Fuel Network là gì? Tổng quan công nghệ Fuel Network

Fuel Network là một lớp thực thi mô-đun sử dụng FuelVM và ngôn ngữ lập trình mới có tên là Sway, nhằm vượt qua các hạn chế của EVM (Ethereum Virtual Machine).
Mục tiêu chính của Fuel là cung cấp một hệ thống hỗ trợ nhiều cấu hình rollup linh hoạt và chống gian lận dựa trên việc sử dụng Ethereum để thanh toán.
Fuel sử dụng mô hình đầu ra giao dịch chưa sử dụng (UTXO) thay vì mô hình dựa trên tài khoản mà Ethereum sử dụng. Việc sử dụng UTXO giúp cải thiện trải nghiệm ứng dụng của người dùng bằng cách cung cấp các chức năng như predicate, là điều kiện để sử dụng UTXO.
Để hỗ trợ cho các nhà phát triển thích nghi với ngăn xếp công nghệ mới, Fuel đi kèm với một chuỗi công cụ được gọi là Forc, cho phép quản lý từ một nơi duy nhất.

Fuel Network đang tham gia vào cuộc đua multichain cùng với nhiều rollups và appchain khác, tất cả nhằm thu hút sự chú ý của nhà phát triển và người dùng. Với mô hình máy ảo mới FuelVM và ngôn ngữ lập trình Sway, Fuel mang đến khả năng phát triển ứng dụng mới và linh hoạt cho các nhà phát triển.

1. Lịch sử hình thành

Fuel V1 là optimistic rollup đầu tiên trên Ethereum dùng để thanh toán không hỗ trợ hợp đồng thông minh và hiện tại là duy nhất có hệ thống chống gian lận permissionless.

Gần đây, Fuel đã thu hút sự tham gia của các nhà đầu tư như Blockchain Capital và Stratos Capital trong vòng gọi vốn mới nhất. Vốn này sẽ hỗ trợ cho việc phát triển Fuel V2, phiên bản mới nhất của nền tảng. Fuel V2 đã ra mắt testnet lần thứ ba và đang tiếp tục được nghiên cứu và phát triển.

Trong quá trình phát triển, nhóm xây dựng Fuel V2 như một lớp thực thi mô-đun có khả năng chứng minh gian lận. Mặc dù Fuel stack có khả năng hoạt động như một chuỗi monolithic (đơn khối), nhưng nhóm đang tập trung vào việc xây dựng Fuel V2 như một lớp thực thi mô-đun linh hoạt và đáng tin cậy, với khả năng chứng minh tính xác thực của các giao dịch.

2. Tìm hiểu về Rollup & Blockchain mô-đun

Có ba chức năng chính của một blockchain.

Đồng thuận: Chức năng này đảm bảo rằng tất cả các node trong mạng đồng ý về trạng thái của blockchain. Các quy tắc và thuật toán xác định cách mà các giao dịch mới được thêm vào blockchain và đảm bảo tính hợp lệ của chúng. Điều này giúp bảo vệ blockchain khỏi các hành vi gian lận và đảm bảo tính an toàn của hệ thống.
Tính khả dụng của dữ liệu (Data Availability - DA): Chức năng này đảm bảo rằng dữ liệu trên blockchain là có sẵn và minh bạch cho toàn bộ mạng node. Tất cả mọi người trong mạng có thể xem và xác minh dữ liệu này. Điều này đảm bảo tính minh bạch và đáng tin cậy của blockchain.
Thực thi: Chức năng này thực hiện các giao dịch và cập nhật trạng thái của blockchain. Thông qua hợp đồng thông minh hoặc giao dịch đã ký, tính toán được thực hiện để thay đổi trạng thái của blockchain. Các giao dịch này được thực hiện trên một môi trường thực thi riêng biệt như rollup và kết quả của chúng được nén và đưa trở lại blockchain chính (L1).
- Hoàn thiện: Ngoài ra, trong lớp thực thi, còn có vai trò hoàn thiện các giao dịch và giải quyết các tranh chấp. Điều này đảm bảo tính toàn vẹn và đúng đắn của các giao dịch cuối cùng và đưa chúng vào mô hình tổng hợp (monolithic). Mỗi rollup có chức năng giải quyết riêng của nó, phù hợp với mục đích và quy tắc cụ thể của nó.

Blockchain monolithic xử lý tất cả các chức năng trên cùng một chuỗi, tuy nhiên, điều này dẫn đến hiệu suất kém và gặp khó khăn trong triển khai. Vì vậy, các giải pháp đã được đưa ra để tách các chức năng này thành các mô-đun riêng biệt.

Ethereum đã chọn phân cấp chức năng thực thi bằng cách thuê ngoài để triển khai trên Lớp 1 (L1), trong khi tập trung vào bảo mật. Các rollup, có hợp đồng thông minh trên Ethereum, kế thừa tính bảo mật của nền tảng này và giúp mở rộng khả năng thực thi.

Tuy nhiên, khả năng mở rộng của rollup bị giới hạn bởi dung lượng của giải pháp dữ liệu mà nó sử dụng. Để vượt qua giới hạn này, Celestia (trước đây là LazyLedger) đã giới thiệu khái niệm blockchain mô-đun. Celestia tập trung vào chức năng đồng thuận và dữ liệu, đồng thời xử lý dung lượng dữ liệu lớn hơn Ethereum. Điều này giúp cải thiện hiệu suất tổng hợp của hệ thống.

3. Vì sao Fuel phù hợp với Modular Blockchain Stack?

Fuel, như một lớp thực thi mô-đun, có thể được sử dụng một cách linh hoạt như một phần của một chuỗi monolithic hoặc như một môi trường thực thi độc lập, với các lớp riêng biệt để giải quyết, đồng thuận và cung cấp dữ liệu. Tính mô-đun là cốt lõi của Fuel cho phép nó đạt được khả năng mở rộng cao mà không bị giới hạn bởi bất kỳ cấu hình nào.

Triển khai ban đầu của Fuel sẽ là optimistic rollup cho Ethereum, tuy nhiên, lớp thực thi cuối cùng của Fuel sẽ là các bằng chứng độc lập và không liên quan trực tiếp đến chuỗi. Điều này cho phép Fuel hoạt động như một hệ thống thực thi mạnh mẽ và không bị ràng buộc bởi các hạn chế của chuỗi chính.

*Vì sao Fuel phù hợp với Modular Blockchain Stack?*

3.1. Cấu trúc của Fuel

Fuel được phát triển nhằm khắc phục những hạn chế của EVM (Ethereum Virtual Machine) và tạo ra một cấu trúc mới mang tên FuelVM. EVM của Ethereum có nhược điểm là chậm và tốn kém về mặt chi phí. Hơn nữa, việc thực hiện các thay đổi cho EVM trong Ethereum gặp khó khăn vì cần đảm bảo tương thích ngược với các hợp đồng thông minh hiện có, để đảm bảo rằng các bản nâng cấp hoặc bản fork không gây hỏng các hợp đồng hiện tại.

Để giải quyết những hạn chế này, Fuel đã phát triển FuelVM. FuelVM được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu xử lý giao dịch hiệu quả và tích hợp các biện pháp an toàn từ ban đầu vào ngôn ngữ lập trình. Điều này mang đến những tính năng và cải thiện hiệu suất so với EVM.

3.2. Mô hình UTXO

Fuel sử dụng mô hình UTXO (Unspent Transaction Output), kế thừa từ Bitcoin, để quản lý giao dịch và trạng thái mạng. Trong mô hình UTXO, thông tin được lưu trữ dưới dạng đồ thị tuần hoàn có hướng (DAG) giữa các địa chỉ. Trong mỗi giao dịch, các đầu ra chưa sử dụng từ các giao dịch trước đó sẽ được sử dụng để tạo ra các đầu ra mới.

Trái ngược với mô hình dựa trên tài khoản, mô hình UTXO không dựa trên việc cộng và trừ số dư từ các tài khoản trong cơ sở dữ liệu trạng thái mạng. Ethereum, Solana và nhiều mạng hợp đồng thông minh khác sử dụng mô hình dựa trên tài khoản, tương tự như cách tài khoản hoạt động trong các ngân hàng. Khi một người dùng ký một giao dịch để chuyển token, số dư trong tài khoản của họ bị giảm đi, trong khi tài khoản của người nhận được tăng lên.

Với việc sử dụng mô hình UTXO, Fuel không sử dụng ví hoặc tài khoản. Thay vào đó, mỗi giao dịch trong Fuel sẽ tạo ra và burn các token. Mỗi UTXO được xác định duy nhất và chỉ có thể được sử dụng một lần. Fuel cũng có khái niệm về UTXO hợp đồng, không chỉ chứa coin mà còn chứa ID hợp đồng, hàm băm và gốc lưu trữ. Mô hình UTXO trong Fuel cung cấp tính linh hoạt và hiệu quả trong việc quản lý và xử lý giao dịch trên mạng.

3.3. Xử lý lệnh song song

Sử dụng mô hình UTXO cho phép xử lý lệnh song song, trong đó các lệnh không phụ thuộc vào nhau có thể được thực thi đồng thời trên nhiều luồng CPU.

FuelVM sử dụng danh sách quyền truy cập nghiêm ngặt để kích hoạt khả năng song song hóa. Điều này có nghĩa là mỗi giao dịch phải bao gồm các hợp đồng liên quan để đảm bảo không có giao dịch nào đồng thời liên quan đến cùng một hợp đồng. Khả năng song song hóa giúp tăng thông lượng đáng kể so với việc thực thi các giao dịch theo lệnh, đây là một trong những nguyên nhân gây ra hiệu suất không hiệu quả của EVM.

3.4. Điều hướng đồng thời

Fuel sử dụng cách tiếp cận đồng thời để điều hướng các giao dịch. Trong EVM, nơi trạng thái toàn cầu được lưu trữ, các tác nhân khác nhau có thể tương tác với cùng một hợp đồng thông minh. Tuy nhiên, trong mô hình UTXO, vấn đề tương tranh có thể xảy ra khi mỗi UTXO chỉ có thể được sử dụng một lần và liên kết với một hợp đồng thông minh. Một ví dụ điển hình là Cardano, một hệ thống sử dụng mô hình UTXO mở rộng, đã gặp phải vấn đề này, đặc biệt trong các ứng dụng DeFi. Điều này dẫn đến sự xuất hiện của một nút cổ chai khi nhiều người dùng cố gắng tương tác với cùng một hợp đồng thông minh cùng một lúc.

Fuel giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng UTXO dựa trên hợp đồng. Thay vì sử dụng ID của UTXO, người dùng cung cấp ID của hợp đồng mà họ muốn tương tác. Các nhà sản xuất khối sau đó quyết định xem giao dịch UTXO nào sẽ được xử lý và cập nhật trạng thái của hợp đồng liên quan. Mỗi giao dịch sẽ sử dụng UTXO hợp đồng hiện có và tạo ra một giao dịch mới với trạng thái mới.

3.5. Giảm thiểu trạng thái

FuelVM hỗ trợ các loại chương trình sau đây: hợp đồng thông minh, tập lệnh, thư viện và predicate. Trong FuelVM, khác với EVM, mỗi tương tác với hợp đồng không phải là một giao dịch riêng biệt, mà có thể gọi nhiều hợp đồng trong một giao dịch bằng tập lệnh.

Các predicate đại diện cho các điều kiện mà một UTXO có thể được sử dụng. Mỗi predicate được đánh giá là Đúng hoặc Sai để xác định xem một giao dịch có thể tiếp tục hay không. Nếu một predicate không khớp với điều kiện được ủy quyền, giao dịch sẽ không hợp lệ và không được chấp nhận vào một khối, đồng thời không tốn phí gas. Điều này được thực hiện được nhờ vào việc các đầu ra của giao dịch dựa trên đầu ra của các giao dịch trước đó và có mức độ nguyên tử. Do đó, chi phí và hiệu lực của các giao dịch có thể được dự đoán trước khi thực hiện. Thêm vào đó, phí cũng có thể được dự đoán vì không có sự thay đổi trong việc xác định thứ tự dựa trên sự biến động của gas.

UTXO và các predicate mang lại nhiều lợi ích quan trọng, trong đó có giảm thiểu sự gia tăng trạng thái và giới thiệu sự trừu tượng hóa tài khoản (account abstraction AA). Khi các blockchain phát triển, trạng thái của chúng có xu hướng phình to. Sự phình to này tạo áp lực gia tăng đối với hiệu suất của chuỗi và yêu cầu đối với các node hoạt động. Khi số lượng node có thể theo kịp chi phí phần cứng tăng lên, nguy cơ tập trung quá mức cũng tăng lên. Mặc dù các rollup giảm tải một phần tăng trưởng trạng thái từ L1, nhưng đáng tiếc, chúng cũng dễ bị phình to trạng thái khi mức sử dụng tăng cao.

Với việc tập lệnh và các predicate không lưu trữ dữ liệu như một hợp đồng thông minh, chúng không góp phần vào sự gia tăng trạng thái. Điều này giúp Fuel duy trì người dùng và hoạt động của họ liên tục khi nền tảng, mà không gặp sự căng thẳng.

Đối với UTXO, mỗi UTXO có thể nhận nhiều đầu vào và tạo ra nhiều đầu ra tương ứng, điều này dễ dàng hơn trong việc kéo nhiều người dùng tham gia vào một giao dịch. Trong EVM, multisig là một tập hợp các hợp đồng vĩnh viễn, trong khi đó, với FuelVM, multisig gốc cho phép người dùng thiết lập một biến vị ngữ để bắt đầu giao dịch mà không cần lưu trữ trạng thái trên chuỗi. Điều này tạo ra hoạt động nhanh chóng và hiệu quả hơn cho các nhóm người dùng.

Các UTXO và predicate sẽ dẫn đến sự trừu tượng hóa tài khoản và cho phép lập trình giao dịch. Một điểm đáng chú ý của Fuel là việc triển khai trừu tượng hóa tài khoản không trạng thái, tức là nó không phụ thuộc vào trạng thái bên ngoài và không gây tác động đến sự tăng trưởng của blockchain. Trên nền tảng Fuel, người dùng có thể lập trình các biến điều kiện sẽ được sử dụng để chi tiêu đầu ra, ví dụ: giao dịch chỉ được coi là hợp lệ nếu điều kiện X xảy ra. Đồng thời, nhà phát triển cũng có khả năng xác định các lược đồ xác minh tùy chỉnh tại cấp ứng dụng, vì trừu tượng hóa tài khoản không được quy định bởi giao thức.

Ethereum đang trong quá trình đưa AA (trừu tượng hóa tài khoản) vào giao thức cốt lõi, nhưng không hỗ trợ tính năng lập trình dựa trên đầu ra. Tuy nhiên, với Fuel AA, ta có thể áp dụng các trường hợp sử dụng như phục hồi xã hội, ứng dụng trợ cấp phí giao dịch và sử dụng ví với các sơ đồ chữ ký khác nhau.

3.6. Bảo mật light client

Trong một chuỗi monolithic, để đảm bảo mức độ bảo mật tối đa, người dùng có thể chạy một node đầy đủ để xác minh trạng thái của chuỗi. Tuy nhiên, khi mạng mở rộng, các yêu cầu về phần cứng có thể trở nên quá tốn kém đối với người dùng thông thường muốn bảo vệ mình. Whitepaper Bitcoin đã đưa ra khái niệm về ứng dụng light client, một phiên bản thu nhỏ của node đầy đủ có khả năng cung cấp một phần bảo mật, cho phép người dùng xác minh các khối mà không cần chạy node đầy đủ. Trong trường hợp này, người dùng chỉ tải xuống các header khối và phần lớn các node validator đáng tin cậy trong hệ thống từ chối giao dịch độc hại.

Trên Fuel, các ứng dụng light client có thể tham gia vào việc xác minh các khối bằng cách sử dụng bằng chứng gian lận. Các ứng dụng light client nâng cao khả năng đảm bảo an ninh của chuỗi mà không gây ra các vấn đề liên quan đến khả năng mở rộng hoặc tập trung hóa. Điều này thúc đẩy sự tiến bộ trong việc bảo vệ chủ quyền của người dùng, yêu cầu tính toán thấp nhưng đảm bảo mức độ bảo mật cao.

3.7. Đa token gốc

Mặc dù không có thông tin cụ thể về token Fuel gốc được công bố, token cuối cùng sẽ được sử dụng để stake và thử thách giao dịch, trong khi ETH sẽ được sử dụng để thanh toán phí giao dịch. Tuy nhiên, khác với các hệ thống dựa trên tài khoản có một token chính (ví dụ: ETH trên Ethereum), mọi tài sản được tạo trên Fuel sẽ có gần như tất cả các tính năng của token gốc.

Trong FuelVM, bất kỳ hợp đồng nào cũng có thể tạo ra một tài sản gốc dựa trên UTXO thông qua một bộ mã. Sau đó, mỗi token này sẽ được hưởng các lợi ích của việc tối ưu hóa và giao diện gốc. Không có tài sản nào có chức năng gốc đặc biệt.

Hơn nữa, người dùng có thể gửi tài sản mà không cần sử dụng hợp đồng token để theo dõi quyền sở hữu, tương tự như trong các blockchain dựa trên tài khoản, giảm sự phụ thuộc vào hợp đồng thông minh và các lỗ hổng tiềm ẩn. Hợp đồng token chỉ cần thiết để xử lý ghi và tạo tài sản mới.

3.8. Ngôn ngữ lập trình Sway cải thiện DevEx

Sway là một ngôn ngữ lập trình được lấy cảm hứng từ Rust, được phát triển cho FuelVM với mục tiêu đưa các nguyên tắc ngôn ngữ lập trình hiện đại vào blockchain và cải thiện những gì Solidity và Move cung cấp. Sway mang đến một thiết kế ngôn ngữ hiện đại với cấu trúc, kế thừa dựa trên đặc điểm, kiểu dữ liệu chung và nhiều tính năng khác, cho phép nhà phát triển viết các ứng dụng tối ưu và có khả năng mở rộng. Để hỗ trợ việc làm quen với Sway, nhóm đã xây dựng Forc, một bộ công cụ Sway để xây dựng, triển khai và kiểm tra mã Sway. Nó bao gồm một trình quản lý gói cung cấp khả năng truy cập dễ dàng vào các công cụ Sway. Các công cụ mở rộng khác bao gồm tiện ích tích hợp VSCode, cơ sở hạ tầng thử nghiệm và trình duyệt khối.

Yếu tố an toàn của ngôn ngữ Sway cực kỳ quan trọng. Nó có tính năng phân tích thời gian compile vượt trội để kiểm tra mã để phát hiện lỗ hổng và lỗi tiềm ẩn, bao gồm cả việc kiểm tra vi phạm truy cập lại thời gian compile. Nếu Sway phát hiện rằng hợp đồng thông minh có khả năng bị tấn công qua việc rút tiền nhiều lần, Sway sẽ không cho phép triển khai ứng dụng đó. Tính năng này không có sẵn trong Solidity và trước đây, các dự án DeFi đã gặp phải những lỗ hổng như vậy.

Dù cho những thách thức mà nhà phát triển có thể gặp phải khi làm quen với một ngôn ngữ mới, sự xuất hiện của cộng đồng và các công cụ mới sẽ mất một khoảng thời gian để làm quen. Việc áp dụng các ngôn ngữ mới như Sway chỉ xảy ra khi nhà phát triển nhận thấy có một nền tảng được thiết lập để khai thác mã, được kiểm tra và có tính thanh khoản để duy trì các ứng dụng. Với một máy ảo hoàn toàn mới như Fuel, điều này có thể mất nhiều thời gian ngay cả với những nỗ lực không ngừng như công cụ dành cho nhà phát triển, phát triển kinh doanh và chương trình tài trợ đang diễn ra.

4. Hệ sinh thái Fuel

Hệ sinh thái trên Fuel Network đang phát triển với nhiều nhóm tập trung vào việc xây dựng và tích hợp với Web3. Đặc biệt, có sự tập trung vào các giao dịch theo lô bằng cách sử dụng song song hóa trong lĩnh vực DeFi và các ứng dụng tiêu dùng khác.

Một trong những dự án là Elix, một DEX (Decentralized Exchange) tập trung vào việc cung cấp các giao dịch hiệu quả với độ trượt giá thấp. Nhóm phát triển Elix đã áp dụng các nguyên tắc đã được chứng minh từ các cơ chế như pool thanh khoản tập trung trên Curve để cho phép người dùng thực hiện giao dịch trong các trường hợp lý tưởng. Nhờ sử dụng Fuel, Elix có thể tận dụng quá trình xử lý song song, giúp giao dịch trở nên nhanh chóng với mức độ bảo mật cao.

Một dự án khác là Thunder, một thị trường NFT (Non-Fungible Token) cho phép giao dịch số lượng lớn trong một giao dịch với mức phí tối thiểu. Với Thunder, những nhà giao dịch NFT có thể trải nghiệm một quá trình giao dịch liền mạch hơn, với thời gian giao dịch nhanh chóng nhờ vào việc áp dụng song song hóa.

5. Rủi ro

Bên cạnh việc triển khai dự kiến và rủi ro hợp đồng thông minh, một trong mối quan ngại chính đến từ việc dự án vẫn còn non trẻ và chưa được kiểm chứng đầy đủ. Mặc dù Fuel đã triển khai nhiều tính năng để cung cấp sự linh hoạt và khả năng sử dụng cho nhà phát triển, nhưng còn rất ít cơ sở hạ tầng được thiết lập đặc biệt cho nhà phát triển, điều mà họ đã có với môi trường EVM. Điều này có thể gây khó khăn và thách thức cho nhà phát triển khi làm việc với mã và công cụ mới mà chưa được thử nghiệm và kiểm chứng trong môi trường thực tế như các hợp đồng dựa trên Solidity trên Ethereum.

Ngoài ra, Fuel cũng sẽ phải đối mặt với sự cạnh tranh từ các nền tảng rollup và zkEVM khác đã thành công trên đường đến mainnet. Hiện tại, các optimistic rollups như Arbitrum và Optimism đã có mức TVL (Total Value Locked) khoảng 3 tỷ đô la và cung cấp các giao dịch nhanh chóng và phí thấp. Để tạo ra sự khác biệt với các Layer 2 hiện có, Fuel sẽ cần giới thiệu một loạt ứng dụng gốc độc đáo dành riêng cho nền tảng của mình, mang lại trải nghiệm hiệu quả và an toàn hơn cho người dùng.

6. Kết luận

Fuel mang đến một loạt các tính năng độc đáo như mô đun hóa, máy ảo hoàn toàn mới và các sản phẩm phụ của mô hình UTXO, đồng thời cung cấp băng thông cao. Điều này làm cho Fuel khác biệt so với Ethereum với các giới hạn thiết kế của mình. Tiếp cận của Fuel tạo ra một mảnh đất đầy tiềm năng cho các ứng dụng và trải nghiệm người dùng mà Ethereum chưa thể đáp ứng. Việc Fuel V2 xuất hiện trên mainnet và cạnh tranh để giành thị phần với các nền tảng rollups đã được thiết lập sẽ mất một khoảng thời gian. Tuy nhiên, các lựa chọn thiết kế hợp lý có thể mang lại tính bền vững lâu dài cho Fuel.

Đọc thêm: