Trang chủ Blockchain Tại sao thuật toán Proof Of Stake (PoS) kém an toàn hơn...

Tại sao thuật toán Proof Of Stake (PoS) kém an toàn hơn Proof Of Work (PoW)?

27/04/2020 05:30

Blockchain PoW như Bitcoin, Ethereum hoặc Ethereum Classic là hệ thống chủ quan của tài khoản, số dư và hợp đồng thông minh, được đặt trên cơ sở vật lý khách quan sử dụng số lượng lớn năng lượng để tạo ra các khối dữ liệu, sau đó được thêm vào chuỗi khối có độ an toàn cao trong hệ thống. Bằng cách tạo ra sự liên kết, lớp chủ quan thu được các orders có độ khách quan cao hơn, do đó bảo mật hơn so với không được kết nối với cơ sở vật lý PoW.

Sự khác biệt chính: Blockchain PoW có cơ sở vật lý khách quan. PoS được tạo thành từ các sổ cái phân tán loại bỏ PoW, do đó không có cơ sở vật lý khách quan. Tất cả các thiết kế và biến thể ở phần trên là không liên quan.

Để tìm kiếm khả năng mở rộng, các hệ thống PoS loại bỏ cơ sở vật lý PoW không thể mở rộng được, làm cho hệ thống của họ trở nên cực kỳ chủ quan một lần nữa.

Vì những điều trên, thiết nghĩ tên chính xác của hệ thống PoS là “sổ cái phân tán PoS”, vì chúng không phải là hệ thống tiêu tốn lượng lớn năng lượng để xây dựng và bảo mật các khối dữ liệu. Trên thực tế, lý do họ tạo ra các lô dữ liệu giao dịch và liên kết chúng như thể “blockchain” là để thu hút chính quyền bằng cách bắt chước thiết kế blockchain thực, nhưng điều đó không nhằm mục đích tăng hoặc giảm tính khách quan cũng như tính bảo mật trong sổ cái phân tán.

Cái được gọi là phần “chủ quan” trong các hệ thống này được chia sẻ bởi cả blockchain và sổ cái phân tán, về cơ bản là nơi chứa các tính năng và chức năng hữu ích.

Như đã thấy trong sơ đồ trên, các thành phần của phần chủ quan là sổ cái, với các tài khoản và số dư của token gốc EVM (Ethereum Virtual Machine) khi có thể áp dụng, ngôn ngữ lập trình và hợp đồng thông minh. Trên hết là ứng dụng phi tập trung (DAPP), các ứng dụng khác như IoT và giải pháp mở rộng ở mức cao hơn như kênh và sidechain.

Có thể gọi phần chủ quan trong blockchain và sổ cái phân tán là “hệ thống và token fiat cộng đồng” như hệ thống tiền fiat, nhưng thay vì được chính phủ hoặc ngân hàng trung ương quản lý thì chúng được hệ sinh thái quản lý. Nói cách khác, tất cả các quy tắc, số dư, hợp đồng thông minh và ứng dụng có thể được thay đổi nếu được người tham gia đồng ý.

Tuy nhiên, phát minh Bitcoin tuyệt vời của Satoshi Nakamoto là đính kèm hệ thống chủ quan này hay hệ thống không an toàn vào một cơ sở vật lý khách quan. Không có phần này, sổ cái phân tán PoS về cơ bản trở thành hệ thống quản lý chủ quan truyền thống một lần nữa.

Không quan trọng họ thiết kế phức tạp và lựa chọn như thế nào, ví dụ: liên đoàn, nhà sản xuất khối được bầu chọn, người xác nhận luân phiên, baker, pool, kỷ nguyên, vị trí, bỏ phiếu, bỏ phiếu bậc hai, dân chủ, kho bạc hoặc kết hợp những loại này, bởi vì cuối cùng tất cả phụ thuộc vào sự khuyến khích chủ quan của con người, chứ không phụ thuộc vào bất kỳ hình thức bảo mật khách quan nào khác.

Tóm tắt các tính năng và sự khác biệt

Để minh họa tại sao khách quan PoW an toàn hơn PoS, cần xem xét sự khác biệt giữa các hệ thống theo tính năng:

PoW khách quan hơn, do đó có thể mở rộng về mặt xã hội, nhưng không thể mở rộng về mặt tính toán. PoS chủ quan, do đó không thể mở rộng về mặt xã hội, nhưng có thể về mặt tính toán.

Khả năng chịu lỗi (Fault Tolerance): Khả năng chịu lỗi là số lượng node trong mạng phân tán có thể phá vỡ hệ thống nếu chúng không trung thực bằng cách gửi thông tin bị hỏng cho các node khác. Trước Bitcoin, các hệ thống phân tán đã đạt được khả năng chịu lỗi 33%. PoW được Bitcoin giới thiệu có khả năng chịu lỗi 50%. Điều đáng nói là Bitcoin không thực sự giải quyết được mức độ bảo mật này, nhưng thực sự bỏ qua nó bằng cách tạo PoW, là công cụ khai thác tín hiệu vật lý từ bên ngoài gửi đến các node trong mạng. Nếu loại bỏ PoW, PoS vẫn là một hệ thống kháng lỗi 33%.

Lựa chọn fork (Fork Choice): Lựa chọn fork là quyết định do người tham gia mạng đưa ra để phân chia một chuỗi thành nhiều chuỗi, khi họ tham gia lần đầu tiên hoặc khi họ rời đi và tham gia trở lại. Là một tín hiệu vật lý bên ngoài, PoW có mục tiêu lựa chọn fork rõ ràng dưới dạng “chuỗi PoW dài nhất”. Đó là khách quan bởi vì chỉ với khả năng tính toán của toàn bộ mạng mà chuỗi dài nhất có thể được thiết lập. Vì hệ thống PoS không được tính với số lượng khách quan như vậy để quyết định chuỗi chính xác nên họ phải sử dụng quy trình quyết định chủ quan của những người tham gia. Điều này có nghĩa là họ cần tham khảo offchain với các nhà thám hiểm khối, nhà phát triển, miner hoặc các nguồn khác để có thể quyết định theo chuỗi nào. Trong trường hợp chia tách, điều này áp dụng cho các node tham gia trong mạng, những node tham gia hoặc các node rời khỏi và tham gia trở lại.

Chi phí không thể giả mạo (Unforgeable Costliness): Một trong những tính năng vật lý cơ bản của sound money (tiền dự trữ an toàn) là rất tốn kém để sản xuất và đảm bảo không thể bị giả mạo. PoW mang lại chi phí này cho các token khi miner phải chịu chi phí rất lớn cho máy móc và năng lượng điện để có thể xây dựng các khối. Điều này làm cho token PoW, như ETC và BTC, không thể giả mạo trong thực tế. Trong các hệ thống PoS, vì cơ sở dữ liệu có tài khoản và số dư là không đáng kể để các node và staker trong hệ thống viết ra nên không có chi phí khách quan.

Ủy nhiệm cho giá trị (Proxy for Value): Chi phí trong PoW được đề cập ở điểm trên cũng đóng vai trò là ủy nhiệm cho giá trị của các token trong nền kinh tế rộng lớn hơn. Trong hệ thống PoS, không có tính năng này, vì vậy token của chúng không có thước đo khách quan về giá trị.

Công việc tích lũy (Accumulated Work): Khi các miner trong blockchain PoW hoạt động trên khối theo cơ sở khối, công việc đó không chỉ là rào cản cho các node không trung thực làm xáo trộn các khối hiện tại hoặc mới nhất, mà hành động đó thực sự ứ đọng khi chuỗi được xây dựng. Điều này có nghĩa là các khối bị chôn vùi sâu hơn trong chuỗi nên khó khăn hơn theo cấp số nhân đối với những kẻ tấn công muốn thay đổi hoặc giả mạo. Trong sổ cái phân tán PoS, vì họ không sử dụng PoW để đảo ngược toàn bộ chuỗi vốn là chuyện đơn giản về mặt tính toán, nên có thể thực hiện trong vài phút.

Vị trí người tạo khối (Block Creator Location): Như đã đề cập ở trên, trong PoW, khai thác là một quy trình đi từ bên ngoài đến mạng lưới các node giữ sổ cái có tài khoản, số dư và hợp đồng thông minh. Điều này tách biệt sổ cái khỏi trình tạo khối cung cấp cho mạng lưới node một số lợi ích của bảo mật trong tính độc lập của chúng. Trong PoS, vì các staker chỉ có thể tham gia nếu thực sự gửi tiền vào sổ cái nên điều đó làm cho chúng đi từ bên trong đến cơ sở dữ liệu, vì vậy tất cả các node khác trong mạng không độc lập với người tạo khối.

Phân chia quyền lực (Division of Power): Phân tích nêu trên cực kỳ quan trọng về bảo mật bởi vì các nhà khai thác node đầy đủ trong PoW giữ sổ cái có thể ngắt liên kết với các trình tạo khối nếu bị hỏng hoặc rối loạn chức năng mạng. Trong hệ thống PoS là không thể, họ bị mắc kẹt với các nhà sản xuất, làm cho sổ cái phân tán không kháng kiểm duyệt.

Đầu tư chìm (Sunk Investment): Trong các hệ thống PoW, miner có “stake” thực vì họ thực sự sử dụng vốn để mua thiết bị đắt đỏ, xây dựng trung tâm dữ liệu và trả tiền điện để sản xuất khối. Điều này có nghĩa là một khi họ đổ vốn vào đầu tư, cách duy nhất để lấy lại những gì đã bỏ ra là khai thác trên chuỗi để có thể thu hồi có lợi nhuận. Trong các hệ thống PoS, staker thực sự không phải là staker vì họ không phải lo ngại về việc mất vốn, cũng không chuyển đổi vốn thành bất kỳ hình thức đầu tư rủi ro nào. Họ chỉ cần chuyển tiền mặt từ ngân hàng vào sổ cái phân tán và tiếp tục kiếm lãi từ hoạt động bình thường. Tiền mặt không phải là đầu tư, đó chỉ là vốn chưa đầu tư và không có rủi ro gì.

Sao chép toàn bộ (Full Replication): Một thiết kế bảo mật blockchain khác là sao chép toàn bộ cơ sở dữ liệu. Điều này có nghĩa là sổ cái an toàn hơn vì nó được sao chép vào càng nhiều node trên toàn cầu trong mạng càng tốt. Một số PoS như Ethereum 2.0 và Cardano trong quá trình tìm kiếm khả năng mở rộng tốt hơn đang chuyển từ định dạng sao chép sang cơ sở dữ liệu phân mảnh thông qua sharding. Chiến lược này làm giảm thêm tính bảo mật trong các sổ cái phân tán.

Dựa vào Bitgold (Fallback to Bitgold): Như được minh họa trong hình ảnh đầu tiên tại bài viết, hệ thống PoW là một biến thể của hệ thống do Nick Szabo tạo ra có tên là Bitgold. Hệ thống đó sử dụng PoW để có chi phí không thể giả mạo và sản xuất “vàng kỹ thuật số” trong hệ thống và không có token được xác định tùy ý như ETC hoặc BTC. Có thể nói rằng các blockchain PoW chính là Bitgold, nhưng có sổ cái, token và các thành phần khác theo cùng. Điều này rất quan trọng vì nếu hệ thống phí trong các mạng này xảy ra lỗi như một cơ chế bồi thường cho miner hoặc nếu hệ sinh thái quyết định sửa đổi chính sách tiền tệ để phát hành thêm token một cách vô trách nhiệm (dường là không thể), thì các hệ thống này có thể quay lại, chuyển đổi token vào Bitgold và tiếp tục xây dựng vàng kỹ thuật số vĩnh viễn như thiết kế ban đầu. Các hệ thống PoS bằng cách loại bỏ cơ sở vật lý PoW đã loại bỏ khả năng này.

Khả năng mở rộng về mặt xã hội (Socially Scalable): Khả năng mở rộng về mặt xã hội được xác định bởi thực tế hệ thống là khách quan nên không ai có thể bị loại trừ khỏi việc tham gia hoặc sử dụng hệ thống cho bất kỳ tình trạng hoặc sai lệch nào của con người. Vì các blockchain PoW rất khách quan nên chúng có khả năng mở rộng về mặt xã hội trên quy mô toàn hành tinh. Các hệ thống PoS có thể sẽ phát triển theo kiểu rất ít staker kiểm soát hệ thống trong thực tế. Những staker đó sẽ dễ dàng được xác định và bị áp lực bởi niềm tin cá nhân hoặc tổ chức. Sẽ có sự thiên vị để loại trừ người tham gia căn cứ trên nguồn gốc, danh tính, hoạt động, quốc tịch hoặc các điều kiện khác giống như hệ thống truyền thống ngày nay. Vì hệ thống PoS là chủ quan nên nếu thiếu khả năng mở rộng xã hội thì chúng sẽ bị giới hạn trong các phân khúc hoặc khu vực nhất định, rất giống với hệ thống fiat hiện tại.

Khả năng mở rộng về mặt tính toán (Computationally Scalable): Đây là tính năng chính làm cho PoW hoạt động kém hơn và các hệ thống PoS sẽ rất hữu ích nếu có lẽ kết hợp với hệ thống PoW. Vì PoW yêu cầu rất nhiều công việc dưới dạng tính toán nên các khối của chúng chỉ có thể được tạo sau mỗi 15 giây đến 10 phút. Nhưng cũng có một số hạn chế vật lý khác về mặt xử lý cục bộ và lan truyền toàn cầu, điều này làm cho PoW không thể mở rộng về mặt tính toán như PoS.

Sáu ngụy biện của PoS

Từ những so sánh nêu trên của 2 hệ thống, câu chuyện công khai mà những người đề xướng PoS đã phổ biến bao hàm 6 ngụy biện PoS cần được làm rõ và chỉ ra những điểm sai trái:

“Ổn khi chung sống với kẻ thù”: Khai thác trong PoW là từ bên ngoài, nhưng staker PoS lại ở trong sổ cái. Nói cách khác, các node đầy đủ không thể loại bỏ staker trong các hệ thống PoS, ngay cả khi chúng chia tách. Điều này có nghĩa là PoS không kháng kiểm duyệt vì không thể kiểm duyệt. Chung sống với kẻ thù là không ổn chút nào.
“Staking và đầu tư chìm”: Thực sự không có thứ gì giống như “staking” trong PoS, chỉ là một nhóm người tham gia giàu có đáng tin cậy kiểm soát hệ thống. Trên thực tế, miner là staker thực sự bởi vì họ đổ vốn vào thiết bị, trung tâm dữ liệu, tiền điện và chỉ có thể thu hồi vốn đầu tư sau khi khai thác trong nhiều tháng nếu không muốn nói là nhiều năm.
“Sự đổi mới của khoa học máy tính”: PoS chỉ là một hệ thống fiat cộng đồng hay hệ thống quản trị truyền thống chủ quan. Không có sự đổi mới nào và không có đột phá khoa học máy tính theo bất kỳ cách nào. Trên thực tế, mô hình ngân hàng trung ương là bằng chứng của hệ thống PoS: Các ngân hàng tham gia phải gửi tiền bảo đảm, yêu cầu vốn tối thiểu và tuân theo quy tắc để được cấp phép chấp nhận, xử lý các giao dịch duy trì số dư tài khoản của khách hàng. PoS cũng như vậy.
“Sổ cái phân tán và blockchain”: Các mạng PoS bắt chước cấu trúc và quy trình của các blockchain thực như một sự hấp dẫn đối với chính quyền, nhưng chỉ là các mạng sổ cái phân tán, chúng không phải là blockchain. Blockchain là hệ thống các máy móc đắt tiền được đầu tư để thực hiện tính toán đáng kinh ngạc trong PoW nhằm xây dựng các khối rất tốn kém. Mạng PoS là tầm thường và không tốn kém để vận hành.
“Các mánh lới toán học”: Nhiều dự án PoS tạo ra thuật toán rất phức tạp để bù đắp cho sự thiếu bảo mật của hệ thống, tạo ấn tượng và hấp dẫn những người có năng lực học thuật cao, nhưng chỉ che giấu sự tập trung hóa và không đạt được gì trong bảo mật cận biên ngoài cơ sở khả năng chịu lỗi Byzantine 33%.
“Các mánh lới bầu cử”: Nhiều dự án PoS đã phát minh ra cơ chế bỏ phiếu để bù đắp cho mô hình kém bảo mật của họ, bằng cách kêu gọi chính quyền “dân chủ” “cân bằng quyền lực” và “bảo đảm cơ bản” trong các hệ thống truyền thống. Nhưng đó không phải là sự đổi mới. Các blockchain thực sự tìm cách tránh hệ thống và quy trình ra quyết định như vậy ngay từ đầu. “Bỏ phiếu” là cơ chế tồi tệ để đưa ra các quyết định kỹ thuật trong blockchain, nó chỉ là một thiết bị giảm thiểu xung đột nhưng không đảm bảo sự không cần cho phép cũng như lựa chọn kỹ thuật chắc chắn dưới bất kỳ hình thức nào.

Kết luận

Có nhiều lý do tại sao PoS kém an toàn hơn PoW và thậm chí nhiều hơn những điều đã được giải thích trong bài viết này. Hơn nữa, các hệ thống PoS tốt hơn nên được gọi là “sổ cái phân phối không PoW” vì không có staking thực sự trong hệ thống.

Tuy nhiên, PoS tốt hơn các hệ thống truyền thống vì chúng có một số cấp độ phân phối quyền lực bổ sung và đa dạng hơn về mặt pháp lý. Có thể nói, chúng nằm ở đâu đó ở giữa bảo mật và khả năng mở rộng xã hội, giữa PoW và các hệ thống fiat truyền thống, nhưng gần với các hệ thống fiat hơn là PoW.

Nếu blockchain PoW được kết hợp các hệ thống chủ quan và khách quan, mô hình này thực sự có thể được mở rộng sang sổ cái phân tán PoS mà được đính kèm vào blockchain PoW hiện tại để đạt được mức độ bảo mật cao hơn.

Dislaimer: Đây là thông tin cung cấp dưới dạng blog cá nhân, không phải thông tin tổng hợp hay lời khuyên đầu tư. Chúng tôi không chịu trách nhiệm về các quyết định đầu tư của bạn.