SOLANA - Blockchain chạy với tốc độ ánh sáng

Solana là gì?

Được thành lập vào mùa ICO cuối năm 2017 với sự dẫn dắt của các cựu kỹ sư nhiều kinh nghiệm từ công ty Qualcomm. 

Solana ra đời với sứ mệnh là một blockchain hiệu năng cao, nó nhanh tới nỗi vượt luôn cả các công ty thanh toán tập trung như Visa. 

Nhanh thôi thì chưa đủ, phải rẻ nữa mới đủ hấp dẫn các lập trình viên xây dựng các dApps và thu hút phần lớn người dùng đang “đau túi” vì phí gas hiện tại trên Ethereum. 

Với tuyên bố có thể xử lý lên đến 710.000 giao dịch/giây khi nền tảng hoàn thiện, nó còn nhanh hơn cả sàn giao dịch chứng khoán Hoa Kỳ NASDAQ với 500.000 giao dịch/giây. 

Công thức bí mật cho toàn bộ những hiệu suất ấn tượng kể trên là Proof of History, nó được họ giới thiệu vào năm 2017 trong sách trắng, và cho đến nay thì chỉ có Solana là đang áp dụng thuật toán này cho blockchain của mình. Chúng ta sẽ cùng đi sâu vào bằng chứng lịch sử vào phần sau của bài viết này.

Giá trị của một nền tảng blockchain là cộng đồng và Solana làm rất tốt điều đó, không những thu hút một số lượng lớn người dùng theo dõi trên các trang mạng xã hội mà họ còn thu hút thêm cả những quỹ đầu tư lớn, mà trong đó có sự hỗ trợ nồng nhiệt từ sàn FTX. 

Cách hoạt động

Đến tháng 3 năm 2020 Solana chính thức phát hành mainnet, mặc dù là mainet nhưng họ vẫn gắn nhãn nó dưới dạng beta, nghĩa là họ có thể nghĩ nó vẫn còn gặp phải một số lỗi cần khắc phục trong tương lai.

Solana sử dụng thuật toán đồng thuận Proof of Stake tương tự như những dự án khác hiện có trên thị trường như Cardano, BSC, Polkadot…, nhưng bổ sung vào đó là sự hỗ trợ thêm của Proof of History. 

Trước khi đi sâu vào Proof of History thì chúng ta cần khám phá nhanh qua cách hoạt động của Proof of Work của Bitcoin và Ethereum có gì khác biệt so với cách mà Solana đang hoạt động. 

Với mục tiêu sẽ hạn chế dùng những thuật ngữ hàn lâm trong bài viết, và tối đa hoá các câu chuyện đơn giản để làm ví dụ sinh động. Nên chúng ta sẽ khám phá cách hoạt động của Bitcoin qua mô tả sinh động phía dưới nhé.

Hình ảnh mô phỏng giao dịch chờ ở sân ga để lên tàu vào blockchain - nguồn: txstreet

Bên trái chúng ta có sân ga Bitcoin, bên phải là sân ga Ethereum.

Định nghĩa:

• Các toa tàu được ví như các block (toa tàu Bitcoin cứ 10 phút khởi hành một lần, toa tàu Ethereum cứ 15 giây khởi hành một lần)

• Các hành khách lên tàu đại diện cho những giao dịch cần được xử lý và đưa vào blockchain. 

• Sân ga là nơi mọi người đứng chờ để được lên tàu (giao dịch chờ ở mempool)

• Vé tàu tượng trưng cho phí giao dịch mà hành khách trả để di chuyển (phí trung bình Bitcoin hiện tại là 0.5 đô, còn Ethereum phí di chuyển là 7 đô)

Luật của ga tàu:

• Giá vé không cố định, và luôn thay đổi theo thị trường, ai trả giá cao hơn thì được đi trước, ai trả ít hơn thì phải chờ ở sân ga bên ngoài.

• Trong Proof of Work, sẽ có rất nhiều tài xế phải thi thố nhau giải toán và người chiến thắng sẽ được quyền lái con tàu đó, với Bitcoin thì cứ sau 10 phút họ phải thi thố lại một lần để chọn tài xế mới. 

• Tài xế nào chiến thắng sẽ hưởng hết tiền vé tàu trên chuyến tàu đó + với phần thưởng riêng từ ga tàu nữa. 

• Không có khái niệm thời gian và thứ tự cho từng hành khách, cứ giá vé cao là được đi trước, và mỗi lần đi thì sẽ gôm một lượt hành khách vào cho đến khi toa tàu chật kín thì thôi. 

Những hành khách nào mua vé rẻ hơn phải đứng chờ lâu hơn mới được lên tàu. 

Proof of Stake thì không bắt buộc các tài xế phải tranh đua nhau giải toán để được lái tàu nữa, họ sẽ có cơ chế lựa chọn tài xế một cách ngẫu nhiên. Việc đó giúp tiết kiệm công sức và ít nỗ lực hơn để vận hành. Còn về việc tiêu chuẩn thế nào để trở thành một tài xế được chọn trong PoS thì mình sẽ không đề cập đến trong bài viết này vì nó khá chi tiết và dài. 

Nhưng dù là PoW hay PoS thì việc soát vé cũng tốn rất nhiều thời gian, vì hệ thống phải soát tất cả các vé của toàn bộ hành khác trong tàu để đảm bảo là nó hợp lệ. Điều này ám chỉ trong mạng lưới phi tập trung, các node sẽ cùng nhau kiểm tra và xác nhận qua lại các giao dịch đó là hợp lệ trước khi đưa vào blockchain. Việc này tốn một khoảng thời gian nhất định, và Solana muốn giải quyết vấn đề này bằng cách làm cho việc soát vé nhanh và gọn nhất có thể. Từ đó giúp giảm tối đa thời gian soát vé, tài xế nhảy lên tàu là chạy luôn trong tích tắc mà không phải đợi sự đồng thuận từ những người soát vé khác, đó là bí mật tạo nên tốc độ cực cao cho nền tảng Solana. Vì đây là mạng lưới phi tập trung nên không chỉ một tài xế soát vé, mà cần cả một mạng lưới các tài xế cùng soát vé để đảm bảo nó chính xác. Khi đó tàu mới bắt đầu khởi hành. 

Proof of History 

Thay vì hành khách phải đứng “lộn xộn” bên ngoài nhà ga và không có một trật tự cụ thể để đợi lên tàu, thì Solana giải quyết vấn đề này bằng cách làm sao mà mỗi hành khách đến tàu thì được ấn định một khung thời gian và thứ tự cụ thể, danh sách đó diễn ra liên tục như một hàng dài vô tận, và cực kỳ ngăn nắp, giúp cho việc xác nhận vé cực kỳ nhanh bởi những tài xế khác trong mạng lưới. 

Không như một số nền tảng khác có sân ga (mempool) để hành khách (các giao dịch) đứng chờ. Solana bỏ luôn sân ga. Khi hành khách đến thì họ được lên thẳng chiếc tàu sắp chạy, vì thời gian khởi hành của tàu Solana cực nhanh, cứ 0.4 giây sẽ có một lượt tàu chạy.

Solana không còn mempool nữa, các giao dịch sẽ đến thẳng người Leader để được xác nhận - ví như bạn không cần chờ ở sân ga nữa mà lên thẳng tàu để đi vậy. 

Proof of History không phải là cơ chế đồng thuận, nó chỉ giúp các giao dịch được xếp ngăn nắp theo một hàng dài, giao sau dịch mới sẽ được xếp theo sau giao dịch cũ, giúp các Validator khác trong mạng lưới Solana nhanh chóng xác nhận được thời điểm phát sinh giao dịch. Điều đó hỗ trợ Proof of Stake của Solana đồng thuận cực kỳ nhanh.

Vì cũng sử dụng PoS nên Solana sẽ chọn ra những tài xế để đảm nhiệm lái tàu, nhưng mỗi tài xế sẽ được lái tận 4 lần khởi hành, thay vì chỉ một lần như trên Bitcoin. Có nghĩa là mỗi lần khởi hành tốn 0.4 giây, 4 lần khởi hành tốn 1.6 giây để đổi tài xế mới. 

Do Solana không có sân ga để khách chờ nên họ có cơ chế là chọn trước tài xế cho những chuyến tàu kế tiếp. Có nghĩa là hành khách sẽ nhận biết được đâu là chuyến tàu sắp khởi hành tiếp theo. 

Phí giao dịch trên Solana là cố định, nên các giao dịch sẽ được xử lý tuần tự theo thời gian mà giao dịch đó đến. 

Trong các mạng lưới phi tập trung, việc thống nhất về thời gian và trình tự các sự kiện xảy ra là một thách thức, bởi vì các nút trong mạng không thể đơn giản cho rằng nguồn thời gian hoặc dấu thời gian bên ngoài đưa vào bên trong blockchain là chính xác, và vì mạng lưới phi tập trung nên mỗi quốc gia sẽ có khung thời gian hoàn toàn khác nhau. Tuy nhiên, với Proof of History của Solana cho phép họ tạo hồ sơ lịch sử và khung thời gian cho từng giao dịch, chứng minh một sự kiện đã xảy ra vào một thời điểm cụ thể.

Để làm được điều đó thì cả mạng lưới Solana phải đồng thuận chung rằng bây giờ cần phải có một đồng hồ phi tập trung cho mạng lưới, khi nhìn vào đó thì biết rằng giao dịch nào đến trước, giao dịch nào đến sau, và không ai có thể giả mạo hay thay đổi nó được. Đồng hồ ở đây không phải là khái niệm ngày giờ, giây phút mà chúng ta hay sử dụng, mà đồng hồ của Solana là một chuỗi các giao dịch được nối vào nhau, và chuỗi đó dài ra thêm thì họ biết rằng thời gian đã trôi qua, xác định được giao dịch nào đến trước, giao dịch nào đến sau. Vì chuỗi giao dịch đó được băm ra và kết nối lại với nhau nên không thể chỉnh sửa được, chỉ có thể thêm giao dịch mới vào mà thôi.

Về mặt kỹ thuật thì họ sẽ dùng SHA256 để băm tất cả các giao dịch, đầu ra của giao dịch trước sẽ là đầu vào của giao dịch sau, và nó cứ lập lại và kéo dài mãi mãi, rất khó để thay đổi, vì nó như một chuỗi mắt xích rắn chắc, nếu bạn muốn thay đổi một mắt xích thì bạn phải mở ra hết toàn bộ chiều dài cả một chuỗi. 

Nói một cách dễ hiểu hơn thì mỗi tài xế được giao nhiệm vụ là người soát vé tàu, mỗi hành khách lên tàu được anh ta dùng một “con dấu đặt biệt” để đóng lên vé của hành khách. Con dấu này được cả ga tàu cùng đồng thuận vì khi thấy con dấu đó thì những người Validator khác trên mạng lưới Solana sẽ chấp nhận. 

Cứ thế dòng người ồ ạt lên tàu và từng người được tài xế đóng dấu vào vé và xác định rằng vé đó hợp lệ và thời gian lên tàu là khi nào. Mỗi tài xế được lái 4 lần khởi hành là 1.6 giây. Hết thời gian đó người tài xế này phải nhường lại việc lái tàu cho cho người tài xế khác lái. Và anh ta cũng phải truyền lại luôn “con dấu đặt biệt” kia để người tài xế mới tiếp tục đóng dấu cho lượt khách mới lên tàu. Điểm quan trọng ở đây là nếu không có con dấu kia, thì có thể một người tài xế nào đó dùng “con dấu giả” để đóng vào vé và di chuyển, nhưng điều đó sẽ bị các Validator khác phát hiện ra ngay, vì cả hệ thống họ đã cùng đồng thuận là chỉ có một “con dấu đặt biệt”  để đóng vào vé. 

Và cứ thế sau mỗi 4 lần khởi hành tàu chạy là 1.6 giây, thì các tài xế luân phiên truyền “con dấu đặt biệt” ấy cho người tài xế tiếp theo, từ đó tạo lên một danh sách vé dài có trình tự thời gian và rất dễ dàng để xác thực. 

Tìm hiểu thêm về dự án Solana và Proof of History qua video này 

Solana xử lý giao dịch rất nhanh, phí rất rẻ, chạy rất mượt và giá cũng tăng rất cao, nhưng cho tới khi đợt sập mạng hơn 17 tiếng, làm đông cứng nhiều tỷ đô la khoá trong hợp đồng thông minh của Solana không nhúc nhích gì được, điều đó buộc toàn mạng lưới hơn 1000 nút phải đồng loạt tắt và khởi động lại, làm dấy lên một vài câu hỏi quan trọng là liệu tốc độ cao có được đánh đổi bằng sự tập trung của mạng lưới, và liệu Proof of History có phải là giải pháp tối ưu cho việc mở rộng của một blockchain?

Giống như khi bạn đang có ý định mở một quán ăn, có 3 tiêu chí là ngon, bổ, rẻ, nếu bạn muốn tối đa hoá 2 cái kia thì phải lờ đi cái còn lại, bạn muốn tập trung vào ngon và bổ thì giá khó mà rẻ được.

Trong blockchain cũng vậy, chúng ta sẽ phải đánh đổi một yếu tố nào đó để tối đa hoá các yếu tố còn lại. 

Salana đề cao tốc độ thì họ sẽ phải đánh đổi về phi tập trung. Không phải là nó tập trung một cách đáng sợ, nhưng nếu so với những dự án khác thì nó có phần “tập trung” hơn.

Vì để xác thực giao dịch nhanh và thời gian đóng block chưa đến nửa giây nên những Validator tham gia mạng lưới cũng cần phải tuân thủ yêu cầu về phần cứng khá cao như CPU 12 lõi / 24 luồng, 2,8GHz, Ram tối thiểu 128gb hoặc hơn. Đọc yêu cầu đầy đủ tại đây. 

Thời gian đóng block và tốc độ giao dịch cực nhanh như một lợi thế chính của Solana, nhưng nó cũng sinh ra một lượng dữ liệu khổng lồ phát sinh từ mỗi giao dịch cho sổ cái. Khó có một cá nhân nào có thể lưu trữ sổ cái của nó được trong dài hạn. 

Với phần cứng hạng nặng như vậy, điều đó ngăn cản phần lớn những người dùng bình thường tham gia vào mạng lưới, nhưng hiện tại đã có hơn 1,3 nghìn Validator tham gia vào mạng, cho thấy rằng Solana có sức hút nhất định đến cộng đồng.

Một điều thú vị khác là Solana sẽ mở rộng mạng lưới theo định luật Moore’s, nghĩa là sẽ nhân đôi sức mạnh sau mỗi 2 năm. Dựa vào sức mạnh của phần cứng và băng thông. Vì phần cứng càng mạnh, hệ thống xác thực giao dịch càng nhanh. 

Bị sập mạng

Solana bị sập mạng hơn 17 tiếng vào giữa tháng 9 năm 2021, sau khi khối lượng giao dịch tăng vọt đạt mức cao nhất là 400.000 giao dịch/giây do các bot đã spam giao dịch rất nhiều dẫn đến tiêu thụ bộ nhớ quá mức. 

Sự việc trên là do một dự án có tên là Grape Protocol thực hiện IDO trên sàn DEX Raydium, các bot đã spam giao dịch nhiều đến nỗi là các Validator chịu không nổi nữa và xụi lơ. 

Quay lại câu chuyện nhà ga và anh tài xế lái tàu phía trên để giải thích hiện tượng này. Do nhà ga Solana không cần có sân ga (mempool) để hành khác (giao dịch) ngồi chờ, mà các hành khác sẽ đi thẳng lên các toa tàu sắp chạy. Như bạn thử tưởng tượng ở mức bình thường như hiện tại. Solana đang xử lý khoảng 2 3 nghìn giao dịch/giây, và vào lúc đó các bot đẩy khoảng 400.000 giao dịch/giây vào mạng lưới. Toa tàu đó bị nhồi 400 nghìn khách vào, làm nó chật cứng, và không thể chạy nổi. 

Mặc dù với trang bị phần cứng của các Validator lên đến 128gb ram, nhưng nó vẫn bó tay với số lượng giao dịch tăng đột biến.

Vì hơi khác với các cơ chế đồng thuận PoS của Cardano và Ethereum 2.0 trong tương lai. Thay vì họ sẽ chọn các tài xế lái tàu cho đợt khởi hành tiếp theo một cách bí mật thì với Solana mọi người có thể dự đoán trước được tài xế nào sẽ khởi hành chuyến tàu kế tiếp, từ đó có thể tập trung tấn công những Validator này, thay vì phải tấn công toàn mạng lưới. Cộng với đó phí mạng lưới cũng rất rẻ, nên cũng không loại trừ các phương án kẻ gian bỏ ra một khoảng tiền nhất định để spam hệ thống một lần nữa. 

Đây cũng không phải là lần đầu tiên mà Solana sập mạng, vào tháng 12/2020 nó đã sập mạng và mất 6 tiếng sau để khôi phục. 

Gần đây nhất là vào đầu tháng 12/2021, các thành viên trong cộng đồng đã phát hiện và vá kịp thời một lỗ hổng tồn tại trong mã công khai của Solana suốt tận 6 tháng mà có thể khiến 2,6 tỷ USD TVL của các dApps trên Solana gặp nguy hiểm. 

Đó cũng có thể là lý do tại sao Solana đã chạy mainnet nhưng vẫn gắn nhãn là beta, có thể là do họ đã lường trước được những sự kiện này có thể xảy ra trong tương lai và cần một thời gian nữa để hoàn thiện. 

Trong sách trắng của Solana có đề cập đến việc tạm dừng mạng lưới, điều kiện đặt ra là chỉ cần tổng số các Validator sở hữu trên 33% cổ phần là họ sẽ có quyền “tạm dừng” mạng lưới. Và theo thống kê kiện tại chúng ta cần khoảng 19 đến 20 Validator top đầu để làm việc này. 

Trong một cuộc phỏng vấn tại Solana Breakpoint ở Lisbon, khi được hỏi về khả năng mạng có thể lặp lại tình trạng tương tự hay không, Anatoly Yakovenko đã đưa ra câu trả lời khá bất ngờ rằng:

"Tôi không biết nữa. Tuy nhiên, điều đó không thực sự quan trọng".

Lập luận của CEO Solana Labs dựa trên cơ sở miễn là có ít nhất một bản sao của sổ cái, các khoản tiền vẫn an toàn và giao dịch cuối cùng vẫn sẽ được xử lý. 

Yakovenko đã ví khoảng thời gian “đóng băng” của Solana như một thời gian chờ đợi đặc biệt giữa các khối. Ông khẳng định Solana không thực sự chuyển sang chế độ ngoại tuyến, chỉ là không có một khối nào được xác nhận trong khoảng thời gian đó. Vì vậy, về mặt kỹ thuật, sự cố trông giống như một khối được tạo ra trong 17 giờ nếu chúng ta nhìn vào lịch sử.

Song, Yakovenko không thể khẳng định rằng Solana sẽ không bao giờ gặp tình huống tương tự như vậy nữa vì thật khó để đưa ra lời đảm bảo trong mọi trường hợp.

Có thể cộng đồng của Solana cũng cùng quan điểm với nhà sáng lập của dự án vì khi trải qua lần sập mạng lịch sử 17 tiếng đó, giá của Solana đã hồi phục và tiếp tục tăng như chưa có chuyện gì xảy ra. 

Thời điểm hiện tại có hơn 12 tỷ đô la khoá trong hợp đồng thông minh của Solana - Nguồn: defillama

So với số tiền khóa trong nền tảng BSC hiện tại là gần 17 tỷ đô, thì Solana sẽ là một đối thủ đáng gờm về tốc độ phát triển hệ sinh thái. 

Số tiền khóa trong hợp đồng thông minh của một nền tảng nào đó giống như việc thể hiện lòng tin của cộng đồng vào nền tảng đó, như lòng tin của người dân bỏ tiền vào ngân hàng nào đó vậy.

Solana có hơn 350 dự án trong hệ sinh thái của mình. Chúng bao gồm các ứng dụng tài chính phi tập trung (DeFi), NFT…
 

Solana khá giỏi trong việc thu hút các quỹ đầu tư lớn với các vòng gọi vốn khác nhau, có thể các quỹ đầu tư đang rất hào hứng với vị trí của Solana hiện tại với gần 200 đô cho một SOL, tính từ thời điểm các quỹ mua vào là dưới 1 đô. 

Kết luận 

Tốc độ và phí rẻ là lợi thế hàng đầu của Solana mà khó ai phủ nhận được. Cộng với đó là Proof of History giúp tạo ra một dòng thời gian lịch sử cho toàn bộ giao dịch đi vào mạng lưới, từ đó giúp xác thực một cách cực kỳ nhanh chóng. 

Sau khi đọc qua nhiều tài liệu thì mình nhận thấy Solana cũng chưa chứng minh được rằng bằng chứng lịch sử là cách cần thiết nhất để mở rộng thông lượng giao dịch của các blockchain. Chi phí cho giải pháp mở rộng của họ khá cao và phần nào đó hơi xâm phạm vào mục đích phi tập trung ban đầu của blockchain. Nếu bằng chứng lịch sử thực sự là một bước đột phá công nghệ thì nó sẽ không áp đặt các yêu cầu nghiêm ngặt về phần cứng. 

Solana chọn việc mở rộng ngay trên layer 1 mà không cần đến giải pháp layer 2. So với các dự án khác thì họ sẽ xây dựng layer 1 thiên về bảo mật và phi tập trung, và xây dựng thêm các giải pháp layer 2 giúp mở rộng tốc độ và số lượng giao dịch. 

Đó là sự lựa chọn của Solana và hiện tại thị trường cho chúng ta thấy họ không có vấn đề gì với nó, thị trường sẽ đủ rộng để có nhiều nền tảng blockchain khác nhau phục vụ nhiều nhu cầu đa dạng hơn, dù sao thì Solana còn quá trẻ để có thể dự đoán được tương lai, hãy để thời gian và thị trường kiểm chứng nó trong dài hạn. 

Lưu ý: bài viết giải thích cách hoạt động của Solana qua các ví dụ sinh động và dựa theo quan điểm cá nhân của tác giả nhằm đơn giản hoá và để nhiều người hơn dễ dàng tiếp cận, nó không phản ánh sự thật cách mà Solana hoạt động. 

Các bài viết liên quan:

Bitcoin - Kho lưu trữ giá trị

CARDANO - Xây dựng blockchain bằng các công trình toán học phức tạp

ETHEREUM 2.0 - Hành trình trở thành siêu máy tính cho thế giới

POLKADOT - Kết nối những dấu “chấm“ blockchain riêng biệt thành một hệ sinh thái khổng lồ