Đây là những gì bạn cần biết về Blockchain Proof of Work

Cơn sốt blockchain đang dần biến thành cơ hội để đại tu các hệ thống kế thừa và làm cho chúng hoạt động hiệu quả hơn. Tuy nhiên, còn nhiều điều mà mọi người cần biết về blockchain để đánh giá cao sự khéo léo nằm ở cốt lõi của nó. Một trong những khía cạnh cốt lõi của công nghệ là thuật toán bằng chứng công việc blockchain.

Có thể nói, công nghệ chuỗi khối vẫn còn trong giai đoạn sơ khai, nhưng đã có tiềm năng rất lớn về những gì nó có thể giúp đạt được. Đáng chú ý, công nghệ đang chuyển đổi từ khuôn khổ cơ bản mà tiền điện tử chạy sang thứ gì đó của một công nghệ đang cách mạng hóa các ngành công nghiệp.

Thuật toán đồng thuận là gì?

Về cơ bản, công nghệ này cho phép người dùng tương tác trên cơ sở ngang hàng và không có cơ quan trung ương. Đáng chú ý, các giao dịch được hoàn thành khi có sự đồng thuận trong toàn mạng lưới. Đặc biệt, thuật toán đồng thuận là thứ làm cho các mạng blockchain khác nhau trở nên khác biệt. Ví dụ: mạng Bitcoin khác với mạng Ethereum dựa trên thuật toán đồng thuận.

Về mặt kỹ thuật, thuật toán đồng thuận là quá trình ra quyết định trong một nhóm. Đáng chú ý, các thành viên của nhóm đưa ra một hệ thống sắp xếp hợp lý quá trình mà thông qua đó họ có thể tìm thấy điểm chung liên quan đến một chủ đề nhất định. Để sự đồng thuận xảy ra, ít nhất đa số những người tham gia trong một nhóm phải đồng ý và quyết định trước mắt phải có thể mang lại lợi ích cho đa số đó.

Điều thú vị là các thuật toán đồng thuận blockchain hoạt động bằng cách sử dụng một logic tương tự. Ngoài ra, các thuật toán đồng thuận blockchain có các mục tiêu cụ thể nhằm thúc đẩy việc sử dụng các mạng blockchain. Thứ nhất, thuật toán cam kết thu thập càng nhiều thỏa thuận giữa các nút tham gia càng tốt để có được sự đồng thuận rộng rãi.

Thứ hai, thỏa thuận rộng rãi trong mạng phải tạo điều kiện cho sự hợp tác giữa những người tham gia. Đặc biệt, thuật toán đảm bảo rằng bất kỳ thỏa thuận nào mà những người tham gia đồng ý đều phục vụ lợi ích của tất cả các thành viên. Thứ ba, thỏa thuận thúc đẩy sự hợp tác sao cho mọi cá nhân đều làm việc vì lợi ích chung của mạng.

Hơn nữa, thuật toán cố gắng đảm bảo rằng tất cả những người tham gia đều có quyền bình đẳng như một mối quan hệ ngang hàng. Cuối cùng, việc thúc đẩy một môi trường mà mọi người đều có quyền bình đẳng tạo điều kiện thuận lợi cho sự tham gia và hoạt động cá nhân của những người tham gia.

Các loại thuật toán đồng thuận

Giống như đã giải thích trước đó, có nhiều loại thuật toán đồng thuận khác nhau và trên cơ sở đó tồn tại các mạng blockchain khác nhau. Đáng chú ý, mỗi thuật toán đều có những đặc điểm riêng biệt để phân biệt và đạt được sự đồng thuận trong mạng thông qua các cơ chế khác nhau. Hiện tại, có khá nhiều thuật toán đồng thuận blockchain. Tuy nhiên, hai cái chính là Proof-of-Work (PoW) và Proof-of-Stake (PoS).

Thuật toán đồng thuận Đồ họa thông tin

Thuật toán Blockchain Proof-of-Work là gì?

Đây là cơ chế đồng thuận lâu đời nhất và là cơ chế phổ biến nhất hiện nay. Đáng chú ý, lần đầu tiên đề cập đến các thuật toán có trước ngày phát minh ra mạng Bitcoin. Điều thú vị là nghiên cứu về thuật toán quay trở lại đầu những năm 90 khi Moni Naor và Cynthia Dwork xuất bản một bài báo vào năm 1993. Trong bài báo, các tác giả đã khám phá tiềm năng của thuật toán để ngăn chặn gian lận..

Vào năm 1999, một nhà nghiên cứu khác về mật mã, Markus Jakobsson đã đặt ra thuật ngữ “Proof-of-Work” và nó bị mắc kẹt cho đến khi Satoshi Nakamoto làm cả thế giới ngạc nhiên với việc phát minh ra bitcoin. Đặc biệt, mạng lưới blockchain Bitcoin chỉ đơn giản là một triển khai của nghiên cứu có bước đầu tiên bắt đầu từ năm 1993.

Thuật toán PoW vẫn phổ biến nhất vì nó nằm trong số ít những thuật toán không thể bị xâm phạm. Về mặt kỹ thuật, nó là một trong những thuật toán có thể đạt được Khả năng chịu lỗi Byzantine. Đáng chú ý, Khả năng chịu lỗi Byzantine (BFT) chỉ đơn giản là khả năng của một hệ thống có thể chịu được các lỗi có liên quan đến Vấn đề của các vị tướng Byzantine.

Điều này có nghĩa là mạng có thể tránh thành công các tình huống trong đó một số nút có thể cố gắng hành động chống lại sự đồng thuận. Trong bối cảnh của công nghệ blockchain, rõ ràng là các mạng blockchain không có cơ quan trung ương để kiểm duyệt các giao dịch. Thay vào đó, sổ cái công khai được phân phối cho tất cả những người tham gia do đó công nghệ blockchain còn được gọi là công nghệ sổ cái phân tán (DLT).

Với thông tin có giá trị được lưu trữ trên sổ cái công khai, có khả năng cao là một số kẻ xấu có thể muốn gây ra lỗi cho lợi ích ích kỷ. Do đó, những tác nhân xấu này đưa ra Vấn đề của các vị tướng Byzantine. Bằng cách này, cần phải có mạng lưới blockchain để có Khả năng chịu lỗi Byzantine để tránh những vấn đề như vậy.

PoW hoạt động như thế nào?

Rõ ràng, thuật toán PoW rất an toàn vì nó có thể chịu được BFT. Điều thú vị là cách thức hoạt động của nó khiến nó trở nên an toàn hơn, do đó nó khá phổ biến. Nếu không có đặc tính BFT, một thành viên của mạng có thể làm sai lệch các giao dịch và do đó làm ảnh hưởng đến độ tin cậy của khối được tạo ra bởi giao dịch.

Thuật toán PoW hoạt động theo cách mà các nút trong mạng cần giải quyết một vấn đề toán học để chúng có thể tạo khối tiếp theo. Bất kỳ ai là người đầu tiên đưa ra lời giải cho vấn đề toán học sẽ được đồng thuận cho phép chọn khối sẽ được thêm vào bên cạnh nền tảng.

Kết quả là, nút thành công này nhận được tiền tệ làm phần thưởng. Trong mạng bitcoin, phần thưởng là một mã thông báo bitcoin. Do đó, có động cơ để tiếp tục giải các bài toán để có thể nhận được quyền chọn khối tiếp theo. Ngoài ra, bây giờ đã rõ lý do tại sao một số nút muốn làm sai lệch các giao dịch và do đó cần phải có Khả năng chịu lỗi Byzantine.

Tuy nhiên, không dễ để có được câu trả lời cho vấn đề toán học. Trong trường hợp đó, các nút phải tìm ra giải pháp cho vấn đề thông qua bạo lực. Điều này có nghĩa là những nút có sức mạnh tính toán cao nhất có nhiều khả năng tìm thấy lời giải cho vấn đề toán học nhất. Đáng chú ý, những nút này tham gia vào quá trình tính toán được gọi là thợ đào và quá trình giải quyết vấn đề được gọi là khai thác.

thuật toán bằng chứng công việc blockchain

Tại sao Blockchain Proof of Work lại thành công

Quá trình khai thác tiêu tốn nhiều năng lượng vì nó đòi hỏi khả năng tính toán cao hơn để giải quyết từng vấn đề liên tiếp. Như vậy, quá trình tiêu tốn rất nhiều năng lượng điện. Chúng ta sẽ xem xét khía cạnh này sau và tại sao nó là một trong những lý do khiến mọi người chuyển từ thuật toán sang các lựa chọn thay thế khác. Tuy nhiên, PoW hiện khá thành công vì hai lý do.

Thứ nhất, việc tìm lời giải cho bài toán khá khó. Do đó, các nút cần dành thời gian cho các tính toán cồng kềnh. Điều thú vị là, nguồn cung cấp sức mạnh tính toán khá eo hẹp và điều này có nghĩa là rất ít tác nhân có quyền truy cập vào nó. Điều thú vị là đặc điểm này cũng là lý do đằng sau việc các nút không thể gian lận trong quá trình giao dịch.

Ví dụ, giả sử rằng một kẻ xấu muốn tấn công mạng và dữ liệu lỗi được đăng ký trên một khối nhất định. Nếu toàn bộ mạng có mười khối và khối mục tiêu cho tác nhân xấu là số bảy, tác nhân xấu sẽ cần thay đổi dữ liệu đó cho khối mười, chín tám và sau đó là khối bảy, đó là mục tiêu. Với sức mạnh tính toán cần thiết để khai thác một khối duy nhất, người ta gần như không thể thay đổi dữ liệu trên bốn khối. Về cơ bản, không có máy tính nào có khả năng giải quyết vấn đề như vậy.

Thứ hai, PoW thành công bởi vì, khi một nút tạo khối, các nút khác có thể dễ dàng xác minh quá trình dẫn đến giải pháp. Đáng chú ý, điều này một phần là do bản chất của vấn đề cần giải pháp. Để giải quyết vấn đề, người khai thác phải đưa ra câu trả lời nhỏ hơn giá trị đặt trước.

Ví dụ, mạng có thể đưa ra một giá trị như 10. Để giải pháp chính xác, người ta sẽ phải đảm bảo rằng giải pháp nhỏ hơn 10 tức là chín. Nếu một người khai thác đến chín giờ thành công, các nút khác sẽ dễ dàng làm theo quy trình mà người khai thác đã sử dụng để tìm ra giải pháp. Tuy nhiên, nó sẽ phức tạp nếu giao dịch bị giả mạo.

Tương lai có gì cho bằng chứng công việc

Giống như đã đề cập trước đó, bằng chứng công việc tiêu tốn hàng tấn năng lượng để hoàn thành các phép tính. Thật thú vị, đây là một trong những điểm thất bại lớn mà những người gièm pha thuật toán đưa ra. Đến tháng 11 năm ngoái, báo cáo chỉ ra rằng việc khai thác bitcoin trị giá một đô la đắt gấp đôi so với vàng, đồng hoặc bạch kim tính theo năng lượng sử dụng.

Theo đối với các nhà nghiên cứu, việc khai thác bitcoin trị giá một đô la đòi hỏi hơn 17 megajoules năng lượng. Điều thú vị là chỉ mất khoảng năm megajoules để khai thác vàng, bốn để khai thác đồng và bảy để khai thác bạch kim. Do đó, liên doanh đang trở nên đắt hơn nhiều và xem xét rằng giá của tiền điện tử khá biến động.

Ngoài ra, khi nhiều khối thêm vào chuỗi khối hiện tại, quá trình giải quyết vấn đề cho các khối tiếp theo sẽ khó hơn. Đáng chú ý, quá trình tính toán khó hơn nhiều và do đó, cần có phần cứng phức tạp hơn để có thể xử lý các phép tính. Do đó, giá của phần cứng khai thác đang tăng theo cấp số nhân.

Tất cả những vấn đề này hiện tại là một tương lai có phần ảm đạm cho thuật toán này. Điều thú vị là có những chính phủ đã áp đặt các quy định về hoạt động khai thác để họ có thể đưa ra luật phù hợp nhằm phục vụ cho việc khai thác tiêu thụ nhiều năng lượng. Hiện tại, một số mạng blockchain như Ethereum ban đầu dựa vào thuật toán PoW đang chuyển sang các lựa chọn thay thế khác như bằng chứng cổ phần. Về cơ bản, có một cơ hội thực sự là giao thức sẽ trải qua những thay đổi cơ bản trong nỗ lực hợp lý hóa việc sử dụng nó hoặc mọi người sẽ từ bỏ nó hoàn toàn.

Những thách thức đối với PoW

Giống như đã thảo luận trước đó, PoW đang đối mặt với các mối đe dọa hiện hữu từ những thách thức lớn. Về mặt tiêu thụ năng lượng, rõ ràng là thuật toán rất không khoan nhượng khi sử dụng điện. Thêm vào đó là chi phí phần cứng khai thác ngày càng tăng và tất cả chỉ còn lại một cơn đau đầu về cách xử lý thuật toán.

Do đó, rõ ràng thách thức lớn mà thuật toán PoW đang phải đối mặt là chi phí giải các bài toán tính toán ngày càng tăng. Đáng chú ý, một người cần phải chi trung bình $ 4,758 ở Hoa Kỳ để khai thác chỉ một bitcoin. Tại Đức, chi phí tăng vọt lên 14.275 USD trong khi Hàn Quốc là nơi đắt nhất với 26.170 USD. Thật thú vị, CoinMarketCap chỉ ra rằng giá của một bitcoin hiện ở mức 4.089 đô la. Do đó, rõ ràng là một thợ mỏ ở Mỹ, Đức và Hàn Quốc sẽ thực sự tích lũy được khoản lỗ lớn nếu họ thực hiện bất kỳ hoạt động khai thác nào.

Một thách thức khác mà thuật toán PoW đang phải đối mặt là nó không thực sự phi tập trung. Các nhà quan sát hiểu biết chỉ ra rằng tại bất kỳ thời điểm nào, chỉ có một nút chịu trách nhiệm duy trì sổ cái. Đây là cùng một người có quyền chọn khối tiếp theo sẽ là gì và cũng là người sẽ nhận được phần thưởng sau khi thêm khối.

Để khắc phục, người dùng công nghệ blockchain đòi hỏi cho một sự thay đổi cơ bản trong việc xử lý sổ cái trong mạng blockchain. Đặc biệt, người dùng muốn các sổ cái nằm trong nhiều đồng nghiệp đồng thời để tránh xu hướng “độc tài” của một nút duy nhất lưu trữ sổ cái tại bất kỳ thời điểm nào. Về cơ bản, điều này ngụ ý phân mảnh sổ cái thành nhiều phần sao cho không có nút nào có hình ảnh rõ ràng về nội dung của sổ cái.

Blockchain bằng chứng công việc thay thế thuật toán

Trong nỗ lực cải thiện không gian blockchain, một số nhà phát triển đã đưa ra các giải pháp thay thế cho thuật toán bằng chứng công việc blockchain, đơn giản là các loại thuật toán đồng thuận khác. Cho đến nay, có rất nhiều lựa chọn thay thế, một số trong số đó đã được đề cập trước đó. Ở đây, chúng tôi sẽ chỉ xem xét một trong những lựa chọn thay thế là bằng chứng cổ phần.

Blockchain bằng chứng về cổ phần

Là một thuật toán đồng thuận, bằng chứng cổ phần lần đầu tiên xuất hiện trên nền tảng blockchain vào năm 2011, hai năm sau bằng chứng công việc. Sự khác biệt chính giữa bằng chứng công việc và bằng chứng cổ phần là người sử dụng chứng từ sau không phải giải quyết các vấn đề phức tạp để đạt được sự đồng thuận. Ngược lại, người dùng chỉ cần sử dụng tiền điện tử làm cổ phần để đạt được sự đồng thuận.

Đây là cách nó làm việc. Tất cả những người tham gia trong mạng blockchain sử dụng giao thức PoS phải có tiền điện tử cơ sở tham gia vào việc tạo sự đồng thuận. Ví dụ: nếu mạng chuỗi khối Ethereum chuyển đổi thành công sang PoS, người dùng sẽ cần phải có Ether trong tài khoản của họ để tham gia.

Đối với những người tham gia muốn khai thác khối tiếp theo, người ta sẽ cần đặt cược vào loại tiền mà họ có. Điều thú vị là khả năng một người chọn khối tiếp theo phụ thuộc vào số lượng tiền điện tử đã đặt cọc. Ví dụ: nếu tổng số tiền đặt cược của một người lên tới 2% tổng số tiền điện tử được đặt trong mạng, thì nút sẽ có 2% cơ hội bắt chước khối tiếp theo.

Do đó, trong khi khai thác vẫn tồn tại trong giao thức này, rõ ràng là nó không phụ thuộc vào các tính toán như bằng chứng công việc. Hơn nữa, giao thức bằng chứng cổ phần chọn người khai thác một cách ngẫu nhiên và anh ta / cô ta nhận được phần thưởng về phí giao dịch. Do đó, có khả năng cao là bất kỳ ai trong số những người xác nhận có tiền đặt cọc đều có thể yêu cầu trách nhiệm khai thác. Hơn nữa, có nhiều phân quyền hơn vì mọi hành động đều được ngẫu nhiên hóa.

Bằng chứng xác thực

Trong trường hợp này, rõ ràng là tỷ lệ tiêu thụ điện năng gần như không đáng kể so với thuật toán bằng chứng công việc của blockchain. Trong tương lai, các giao thức có nhu cầu năng lượng thấp sẽ trở nên nổi bật vì chi phí điện đang tăng lên. Hơn nữa, thực tế thuật toán tiêu thụ ít năng lượng hơn có nghĩa là nó không yêu cầu phần cứng phức tạp để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình khai thác. Cuối cùng, đây là bằng chứng cho thấy giao thức có hiệu quả về chi phí cả trong ngắn hạn và dài hạn.

Một điểm đáng khen ngợi khác của bằng chứng cổ phần là sự ngẫu nhiên của quá trình chọn nút chịu trách nhiệm cho quá trình khai thác. Nó sẽ là một trở ngại lớn nếu việc lựa chọn chỉ phụ thuộc vào số lượng cổ phần mà người ta có. Bằng cách này, chỉ những nút giàu nhất trong nền tảng mới có thời gian để thực hiện các giao dịch và chúng sẽ tiếp tục trở nên giàu có hơn.

Ngược lại, quy trình ngẫu nhiên đảm bảo rằng bất kỳ ai có cổ phần đều có cơ hội thực sự tham gia vào quá trình khai thác. Ngoài ra, đây là bằng chứng cho thấy có sự phân quyền thực sự, không giống như PoW, không có một nút nào phụ trách toàn bộ sổ cái tại bất kỳ thời điểm nào.

Hơn nữa, quá trình đi vào chứng minh hoặc công việc không chỉ tốn nhiều năng lượng mà còn tốn thời gian. Đáng chú ý, phải mất từ ​​40 đến 60 phút để người xác thực phê duyệt các giao dịch trong mạng blockchain theo giao thức bằng chứng công việc. Ngược lại, quá trình xác nhận trong nền tảng PoS diễn ra nhanh chóng vì quá trình khai thác diễn ra nhanh chóng và hiệu quả. Vì lý do này, mạng Ethereum dự kiến ​​sẽ tăng đáng kể số lượng giao dịch mỗi giây khi chúng chuyển sang PoS.

Điểm mạnh của PoS

Không có gì đáng ngạc nhiên đối với một công nghệ mới vẫn đang được phát triển, PoS có nhiều cạm bẫy khác nhau có thể mang lại rắc rối nếu gặp phải. Đầu tiên, thực tế là những người xác nhận chỉ cần đặt cọc tiền điện tử của họ để có thể khai thác là một vấn đề rất lớn. Đặc biệt, điều này ngụ ý rằng bất kỳ kẻ xấu nào có thể mua được một số lượng rất lớn mã thông báo có thể đột nhiên chế ngự tất cả các trình xác thực khác và nắm quyền kiểm soát mạng.

Tuy nhiên, các quy luật kinh tế bảo vệ mạng trước một cuộc tấn công như vậy. Đặc biệt, bất kỳ sự tăng đột biến nào về tỷ lệ mua mã thông báo sẽ kích hoạt giá mã thông báo tăng mạnh đến mức mà kẻ tấn công không thể kiểm soát được.

Thứ hai, có khả năng một nút xác thực hoạt động giả mạo và xác thực các giao dịch độc hại. Một mối đe dọa khác có cùng bản chất có thể xảy ra khi có một nhánh rẽ của mạng. Theo các nhà quan sát am hiểu, các nút có thể đặt cược mã thông báo trên cả hai mặt của nhánh để chúng có thể thực hiện giao dịch kép.

Để giảm thiểu, một số nhà phát triển đang tạo ra sự kết hợp giữa PoW và PoS, theo đó người dùng không thể chi tiêu gấp đôi. Tại đây, các mã thông báo của họ ngay lập tức trở nên vô giá trị khi có sự phân tách của mạng. Ví dụ: Ethereum đang làm việc trên một phiên bản cải tiến của PoS được gọi là “Casper” sẽ giúp kiềm chế những trình xác thực giả mạo như vậy.

Tóm tắt / Kết thúc nhận xét

Công nghệ chuỗi khối đang trải qua quá trình chuyển đổi cơ bản do nhu cầu bảo mật chặt chẽ hơn và phân quyền nhiều hơn. Hơn nữa, chi phí khai thác cao đáng kể và có nhiều người đam mê bỏ ngang. Do đó, cũng cần có thuật toán đồng thuận để hỗ trợ các phương pháp rẻ hơn và nhanh hơn để đảm bảo ứng dụng lâu dài của công nghệ.

Giao thức đồng thuận chính phổ biến ngày nay là bằng chứng công việc. Đáng chú ý, thuật toán cung cấp năng lượng cho bitcoin và Ethereum (trước khi chuyển đổi hoàn toàn sang bằng chứng cổ phần). Đặc biệt, thuật toán vẫn được yêu thích vì đặc tính Byzantine Fault Tolerance (BFT). Tuy nhiên, bản chất sử dụng nhiều năng lượng đặt ra một mối đe dọa hiện hữu.

Giao thức đồng thuận thay thế là bằng chứng về cổ phần trong đó người xác nhận sử dụng tiền điện tử của họ làm tiền đặt cọc để họ tham gia khai thác. Đặc biệt, thuật toán tiết kiệm năng lượng và chi phí và quá trình xác nhận nhanh chóng. Dưới đây là so sánh chi tiết của hai thuật toán.

So sánh giữa bằng chứng công việc và thuật toán bằng chứng cổ phần
Đặc tính Blockchain Bằng chứng công việc Blockchain Bằng chứng cổ phần
Khai thác mỏ Người khai thác được chọn nhờ khả năng giải quyết một vấn đề tính toán phức tạp Bất kỳ ai có cổ phần đều có cơ hội trở thành người khai thác và không liên quan đến bất kỳ tính toán nào
Thẩm định Mất nhiều thời gian hơn vì trình xác thực phải truy xuất lại các tính toán do người khai thác thực hiện Rút ngắn hơn vì không có tính toán liên quan
Khả năng mở rộng Vì tất cả các nút phải tham gia vào quá trình xác thực, thuật toán khó mở rộng quy mô Không phải tất cả các nút đều tham gia xác thực và do đó nó nhanh và có khả năng mở rộng cao
Tiêu thụ năng lượng Khá tốn năng lượng do bản chất tính toán của xác nhận. Nó rất tiết kiệm năng lượng vì nó không yêu cầu bất kỳ loại tính toán nào
Cryptojacking Những kẻ xấu có khả năng “tấn công” các máy tính khác để cung cấp thêm sức mạnh tính toán cho việc khai thác Không ai có nguy cơ bị Cryptojacking vì việc khai thác không cần một lượng lớn sức mạnh tính toán
Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
Like this post? Please share to your friends:
map