Proof of Work (Bằng chứng xử lý)
Với thuật toán PoW, máy đào của bạn (máy tính hoặc nhóm máy móc bạn kiểm soát) thực hiện các bước như sau:
- Nhận lệnh từ Internet để xử lý một số giao dịch. Nói cách khác, máy đào của bạn nhận từ những máy đào khác ở khoảng cách địa lý gần nhất một tập hợp các giao dịch mà nó phải xác minh, trong đó có ghi rõ ai gửi, gửi bao nhiêu tiền kỹ thuật số và ai nhận.
- Tiếp theo máy đào xây dựng một block – một danh sách các giao dịch cần được xác thực. Số lượng giao dịch trên mỗi block tùy thuộc vào kích thước của các giao dịch đó. Những giao dịch gửi từ nhiều địa chỉ đến nhiều địa chỉ thường lớn hơn nhiều so với cách giao dịch gửi tiền từ một địa chỉ đơn lẻ đến chỉ một hoặc hai địa chỉ nhận.
- Máy đào kết hợp tất cả các dữ liệu từ block này (theo nghĩa đen là “dán” chúng lại), thêm một vài dữ liệu vào hỗn hợp, và sau đó cố gắng đoán bit cuối cùng của dữ liệu sẽ dẫn đến một hàm băm hợp lệ khi băm. Ví dụ, trong Bitcoin, phải thêm vào một số chữ số 0 nhất định trước hàm băm. Từ đó máy tính thực hiện như sau: “Thử cộng tất cả số 0 này và số 1. Không chính xác? Okay, thử cộng tất cả số 0 này và số 2. Không chính xác? Okay, thử…”
- Năng lực xử lý của máy tính sẽ quyết định có bao nhiêu lần đoán như vậy trong mỗi giây mà nó có thể thực hiện.
- Sau khi đoán thành công, máy tính nhận được phần thưởng block, hiện tại là 12,5 BTC trong blockchain Bitcoin, hoặc 6,18 XMR trong một hệ thống như Monero, v.v…
Lợi nhuận đào theo phương thức này sẽ thay đổi tùy theo phần cứng, phần mềm và đồng tiền mật mã.
Ưu điểm của PoW:
- Tác động của yếu tố bên ngoài. Với cơ chế PoW, việc sản xuất và lưu thông tiền đòi hỏi các nhân tố bên ngoài như năng lượng và phần cứng. Bạn không thể thu hồi hao tổn năng lượng hoặc sản lượng của phần cứng. Tại sao điều này quan trọng sẽ được giải thích trong phần về Proof of Stake bên dưới.
- Khá đơn giản để tạo mỏ đào. Bạn chỉ cần lấy các hàm băm mà máy tính khác đã tính toán, kết hợp chúng thành một tổ hợp hàm băm lớn, từ đó nhiều máy tính băm cùng nhau và phân chia lợi nhuận.
- PoW rất hữu ích cho các khu vực có điện năng thặng dư, như Trung Quốc với các đập thủy điện.
Nhược điểm của PoW:
- PoW không thể sử dụng trên các thiết bị nhỏ và yếu như điện thoại thông minh. Các thiết bị này không chỉ thiếu không gian lưu trữ hàng trăm gigabyte dữ liệu blockchain mà chúng cũng không đủ năng lực tính toán để đào hiệu quả. Pin điện thoại sẽ cạn rất nhanh nhưng không thực sự hoàn thành được gì.
- Đào bằng PoW rất chậm. Với Bitcoin thì cứ 10 phút một block, và chỉ các giao dịch vừa trong block đó mới được xử lý. Còn mọi thứ khác phải đợi block tiếp theo. Hậu quả là thời gian chờ đợi kéo dài hoặc phí giao dịch đắt đỏ (những giao dịch tốn phí giao dịch cao hơn được xử lý nhanh hơn).
- PoW đang tiêu tốn một lượng điện năng khổng lồ. Chỉ đào một block đơn lẻ đã tiêu thụ nhiều điện hơn so với nhu cầu của một số quốc gia trong cả một năm. Điều này sẽ chỉ trở nên tồi tệ hơn. Tính phụ thuộc của tiền mã hóa trên điện năng là không bền vững trong hầu hết các môi trường ổn định nhất. Sự phụ thuộc này cũng có nghĩa là: hóa đơn tiền điện cao hơn hoặc giới hạn do chính phủ áp đặt lên các loại hình tiêu thụ điện có thể “khai tử” toàn bộ một đồng tiền kỹ thuật số.
- PoW cho phép hành động đào tập trung. Trung Quốc chiếm đến 80% năng lực băm Bitcoin của thế giới, và nếu họ phối hợp các cartel (tổ chức các thành viên tự nguyện liên kết theo phương thức cam kết đồng thuận nhằm thống trị quyền lực kinh tế) vào nguồn lực chung thì chúng ta đã chứng kiến cuộc tấn công 80% chứ không phải tấn công 51% (cuộc tấn công vào blockchain bởi nhóm thợ đào kiểm soát nhiều hơn 50% sức mạnh khai thác của mạng lưới).
- Bởi vì phần thưởng block tiếp tục giảm, các thợ đào càng nhận được ít token từ một blockchain đã được đào. Đồng thời, càng nhiều người tham gia đào thì mức độ khó tăng lên, vì vậy sẽ càng khó đào hơn. Điều này khiến việc đào coin ngày càng tốn kém hơn so với lợi nhuận khiến người ta rời khỏi hệ thống. Đồng tiền mật mã tự phá hoại chính nó. Năng lực băm thấp trong cộng đồng thợ đào cũng tăng khả năng xảy ra tấn công 51%.
Ví dụ, Bitcoin vẫn có thể tăng trưởng đến 25.000 USD hoặc 50.000 USD trong 5 năm tới, nhưng khi các giao dịch được chuyển ngoài chuỗi đến các giải pháp như Lightning Network (được thiết kế để giao dịch một lượng nhỏ tiền bên lề, không cần chờ đợi xác thực trên chuỗi chính, do đó cũng bỏ lệ phí giao dịch ra khỏi chuỗi chính), việc đào thậm chí mang lại ít lợi nhuận hơn. Với phần thưởng block đang tiến về 0 và không còn phí giao dịch, điều này sẽ tiếp tục “tiếp tay” cho các thợ đào rời khỏi mạng lưới, gây nguy cơ tấn công 51% hoặc đình trệ tổng số.
Proof of Stake (Bằng chứng cổ phần)
Với thuật toán PoS, không cần đoán giải phương trình phức tạp nào cả nên sẽ không cần dàn máy tính mạnh nữa, vì vậy cần ít điện năng hơn.
Các đồng tiền sử dụng thuật toán PoS: Ethereum (sắp), BlackCoin, CoinMagi, Diamond, Mintcoin, OKCash, HyperStake, Quotient, v.v…
Hãy lấy Ethereum làm ví dụ. PoS hoạt động bằng cách chọn ngẫu nhiên “validator” (người phê duyệt) – một tài khoản có đủ Ether để được công nhận là một chủ sở hữu dự phần, tức là người đầu tư vào hệ sinh thái. Ban đầu, mức lựa chọn là 1000 Ether. Validator càng giữ nhiều Ether trong thời gian càng lâu thì tài khoản đó càng có nhiều cơ hội được chọn. Validator này sau đó stake số Ether (khóa nó trong vài tháng) và đảm bảo giữ vững các quy định của hệ sinh thái để xác thực các giao dịch một cách trung thực. Khi giao dịch mới đến, nó được thêm vào block, được xác thực và block được gửi đến những bên xác thực khác để xác nhận. Đối với quy trình như thế này, validator sẽ nhận phí giao dịch của các giao dịch mà họ đã xử lý.
Vì không cần phải đoán các tổ hợp và việc xử lý giao dịch thì khá dễ dàng và ít tốn kém nên khá đơn giản để tạo ra các giao dịch giả mạo. Nhưng vì các validator phải xác nhận lại thông tin (như học sinh trong trường sửa bài kiểm tra chéo cho nhau), gần như không thể cho rằng một loạt validator đều sẽ đồng loạt xác nhận báo cáo phần tử độc hại của ai đó. Để điều đó xảy ra, nhóm độc hại không chỉ phải được chọn ngẫu nhiên cùng một lúc (bất khả thi), mà còn phải sở hữu nhiều hơn 51% Ether so với tất cả các validator còn lại đã được chọn ngẫu nhiên, mà số Ether của họ có thể thấp tổi thiểu nhưng cũng có thể cao ngất trời.
Hơn nữa, nếu một validator bị phát hiện là độc hại, họ sẽ mất cổ phần của mình và bị đuổi khỏi mạng lưới. Lừa đảo gần đây trở thành trò tiêu khiển cực kỳ đắt giá. Một người nào đó có đủ tiền đầu tư vào hệ sinh thái Ethereum để được trở thành validator chẳng có lý do gì để phá hoại hệ sinh thái này, vì tài sản của họ sẽ mất giá trị (do vụ bê bối mà họ gây ra nếu thành công, hoặc do họ mất cổ phần nếu thất bại).
Ưu điểm của PoS:
- Xử lý giao dịch nhanh chóng.
- Ngược lại với PoW, PoS không gây hại đến môi trường.
- Không dễ bị chính quyền tấn công: không cần lượng điện năng khổng lồ.
- Có thể được thực hiện trên các thiết bị nhỏ hơn và yếu hơn bởi vì không cần tải xuống toàn bộ blockchain, và do không cần nhiều năng lực tính toán nên có thể dễ dàng được chấp nhận đại trà.
Nhược điểm của PoS:
- Không có yếu tố bên ngoài. Vì cổ phần là một phần của bản thân hệ thống nên toàn bộ ‘trò chơi’ mang tính nội bộ. Nghĩa là ai đó với đủ tiền để đầu tư độc quyền nhằm phá hủy hệ thống này có thể làm vậy bằng cách đầu tư chỉ bằng tiền; trái ngược với Bitcoin, nơi họ cần đầu tư cả tiền, cả thời gian, chuyên môn, phần cứng, điện năng và nhiều thứ hơn nữa – tức là tất cả các yếu tố bên ngoài.
- Người giàu thì càng giàu. Những người đã sở hữu Ether lâu nhất (tuổi của đồng Ether trong một tài khoản cũng đóng vai trò ngang hàng với số lượng) cũng có cơ hội lớn nhất để trở thành validator. Nghĩa là cơ hội kiếm thêm Ether trên đống tài sản hiện tại của họ cũng tăng lên. Nó khác với hệ thống “giàu càng giàu” của Bitcoin bởi vì ở đó người giàu phải tiếp tục đầu tư vào phần cứng và kiến thức để duy trì tính cạnh tranh. Họ cũng chịu tổn hại nhiều hơn nếu phá hoại mạng lưới.
Delegated Proof of Stake (Bằng chứng ủy quyền cổ phần)
Trong loại hình PoS này, 101 đại diện được cộng đồng tuyển chọn thông qua bỏ phiếu bằng đồng tiền kỹ thuật số đang suy xét, ví dụ: 1 LISK = 1 phiếu bầu. Một số blockchain khác tuyển chọn nhiều hoặc ít hơn 101 đại diện, nhưng đó là con số mặc định.
Các đại diện không thể sửa đổi giao dịch mà chỉ trì hoãn việc đưa chúng vào block, nhưng ở đó có các lưới an toàn được tích hợp vào giao thức để việc loại trừ giao dịch kéo dài trở nên tốn kém. Đây cũng là sức mạnh “kỹ thuật” duy nhất mà các đại diện validator sở hữu, và nếu họ lạm dụng quyền lực thì cộng đồng có thể “bắt bài” ngay và bỏ phiếu loại bỏ họ.
Các đại diện nhận phần thưởng cho việc phê duyệt các giao dịch, giống như trong thuật toán PoS, do đó chẳng có lý do gì để lừa đảo bởi họ sẽ mất cả cổ phần và vai trò của họ trong hệ thống. Những phần thưởng nhận được có thể chi tiêu vào khâu vận động hành lang, truyền bá thông điệp về đồng tiền mã hóa, đổi thành tiền mặt thu nhập, v.v…
Một số hệ thống DPoS hoạt động theo cơ chế có thể xác định burn rate: phần trăm các token bị hủy trong lúc nhận phần thưởng. Ví dụ: burn rate 40% sẽ triệt tiêu 40% token mà đại diện nhận được. Triệt tiêu token gây ra giảm phát, dẫn đến giá trị tăng trưởng của các token còn lại – cả token trong tay các đại diện và token trong ví của mọi người trên toàn thế giới. Giống như tất cả những ai sử dụng đồng tiền đó đều thu được cổ tức, bởi vì tiền của họ tự động trở nên có giá trị hơn. 60% token còn lại tất nhiên có thể vẫn được sử dụng vào bất cứ mục đích gì người đại diện muốn.
Ưu điểm của dPoS:
- Phân phối các phần thưởng block đồng đều hơn. Mọi người sẽ chỉ bầu chọn những đại diện trao cho họ phần thưởng cao nhất, vì vậy những người dùng bình thường và người nắm giữ ít cổ phần sẽ được thưởng.
- Bảo mật bỏ phiếu theo thời gian thực. Các cử tri có thể phát giác bất kỳ hành động độc hại nào ngay lập tức và đại diện gây hại có thể bị bầu chọn loại bỏ ra khỏi hệ thống.
- Giống như PoS, dPoS rất thân thiện với môi trường và dễ thực hiện trên các thiết bị nhỏ hơn và yếu hơn. Nhưng sẽ khó dừng hơn vì nó không phụ thuộc vào các yếu tố điều khiển bên ngoài của chính quyền, như điện năng.
Nhược điểm của dPoS:
- Có khả năng tổ chức các đại diện thành các cartel. Điều này đã xảy ra với blockchain LISK. Dù chưa được phát hành như một sản phẩm hoàn chỉnh, nó đã có thuật toán dPoS được phối hợp hành động bao gồm 51 trong số 101 đại diện tham gia và thành lập một “Nhóm Lisk Thượng lưu”, trong nhóm họ chỉ bỏ phiếu cho nhau và không phân chia lợi nhuận cho bất kỳ người dùng bình thường nào nếu không bỏ phiếu cho tất cả họ. Thực trạng này giống hệt với hệ thống chính trị hiện đại.
- Bởi vì ít người chịu trách nhiệm giữ an toàn cho mạng lưới nên khả năng bị “chết” hoặc tổ chức tấn công 51% khá cao.
dPoS được sử dụng bởi các đồng tiền như Bitshares, Crypti, Lisk, RISE, ARK, v.v…
Proof of Authority (Thuật toán ủy quyền)
PoA là thuật toán khi các node nhất định được chọn làm các validator của block và không stake tiền cũng như điện năng của node mà chính là danh tiếng.
Cơ chế hoạt động của PoA như sau: khi thiết lập mạng lưới/blockchain, một số node nhất định được chọn cũng như được phép đóng dấu các block. Các node này thường sẽ cung cấp một loại bằng chứng nhận dạng để chứng minh rằng chúng đáng tin cậy. Cần chọn rất nhiều node không liên quan như vậy để hệ thống có thể tồn tại. Nếu một node bị phát hiện vi phạm các quy tắc giao thức, node đó sẽ bị loại bỏ khỏi mạng và không thể tham gia trở lại do bị cấm dựa trên danh tính. Ván cá cược này đổi lại rằng node không được tiếp cận các node khác nữa.
PoA chỉ hữu ích trong các blockchain riêng tư hoặc khép kín hoặc trong trường hợp sử dụng cụ thể. Ví dụ, các testnet sử dụng PoA (như Kovan của Ethereum) và các cartel cũng có thể sử dụng. Các hãng hàng không, khách sạn và ngân hàng là những ứng viên lý tưởng – họ không cần “bằng mặt bằng lòng” hoặc tin tưởng lẫn nhau, nhưng vì lợi ích tốt nhất họ phải hợp tác và trung thực với nhau để buộc giá cả tăng cao, không cho bất cứ cơ hội cạnh tranh trực tiếp nào. Một blockchain PoA là giải pháp hoàn hảo – danh tính United Airlines vi phạm các quy tắc nên bị loại bỏ khỏi hệ thống đồng thuận và không thể tiếp tục tham gia, và hành vi phá hủy niềm tin này gây tổn hại cho chính bản thân họ với tư cách là một doanh nghiệp hơn là tác động vì gian lận trong mạng lưới. Sự hiện diện của danh tính trong cơ chế staking trực tiếp khuyến khích các validator duy trì tính trung thực.
Kết luận
Bên cạnh đó, còn có những phương thức khác như Proof of Importance được NEM (XEM) sử dụng. Nó giống PoS ở chỗ nó coi trọng những chiếc ví chứa hơn 10000 XEM và tính toán điểm số tầm quan trọng của chúng dựa trên tài sản trong đó cũng như sự tham gia của ví vào mạng lưới – càng nhiều giao dịch liên kết đến một địa chỉ thì địa chỉ đó càng quan trọng hơn với tư cách là người tham gia tích cực. Nhưng thuật toán này cũng có những khuyết điểm rõ ràng.
Không có phương thức nào là hoàn hảo và mỗi phương thức đều có các vấn đề riêng khiến các chuyên gia tài giỏi luôn phải bận rộn khắc phục. Chúng ta vẫn chưa biết tiến độ sẽ đi xa đến đâu nhưng chắc chắn một điều rằng tiến trình đó đang diễn ra, và nó sẽ là bước ngoặt mà tại đó tiền tệ kỹ thuật số trở thành xu thế chủ đạo.
Proof of Work (PoW) là gì? Proof of Stake (PoS) là gì?
Ưu – nhược điểm của các thuật toán: Proof of Work, Proof of Stake và Delegated Proof of Stake
