Cơ chế đồng thuận là Consensus Mechanism – trong blockchain được xem là quy trình để các bên trong mạng lưới thống nhất về trạng thái dữ liệu. Các thuật toán đồng thuận được xây dựng để đảm bảo tính thực tiễn và sự tin cậy trong mạng lưới. Hai cơ chế đồng thuận được sử dụng phổ biến nhất là PoS và PoW. Thế nhưng bạn có biết, còn rất nhiều cơ chế khác vẫn hoạt động hiệu quả trong mạng lưới blockchain. Cùng đọc qua bài viết bên dưới để tìm hiểu rõ hơn về điều này.
Mục lục bài viết
Cơ chế đồng thuận là gì
Sự đồng thuận là quá trình các node ngang hàng trong mạng lưới quyết định giao dịch blockchain nào xác thực hoặc không. Các cơ chế đồng thuận được thiết lập để bảo vệ an toàn cho mạng lưới, tránh khỏi những hành vi tấn công hoặc giả mạo.
Có nhiều cơ chế đồng thuận, phụ thuộc vào hệ thống blockchain, tính bảo mật, mức sử dụng năng lượng, và khả năng mở rộng của hệ thống.
Tại sao blockchain lại cần có chế đồng thuận
Cơ chế đồng thuận là xương sống của thế giới tiền điện tử. Chắc hẳn bạn đã biết, đặc điểm của blockchain là tính phi tập trung và phân tán để ghi nhận các giao dịch. Mỗi giao dịch được xem là một khối – block dữ liệu, cần được xác thực ngang hàng peer-to-peer trong trước khi được đưa vào mạng lưới. Cách thức này bảo vệ toàn bộ chuỗi khối khỏi các hoạt động lừa đảo, giả mạo.
Để bảo vệ các bên tham gia (cụ thể hơn các bảo vệ các node) trong mạng lưới, cả Bitcoin và Ethereum cùng vận hành cơ chế đồng thuận.
Phân loại cơ chế đồng thuận
Tìm hiểu các cơ chế đồng thuận phổ biến hiện nay cùng các dự án đang ứng dụng thực tế.
Proof of Work – PoW
PoW – được sử dụng bởi hai ông lớn là Bitcoin và Ethereum – là hai cơ chế đồng thuận dựa vào bằng chứng công việc đầu tiên được thiết lập. Đây cũng là cơ chế được đánh giá là bảo mật và đáng tin cậy hàng đầu, có khả năng mở rộng. Cụm từ “Proof of work” được nhắc đến lần đầu tiên vào năm 1990s bởi người sáng lập của Bitcoin là Satoshi Nakamoto.
Trong PoW, các node tận dụng sức mạnh của mạng máy tính để tạo ra mã hash. Node sẽ giành quyền xác thực giao dịch và nhận BTC. Toàn bộ quá trình này gọi là mining, như vậy các node đóng vai trò là miners (thợ đào).
Khi xác thực giao dịch thành công, bản thân các node khác trong mạng lưới cũng kiểm tra và xác nhận giao dịch đó. Nếu tất cả node đồng thuận, thì giao dịch này được thêm vào mạng lưới.
>>> Xem thêm: 3 lí do mã token hark fork PoW của Ethereum không hấp dẫn <<<
Chính vì việc khai thác sức mạnh máy tính để giải quyết khối lượng công việc trên nên PoW tiêu thụ năng lượng rất lớn. Đó chính là hạn chế cho những miner mới, dẫn đến lo lắng nghi ngại về tính tập trung và giới hạn khả năng mở rộng.
Ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường là hạn chế lớn nhất của PoW, khiến cho các hệ thống phải nhanh chóng cải tiến để tìm ra cơ chế đồng thuận mới cao cấp hơn.
Proof of Stake – PoS
Proof of Stake – PoS hay còn gọi là cơ chế đồng thuận dựa vào cổ phần, được sử dụng lần đầu bởi Ethereum và hiện tại là thuật toán phổ biến nhất.
Trái với PoW, thì PoS yêu cầu các node phải stake lượng native token để giành quyền trở thành validator – xác thực giao dịch. Do đó, bản thân để được tham gia PoS sẽ phải có lượng token tối thiểu là 32 ETH. Ngoài ra, những người tham gia đóng góp vào hoạt động của PoS cũng có thu nhập từ phí giao dịch. Quá trình này không khác gì lottery – xổ số trong staking.
PoS được đánh giá cao hơn PoW về phương diện thân thiện với môi trường và chống lại các vụ hacker dựa trên đồng thuận trên 51%. Tuy nhiên, vì PoS yêu cầu khối lượng token cao hơn nên có thể dẫn đến nguy cơ phá vỡ tính phi tập trung.
Các platform có PoS là Cardano (ADA), Solana (SOL), Tezos (XTC), Cosmos (ATOM), Binance Coin (BNB), Ontology (ONT).
Delegated Proof of Stake – DPoS
DPoS được gọi là cơ chế đồng thuận dựa vào bằng chứng ủy quyền cổ phần, được phát triển từ PoS, dựa vào hệ thống bầu chọn để đạt được sự đồng thuận.
Khác với PoS có tiêu chí lựa chọn validator ngẫu nhiên thì DPoS có cơ chế cho phép các token holder chọn node, sau đó họ sẽ nhận lại rewards cho việc đóng góp duy trì an minh cho mạng lưới.
Người dùng của mạng lưới để bầu chọn các validators này. Chỉ những người có số phiếu bầu cao nhất mới được trở thành validator. Số lượng validator dao động từ 10-100 nên được đánh giá là nhanh và mạnh hơn cả PoS.
Cơ chế voting trong DPoS được thực hiện như sau: người dùng sẽ thêm token vào các staking pool. Kích thước staking là tiêu chí để lựa chọn. Do đó, validator luôn có nguy cơ bị thay thế bởi những bên khác có kích thước staking lớn hơn, hoặc không cam kết tính bảo mật hay hiệu quả khi xác thực.
DPoS hiện được sử dụng trong Lisk (LSK), EOS.IO (EOS), Cosmos (ATOM), EOS (EOS), Tron (TRX Steem (STEEM), BitShares (BTS), and Ark (ARK).
Proof of Activity – PoA
PoA hay bằng chứng hoạt động, là điểm giao thoa giữa PoW và PoS. Trong hệ thống PoA, quá trình mining bắt đầu giống PoW, khi các node mining trên máy tính để giải quyết các bài toán. Khi một khối nào đó được khai thác xong, hệ thống chuyển sang cơ chế PoS. Các block tích hợp thành công được phát đến mạng PoA.
Một nhóm validator sẽ được lựa chọn ngẫu nhiên để đăng nhập vào các hash, xác thực cho block mới. Giống như PoS, nếu validator nắm giữ càng nhiều crypto, họ càng có khả năng được chọn.
Ngay khi được một validator ký xác nhận, block sẽ được thêm vào chuỗi và sẵn sàng ghi nhận các giao dịch. Reward cho toàn bộ quy trình được chia đều cho miner và validator.
Proof of Authority – PoA
Khái niệm này cùng có tên viết tắt là PoA tuy nhiên chúng có sự khác nhau về bản chất. Proof of Authority là cơ chế đồng thuận dựa vào bằng chứng ủy quyền.
Trong PoA (Authority), các validator sẽ không stake coin. Giống như tên gọi, PoA đồng thuận dựa vào chính uy tín của các validator. Số lượng validator giới hạn nên khả năng mở rộng hiện khá lớn.
PoA hầu như không cần đến máy tính để thực hiện các tác vụ, do đó nó được đánh giá cao về tính tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường.
Đổi lại, PoA phải hy sinh tính năng phi tập trung để chú trọng vào hiệu suất xử lý giao dịch và mở rộng. Do đó PoA phù hợp với các mô hình tập trung trong các ngành cung ứng, hậu cần.
Ứng dụng của PoA hiện có ở Binance Smart Chain (BNB Chain) và các exchange chain khác như HECO, OKExChain, Gatechain, Decred (DCR), Espers (ESP), Jp Morgan (JPMCoin), Cronos, VeChain (VET) and Ethereum Kovan testnet.
Proof of Burn – PoB
Một thuật toán đồng thuận khác là PoB, với tham vọng thay thế PoW của Bitcoin. Miner trong PoB sẽ burning một lượng token xác định để gia tăng sức mạnh khai thác block. Các token này được chuyển tới eater Address – địa chỉ không cho phép sử dụng token hoặc tái tạo lại chúng. Theo đó, càng nhiều coin được đốt đi, càng nhiều cơ hội trở thành validator.
Không giống như PoS khi các miner có khả năng lấy lại hoặc bán các đồng coin đã khóa, các coin đã bị đốt trong PoB sẽ mất hoàn toàn.
Để đi theo hướng này, các miner phải hy sinh lợi ích ngắn hạn để đạt sự cam kết trong dài hạn. Burning cũng giúp hạn chế lạm phát, tăng nhu cầu và tạo ra sự khan hiếm.
Các dự án dùng thuật toán PoB là (SLM), Counterparty (XCP), and Factom (FCT)
Proof of Capacity / Proof of Space – PoC / PoSpace
Không giống như các cơ chế đồng thuận trước đó cho phép mining dựa vào staking coin hoặc sử dụng sức mạnh của máy tính, PoC hay PoSpace dựa trên thuật toán dựa trên dung lượng có trên ổ đĩa cứng của miner.
Trong PoC, các miner sẽ tập hợp danh sách các hash trước – quá trình này gọi là plotting, được lưu trữ trên đĩa cứng. Càng nhiều dung lượng thì càng có lợi thế.
PoC không yêu cầu trang thiết bị tối tân, đắt tiền. Thêm ưu điểm khác là PoC không tiêu tốn nhiều năng lượng và vẫn giữ nguyên tính phi tập trung. Tuy nhiên, nhược điểm của PoC là có khả năng bị tấn công bởi các phần mềm độc hại.
Các dự án vận dụng PoC là Signum (SIGNA) – formerly Burstcoin (BURST), Storj (STORJ), và Chia (XCH).
Proof of Elapsed Time – PoET
Proof of Elapsed Time là bằng chứng về thời gian trôi qua, được Intel phát triển từ 2016. Cơ chế này được sử dụng trong mạng lưới blockchain được phép, nơi những người tham gia phải tự xác thực bản thân.
Cơ chế xây dựng các khối dựa vào việc tận dụng máy tính tin cậy thực thi thời gian chờ ngẫu nhiên. Trong thời gian chờ, mỗi node sẽ dừng một khoảng thời gian nhất định. Quyền mining sẽ dành cho các node nào có thời gian chờ ngắn nhất. Việc này được thực hiện ngẫu nhiên, đảm bảo tất cả node đều được tham gia.
Hyperledger’s Sawtooth là dự án tích hợp cơ chế đồng thuận này.
Proof Of History – PoH
Đúng như tên gọi, PoH là bằng chứng về dữ liệu lịch sử. Cơ chế này được phát triển bởi Solana, cho phép bằng chứng về thời gian – timestamps – được xây dựng trong mạng lưới blockchain, xác minh thời gian trôi qua giữa các giao dịch mà không cần phải dựa vào các nút khác.
Phương pháp đánh dấu thời gian này được kích hoạt bởi hàm SHA-256, có khả năng trì hoãn xác minh các hash theo thứ tự – VDF (sequential-hashing verifiable delay function).
Theo đó, đầu ra của giao dịch chính là đầu vào của hash tiếp theo, cho phép tất cả mọi người thấy rõ ràng quy trình xử lý giao dịch.
PoH đang được ứng dụng trên Solana, và trong giai đoạn thử nghiệm để mở rộng quy mô.
Proof Of Importance – PoI
Cơ chế này lần đầu tiên được NEM (XEM) giới thiệu, hoạt động bằng cách lựa chọn miner dựa trên các tiêu chí cụ thể được gọi là harvesting. Các tiêu chí này bao gồm: số lượng và kích cỡ của giao dịch trong vòng 30 ngày, tổng số tiền tệ được vest và các hoạt động của mạng lưới, sau đó quy đổi thành điểm. Các node có điểm càng cao thì càng có khả năng được lựa chọn để tham gia harvest block và nhận được phí giao dịch.
Lời kết
Cơ chế đồng thuận là một phần không thể thiếu trong mạng lưới blockchain hiện nay. Tương lai sẽ xuất hiện nhiều cơ chế hơn nữa, khắc phục hạn chế của các cơ chế hiện tại, mang đến trải nghiệm tối đa cho người dùng và hạn chế tác động tiêu cực lên môi trường.
