6 loại cơ chế đồng thuận blockchain

Blockchains là hệ thống phân tán trong đó hồ sơ của các giao dịch kỹ thuật số đều có thể xác minh công khai và bất biến. Mỗi giao dịch mới được bao gồm trong một khối cùng với các giao dịch gần đây khác và khối này sau đó được thêm vào một chuỗi các khối khác (do đó có thuật ngữ ‘blockchain’).

Để một blockchain hoạt động thành công, những người tham gia – còn được gọi là các nút – cần phải đồng ý về tính hợp lệ của mỗi khối mới. Các blockchain có thể sử dụng các biến thể khác nhau của các giao thức đồng thuận khác nhau để xác định tính đủ điều kiện của các nút tạo khối.

Để đảm bảo tính liên tục, các nhà sản xuất khối phải đạt được sự đồng thuận về lịch sử giao dịch cụ thể. Điều này đạt được nhờ một cơ chế đồng thuận cụ thể đảm bảo rằng quan điểm của người tham gia hội tụ về cùng một lịch sử của các sự kiện. Điều này đảm bảo sự tin tưởng vào toàn bộ chuỗi khối mà không cần phải tin tưởng vào những người tham gia cụ thể. Các thực thể không tin tưởng lẫn nhau vẫn có thể tham gia vào blockchain, thoải mái khi biết rằng bản thân blockchain có thể phân xử và xác minh hành động của họ.

Các giao thức khác nhau cung cấp các mức độ bảo mật, khả năng mở rộng và phân quyền khác nhau. Mỗi cơ chế đồng thuận có thể tuyên bố là giải pháp ‘tốt nhất’.

Chúng ta hãy xem xét sáu giao thức blockchain.

Các cơ chế đồng thuận phổ biến nhất là gì?

Hai trong số các giao thức đồng thuận nổi tiếng nhất là bằng chứng công việc (PoW) và bằng chứng cổ phần (PoS), nhưng các giao thức khác (và nhiều biến thể ở trên) cũng tồn tại. Hãy cùng tìm hiểu cách thức hoạt động của một số cơ chế này và điều gì khiến chúng trở nên khác biệt.

Bằng chứng công việc (PoW)

PoW là cơ chế đồng thuận blockchain đầu tiên với Satoshi Nakamoto áp dụng mô hình này vào chuỗi Bitcoin vào năm 2009.

PoW dựa vào sự cạnh tranh giữa các máy tính (thợ đào) để giải các câu đố khó vừa phải. Người khai thác tiếp theo để tìm ra giải pháp khả thi cho một truy vấn sẽ khai thác một khối mới trên blockchain.

Ergo và Ethereum Classic cũng sử dụng PoW.

Dưới đây là một số lợi thế và bất lợi cần suy nghĩ trước khi cam kết với chuỗi PoW:

Thuận lợi

• Tấn công một chuỗi PoW sẽ yêu cầu kiểm soát 51% sức mạnh tính toán của mạng – một quá trình quá tốn kém đối với tin tặc.

Nhược điểm

• Mức tiêu thụ năng lượng cao được sử dụng để giải quyết các truy vấn (vì các thợ đào đều đang tích cực cạnh tranh để khai thác một khối) là một nhược điểm lớn của chuỗi PoW.
• Cần phải có phần cứng đắt tiền và chuyên dụng để trở thành một thợ đào, do đó cản trở việc phân quyền.
• PoW có những hạn chế về khả năng mở rộng do thiết kế của mạng, giới hạn kích thước khối và thời gian tạo.

Bằng chứng cổ phần (PoS)

PoS là một cơ chế đồng thuận mới hơn, ít tiêu tốn năng lượng hơn và do đó bền vững hơn PoW. Thông qua sự đồng thuận PoS, chủ sở hữu tài sản blockchain có thể tham gia vào việc bảo mật và xác thực các giao dịch trên chuỗi bằng cách ủy quyền cổ phần của họ cho người xác thực.

Ra mắt vào năm 2012, Peercoin là dự án PoS đầu tiên. Cardano, Polygon và Tezos là ba blockchain PoS phổ biến. Ethereum gần đây đã chuyển từ PoW sang PoS sau khi ‘The Merge’ thành công.

Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là không giống như phiên bản PoS của Ethereum, cơ chế PoS của Cardano:

• Cho phép đặt cược lỏng (tức là không khóa tài sản), qua đó người sở hữu mã thông báo gốc Cardano có thể rút tiền ủy thác của họ hoặc ủy quyền cho người xác nhận khác (nhóm cổ phần) bất kỳ lúc nào.
• Yêu cầu một số tiền ban đầu nhỏ là 2,17 ada để bắt đầu ủy thác staking.
• Không có tính năng chặt chém có nguy cơ trừng phạt không công bằng những người ủy quyền vì đặt cược vào các nút không hoạt động như dự định.

Ouroboros là giao thức đồng thuận PoS của Cardano và là giao thức PoS bảo mật đầu tiên. Nói cách khác, Ouroboros cung cấp khả năng bảo mật có thể xác minh bằng toán học chống lại những kẻ tấn công. Giao thức được đảm bảo là an toàn, miễn là 51% cổ phần được nắm giữ bởi những người tham gia trung thực. Theo Google scholar, bài báo gốc đã được trích dẫn học thuật hơn 1400 lần và các biến thể của giao thức được sử dụng trên các chuỗi PoS khác. 

Hãy xem xét ưu và nhược điểm của PoS:

Thuận lợi

• Trình xác thực không cần thiết bị chuyên dụng đắt tiền để thiết lập các nút, một máy tính tiêu chuẩn sẽ làm điều đó khuyến khích sự phân quyền.
• Các giao thức PoS tiết kiệm năng lượng và bền vững cao vì trình xác nhận không cần giải các câu đố tốn nhiều tài nguyên.

Nhược điểm

• Người xác thực trên một số cơ chế đồng thuận PoS phải khóa một lượng nhỏ tài sản của họ (tài sản cam kết – pledge), không thể hủy bỏ trong một khoảng thời gian nhất định. Lưu ý: Điều này không áp dụng cho Cardano.
• Người xác thực có số lượng tài sản cố định lớn nhất hoặc nhiều nhóm có ảnh hưởng đáng kể trong việc xác thực các giao dịch, điều này có thể gây ra rủi ro bảo mật.
• Với một số chuỗi, người ủy quyền và người xác thực có thể có nguy cơ mất một phần số tiền đã ủy thác (slashing) nếu người xác thực xác nhận các giao dịch không chính xác, chuyển sang chế độ ngoại tuyến cùng với người xác thực khác hoặc tấn công mạng. Lưu ý: Trên Cardano không có chuyện slashing như vậy.
• Các hệ thống PoS với một số lượng nhỏ trình xác thực đang hoạt động hoặc những hệ thống quá phụ thuộc vào các dịch vụ Đám mây được lưu trữ tập trung (so với các bare metal hay tự lưu trữ) làm giảm sự phân cấp.

Bằng chứng cổ phần được ủy quyền (DPoS)

DPoS là một cơ chế đồng thuận PoS đã được sửa đổi, thực hiện một hệ thống bỏ phiếu với hai tác nhân: đại biểu và cử tri.

Các cử tri đóng góp tài sản của họ và bầu ra các đại biểu để xác thực các giao dịch trên mạng. Điều này có nghĩa là khả năng trở thành và vẫn là người xác nhận của đại biểu phụ thuộc vào danh tiếng của họ. Một sai lầm và chúng có thể được loại bỏ và thay thế. Do đó, duy trì danh tiếng của họ trở nên quan trọng.

WAX và EOS là các blockchain DPoS.

Ưu điểm và nhược điểm của cơ chế đồng thuận DPoS bao gồm:

Thuận lợi

• Các giao dịch diễn ra nhanh chóng trên mạng DPoS do số lượng trình xác thực có giới hạn, cho phép đồng thuận nhanh hơn. 
• Một blockchain giao thức đồng thuận DPoS vẫn an toàn thông qua bỏ phiếu. Bất kỳ đại biểu nào có hành vi đáng ngờ đều có thể bị bỏ phiếu ngay lập tức.
• Một blockchain DPoS rất tiết kiệm năng lượng.

Nhược điểm

• Mạng DPoS có thể dễ bị tấn công 51% hơn do số lượng trình xác thực tương đối nhỏ. Cuộc tấn công này xảy ra khi hơn 50% cổ phần của chuỗi được kiểm soát bởi một cá nhân hoặc nhóm.
• Các blockchains DPoS tập trung hơn các chuỗi với một số cơ chế đồng thuận khác vì có ít trình xác thực hơn trên một chuỗi DPoS.
• Những cử tri có nhiều tài sản cố định hơn sẽ có ảnh hưởng hơn.

Bằng chứng về thẩm quyền (PoA)

PoA là một mô hình đồng thuận có thể phù hợp hơn với các mạng riêng. Thay vì đánh dấu các tài sản kỹ thuật số của chuỗi, một ủy ban được ủy thác để thực hiện xác nhận – trái ngược với sự tham gia của công chúng (tức là không được phép).

Cơ chế đồng thuận PoA xác định một tập hợp các nút cố định để thực hiện bảo trì chuỗi. Các nút này giành được quyền độc quyền để bảo mật mạng và xác thực các giao dịch.

VeChain và các mạng riêng như Hệ thống Coin của JP Morgan sử dụng cơ chế này.

Giao thức PoA có những ưu và nhược điểm sau:

Thuận lợi

• Như với PoS, mô hình này tiết kiệm năng lượng và không yêu cầu phần cứng đắt tiền hoặc sức mạnh tính toán cao.

Nhược điểm

• Blockchain được duy trì bởi một số lượng nhỏ trình xác nhận được chấp thuận, có nghĩa là nó không thực sự phi tập trung .
• Để trở thành người xác thực đòi hỏi rất nhiều fiat, khiến hầu hết mọi người khó tham gia vào quá trình này hơn.

Bằng chứng về năng lực (PoC)

PoC – còn được gọi là bằng chứng về dung lượng (proof of space) – yêu cầu người khai thác phải có dung lượng đĩa trống để có được quyền khai thác và xác thực các giao dịch. Tương tự như PoW, trong PoC, quyền tạo ra một khối mới được chỉ định tương ứng với không gian (thay vì sức mạnh tính toán) mà một người khai thác nhất định dành cho hệ thống PoC.

Các blockchain sử dụng PoC bao gồm Chia, Signum (trước đây gọi là Burstcoin), SpaceMint và Storj .

Thuận lợi

• Khai thác khối không yêu cầu tiêu thụ năng lượng cao vì việc bầu chọn nhà sản xuất khối phụ thuộc vào không gian đĩa có sẵn.
• Bất kỳ đĩa cứng tiêu chuẩn nào cũng tương thích với PoC.
• Ổ đĩa có thể được sử dụng cho bất kỳ mục đích lưu trữ dữ liệu nào khác sau khi dữ liệu khai thác đã bị xóa, không giống như trong cơ chế PoW nơi phần cứng chỉ được sử dụng để khai thác.
• Các nút không yêu cầu nâng cấp ổ cứng hoặc phần cứng chuyên dụng, chúng chỉ yêu cầu dung lượng ổ đĩa.

Bất lợi

• Nếu mô hình PoC trở nên phổ biến hơn, cơ chế này có thể làm tăng nhu cầu lưu trữ dung lượng cao hơn để tăng cơ hội xác thực khối của người khai thác.

Bằng chứng về công việc hữu ích (PoUW): một cơ chế đồng thuận mới và bền vững

Ngành công nghiệp blockchain vẫn còn tương đối mới, tồn tại không lâu hơn một thập kỷ. Các tổ chức và dự án blockchain liên tục xem xét cách xây dựng và cải tiến trên các cơ chế đồng thuận.

Input Output Global là một trong những ví dụ như vậy với nghiên cứu gần đây về Ofelimos – một bằng chứng mới về cơ chế đồng thuận làm việc hữu ích (PoUW) nhằm tìm cách giảm thiểu lãng phí năng lượng trong cơ chế PoW.

Tại thời điểm viết bài, không có blockchain nào sử dụng PoUW và bất kỳ ưu nhược điểm nào của cơ chế đồng thuận này chỉ là lý thuyết. Dưới đây là một lợi thế có thể có và một bất lợi được cho là của Ofelimos:

Thuận lợi

• PoUW đảm bảo rằng ít nhất một số chi tiêu năng lượng tính toán của PoW được sử dụng để giải quyết các vấn đề phức tạp trong thế giới thực. Các ví dụ có thể bao gồm giải trình tự DNA, tính toán phân tán, mở rộng protein, quy hoạch đô thị, v.v.

Bất lợi

• Mô hình PoUW yêu cầu một luồng liên tục các truy vấn phức tạp trong thế giới thực để giải quyết, nếu không, sẽ mất sức mạnh tính toán không cần thiết như trong các giao thức PoW.

Disclaimer: Chúng tôi cung cấp trang tổng hợp tin tức phi tập trung cho phép các nhà báo, người có ảnh hưởng, biên tập viên, nhà xuất bản, trang web và thành viên cộng đồng chia sẻ tin tức về Hệ sinh thái Cardano. Người dùng phải luôn tự nghiên cứu và không có bài báo nào trong số đó là lời khuyên tài chính. Nội dung chỉ dành cho mục đích thông tin và không nhất thiết phản ánh quan điểm của chúng tôi.

Nguồn: IOHK

TADATek Insights biên tập