng mở rộng (Scalability): Năng lực xử lý số lượng lớn giao dịch một cách nhanh chóng và hiệu quả, thường được đo bằng TPS.

Như hình trên, ta có thể thấy Ethereum và Bitcoin ưu tiên phi tập trung và bảo mật, dẫn tới khả năng mở rộng khá khiêm tốn. Còn những cái tên khác như Ripple, Stellar lại quyết định đánh đổi 1 phần tính phi tập trung, cũng dễ hiểu vì mục tiêu của các blockchain này là phục vụ thanh toán xuyên biên giới cho các doanh nghiệp truyền thống.

Tại sao blockchain không nên từ bỏ tính bảo mật hay phi tập trung?

Blockchain không nên hy sinh tính bảo mật hay phi tập trung vì đây là trụ cột niềm tin cộng đồng và là giá trị cốt lõi của công nghệ này: 

• Bảo mật đảm bảo rằng dữ liệu onchain không thể bị thay đổi nhờ vào cơ chế mã hóa, cơ chế đồng thuận và tính bất biến. 
• Phi tập trung loại bỏ vai trò của trung gian, phân phối quyền lực cho cộng đồng, hạn chế thao túng. 

Nếu đánh đổi 2 yếu tố trêm để mở rộng, blockchain có nguy cơ mất bản sắc rồi trở thành hệ thống tập trung (centralized) kiểu mới. Tức là đi ngược hoàn toàn với mục tiêu ban đầu được tạo ra là giải quyết vấn đề tập trung hóa hay loại bỏ trung gian. 

Do đó, các giải pháp mở rộng hiện nay đều hướng đến việc tăng hiệu suất mà vẫn giữ nguyên bảo mật và tính phân tán của chain chính. Sau đây, cùng Block24 tìm hiểu chi tiết về các giải pháp blockchain scaling hiện hữu nhé. 

Tổng hợp giải pháp mở rộng blockchain

Chúng ta hiểu rằng việc mở rộng quy mô blockchain không đơn giản mà phải cân bằng các yếu tố của blockchain trilemma. Để giải quyết thách thức này, cộng đồng toàn cầu đã nghiên cứu và phát triển vô số giải pháp, được phân loại thành 2 nhóm chính:

• Giải pháp mở rộng Layer 1 (On-chain): Đây là những thay đổi được thực hiện trực tiếp trên giao thức cốt lõi của blockchain chính (mainchain).
• Giải pháp mở rộng Layer 2 (Off-chain): Đây là các giao thức hoặc framework công nghệ được xây dựng trên Layer 1.

Giải pháp mở rộng layer 1 (L1)

SegWit

SegWit (Segregated Witness) là một trong những nâng cấp L1 nổi bật nhất trên Bitcoin, được triển khai thông qua một soft fork nhằm đảm bảo tương thích ngược với các node cũ. 

Cốt lõi của SegWit là tách dữ liệu chữ ký (witness data), vốn chiếm tới 65% dung lượng mỗi giao dịch, ra khỏi phần dữ liệu giao dịch chính. Nhờ đó, mỗi khối có thể chứa nhiều giao dịch hơn dù kích thước tối đa vẫn giới hạn ở 1MB, làm tăng kích thước khối “ảo” lên khoảng 1.6 tới 2.0MB.

Tuy nhiên, SegWit không phải không có hạn chế. Việc triển khai đòi hỏi thay đổi kỹ thuật phức tạp và không phải tất cả ví & node đều hỗ trợ. Đồng thời, cộng đồng cũng từng tranh cãi gay gắt về tính hiệu quả dài hạn của SegWit, cho rằng đây chỉ là một biện pháp “vá tạm” thay vì giải pháp mở rộng triệt để.

Thay đổi cơ chế đồng thuận

Một trong những bước ngoặt lịch sử blockchain là sự kiện The Merge của Ethereum, tức chuyển đổi cơ chế đồng thuận từ Proof of Work (PoW) sang Proof of Stake (PoS). PoW sử dụng sức mạnh tính toán khổng lồ từ các "thợ đào" để giải bài toán mật mã và thêm khối mới. Mặc dù cơ chế này cực kỳ an toàn, nhưng lại tiêu tốn nhiều năng lượng và xử lý giao dịch chậm.

Ngược lại, PoS hoạt động bằng cách người tham gia (validator) khóa (stake) một lượng crypto để được quyền xác thực giao dịch và tạo khối mới. Việc này mang lại nhiều lợi ích như giảm hơn 99% mức tiêu thụ năng lượng, thay đổi cơ chế đồng thuận cải thiện tốc độ & phí giao dịch, đồng thời hạ thấp rào cản tham gia mạng lưới vì không cần đến phần cứng chuyên dụng. Về mặt Trilemma, chuyển sang PoS là sự đánh đổi có chủ đích: ưu tiên khả năng mở rộng và hiệu quả năng lượng, chấp nhận mức độ phi tập trung "đủ tốt".

Sharding blockchain

Sharding là giải pháp mở rộng được lấy cảm hứng từ hệ thống cơ sở dữ liệu truyền thống với nguyên lý “chia để trị”. Thay vì để mọi node xử lý toàn bộ giao dịch trên mạng, blockchain được chia thành nhiều phân đoạn nhỏ gọi là “shard”. Mỗi shard hoạt động như một blockchain độc lập, xử lý một phần giao dịch riêng và có nhóm node xác thực riêng. Sau đó, các shard sẽ đồng bộ hóa trạng thái để duy trì tính toàn vẹn của mạng lưới.

Ưu điểm lớn nhất của sharding là khả năng xử lý song song, tăng thông lượng một cách đột phá. Tuy nhiên, đi kèm với đó là những thách thức không nhỏ. Một shard đơn lẻ có thể trở thành mục tiêu dễ bị tấn công hơn (single-shard takeover), đặc biệt nếu có ít node xác thực.
Về Trilemma, sharding là nỗ lực cân bằng cả 3 yếu tố mở rộng, bảo mật và phi tập trung. Tuy nhiên, để đạt được điều đó không hề dễ dàng.

Tăng block size

Về cơ chế, tăng kích thước khối (block size) chỉ đơn thuần là nâng giới hạn dữ liệu mà mỗi khối có thể chứa. Ví dụ điển hình là Bitcoin Cash đã nâng kích thước khối từ 1MB lên 32MB nhằm xử lý nhiều giao dịch hơn mỗi khối.

Tuy nhiên, giải pháp tưởng như đơn giản này lại kéo theo hệ lụy vì block size lớn yêu cầu băng thông, bộ nhớ và khả năng xử lý cao hơn, làm tăng gánh nặng cho các node. Điều này khiến việc duy trì một node đầy đủ trở nên tốn kém, dẫn đến số lượng node giảm và mạng dễ bị tập trung hóa.

Bảng so sánh các giải pháp mở rộng Layer 1

Giải pháp mở rộng layer 2 (L2)

Nhận thấy sự khó khăn và rủi ro của việc thay đổi cốt lõi L1, cộng đồng Crypto đã chuyển hướng sang các giải pháp L2. Triết lý ở đây là để L1 tập trung cho bảo mật và phi tập trung còn gánh nặng xử lý giao dịch chuyển lên một layer bổ trợ.

Rollups là gì?

Rollups hiện là giải pháp hàng đầu trong nỗ lực mở rộng Ethereum mà không hy sinh bảo mật hay tính phi tập trung. Thay vì xử lý từng giao dịch trực tiếp trên L1, Rollups gộp (roll) hàng trăm, thậm chí hàng nghìn giao dịch off-chain thành một lô duy nhất, rồi gửi bản tóm tắt đã nén kèm bằng chứng lên L1 để xác minh.

Cách làm này giúp giảm tải đáng kể cho mạng chính, đồng thời tiết kiệm chi phí và tăng thông lượng. Có hai loại chính là Optimistic Rollups và ZK-Rollups (Zero-Knowledge Rollups).

• Optimistic Rollups hoạt động theo nguyên tắc “lạc quan”. Mọi giao dịch đều giả định là hợp lệ trừ khi có ai gửi bằng chứng gian lận.
• ZK-Rollups triển khai theo cơ chế mọi lô giao dịch đều phải đi kèm với bằng chứng hợp lệ (validity proof) tạo ra bằng công nghệ Zero-Knowledge. L1 chỉ cần xác thực bằng chứng này mà không cần kiểm tra từng giao dịch cụ thể.

Sidechain là gì?

Sidechain là blockchain độc lập, hoạt động song song và kết nối với chuỗi chính (main blockchain) thông qua một cầu nối hai chiều. Khi user khóa tài sản trên mainchain, họ sẽ nhận được một bản sao tương ứng ở sidechain để tương tác dApps. Mỗi sidechain có cơ chế đồng thuận và mô hình bảo mật riêng, tách biệt hoàn toàn với chuỗi chính.

Nhờ có cấu trúc linh hoạt và khả năng tùy chỉnh cao, sidechains mang lại tốc độ xử lý giao dịch nhanh và chi phí thấp, rất phù hợp với các hệ thống cần hiệu suất cao. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của sidechains là không kế thừa bảo mật từ L1. Mạng lưới ít phi tập trung hơn, phụ thuộc vào một nhóm validator riêng và cầu nối giữa hai chain cũng là điểm dễ bị tấn công. 

Về mặt Trilemma, sidechains thể hiện sự đánh đổi rõ rệt: ưu tiên mở rộng và hiệu năng, trong khi chấp nhận rủi ro bảo mật và giảm tính phân quyền.

State channels là gì?

State channels là các kênh giao tiếp hai chiều giữa một nhóm người tham gia cố định, cho phép họ thực hiện vô số giao dịch off-chain. Cơ chế hoạt động của State Channels như sau: 

• Mở kênh: Các bên tham gia thực hiện một giao dịch on-chain để khóa một khoản tiền vào một hợp đồng thông minh.
• Giao dịch off-chain: Các bên tự do giao dịch với nhau, chỉ cần cập nhật và ký vào trạng thái mới nhất. Giao dịch diễn ra tức thì và gần như miễn phí.
• Đóng kênh: Khi muốn kết thúc, họ gửi trạng thái cuối cùng lên chain chính để thanh toán.

Plasma là gì?

Plasma là một trong những khung L2 đầu tiên, xây dựng cấu trúc dạng cây với nhiều "chuỗi con" (child chains) được neo vào chuỗi chính. Các chuỗi con xử lý giao dịch off-chain và định kỳ gửi bằng chứng về trạng thái (Merkle root) lên L1, đồng thời sử dụng cơ chế bằng chứng gian lận để đảm bảo tính toàn vẹn.

Validium là gì?

Validium là một biến thể của ZK-Rollup, được thiết kế để đẩy khả năng mở rộng lên mức tối đa. Giống như ZK-Rollup, nó sử dụng bằng chứng hợp lệ (validity proofs) để xác minh tính chính xác của giao dịch. 

Tuy nhiên, điểm khác biệt quan trọng là Validium lưu trữ toàn bộ dữ liệu giao dịch off-chain, thường do một ủy ban dữ liệu (data availability committee) quản lý thay vì ghi trực tiếp lên L1.

Bảng so sánh các giải pháp mở rộng Layer 2

Tương lai của công nghệ mở rộng

Tương lai của công nghệ mở rộng blockchain đang tiến tới những kiến trúc đột phá, vượt ra ngoài các giải pháp L1 và L2 truyền thống. Hai trong số những hướng đi tiên phong và hứa hẹn nhất là BlockDAG và Modular Blockchain.

BlockDAG là gì?

BlockDAG (Block Directed Acyclic Graph) là mô hình mới thay thế cho blockchain truyền thống. Thay vì các khối được xếp nối tuần tự từng cái một như cũ, BlockDAG cho phép nhiều khối hoặc giao dịch được xử lý song song và kết nối theo dạng đồ thị, không vòng lặp. Từ đó tăng tốc độ xử lý, giảm tắc nghẽn và gần như loại bỏ hiện tượng orphan blocks.

Modular Blockchain là gì?

Modular Blockchain (blockchain mô-đun) là cách tiếp cận thiết kế mới, trong đó các chức năng cốt lõi của blockchain như thực thi, đồng thuận, lưu trữ dữ liệu được tách rời thành từng layer chuyên biệt. Để dễ hiểu hơn, Modular giống máy tính bàn tách riêng màn hình, chuột, phím, PC,... khác hoàn toàn mô hình all-in-one (giống như laptop) của blockchain truyền thống.  

Ưu điểm lớn nhất của modular blockchain là khả năng mở rộng và tùy chỉnh cực cao. Các developers có thể kết hợp các layer khác nhau để tạo blockchain riêng cho từng use case, tối ưu hóa hiệu năng, chi phí và trải nghiệm người dùng. 

FAQ

Tính mở rộng blockchain đo lường bằng gì?

Khả năng mở rộng thường được đo bằng TPS (Transactions Per Second), thời gian xác nhận giao dịch, thời gian khối và độ trễ mạng. Trong đó,  TPS là thước đo phổ biến nhất.

Hạn chế blockchain Bitcoin là gì?

Bitcoin có hạn chế như TPS thấp, phí giao dịch cao khi tắc nghẽn và thời gian xác nhận lâu. Ngoài ra, cơ chế PoW của Bitcoin tiêu tốn nhiều điện năng.

Tốc độ xử lý blockchain nào nhanh nhất tính tới Q3/2025?

Dựa trên dữ liệu từ Chainspect tính đến ngày 2/7/2025, Solana có TPS thực tế cao nhất với 1287 giao dịch mỗi giây.

Blockchain riêng tư và blockchain công cộng khác gì nhau?

• Blockchain công cộng: mở, bất kỳ ai đều tham gia; chống kiểm duyệt, phi tập trung. Ví dụ như Ethereum, Bitcoin, Solana,...
• Blockchain riêng tư: giới hạn người dùng, kiểm soát cao, dễ tối ưu bảo mật nhưng ít phi tập trung. Ví dụ như Hyperledger Fabric, R3 Corda, Quorum

Độ trễ giao dịch là gì?

Độ trễ giao dịch là thời gian từ khi gửi giao dịch đến khi nó được xác nhận và ghi vào blockchain. Độ trễ thấp sẽ tối ưu trải nghiệm onchain.

Lưu ý: Nội dung bên trên không phải là lời khuyên đầu tư. Chỉ nên tham khảo và tự mình tìm hiểu kỹ trước khi quyết định xuống tiền. Hãy là nhà đầu tư có trách nhiệm với tài sản của mình, chúc anh em thành công!