Thuật toán đồng thuật chính là cốt lõi của mọi loại tiền điện tử, giúp blockchain bảo mật trước các cuộc tấn công, cũng như cung cấp các token cho mạng lưới. Trong đó, hai thuật toán đồng thuận được sử dụng nhiều nhất chính là Proof of Work (PoW) và Proof of Stake (PoS). Cả hai đều có những ưu và nhược điểm khác nhau. Qua bài viết này, 24htienao sẽ cung cấp thông tin cơ bản và so sánh giữa hai cơ chế đồng thuận phổ biến, để người đọc hiểu rõ hơn được bản chất của những dự án tiền điện tử.
Proof of Work là gì?
Proof of Work (PoW) là một loại cơ chế đồng thuận được sử dụng bởi các mạng blockchain, nổi tiếng nhất chính là Bitcoin. PoW đã được giới thiệu từ đầu thập niên 90, như một phương pháp để giảm thiểu các email rác. Khái niệm này sau đó được sửa đổi bởi Hal Finney vào năm 2004 với ý tưởng “PoW tái sử dụng” thông qua hàm hash SHA-256. Đến năm 2008, Bitcoin chính là ứng dụng đầu tiên sử dụng PoW được nhiều người biết đến với sự đồng thuận an toàn và phi tập trung. Và từng bước trở thành nền tảng của nhiều dự án tiền điện tử khác.
PoW dựa vào năng lực tính toán của thợ đào để chứng minh một tác vụ tính toán đã hoàn thành. Các sức mạnh tính toán được sử dụng gọi là node, dùng để giải quyết một phương trình để tạo ra khối mới trên chuỗi khối. Người giải phương trình toán học nhanh nhất sẽ tạo ra một liên kết giữa khối hiện tại với khối trước đó, đồng thời nhận được phần thưởng là một số lượng coin nhất định, quá trình này gọi là đào coin. Toàn bộ quá trình trên gọi là Proof of Work.
Proof of Work hoạt động như thế nào?
Blockchain là một chuỗi khối, bao gồm hàng loạt các khối được sắp xếp theo thứ tự thời gian dựa trên giao dịch, gọi là thứ tự blockchain. Khối genesis, hay còn gọi là khối 0, là khối đầu tiên trong PoW. Các khối tiếp theo được tạo ra trong chuỗi khối đều tham chiếu theo khối trước đó và lưu thông tin vào sổ cái.
Các thợ mỏ sử dụng năng lực tính toán mạnh để giải các bài toán của hàm hash để tạo ra một khối mới. Hàm hash mã hóa (như SHA-256) là một loại chữ ký của file dữ liệu. Đối với văn bản, SHA-256 cũng cung cấp một chữ ký 256 bit (32 byte) gần như duy nhất. Khi được kết hợp với dữ liệu trong khối và xử lý thông qua hàm hash, hàm hash phải xuất được kết quả đúng với yêu cầu của giao thức.
Những thợ đào nào giành được quyền giải hàm hash sẽ phát tín hiệu lên mạng lưới, cho phép các thợ đào khác kiểm tra đáp án xem có đúng hay không. Nếu đúng, một khối mới sẽ được thêm vào blockchain và thợ đào sẽ nhận được phần thưởng. Chẳng hạn như 6.25 BTC cho một khối đối với Bitcoin.
Ưu và nhược điểm của Proof of Work
Ưu điểm
Ưu điểm lớn nhất chính là PoW cung cấp một cơ chế vững chắc để luôn đạt được sự đồng thuận và ngăn chặn các hành vi lạm dụng. Về cơ bản, PoW là một hệ thống xác thực giao dịch mà không cần một bên thứ ba, vì thế các cá nhân hoặc tổ chức không thể giả mạo cơ sở dữ liệu. Cơ chế này không cho phép thay đổi bất cứ thông tin nào trên sổ cái, do đó đảm bảo tính sự tin cậy và khả năng truy xuất nguồn gốc của từng giao dịch.
Mặt khác, blockchain luôn được giữ an toàn trước các cuộc tấn công Ddos truyền thống. Việc cố gắng đánh lừa chuỗi khối phải cần đến 51% sức mạnh tính toán của toàn mạng, điều này là không thực tế và phi kinh tế, vì chi phí bỏ ra quá lớn so với lợi ích thu được.
Nhược điểm
PoW yêu cầu thợ đào phải trang bị cho mình phần cứng có sức mạnh tính toán lớn, thường tiêu tốn rất nhiều năng lượng trong quá trình khai khác. Hơn nữa, năng lượng tiêu thụ luôn phải được duy trì ở mức cao để đảm bảo an ninh của mạng lưới, cũng như cho phép lưu trữ hồ sơ giao dịch một cách chính xác.
Điều này làm dấy lên lo ngại về vấn đề môi trường khi khai thác coin sử dụng thuật toán PoW. Vì hầu hết điện năng sử dụng đều được sản xuất từ năng lượng hóa thạch, làm tăng phát khí thải khí nhà kính, gây hiện tượng nóng lên toàn cầu. Hơn nữa, thiết bị điện tử sử dụng để đào coin thường bị hao mòn rất nhanh, tuổi thọ trung bình chỉ 1,5 năm. Rác thải công nghệ này cũng là mối nguy hại gây ô nhiễm môi trường.
Proof of Stake là gì? Proof of Stake hoạt động như thế nào?
Vào năm 2011, sự hoạt động kém hiệu quả và tiêu thụ điện năng cao của PoW trở thành vấn đề bàn tán sôi nổi trên diễn đàn BitcoinTalk. Đến năm 2012, một cơ chế đồng thuận mới, sửa đổi từ PoW, được giới thiệu chính thức với mục đích giảm nguồn tài nguyên tính toán cũng như năng lượng tiêu thụ để duy trì mạng blockchain. PoS yêu cầu người dùng phải stake một số lượng coin nhất định để giành quyền xác thực khối tiếp theo trong chuỗi khối, thay vì sử dụng năng lực tính toán lớn như PoW. Thông tin chi tiết về cách PoS hoạt động tham khảo thêm tại “Proof of stake là gì? Liệu PoS có trở thành giải pháp cho các vấn đề môi trường?”
Ưu và nhược điểm của Proof of Stake
Ưu điểm
Như chúng ta đã nói, ưu điểm lớn nhất của PoS chính là năng lượng và sức mạnh tính toán cần thiết để duy trì blockchain không cao. Ngoài ra, hệ thống dựa trên PoS có khả năng mở rộng tốt hơn nhiều so với PoW, có nghĩa là các giao dịch sẽ được thực hiện nhanh hơn, số lượng giao dịch mỗi giây nhiều hơn so với PoW. Sở dĩ PoS có khả năng này chính là nhờ vào cơ chế thiết lập đồng thuận trước khi các khối được xây dựng, cho phép xử lý đến hàng nghìn yêu cầu mỗi giây với độ trễ tăng đột biến chỉ dưới 1 mili giây.
Nhược điểm
Dù vậy, PoS cũng có một số mặt hạn chế nhất định. Đầu tiên, thuật toán này hoạt động dựa trên cơ chế stake coin. Vì thế, mạng lưới có thể bị chi phối bởi những người nắm giữ số lượng coin lớn. Thứ hai, mô hình này không có hồ sơ theo dõi hiệu suất như PoW, việc phân nhánh không được khuyến khích tự động bởi các hệ thống chứng nhận. Dẫn đến validator có thể nhận được bản sao stake bị trùng của chính họ trên hệ thống khi blockchain phân nhánh.
So sánh Proof of Work và Proof of Stake
Bảng so sánh Proof of Work và Proof of Stake
|
|
PoW |
PoS |
| Xác thực một khối | Số lượng công việc tính toán quyết định xác suất đào được một khối. | Số lượng coin stake quyết định khả năng xác thực một khối. |
| Phần thưởng | Người nào đào được một khối trước sẽ nhận được phần thưởng. | Validator không nhận được phần thưởng khối, vì phần thưởng đó được dùng để trả phí nội mạng. |
| Sự cạnh tranh | Thợ đào phải cạnh tranh với nhau để giải những thuật toán phức tạp thông qua năng lực tính toán của máy tính. | Một thuật toán quyết định chọn validator dựa vào số lượng coin stake. |
| Sự tập trung | PoW ngày càng được chỉ định để hoạt động quy mô lớn, bản chất là tập trung. | Một thuật toán quyết định chọn validator dựa vào số lượng coin stake. |
| Thiết bị chuyên dụng | Mạch ứng dụng tích hợp cụ thể (ASICs) và đơn vị xử lý đồ họa (GPU) được sử dụng để đào coin. | Một thiết bị server tiêu chuẩn là đủ để vận hành hệ thống PoS. |
| Khối độc hại | Để thêm một khối độc hại, hacker phải sở hữu 51% sức mạnh tính toán | Để thêm một khối độc hại, hacker phải sở hữu 51% số lượng coin của toàn hệ thống. |
| Sự hiệu quả và tin cậy | Hệ thống PoW sử dụng năng lượng không hiệu quả, tuy nhiên chi phí thấp và hoạt động đáng tin cậy hơn. | Hệ thống PoS tốn nhiều chi phí để xây dựng, nhưng ít tiêu tốn năng lượng và hoạt động không đáng tin cậy bằng PoW. |
| Bảo mật | Hàm hash càng dài, bảo mật càng tốt | Staking giúp khóa các tài sản điện tử để bảo vệ mạng lưới và nhận phần thưởng. |
| Phân nhánh | Thông qua một động lực kinh tế, hệ thống PoW ngăn cản sự phân nhánh liên tục một cách tự nhiên. |
Phân nhánh không được khuyến khích tự động bởi hệ thống của PoS. |
Kết luận
Dù Proof of Stake đang nổi lên như một giải pháp thay thế cho Proof of Work vì những lo ngại liên quan đến vấn đề môi trường. Nhưng PoW lại có thế mạnh về chi phí xây dựng hệ thống thấp cùng với khả năng hoạt động đáng tin cậy hơn. Vì thế, tùy vào nhu cầu sử dụng và định hướng hoạt động mà mỗi dự án blockchain sẽ lựa chọn cho mình một cơ chế phù hợp. Ngoài, việc nắm rõ các thông tin về PoW và PoS cũng giúp chúng ta, những nhà đầu tư, có thể đánh giá đúng bản chất và dự đoán tiềm năng của dự án. Và đừng quên theo dõi chuyên mục Nghiên cứu chuyên sâu để cập nhật những thông tin vô cùng bổ ích!
