Cuộc tranh luận “bằng chứng công việc và bằng chứng cổ phần” đã diễn ra trong một thời gian dài. Nhiều dự án hiện đại đã lựa chọn bằng chứng cổ phần (POS) thay cho bằng chứng công việc (POW) truyền thống hơn. Các loại tiền tệ cũ của bạn như Bitcoin, Zcash và Ethereum (trước 2.0) đều dựa trên POW. Vì vậy, trong bài viết này, chúng ta hãy tìm hiểu thêm về POW và POS. Nhưng trước tiên, hãy xem xét ý nghĩa của chúng tôi đối với các thuật toán đồng thuận.
Bằng chứng công việc và bằng chứng cổ phần – Thuật toán đồng thuận là gì?
Đồng thuận là một phương pháp mà một nhóm có thể đạt được thỏa thuận một cách linh hoạt mà không gây ra bất kỳ sự bất hòa nào trong nhóm. Như vậy, nó tích cực hơn rất nhiều so với việc bỏ phiếu đơn giản, không quan tâm đến cảm xúc của thiểu số. Một cơ chế cho phép bạn đạt được sự đồng thuận được gọi là “thuật toán đồng thuận”. Có sáu quy tắc mà các thuật toán đồng thuận phải tuân theo:
- Nó sẽ cho một kết quả.
- Nó phải tạo ra một tinh thần hợp tác
- Những người tham gia phải đặt lợi ích của nhóm lên trước nhu cầu của cá nhân mình.
- Các phiếu bầu của mỗi người tham gia phải có trọng số như nhau
- Quá trình này phải bao trùm nhất có thể. Không người tham gia nào nên cảm thấy bị loại
- Những người tham gia nên chủ động tham gia vào quá trình này
Bằng chứng công việc và bằng chứng cổ phần – Vấn đề của các vị tướng Byzantine là gì?
Một cơ chế đồng thuận chỉ có thể hoạt động trong một hệ thống phi tập trung nếu họ quản lý để trả lời vấn đề của các vị tướng Byzantine. Để hiểu vấn đề này hoạt động như thế nào, hãy xem xét kịch bản này. Có một loạt các vị tướng đang vây quanh lâu đài kiên cố này. Có hai điều kiện mà bạn cần ghi nhớ về trường hợp này:
- Các vị tướng này cách nhau khá xa, khiến việc liên lạc trực tiếp bên cạnh là điều không thể.
- Lâu đài ở trung tâm được củng cố rất chắc chắn, có nghĩa là chỉ có một cuộc tấn công phối hợp mới có thể hạ gục nó.
Vậy các vị tướng chung tay chuyển thông điệp như thế nào? Họ thuê một người đưa tin. Bây giờ, đây là nơi chúng tôi đạt được rào cản của chúng tôi. Hệ thống này có những điểm yếu sau:
- Một vị tướng tham nhũng có thể truyền đi một thông điệp không chính xác, khiến toàn bộ hệ thống trở nên tồi tệ.
- Bản thân người đưa tin có thể bị tham nhũng.
Như bạn có thể thấy, điều này cũng có một số tham chiếu rõ ràng đến blockchain. Chuỗi là một hệ sinh thái phi tập trung, trong đó bạn không có cơ quan tập trung chỉ đạo sự lên xuống của hệ thống. Hãy đối mặt với nó, cách duy nhất để bạn có thể chuyển 2 BTC cho bạn của mình là nếu phần lớn các nút trong mạng cập nhật hồ sơ sổ cái của họ, phải không?
Vì vậy, làm thế nào để chúng ta đảm bảo sự trung thực này mà không cần phải tin tưởng vào lương tâm của những người liên quan?
Câu trả lời cho câu hỏi này nằm ở sự đồng thuận của Nakamoto.
Đồng thuận Nakamoto
Phong cách thuật toán đồng thuận này được đặt theo tên của Satoshi Nakamoto – người sáng tạo ẩn danh của giao thức Bitcoin. Đây là phong cách đồng thuận được sử dụng rộng rãi trong các hệ sinh thái phi tập trung hiện đại.
Bây giờ, đã nói điều đó, chúng ta hãy xem xét các yêu cầu chính của trường thuật toán đồng thuận này:
- Nó phải đối phó hiệu quả với mạng WAN (mạng diện rộng).
- Nó sẽ có thể giải quyết vấn đề double spending. Điều này có nghĩa là không thể sử dụng cùng một mã thông báo kỹ thuật số nhiều hơn một lần. Đây không phải là vấn đề phổ biến đối với tiền mặt. Tuy nhiên, mã thông báo là một tệp kỹ thuật số có thể được sao chép hoặc làm giả một cách đơn giản.
- Hơn 2/3 mạng lưới sẽ có thể xác thực các giao dịch hoặc hoạt động một cách chính xác.
Phải nói rằng, điều gì về sự đồng thuận của Nakamoto khiến chúng khác biệt với các thuật toán đồng thuận “bình thường” của bạn?
Sự đồng thuận của Nakamoto có một giá trị đặc biệt gọi là “difficulty”. Difficulty này là công việc hoặc tài nguyên mà người tham gia mạng lưới phải đóng góp hoặc bỏ ra. Vậy, khó khăn này giúp ích như thế nào?
- Xác thực khối. Vì họ có một số dạng giao diện trong trò chơi, bạn có thể yên tâm cho rằng họ sẽ xác thực các khối một cách trung thực.
- Nó kiểm soát số lượng mã thông báo hiện đang lưu hành trong hệ sinh thái. Như vậy, nó giới hạn nguồn cung tổng thể.
- Nó làm cho toàn bộ hệ thống rất an toàn.
Mặc dù bài viết này nói về bằng chứng công việc và bằng chứng cổ phần, nhưng đây là một trong nhiều điểm chung giữa cả hai. Cả POW và POS đều là cơ chế đồng thuận của Nakamoto.
Bằng chứng công việc là gì?
Thuật toán bằng chứng công việc (POW) được tạo ra bởi Satoshi Nakamoto để mang lại sự đồng thuận trong hệ sinh thái Bitcoin. Kể từ đó, nhiều đồng tiền đã bắt đầu sử dụng phiên bản POW của họ.
Đầu tiên, hãy xem POW sẽ giúp giải quyết vấn đề về Tướng Byzantine như thế nào.
Giả sử tất cả các tướng gặp nhau từ trước và quyết định rằng họ sẽ chỉ chấp nhận các tin nhắn, mà khi được băm bắt đầu bằng một số 0 cụ thể. Giả sử rằng họ đồng ý gửi tin nhắn khi được băm, bắt đầu bằng bốn số 0.
Bây giờ, một vị tướng muốn gửi một thông báo có nội dung “ĐÓNG GÓP TRONG MỘT GIỜ”, đây là các bước mà anh ta sẽ cần làm theo:
- Đầu tiên, anh ta sẽ đính kèm một nonce vào tin nhắn của mình. Số nonce có thể là bất kỳ kết hợp thập lục phân ngẫu nhiên nào.
- Sau đó, anh ta sẽ băm thông báo để xem liệu băm có bắt đầu bằng số 0 được yêu cầu hay không.
- Nếu thất bại, anh ta sẽ tiếp tục thay đổi nonce và kiểm tra hàm băm cho đến khi thành công.
Bằng chứng công việc là gì – Điều kiện thành công
- Quá trình tìm nonce để có được hàm băm mục tiêu sẽ cực kỳ tốn thời gian và gây mệt mỏi cho bộ xử lý của bạn.
- Quá trình kiểm tra xem nonce và thông báo có kết hợp để đưa ra một hàm băm cụ thể hay không sẽ dễ dàng.
Khi đạt được hàm băm chính xác, vị tướng sẽ truyền giá trị của hàm băm, nonce và thông điệp cho mọi người. Bất kỳ ai cũng có thể dễ dàng kết hợp nonce với thông báo và băm nó để kiểm tra xem các điều kiện bắt buộc (số 0) có được đáp ứng hay không. Người tham gia mạng lưới có thể dễ dàng kiểm tra tính hợp lệ của giao dịch.
Lựa chọn duy nhất mà các tướng tham nhũng có là tìm một thông báo khác và tổ hợp nonce khi được băm, sẽ cho ra một hàm băm với số lượng không cần thiết. Ngay cả khi họ tìm thấy một người, thông điệp sẽ được truyền đến mọi vị tướng khác, điều này sẽ coi nỗ lực của họ là vô ích.
Bây giờ, hãy đưa POW từ một trường hợp sử dụng giả định sang thực tế.
Phương pháp bằng chứng công việc là gì?
Vì vậy, khai thác hoạt động như thế nào đối với bằng chứng công việc? Nó khá giống với những quá trình mà các vị tướng của chúng ta đã phải trải qua. Trước khi bất cứ điều gì xảy ra, hệ sinh thái Bitcoin đồng ý về giá trị độ khó. Bây giờ các bước trông như thế này:
- Người khai thác băm khối.
- Họ đính kèm một nonce ở phía trước của băm.
- Họ băm sự kết hợp một lần nữa.
- Đây là lúc difficulty xuất hiện. Hãy nhớ hàm băm mà chúng ta đã có ở bước trước. Nếu hàm băm kết quả nhỏ hơn độ khó, thì việc khai thác được coi là thành công và người khai thác sẽ phát khối, nonce và băm trên toàn mạng.
- Mạng có thể kiểm tra xem các giá trị có chính xác hay không. Nếu có, thì người khai thác sẽ nhận được phần thưởng khối.
Ưu điểm chính của POW là mức độ bảo mật mà nó mang lại cho hệ thống. Những người khai thác cần phải chi tiêu một nguồn tài nguyên trong thế giới thực, hay còn gọi là sức mạnh tính toán của họ, có thể rất đắt. Việc đi ngược lại hệ thống không phải là lợi ích tốt nhất của những người khai thác vì họ có thể bị thiệt hại lớn.
Bằng chứng công việc và bằng chứng cổ phần – Nhược điểm của POW
- Kiến trúc bẩm sinh của POW đảm bảo rằng nó là một quá trình vô cùng lãng phí. Bitcoin, chàng trai áp phích của thuật toán POW, tiêu thụ nhiều năng lượng hơn toàn bộ quốc gia Thụy Sĩ, theo ước tính được công bố bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Cambridge
- Đó là một quá trình vốn dĩ không thể mở rộng. Do đó, nó không thể lưu trữ các ứng dụng có thể mang lại hàng trăm nghìn người dùng.
- Mặc dù Bitcoin chắc chắn rất an toàn, nhưng các chuỗi khác có thể không an toàn như vậy do thiếu hoạt động. Ethereum Classic và Bitcoin Gold là những ví dụ về tiền điện tử hoạt động đã bị cùm bởi các cuộc tấn công 51%.
- Các công ty giàu có có thể mua toàn bộ thiết bị khai thác và tăng hashrate của họ trong hệ thống. Nếu họ đạt được 51% hashrate, họ sẽ có thể kiểm soát mạng và khiến nó trở nên vô dụng.
Các đồng tiền điện tử sử dụng bằng chứng công việc
- Bitcoin.
- Bitcoin Cash.
- Ethereum.
- Ethereum Classic.
- Bitcoin vàng.
- Zcash.
Proof of Stake là gì?
Trong khi bằng chứng công việc sử dụng tài nguyên trong thế giới thực, bằng chứng cổ phần làm cho toàn bộ quá trình khai thác / xác thực hoàn toàn ảo. Vì vậy, bằng chứng về cổ phần hoạt động như thế nào?
- Người xác nhận mạng có thể tham gia vào POS bằng cách khóa một số đồng tiền của họ làm tiền đặt cọc trong hệ thống.
- Quá trình xác nhận khối xảy ra bằng cách đặt cược vào các khối có khả năng được thêm vào blockchain.
- Khi khối được thêm vào chuỗi, người xác nhận sẽ nhận được phần thưởng tỷ lệ với số tiền stake của họ. Nói một cách dễ hiểu, đặt cược càng cao thì phần thưởng càng cao.
Thay thế bằng chứng cổ phần là gì?
Quá trình chúng tôi đã giải thích ở trên là phiên bản đồng thuận Nakamoto đơn giản của bạn của thuật toán POS. Chúng tôi có nhiều trường POS khác nhau như DPOS và Ouroborous hiện đang được sử dụng bởi các dự án khác nhau như EOS, Tron, FLETA, TOP Network và Cardano.
Tuy nhiên, chúng tôi còn đi xa hơn nữa, hãy xem xét các thuật toán đồng thuận dựa trên người lãnh đạo,
Sự đồng thuận dựa trên lãnh đạo
Khi tiền điện tử trở nên phổ biến hơn và nhiều người tham gia vào thị trường hơn, nhanh chóng trở nên rõ ràng rằng sự đồng thuận truyền thống của Nakamoto sẽ không cắt giảm nó. Các blockchain thế hệ thứ ba như EOS, Cardano, v.v. cần một thứ gì đó có thể mở rộng và nhanh hơn để hỗ trợ các giao dịch của họ. Đây là lý do tại sao họ chuyển sang cơ chế đồng thuận dựa trên người lãnh đạo.
Vậy, cơ chế đồng thuận dựa trên lãnh đạo là gì?
- Toàn bộ mạng chọn các nút nhất định thông qua một quy trình bầu cử.
- Các nút này trở thành các nhà lãnh đạo của mạng.
- Các nhà lãnh đạo quan tâm đến vấn đề bảo mật và sự đồng thuận trong hệ sinh thái.
EOS với bằng chứng cổ phần được ủy quyền, Cardano với Ouroborous, đều là những ví dụ về các hệ thống sử dụng cơ chế đồng thuận dựa trên người lãnh đạo. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn bằng chứng cổ phần được ủy quyền của EOS.
Bằng chứng cổ phần được ủy quyền (DPOS)
DPOS trong EOS theo công thức của CTO Dan Larimer. Trước đây, chúng ta đã thấy chính xác cách thức hoạt động của bằng chứng cổ phần. Tuy nhiên, hệ thống đó liên quan đến toàn bộ mạng lưới trong quá trình đồng thuận.
- 21 nhà sản xuất khối được chọn từ mạng.
- Một khoảng thời gian giả có nguồn gốc từ thời gian khối, dựa trên đó các nhà sản xuất đã xáo trộn xung quanh.
- Mỗi nhà sản xuất khối cần xác thực ít nhất một khối sau 24 giờ. Nếu họ không làm như vậy, thì họ sẽ bị loại khỏi sự xem xét.
- Việc xác thực chỉ yêu cầu 2/3 nhà sản xuất khối (còn gọi là 15 trên 21) thay vì 2/3 toàn bộ mạng.
Ưu điểm chính của hệ thống đồng thuận dựa trên người lãnh đạo là khả năng mở rộng. Chúng cực kỳ nhanh. EOS có thời gian khối hoặc <3 giây trong khi Ethereum có thời gian khối là 15 giây và Bitcoin là 10 phút.
Bất lợi chính là vì chỉ có một số ít người chịu trách nhiệm về sự đồng thuận và bảo mật, họ tập trung hơn so với sự đồng thuận của Nakamoto bằng cách sử dụng các loại tiền điện tử như Bitcoin và Ethereum.
Vì vậy, những lợi thế của POS là gì?
- POS thân thiện với tài nguyên hơn đáng kể so với POW. POW buộc bạn phải lãng phí tài nguyên tính toán trong thế giới thực. Phần tồi tệ nhất là nó thúc đẩy sự lãng phí vì lợi ích của sự lãng phí. Trong POS, mọi thứ bạn đang làm là ảo và không yêu cầu chi tiêu tài nguyên. Như vậy, nó ngăn chặn khả năng bị tấn công 51% và giúp mạng có khả năng mở rộng cao hơn.
- POS được coi là một chiến thuật có khả năng mở rộng đáng kể hơn POW do thiết kế vốn có của nó.
Bằng chứng công việc và bằng chứng cổ phần – Nhược điểm của POS
Nhược điểm chính của POS là cuộc tấn công không có gì nguy hiểm. Để hiểu ý của chúng tôi về điều đó, hãy xem hình ảnh bên dưới. Vì vậy, chúng tôi có chuỗi chính màu xanh nước biển và một nhánh (màu hồng).
Câu hỏi đặt ra ở đây là, điều gì ngăn trình xác nhận bỏ phiếu trên cả chuỗi chính và chi nhánh? Trình xác nhận độc hại có thể chỉ tập trung vào chuỗi màu hồng và buộc mạng phải hard fork.
POW giảm thiểu vấn đề này một cách đơn giản vì nó đòi hỏi một lượng lớn sức mạnh để hoạt động. Vì vậy, nếu một người khai thác độc hại khai thác trên chuỗi màu hồng, họ sẽ cần tiếp tục khai thác để vượt qua chuỗi chính. Khả năng xảy ra điều này là rất thấp và cực kỳ tốn kém. Chẳng có nghĩa lý gì nếu một người khai thác lãng phí quá nhiều tài nguyên trên một khối sẽ bị mạng từ chối. Do đó, việc chia tách chuỗi được tránh trong hệ thống bằng chứng công việc vì số tiền mà kẻ tấn công sẽ phải lãng phí.
Tuy nhiên, lãng phí trên POS thậm chí không phải là một vấn đề. Bạn có thể chỉ cần xác nhận các khối trên cả hai chuỗi mà không bị trừng phạt. Bất kể điều gì xảy ra, bạn sẽ luôn chiến thắng và không có gì để mất, bất chấp hành động của bạn có thể ác ý đến mức nào .
Bằng chứng về cổ phần hoạt động như thế nào đối với vấn đề này?
Các dự án khác nhau đang giải quyết vấn đề này với nhiều đổi mới khác nhau. Trong trường hợp cụ thể, Ethereum giảm thiểu vấn đề này bằng cách sử dụng giao thức Casper. Casper có một cơ chế cắt giảm ngay lập tức tiền đặt cược của bạn nếu bạn có hành động ác ý. Sau đó, chúng tôi có các cơ chế như bằng chứng xác thực tuyệt đối xem xét lịch sử hành vi của bạn và theo đó, cung cấp cho bạn đặc quyền xác thực các khối trong hệ sinh thái.
Các đồng điện tử xử dụng bằng chứng cổ phần
- EOS
- Tron
- Cardano
- Dấu gạch ngang
- Ethereum 2.0
- Mạng hàng đầu
- Tezos
Bằng chứng công việc và bằng chứng cổ phần
| Bằng chứng làm việc | Bằng chứng về cổ phần | |
| phương pháp | Sử dụng thiết bị khai thác để giải các câu đố khó về mật mã và nối khối vào chuỗi chính. | Khóa một khoản tiền trong mạng và đặt cược vào các khối. Nhận phần thưởng tương ứng với đặt cược của bạn. |
| Nguồn | Sức mạnh tính toán trong thế giới thực | Tiền cược của người dùng |
| Khích lệ | MIner khuyến khích bán token để mua thiết bị khai thác tốt hơn. | Người xác thực khuyến khích giữ lại mã thông báo của họ và thêm nhiều hơn vào số tiền đặt cọc của họ. |
| Khả năng mở rộng | Khả năng mở rộng ít hơn | Có thể mở rộng hơn |
