Bằng chứng công việc so với Bằng chứng cổ phần

Bản chất ngang hàng của các hệ thống thanh toán dựa trên blockchain công khai có nghĩa là bất kỳ ai trên thế giới đều có thể tham gia điều hành chúng — chứ không chỉ một công ty, ngân hàng trung ương hoặc một nhóm người được chọn.

Tuy nhiên, với tính phi tập trung là một thách thức quan trọng: nếu bất kỳ ai cũng có thể tham gia và không có thực thể duy nhất nào kiểm tra những người tham gia hỗ trợ mạng, làm thế nào để bạn đảm bảo chỉ những người dùng trung thực tham gia chứ không phải các tác nhân độc hại?

Đây là lúc một thứ được gọi là cơ chế đồng thuận blockchain phát huy tác dụng.

Sự đồng thuận đề cập đến thỏa thuận chung về một phần thông tin nhất định giữa một hệ thống hoặc một nhóm người. Trong trường hợp của một blockchain, sự đồng thuận đề cập đến thỏa thuận chung giữa các máy tính mạng phân tán toàn cầu, những người xác thực dữ liệu tiền điện tử mới được thêm vào sổ cái.

Blockchain là những bản ghi giao dịch không thể biến đổi và các loại dữ liệu khác. Điều này có nghĩa là khi thông tin được thêm vào blockchain thì không thể xóa thông tin đó. Mức cuối cùng này đặt ra trách nhiệm rất lớn đối với những người tham gia mạng để đảm bảo chỉ những dữ liệu hợp lệ, đã được xác minh mới được ghi lại. 

Cơ chế đồng thuận là tâm điểm của mọi blockchain công khai. Chúng đại diện cho các hệ thống tự động giúp lọc những người tham gia blockchain không trung thực và đảm bảo chỉ những người dùng cam kết, đáng tin cậy mới trở thành “người xác thực.”

Bằng chứng công việc (PoW) và bằng chứng cổ phần (PoS) là hai cơ chế đồng thuận phổ biến nhất được sử dụng trong các hệ thống thanh toán blockchain công khai. Cả PoW và PoS đều giải quyết vấn đề lọc những người tham gia mạng độc hại và thúc đẩy thỏa thuận, nhưng đạt được kết quả này theo những cách khác nhau.

Bằng chứng công việc là một loại cơ chế đồng thuận yêu cầu người dùng mạng phải dành sức mạnh tính toán để hoàn thành một nhiệm vụ, thường là bằng chứng mật mã, để tham gia.

Cơ chế đồng thuận bằng chứng công việc (PoW) được giới thiệu lần đầu tiên vào đầu những năm 1990 như một hệ thống để ngăn chặn thư rác email. Phương pháp yêu cầu người dùng giải quyết vấn đề về mật mã trước khi có thể gửi email. 

Đối với những người dùng hợp pháp chỉ gửi một số ít email, việc giải quyết bằng chứng mật mã duy nhất này không phải là vấn đề. Tuy nhiên, đối với một kẻ xấu đang tìm cách gửi hàng loạt email rác và làm gián đoạn mạng, sức mạnh điện toán cần thiết tăng lên để đáp ứng cơ chế đồng thuận PoW sẽ khiến dự án trở nên kém hấp dẫn hơn nhiều.

Bitcoin và bằng chứng công việc

Vào tháng 1 năm 2009, nhà sáng tạo ẩn danh của Bitcoin, Satoshi Nakomoto đã triển khai giao thức Bitcoin. Hệ thống tiền mặt điện tử ngang hàng này có một phiên bản thích ứng của cơ chế PoW để giải quyết vấn đề lâu dài liên quan đến mạng thanh toán kỹ thuật số phi tập trung – ở mức chi tiêu kép.

Khi gửi giá trị bằng kỹ thuật số, không có trao đổi tiền mặt vật lý – mà chỉ là những con số trên màn hình. Điều này có nghĩa là về mặt lý thuyết, người dùng có thể chi tiêu cùng một số tiền hai lần thông qua hai giao dịch riêng biệt. Tùy thuộc vào mức độ đồng bộ của các máy chủ trong mạng thanh toán, các khoản thanh toán chi tiêu hai lần này có thể được xử lý. Điều này sẽ dẫn đến việc tạo ra các đơn vị tiền tệ kỹ thuật số mới ngoài không khí loãng.

Cơ chế đồng thuận PoW được sử dụng trong giao thức Bitcoin kết hợp với một hệ thống gọi là “khai thác.” Người dùng quan tâm đến việc trở thành người xác thực, hoặc “thợ đào,” cạnh tranh bằng máy tính của họ để giành quyền đề xuất các mục mới trong sổ cái. Thợ đào làm điều này bằng cách tạo các mã có độ dài cố định, ngẫu nhiên được gọi là hàm băm. Các hàm băm này được tạo bằng cách chạy các đầu vào thông qua thuật toán hàm băm mật mã để tạo ra 64 mã thập lục phân duy nhất (mã chỉ chứa số từ 0-9 và chữ cái từ A-F.)

Thợ đào liên tục tạo ra các hàm băm cho đến khi ai đó tạo ra một giá trị có số lượng số 0 ở phía trước bằng hoặc lớn hơn so với hàm băm mục tiêu. Hàm băm mục tiêu là số được thiết lập bởi giao thức, mà khi bị đánh bại sẽ trao cho thợ đào thành công độc quyền đề xuất một lô dữ liệu giao dịch mới sẽ được thêm vào khối mới nhất, tiếp theo trong chuỗi. 

Phân phối ưu đãi và phần thưởng 

Đối với việc chiến thắng cuộc thi và tiêu tốn năng lượng tính toán, thợ đào được thưởng một lượng bitcoin mới được tạo cộng với bất kỳ khoản phí nào liên quan đến các giao dịch mà họ thêm vào khối mới. Đây được gọi là phần thưởng khối.

Phần thưởng khối thường tuân thủ chính sách tiền tệ nghiêm ngặt, được định nghĩa trước trong đó phần thưởng được giảm theo thời gian một cách có hệ thống. Ví dụ, Bitcoin cắt giảm một nửa số lượng tiền mới được tạo cho mỗi khối sau mỗi 210.000 khối (khoảng bốn năm một lần.)

Điều này giảm bớt việc phát hành các đồng mới được đưa vào lưu thông theo thời gian, theo lý thuyết, vốn được thiết kế để giúp hỗ trợ giá — giả định rằng nhu cầu vẫn không đổi đối với tiền điện tử cơ bản.

Xác minh và phát hành

Sau khi thợ đào thành công đề xuất một khối giao dịch mới, những thợ đào còn lại trong mạng sẽ xác minh độc lập các giao dịch đó trước khi khối được thêm vĩnh viễn vào blockchain. 

Quá trình này yêu cầu tất cả người dùng trong mạng xác nhận độc lập tính hợp lệ của các giao dịch được đề xuất có nghĩa là một cá nhân hầu như không thể chi tiêu gấp đôi số dư của họ, miễn là ít nhất 51% đa số người xác thực trong hệ thống đang hành động trung thực. 

Sau đó, cuộc cạnh tranh đào tiền này sẽ bắt đầu lại từ đầu dựa trên thời gian khối mà mỗi loại tiền điện tử được lập trình để tuân theo. Đối với Bitcoin, các khối mới được phát hiện khoảng 10 phút một lần. Thời gian khối sẽ khác nhau giữa các loại tiền điện tử: Ví dụ, ZCash có một khối mới được tạo khoảng 75 giây một lần. Điều này đảm bảo dữ liệu giao dịch mới đã xác minh được thêm liên tục vào blockchain và các đơn vị tiền điện tử mới sẽ dần được đưa vào lưu thông với tốc độ cố định, được xác định trước.

Ưu điểm và nhược điểm của PoW

Một lợi thế chính của việc sử dụng hệ thống PoW là sức mạnh điện toán khổng lồ cần thiết để thực hiện một giao dịch gian lận trên thực tế là không khả thi.

Các blockchain phải chịu cái gọi là cuộc tấn công 51%, khi một cá nhân hoặc một nhóm cá nhân độc hại thành công giành được quyền kiểm soát đa số đối với tỷ lệ hàm băm khai thác của blockchain. Các blockchain tuân theo quy tắc “chuỗi dài nhất”, trong đó tất cả người xác thực trong mạng chấp nhận chuỗi dài nhất là chuỗi hợp lệ nhất. Điều này có nghĩa là nếu một bên không trung thực có thể chiếm phần lớn quyền kiểm soát của mạng, họ có thể phê duyệt các khoản thanh toán chi tiêu gấp đôi, chặn một số khoản thanh toán gửi đến nhất định và phá hủy niềm tin vào sổ cái blockchain cơ bản. 

Tuy nhiên, với các hệ thống PoW, điều này sẽ yêu cầu những kẻ tấn công phải mua hoặc thuê một lượng lớn thiết bị máy tính để thực hiện và duy trì kiểu tấn công này. Đối với các mạng lớn như Bitcoin, có năng lượng tính toán tập thể cam kết xác thực các giao dịch (hay còn gọi là tỷ lệ hàm băm) rất lớn, điều này khiến cho nguy cơ tấn công 51% là cực kỳ khó xảy ra.

Một lời chỉ trích lớn đối với bảo mật dựa trên sức mạnh điện toán này là một lượng năng lượng đáng kể liên quan đến quá trình khai thác bị lãng phí. Chỉ một thợ đào có thể đề xuất một khối 10 phút một lần, khiến cho toàn bộ mạng tiêu thụ một lượng điện lớn mà cuối cùng không bao giờ trực tiếp tham gia vào việc tạo ra một khối mới. 

Ngoài việc tiêu thụ năng lượng của PoW còn có chất thải điện tử do các thiết bị khai thác gặp trục trặc hoặc đơn giản là trở nên lỗi thời. Điều này đã dẫn đến những lời chỉ trích nặng nề và thúc đẩy nhiều dự án blockchain mới hơn nhằm tìm kiếm các giải pháp thay thế cơ chế đồng thuận hiệu quả hơn. Mặc dù các công cụ khai thác PoW được khuyến khích tìm kiếm các nguồn năng lượng tiết kiệm chi phí và thu năng lượng sản phẩm phụ (như nhiệt) cho các mục đích sử dụng khác, nhưng việc khai thác PoW vẫn sử dụng một lượng năng lượng đáng kể. 

 

Bằng chứng cổ phần (PoS) là một hệ thống dựa trên xổ số yêu cầu những người tham gia mạng lưới phải mua và khóa token gốc của giao thức trong một hợp đồng thông minh. Những người tham gia với các token được staking có cơ hội được chọn ngẫu nhiên để đề xuất các khối mới.

Ba năm sau khi ra mắt Bitcoin, hai nhà phát triển được gọi là Scott Nadal và Sunny King đã phát triển cơ chế đồng thuận PoS để giải quyết sự thiếu hiệu quả về năng lượng do hệ thống bằng chứng công việc gây ra.

Một người càng đặt nhiều token thì cơ hội được chọn của họ càng cao. Hãy nghĩ về điều này giống như mua nhiều vé số. Bạn tăng tỷ lệ cược của mình với càng nhiều vé mà bạn có, nhưng điều đó không đảm bảo bạn sẽ thắng. Thay vào đó, một người chỉ mua một vé hoặc trong trường hợp này là người đã staking số lượng token bắt buộc tối thiểu vẫn có thể được chọn.

Ý tưởng này sử dụng nguyên tắc tương tự như PoW bằng cách yêu cầu người xác thực đầu tư tiền của chính họ, nhưng loại bỏ nhu cầu chạy các máy chuyên dụng, sử dụng nhiều năng lượng.

Phân phối ưu đãi và phần thưởng 

Hầu hết các hệ thống PoS hiện đại đều cung cấp cho người xác thực lãi suất cố định hàng năm để giúp bảo mật mạng và xác minh dữ liệu mới. 

Tuy nhiên, một số cung cấp phần thưởng dưới dạng các token gốc (được tích lũy từ phí giao dịch) tỷ lệ với số token mà một người đã staking. Điều này thường xảy ra thông qua việc ủy quyền staking nhiều quỹ, nơi nhiều người xác thực gộp tiền của họ lại với nhau để tạo thành một đơn vị staking duy nhất. Việc duy trì và vận hành quỹ staking được thực hiện bởi một người hoặc một nhóm người được bầu chọn có kiến thức chuyên môn cần thiết để thực hiện vai trò này.

Trong trường hợp người xác thực hoặc nhà điều hành quỹ staking được ủy quyền hành động không trung thực, giao thức có khả năng loại bỏ mạnh mẽ một phần hoặc toàn bộ tài sản đã staking của họ. Được gọi là “phạt do vi phạm,” hệ thống này tiếp tục khuyến khích các hành vi tốt trên mạng.

Xác minh và phát hành

Để tham gia vào quá trình staking, hầu hết các giao thức blockchain PoS đều yêu cầu người dùng gửi một số tiền tối thiểu để đủ điều kiện. Đối với blockchain PoS mới của Ethereum, cần có 32 ether – tiền điện tử gốc của blockchain – để trở thành người xác thực.

Trên Polkadot, một blockchain PoS khác, yêu cầu staking tối thiểu dao động từ mức thấp nhất là 10 DOT – tiền điện tử gốc của Polkadot – đến mức cao nhất là 350 DOT.

Có rất nhiều sự khác biệt giữa các blockchain PoS trong việc xác minh các khối giao dịch. Thông thường, thời gian sẽ được chia thành các vị trí hoặc giai đoạn. Một số người staking được chỉ định cho mỗi vị trí, sau đó một người được chọn ngẫu nhiên để đề xuất một khối mới. Những người staking còn lại trong nhóm xác nhận độc lập tính hợp lệ của khối.

Ưu điểm và nhược điểm của PoS

Lợi ích chính của các blockchain bằng chứng cổ phần là chúng tiết kiệm năng lượng hơn đáng kể so các với giao thức PoW. Đó là vì cần ít thiết bị điện toán phức tạp, tốn nhiều năng lượng hơn để xác thực và xác minh các giao dịch dựa trên PoS so với PoW. Trên thực tế, việc staking hiện có thể được thực hiện thông qua các sàn giao dịch và nền tảng bên thứ ba khác thông qua máy tính xách tay hoặc điện thoại di động của một người.

Việc ủy quyền staking nhiều quỹ có thêm lợi thế là cho phép người dùng có ít hoặc không có kiến thức chuyên môn tham gia vào quá trình xác minh, trong khi việc khai thác thành công đòi hỏi sự hiểu biết kỹ thuật sâu sắc về phần mềm và phần cứng cần thiết. Chưa kể, phần thưởng đào tiền không được đảm bảo trong khi những người staking có thể được hưởng lợi nhuận cố định hàng năm.

Nhược điểm chính của việc staking là không thể truy cập số tiền của người dùng sau khi tiền bị khóa trong một hợp đồng staking thông minh cho đến khi giai đoạn tạo kết nối trôi qua. Điều này làm giảm tính thanh khoản thị trường của tiền điện tử cơ bản và ngăn các nhà đầu tư truy cập vào số tiền staking của họ trong các chuyển động quan trọng của thị trường.

Giờ bạn đã sẵn sàng thực hiện bước tiếp theo và mua tiền điện tử rồi!