1. Điểm lại những lần Solana nghẽn mạng
Tháng 09/2021
- Nguyên nhân: quá tải giao dịch.
- Tóm tắt: sức hút từ sự kiện IDO của Grape Protocol trên nền tảng Raydium. Một lượng lớn giao dịch từ các ứng dụng DeFi và NFT đẩy vào mạng lưới gây ra sự quá tải, khiến mạng ngừng hoạt động trong hơn 17 giờ.
Tháng 01/2022
- Nguyên nhân: quá tải giao dịch.
- Tóm tắt: các bot giao dịch chênh lệch giá (arbitrage) spam giao dịch khiến mạng lưới phải dừng hoạt động trong hơn 30 tiếng.
Tháng 05/2022
- Nguyên nhân: quá tải giao dịch.
- Chi tiết: người dùng sử dụng bot để tham gia các đợt mở bán NFT trên Solana.
Tháng 06/2022
- Nguyên nhân: lỗi xử lý giao dịch.
- Tóm tắt: sự cố liên quan đến xử lý durable nonce đã khiến mạng không thể tiến hành xử lý khối mới. Mạng bị gián đoạn khoảng 5 giờ.
Tháng 10/2022
- Nguyên nhân: cấu hình node lỗi
- Tóm tắt: một node được định sai cấu hình dẫn đến mất dữ liệu và cần phải khởi động lại từ điểm trước đó.
Tháng 02/2023
- Nguyên nhân: lỗi từ phiên bản cập nhật mới v1.14
- Tóm tắt: Solana gặp sự cố liên quan đến tách chuỗi được cho là xuất phát từ phiên bản cập nhật mới v1.14, khiến mạng dừng hơn 21 giờ trước khi được khởi động lại.
Tháng 02/2024
- Nguyên nhân: cơ chế Berkley Packet Filter
- Tóm tắt: cơn sốt memecoin làm mạng Solana dừng hoạt động trong khoảng 5 giờ trước khi được nâng cấp lên phiên bản v1.17.20 và khởi động lại các trình xác thực.
2. Nguyên nhân cốt lõi
2.1 Leader Schedule
Trên Solana, leader (người được lên lịch đóng block) dù vẫn lựa chọn ngẫu nhiên theo một thuật toán dựa trên số lượng stake SOL, tuy nhiên, leader schedule (lịch trình các node đóng block) luôn được xác định trước cho mỗi epoch (khoảng 2 ngày) và công khai trên mạng lưới.
Việc xác định trước (predictable) leader đóng vai trò thiết yếu trong hiệu suất của Solana. Tuy nhiên, điều nay đi ngược hoàn toàn với kiến trúc blockchain cơ bản luôn hướng đến việc người đóng block sẽ không thể được dự đoán (unpredictable) nhằm tránh các rủi ro về các hành vi độc hại (node không trung thực, tấn công DDoS,…). Các giải thích ở phần tiếp theo sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ vì sao Solana cần xác định trước leader và gián tiếp tạo nên điểm yếu của mạng.
2.2 Proof of History (PoH)
Proof of History (PoH) là một công nghệ cốt lõi của blockchain Solana, đóng vai trò như MỘT PHẦN quan trọng trong cơ chế đồng thuận của chuỗi. Với các blockchain PoW và PoS, mạng lưới cần một khoảng thời gian nhất định để xác định được thứ tự của các giao dịch qua dấu thời gian (timestamp). PoH giúp Solana đạt được hiệu suất cao bằng cách cải thiện cách thức và thời gian xác nhận thứ tự các giao dịch, nói một cách đơn giản là tối ưu quá trình gắn timestamp vào các giao dịch.
Vì vậy, PoH nên được hiểu là giải pháp hỗ trợ cho mạng lưới Solana đạt được hiệu suất cao chứ KHÔNG PHẢI là một cơ chế đồng thuận. Solana vẫn xác định validator tạo block dựa trên lượng SOL staking, nói cách khác Solana là kết hợp giữa PoH và PoS.
2.2.1 Cách Thức Hoạt Động của PoH
Proof of History sử dụng một hàm băm tuần tự được gọi là Verifiable Delay Function (VDF), nhằm tạo ra một dấu thời gian (timestamp) cho mỗi giao dịch. Mỗi giao dịch được hash với dấu thời gian trước đó, tạo ra một chuỗi liên tục các sự kiện đã được đánh dấu thời gian. VDF này yêu cầu một lượng thời gian xác định trên tất cả các node để xử lý nhưng lại rất nhanh khi xác minh kết quả.
2.2.2 Ưu điểm của PoH
Đồng bộ hóa nhanh hơn và hiệu quả: nhờ có PoH, các node trên mạng Solana có thể đồng bộ hóa trạng thái của hệ thống mà không cần phải chờ đợi thông tin từ các node khác. Điều này giảm thiểu sự giao tiếp liên tục giữa các node, từ đó tăng tốc độ xử lý giao dịch.
Tăng khả năng mở rộng: PoH là công nghệ nền tảng cho tốc độ của Solana, cho phép hệ thống đạt TPS (Transaction per second) lên đến 65,000, thời gian tạo khối chỉ 0.4 giây.
2.2.3 Nhược điểm của PoH
Các leader (được lên lịch trước) thu thập các giao dịch từ mạng và sử dụng PoH để gắn timestamp. Ở giai đoạn này, các leader (hay toàn mạng lưới) đều phải tin tưởng vào PoH Service, tạo nên rủi ro về tập trung hoá. Tuy nhiên, quan trọng nhất là Solana cần cả PoH và leader có thể dự đoán trước để Gulf Stream có thể hoạt động.
2.3 Gulf Stream
2.3.1 Cách thức Gulf Stream hoạt động
Công nghệ Gulf Stream là một phần cốt yếu trong hệ thống xử lý giao dịch trên Solana, giúp cải thiện đáng kể tốc độ và hiệu suất của mạng.
Gulf Stream là cơ chế quản lý giao dịch chờ trên Solana, cho phép các giao dịch được chuyển tiếp đến các validator trước cả khi khối đó được hoàn thành. Điều này loại bỏ sự cần thiết cho mempool (bộ nhớ tạm chứa giao dịch chờ xử lý), nơi các giao dịch thường được lưu trữ trước khi được xác thực với các blockchain truyền thống. Và để làm được điều này, Gulf Stream cần biết trước leader tiếp theo (như đã đề cập ở trên) để có thể hoạt động.
2.3.2 Ưu điểm của Gulf Stream
Tăng khả năng mở rộng: bằng cách loại bỏ hoàn toàn mempool, Gulf Stream giúp Solana xử lý giao dịch nhanh chóng, giảm độ trễ trong việc xác thực giao dịch.
Giảm chi phí giao dịch: khi giao dịch được xử lý nhanh hơn, chi phí liên quan đến giao dịch cũng giảm.
2.3.3 Nhược điểm của Gulf Stream
Rủi ro bảo mật: Gulf Stream đẩy mạnh giao dịch vào các validator trước khi chúng được xác nhận trong khối. Điều này có nghĩa là hiệu suất của mạng phụ thuộc vào hiệu suất và độ tin cậy của những validator này. Nếu một số lượng lớn validator gặp sự cố hoặc không đủ mạnh mẽ về phần cứng, nó có thể tạo ra điểm nghẽn, giao dịch bị thất bại và ảnh hưởng đến thời gian xử lý giao dịch của mạng.
Rủi ro tấn công DDoS: các validator quan trọng trong Gulf Stream có thể trở thành mục tiêu của các cuộc tấn công từ chối dịch vụ (DDoS). Những cuộc tấn công này có thể làm quá tải hệ thống của validator, ngăn chặn việc xử lý giao dịch, từ đó làm gián đoạn hoạt động của mạng.
Gulf Stream cùng deterministic leader (leader được định trước) và PoH là những trụ cột để giúp Solana đạt được hiệu suất cao và tự tin có thể cung cấp một blockchain với phí giao dịch rẻ.
2.4 Phí giao dịch rẻ
Solana làm một trong những blockchain có phí giao dịch thấp nhất, chỉ từ 0.000005 SOL (tương đương 0.0005-0.001 USD với giá SOL từ 150-200 USD). Lợi thế này giúp Solana thu hút người dùng tham gia sử dụng mạng lưới mà không cần phải lo nghĩ quá nhiều về chi phí. Tuy nhiên, phí giao dịch rẻ cũng là cơ hội để các tổ chức có ý đồ xấu có thể thực hiện hành vi độc hại trên mạng lưới (BOT spam NFT, token rác,…) mà không phải đắn đo về chi phí bỏ ra.
Vì chi phí rẻ nên các bên tham gia vào mạng lưới đều có thể sử dụng BOT (ngoại trừ người dùng thông thường không có kỹ năng lập trình) khi nhu cầu mạng tăng cao (các trend NFT, DeFi, memecoin,…) làm số lượng giao dịch được gửi vào các leader tăng đột ngột. Khi lượng giao dịch vượt quá khả năng xử lý, mà không thể lưu trữ ở mempool (đã đề cập ở công nghệ Gulf Stream), giao dịch sẽ được đẩy sang leader tiếp theo và sẽ đến một thời điểm mà tất cả các validators đều quá tải, dẫn đến mạng Solana shutdown.
Đây là nguồn cơn cho hầu hết các lần mà Solana phải dừng mạng, Solana cần Gulf Stream, leader được định trước, PoH và chi phí rẻ để cạnh tranh nhưng lại là nạn nhân của chính thành công của họ.
3. Giải pháp của Solana
3.1 Giải pháp ngắn hạn
Solana lên kế hoạch phát hành bản cập nhật v1.18, update này sẽ đề xuất các cải tiến để làm cho lịch trình giao dịch trở nên ổn định hơn, tối ưu hóa quá trình xử lý và giảm thiểu nguy cơ quá tải. Bản cập nhật dự kiến diễn ra vào tháng 4 đã được lùi lại thời gian đến tháng 6/2024.
3.2 Giải pháp dài hạn: FIREDANCER
Firedancer là một giải pháp được xây dựng để cải thiện khả năng chịu tải của Solana, được phát triển bởi Jump Crypto, dựa trên ngôn ngữ lập trình C và C++. Về mặt bản chất, Firedancer không phải công nghệ mà là một validator client (máy chủ khách xác thực) mới nhằm chia sẻ với các client hiện có trên Solana.
Validator client (máy chủ khách xác thực): là máy khách mà một node (validator trên Solana) sẽ truy cập vào để thực hiện xác thực giao dịch, mỗi client có thể được xây dựng trên một ngôn ngữ lập trình khác nhau dựa vào nhu cầu mạng trong thực tế.
Những tính năng chính của Firedancer bao gồm:
- Phát hiện tắc nghẽn: xác định tắc nghẽn mạng bằng cách giám sát các giao dịch không thành công.
- Giới hạn giao dịch linh hoạt: tự động điều chỉnh giới hạn giao dịch phù hợp với thực tế.
- Cải thiện thông số hệ thống: cung cấp các thông số để báo cho các validator về tình trạng hệ thống.
- Mã nguồn mở (Open source): Firedancer là phần mềm mã nguồn mở được duy trì bởi cộng đồng các nhà phát triển trên Solana.
Theo báo cáo của Messari thì Solana có thể đạt đến 1 triệu TPS với Firedancer
Tuy nhiên, chúng ta cần nhìn nhận rõ rằng Firedancer là giải pháp “lớp ngoài”, nghĩa là việc có thêm một client hiệu suất cao (dĩ nhiên là khi Firedancer được triển khai thành công) chỉ giúp Solana giải quyết vấn đề ở phần ngọn (tắc nghẽn khi lượng giao dịch cao), mà không phải là giải pháp ở gốc rễ (hy sinh những đặc tính tốt của blockchain về bảo mật và phi tập trung để đổi lấy thông lượng cao) đã được đề cập.
Dự kiến Firedancer sẽ ra mắt testnet trong năm 2024 và full version sẽ được trình làng vào năm 2025, trước đó sẽ có một phiên bản nhẹ (lite).
4. Tổng kết
Qua các giải thích một cách tổng thể nhất về công nghệ lõi của Solana, 5 Phút Crypto hy vọng mang đến cho bạn đọc cái nhìn khách quan nhất về lý do Solana “shutdown” hết lần này đến lần khác, với những nguyên nhân gốc rễ xuất phát từ chính hạ tầng kỹ thuật của Solana. Solana tự hào truyền thông là blockchain nhanh, rẻ nhưng thực chất là mạng lưới đã sẵn sàng hy sinh tính phi tập trung, bảo mật để đạt được hiệu suất cao. Và rồi, trở thành nạn nhân từ chính thành công của mình.
Blockchain vốn được sinh ra dựa trên những đặc tính quý giá nhất là về phi tập trung và bảo mật nhằm lưu trữ những thông tin có giá trị. Vì vậy, cải thiện thông lượng mạng là đích đến cần đến nhưng không được phép hy sinh những yếu tố nền tảng, blockchain dù có nhanh đến đâu thì cũng không thể nhanh bằng một mạng lưới tập trung. Người dùng cần hết sức tỉnh táo trước những dự án khoác lên mình “tấm áo” blockchain và truyền thông về tốc độ, về phí rẻ.
