Song song hóa trong lĩnh vực blockchain là một phương pháp xử lý nhiều giao dịch cùng lúc.

Có nhiều loại song song hóa, bao gồm song song hóa cấp độ giao dịch, song song hóa cấp độ khối và song song hóa hợp đồng thông minh.

Lợi ích của song song hóa bao gồm tăng tốc độ xử lý giao dịch, cải thiện khả năng mở rộng và giảm chi phí gas.

Giới thiệu
Xử lý giao dịch hiệu quả là chìa khóa để tăng thông lượng mạng blockchain và giải quyết vấn đề mở rộng của blockchain. Bài viết này sẽ giới thiệu kiến thức cơ bản, nguyên lý, các loại phổ biến và lợi ích tiềm năng của song song hóa.

Song song hóa là gì?
Song song hóa (thực thi giao dịch song song) là phương pháp xử lý nhiều tác vụ cùng lúc. Song song hóa có liên quan chặt chẽ đến khái niệm tính toán song song trong khoa học máy tính. Tính toán song song đề cập đến việc thực thi đồng thời nhiều tiến trình.

Song song hóa hoạt động như thế nào?
Dữ liệu mạng được tổ chức thông qua song song hóa, cho phép nhiều giao dịch được xác minh đồng thời thay vì xử lý tuần tự từng cái một. Nhiệm vụ thực thi giao dịch được phân phối trên nhiều nút. Mỗi nút xử lý một phần khối lượng giao dịch riêng biệt, giúp rút ngắn thời gian xử lý và giảm tắc nghẽn mạng.

Trong xử lý giao dịch song song, mạng có thể kiểm tra đồng thời nhiều trạng thái tiềm năng, mỗi trạng thái đại diện cho kết quả xác minh một nhóm giao dịch cụ thể. Điều này cho phép mạng đánh giá tác động tiềm ẩn của giao dịch trước khi chúng được ghi chính thức vào sổ cái. Sau khi đánh giá, các nút đồng ý về một trạng thái chung, phản ánh kết quả thống nhất của xác minh song song.

Mô hình Song song hóa
Song song hóa blockchain được chia thành hai loại chính: song song hóa lạc quan và song song hóa truy cập trạng thái.

1. Song song hóa lạc quan
   Trong mô hình thực thi song song lạc quan, mạng bỏ qua giai đoạn sắp xếp ban đầu và xử lý giao dịch đồng thời. Phương pháp này giả định rằng hầu hết các giao dịch trong hàng đợi là độc lập và sử dụng một phương pháp để kiểm tra lại và sửa chữa bất kỳ giao dịch nào có liên quan sau khi thực thi. Nói cách khác, nếu giao dịch ban đầu được coi là không liên quan nhưng sau đó phát hiện có ảnh hưởng lẫn nhau, hệ thống sẽ điều chỉnh các giao dịch này để đảm bảo tính chính xác của dữ liệu.

2. Song song hóa truy cập trạng thái
   Trong mô hình thực thi song song truy cập trạng thái, mạng đầu tiên phân loại giao dịch dựa trên tác động của chúng đối với trạng thái mạng. Các tác động bao gồm tương tác với hợp đồng thông minh hoặc tài khoản cụ thể, giúp xác định giao dịch nào có thể được xử lý song song mà không xảy ra xung đột. Các giao dịch không tương tác có thể được thực thi đồng thời. Ngược lại, các giao dịch ảnh hưởng đến các yếu tố trạng thái tương tự cần được xử lý theo thứ tự cụ thể, với mức độ ưu tiên được xác định bởi phí gas.

Các loại Song song hóa
Song song hóa cấp độ giao dịch
Song song hóa cấp độ giao dịch đề cập đến việc xử lý nhiều giao dịch cùng lúc. Điều này làm tăng thông lượng mạng và số lượng giao dịch mỗi giây (TPS). Ngoài ra, song song hóa cấp độ giao dịch cũng rút ngắn thời gian xác nhận giao dịch, cải thiện khả năng phản hồi tổng thể của mạng. Loại song song hóa này rất phù hợp với các blockchain có nhu cầu cao cần duy trì thời gian xử lý nhanh.

Tuy nhiên, song song hóa cấp độ giao dịch cũng có thách thức. Ví dụ, xử lý đồng thời giao dịch phụ thuộc nhiều vào dữ liệu. Đầu ra của một giao dịch có thể ảnh hưởng đến giao dịch khác, đòi hỏi các chiến lược quản lý dữ liệu phức tạp để đảm bảo tính nhất quán và độ tin cậy.

Song song hóa cấp độ khối
Song song hóa cấp độ khối đề cập đến việc tạo và xác minh khối đồng thời, nhằm cải thiện khả năng mở rộng của mạng. Bằng cách xử lý nhiều khối cùng lúc, phương pháp này giúp blockchain xử lý nhiều giao dịch hơn và ngăn ngừa tắc nghẽn mạng tiềm ẩn.

Tuy nhiên, song song hóa cấp độ khối cần được triển khai cẩn thận để tránh ảnh hưởng đến bảo mật blockchain. Ngoài ra, song song hóa cấp độ khối yêu cầu nhiều tài nguyên tính toán hơn, làm tăng yêu cầu phần cứng đối với các nút mạng. Điều này có thể hạn chế sự tham gia của một số người dùng vào mạng, ảnh hưởng tiêu cực đến tính phi tập trung và khả năng truy cập.

Song song hóa hợp đồng thông minh
Song song hóa hợp đồng thông minh đề cập đến việc thực thi đồng thời nhiều hợp đồng thông minh. Điều này có thể nâng cao hiệu suất của các ứng dụng phi tập trung (DApp), cải thiện khả năng mở rộng và phản hồi.

Có nhiều cơ chế hỗ trợ thực thi song song hợp đồng thông minh. Ví dụ, optimistic rollups thực thi giao dịch off-chain, chỉ tương tác với blockchain khi xác nhận giao dịch, giảm tải cho chuỗi chính. Giải pháp mở rộng Validium của Ethereum kết hợp bằng chứng không kiến thức (zero-knowledge proofs) với tính toán off-chain, mang lại khả năng mở rộng và riêng tư cho các ứng dụng hợp đồng thông minh.

Lợi ích của Song song hóa
Tăng tốc độ xử lý giao dịch
Phân phối tác vụ trên nhiều nút giúp giảm thời gian thực thi giao dịch và tăng tốc độ xử lý. Các mạng triển khai song song hóa thường hiệu quả hơn so với các mạng sử dụng mô hình xử lý tuần tự.

Khả năng mở rộng
Song song hóa phân phối xác minh giao dịch trên nhiều nút, giải quyết vấn đề mở rộng của blockchain. Điều này không chỉ tăng tốc quy trình mà còn hỗ trợ mở rộng ngang, nơi các nút được thêm hoặc loại bỏ dựa trên nhu cầu.

Giảm chi phí gas
Song song hóa phân bổ giao dịch cho các nhóm nút con, giảm phí giao dịch. Cách tiếp cận này tiết kiệm chi phí hơn so với xử lý tuần tự, nơi mỗi giao dịch phải được xác minh bởi mọi nút. Ngoài ra, tốc độ giao dịch nhanh hơn giảm cạnh tranh giữa các nút, từ đó giảm thêm phí giao dịch.

Kết luận
Song song hóa là phương pháp xử lý nhiều giao dịch cùng lúc, mang lại lợi ích như tăng tốc độ xử lý giao dịch, cải thiện khả năng mở rộng và giảm phí. Trong tương lai, song song hóa có thể kết hợp với các giải pháp mở rộng khác như sharding để nâng cao hơn nữa khả năng mở rộng của mạng blockchain.