Giao tiếp liên chuỗi, hay còn được biết đến với thuật ngữ tiếng Anh là "cross- chain communieation," đại diện cho một khái niệm cực kỳ quan trọng và đầy thách thức trong lĩnh vực công nghệ blockchain. Day không chỉ là một cơ chế đơn thuần, mà còn là sự kết hợp tỉnh tế giữa các blockchain độc lập và khác biệt, nhằm tạo ra một hệ thống tương tác đồng bộ và an toàn.
Vấn đề chính mà giao tiếp liên chuỗi giải quyết là khả năng kết nối và tương tác giữa các blockchain. Trong thế giới ngày nay, nhiều blockchain độc lập tồn
tại, mỗi cái mang đặc điểm và mục tiêu riêng biệt. Tuy nhiên, sự thiếu hụt kết
nối giữa chúng đã tạo ra rào cản, làm giảm hiệu suất và hiệu quả của cả hệ sinh
thái blockchain.
Giao tiếp liên chuỗi đóng vai trò quan trọng như một công cụ kết nối, mở ra
cánh cửa cho sự tương tac linh hoạt, an toàn và hiệu quả giữa các blockchain
khác nhau. No không chỉ là một bước đi quan trọng để giải quyết những thách thức kỹ thuật, mà còn là chìa khóa mở ra cho sự phát triển toàn diện của hệ
sinh thái blockchain.
Việc xây dựng hệ sinh thái blockchain liên kết là một mục tiêu quan trọng, và giao tiếp cross-chain giúp nâng cao khả năng tương tác, mở ra các trường hợp
sử dụng và ứng dụng đa dạng. Diều này không chỉ tăng cường tính linh hoạt
của blockchain mà còn tạo ra một nền tang đa chiều, thúc day sự đổi mới và sự phát triển trong cộng đồng blockchain toàn cầu. Đồng thời, nó còn giúp giảm
bớt sự đóng rắn giữa các hệ thống và tạo điều kiện thuận lợi cho sự kết hợp và
tương tac không giới han.
2.2.1. Notary scheme
Trong lĩnh vực đạt được tinh liên kết chuỗi khối, phương pháp tiếp cận ban đầu tập trung vào việc sử dụng các bên trung gian, hay còn được biết đến với tên
gọi "notary" [17]. Các chương trình công chứng này đặt ra một giải pháp dang
25
tin cậy, tham gia vào quá trình chứng nhận tính hợp lệ của các giao dịch xuất phát từ các chuỗi khối khác nhau [18]. Bên thứ ba đáng tin cậy, trong trường
hợp này, được hình thành dưới dạng một nhóm các thực thể được gọi là notary
nodes (Hình 2.9), và chúng đảm nhận nhiệm vụ quản lý và điều phối giao tiếp giữa các chuỗi khối.
Notary nodes, trong ngữ cảnh của hệ sinh thái blockchain, đóng vai trò quan
trọng như những nhà trung ương chứng nhận và xác minh thông tin giữa các
chuỗi khối độc lập. Với sự không tin tưởng tồn tại giữa các blockchain hoạt động độc lập, notary nodes trở thành bộ lọc trung gian, giúp xác thực và truyền tải
thông tin một cách an toàn và đáng tin cậy.
Mô hình này giúp giải quyết vấn đề kết nối giữa các blockchain, nơi notary nodes chịu trách nhiệm đảm bảo tính nhất quán và đáng tin cậy của giao tiếp.
Họ không chỉ là bộ lọc thông tin mà còn là người giữ vai trò quan trọng trong
việc giảm bớt rủi ro và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu truyền tải.
Với sự tham gia của notary nodes, hệ thống giao tiếp giữa các chuỗi khối trở
nên mạnh mẽ hơn, mở ra cánh cửa cho tính tương tác linh hoạt và hiệu quả giữa
các hệ thống độc lập. Mô hình này cung cấp một cơ chế an toàn để xác nhận và
truyền tải thông tin, đồng thời tạo ra một cầu nối đáng tin cậy giữa những thế
giới khác nhau của blockchain.
Cu thể, trong quá trình có yêu cầu giao tiếp giữa hai blockchain A và B, các
notary nodes đảm nhận vai trò quan trọng. Ban đầu, khi có giao dịch hoặc dữ
liệu cần được chuyển từ blockchain A, notary nodes sẽ nhận thông tin này. Bước
tiếp theo là quá trình xác minh và ký vào giao dịch đó, một quy trình mà các
notary nodes thực hiện trước khi chuyển nó sang blockchain B.
Quá trình xác minh và ký vào giao dịch không chỉ đảm bảo tính hợp lệ của
thông tin mà còn tạo ra một dấu ấn số chữ ký số để xác nhận tính xác thực của
dữ liệu. Một khi giao dịch đã được ký bởi notary nodes, nó sẽ được truyền tải
sang blockchain B để thực hiện quá trình xác nhận cuối cùng.
Trên blockchain B, quy tắc được áp dụng là chỉ chấp nhận giao dịch khi ít
26
nhất 2/3 số lượng notary nodes đã xác nhận tính hợp lệ của nó. Diều này đồng nghĩa với việc để giao dịch được chấp nhận, nó cần sự đồng thuận từ một phần lớn đáng kể của notary nodes. Quy định này được thiết kế để đảm bảo tính xác thực và toàn vẹn của dữ liệu được chuyển giao, tránh rủi ro và đảm bảo rằng
thông tin trên cả hai blockchain đều được duy tri với mức độ đáng tin cậy cao.
Tuy nhiên, cơ chế trên không phải là hoàn hảo và đối mặt với một số hạn
chế đáng kể. Một trong những vấn đề quan trọng là khả năng mở rộng của nó,
đặc biệt là khi phải xử lý một lượng lớn các giao dịch. Sự tăng trưởng đột ngột
trong số lượng giao dịch có thể dẫn đến tình trạng tắc nghẽn, làm giảm hiệu
suất và đồng thời làm suy giảm tính tương tác của hệ thống.
Ngoài ra, cơ chế này cũng mang theo van đề về tính tập trung (centralization), khi mà quyết định cuối cùng về việc chấp nhận giao dịch hoặc không chấp nhận
nó tập trung vào một số lượng notary nodes. Điều này có thể tạo ra điểm yếu
về bảo mật, vì nếu một số lượng lớn notary nodes bị kiểm soát bởi một bên thứ
ba không tốt, có thể dẫn đến rủi ro về an toàn thông tin và tính xác thực của
đữ liệu.
Hơn nữa, cơ chế này cũng mở ra khả năng bị tấn công từ phía bên ngoài. Các
kẽ hở bảo mật có thể được tận dụng để thực hiện các hành động gian lận hoặc
tấn công mạng, gây nguy cơ đến tính toàn vẹn của thông tin và hoạt động của
hệ thống.
Thêm vào đó, việc tăng số lượng notary nodes, mặc dù có thể tăng cường độ
đồng thuận và tính an toàn, nhưng cũng mang theo chỉ phí và thời gian xử lý
đáng kể. Sự gia tăng này đồng nghĩa với việc phải thu thập và xác minh nhiều
chữ ky hơn, làm tăng khối lượng công việc và chi phí liên quan đến quá trình này. Do đó, đây là những thách thức quan trọng cần được đối mặt và giải quyết
khi triển khai cơ chế giao tiếp liên chuỗi sử dụng notary nodes.
27
Source blcokchain Destination blcokchain
~ Data transfer
Notary nodes
3.Gateway routes and
2.Notary verifies and forwards the transactions after signs the transactions collecting the signatures of
more than 2/3 notary nodes
1. Submit cross-chain transactions to the notary
node in the gateway
Hình 2.9: Minh họa mô hành phương pháp Notary.
2.2.2. Hashed Time-Locked Contracts (HTLC)
Hashed Time-Locked Contracts (HTLC) được triển khai thông qua các hợp đồng thông minh, đảm bảo khả năng thực hiện hoặc hủy bỏ hai giao dịch bị khóa trong một khoảng thời gian cụ thể, nhằm cung cấp cơ chế cho giao dịch nguyên tử xuyên chuỗi [19], [18]. Đối với sự tiện lợi và độ an toàn, G. Malavolta
và đồng nghiệp [20] đề xuất một biến thé của HTLC, được gọi là HTLC đa nhảy
dựa trên khóa. Mô hình này không chỉ có khả năng mở rộng mà còn đảm bảo
tính an toàn khi chuyển tiền qua các giai đoạn hoặc nhảy trung gian khác nhau.
Tuy nhiên, mặc dù có những wu điểm nổi bật, việc triển khai HTLC vẫn đối mặt với một số hạn chế quan trọng. Cụ thể, sự thành công của cách tiếp cận này đòi hỏi sự trực tuyến đồng thời của cả hai bên tham gia quá trình giao dịch, điều này tạo ra những hạn chế đối với khả năng ứng dụng trong các kịch bản
khác nhau và gây ra độ trễ đáng kể [21] [22].
Ngoài ra, cách tiếp cận này đòi hỏi sử dụng các khoảng thời gian chờ dài,
điều này tạo ra cơ hội cho kẻ xấu để đưa ra quyết định giao dịch dựa trên trạng
28
thái mạng mới nhất. Điều này làm giảm hiệu suất và tăng rủi ro bảo mật, đặt
ra thách thức trong việc duy trì tính toàn vẹn của quá trình giao dịch.
Một phương thức khác được giới thiệu bởi các tác giả của [23] là Giao thức Liên đới (ILP). Mặc dù có khả năng mở rộng ra các ứng dụng ngoại trừ thanh
toán, nhưng những mở rộng như vậy doi hỏi sự giao tiếp chặt chẽ giữa các thành
viên mạng và đi kèm với các chi phí liên quan đáng kể [24] [25].
Step 1
Step 2
Step 3
Hình 2.10: Minh họa vé mô hành Hashed Time-Locked Contracts (HTLC).
2.2.8. Relay chain/sidechain
Relay /sidechain là một loại blockchain được thiết kế đặc biệt để tao cầu nối
va tạo điều kiện cho việc trao đổi thông tin giữa các blockchain khác nhau. Được hiểu đơn giản, relay/sidechain thực hiện vai trò của một chuỗi trung gian
(intermediary blockchain), giúp kết nối các chuỗi blockchain chính và cho phép truyền dữ liệu, tài sản số, hoặc thực hiện các hợp đồng thông minh giữa chúng.
Khái niệm về sidechains được giới thiệu lần đầu vào năm 2014 bởi A. Back et
29
al. [26], và sau đó được chính thức định rõ bởi P. Gazi et al. [27]. Nhóm nghiên
cứu này đã phát triển một định nghĩa mật mã chặt chẽ, với sự tập trung đặc biệt vào việc xây dựng giao thức neo hai chiều, mang lại một khuôn khổ toàn
diện cho sidechains. Giao thức này chơi một vai trò quan trọng như một trung
gian, cho phép lưu thông tài sản giữa chuỗi chính và chuỗi phụ, tạo điều kiện
thuận lợi cho việc trao đổi dé dàng tài sản và dòng dit liệu trôi chảy giữa nhiều
chuỗi.
Thực hiện cách tiếp cận sidechain không chỉ giảm tải cho chuỗi chính mà còn cho phép lưu trữ và xử lý một phần giao dịch một cách hiệu quả. Điều này mở
ra những tiềm năng lớn cho sự mở rộng và tương tác linh hoạt giữa các hệ thống
blockchain, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển và ứng dụng đa dạng hơn
trong lĩnh vực công nghệ blockchain.
Kiến trúc relay/sidechain, một cấu trúc thiết kế độc lập và đặc biệt được cô
lập so với chuỗi gốc, được đánh giá cao với khả năng giảm thiểu tác động tiêu cực khi chuỗi trung gian phải đối mặt với sự cố. Diéu này là quan trọng để đảm bảo sự an toàn và ổn định của hệ thống blockchain chính. Ngoài ra, kiến trúc
này còn mang lại khả năng mở rộng và tùy biến một cách linh hoạt mà không
tạo ra ảnh hưởng đáng kể đối với hoạt động của blockchain chính.
Một ví dụ tiêu biểu cho sự hiệu quả của kiến trúc relay/sidechain có thể thấy
trong Giao thức Giao tiếp Liên chuỗi (IBC) [28] của Cosmos, được đưa ra vào năm 2019. IBC là một đề xuất sáng tạo, tận dụng chuỗi relay để tạo ra khả
năng tương tác liên chuỗi một cách hiệu quả. Thông qua IBC, Cosmos đã thành công trong việc xây dựng một môi trường mạnh mẽ với chuỗi relay độc lập, mở
ra khả năng trao đổi dữ liệu và tài sản giữa các chuỗi một cách an toàn và hiệu
quả. Điều này giúp Cosmos xây dựng một hệ sinh thái liên chuỗi đa dạng và linh hoạt, nâng cao khả năng tương tác giữa các phần tử khác nhau của mạng
lưới blockchain.
Tương tự, Polkadot, một dự án đầy triển vọng khác, cũng đã chọn sử dụng kiến trúc relay /sidechain để thiết lập các tiêu chuẩn trong hệ thống của mình. Cụ
30
thể, thông qua Cross-Consensus và Cross-Chain Messaging (XCM) [29], Polkadot
không chi kết nối các chuỗi con một cách linh hoạt bằng chuỗi relay ma còn xây
dựng một môi trường mở và mở rong. Sự tích hợp của Cross-Consensus va XCM
giúp Polkadot xây dựng một hệ sinh thái đa dạng và có khả năng mở rộng, đồng
thời giữ cho tính độc lập và toàn vẹn của từng chuỗi con trong mạng lưới [29].
Như vậy, việc này không chỉ tạo ra một chuẩn mực cao cho tính linh hoạt và
ổn định trong tương tác liên chuỗi mà còn thể hiện sự tiên phong trong việc áp
dụng kiến trúc relay/sidechain trong môi trường blockchain(Hình 2.11).
Phương pháp relay /sidechain mang đến nhiều ưu điểm đáng kế như khả năng
mở rộng cao, tốc độ giao dịch nhanh và độ trễ thấp, làm tăng hiệu suất tổng thể của hệ thống blockchain. Tuy nhiên, không phải là không có nhược điểm.
Một trong những điểm mạnh lớn nhất của phương pháp này là khả năng mở
rộng cao. Khả năng tích hợp các chuỗi con thông qua relay/sidechain cho phép mạng lưới mở rộng linh hoạt, giúp đấp ứng nhanh chóng với sự tăng trưởng của
dữ liệu và người dùng.
Tốc độ giao dịch nhanh là một lợi ích lớn khác của phương pháp này. Việc sử
dụng chuỗi relay/sidechain giúp giảm bót gánh nặng cho chuỗi chính, giảm độ
phức tạp của giao dịch và đảm bảo hiệu suất tốt hơn.
Độ trễ thấp là một ưu điểm quan trọng khác, đặc biệt là khi so sánh với việc
giao tiếp trực tiếp giữa các chuỗi. Relay/sidechain giúp giảm độ trễ bằng cách
tối ưu hóa quá trình xác nhận và chuyển tiếp thông tin giữa các chuỗi.
Tuy nhiên, không phải là không có nhược điểm. Mặc dù phương pháp này
cung cấp khả năng mở rộng và tốc độ, nó vẫn phụ thuộc mạnh mẽ vào chuỗi relay /sidechain. Sự an toàn của hệ thống giảm xuống một chút so với giao tiếp
trực tiếp giữa các chuỗi, vì sự phụ thuộc vào một bên trung gian có thể là điểm
yếu.
Độ phức tạp của hệ thống cũng là một vấn đề cần xem xét. Sự tích hợp giữa
các chuỗi và chuỗi relay/sidechain có thể tăng độ phức tạp của hệ thống, điều này có thể dẫn đến những lỗ hồng bảo mật mới mà cần được xử lý một cách
31
can than.
Tóm lại, mặc dù phương pháp relay/sidechain mang lại nhiều lợi ích về mở
rộng, tốc độ và độ trễ, nhưng vẫn cần được đánh giá can thận với nhược điểm
về an toàn và độ phức tạp hệ thống.
eee eee
s °
& : `.
Relaychain
Shared security e e
Inter Chain Message Passing e = = 2
e = —-4 ằ
e = =e ứ
Parachain ° *
Blockchain that has own logic
Hình 2.11: Kiến trúc Relay chain của Pokadot