Cơ chế đồng thuận blockchain là gì?

Hãy tưởng tượng bạn là chỉ huy của một đội quân gồm nhiều trung đội, mỗi trung đội đóng quân tại một điểm thả quân khác nhau. Bạn dự định tấn công một khu vực phòng thủ kiên cố vào một thời điểm cụ thể. Để làm được điều này, bạn phải phối hợp với từng trung đội để đảm bảo tất cả đều biết chính xác thời gian, địa điểm và kế hoạch hành động.

Nhưng điều này lại đặt ra một số vấn đề. Điều gì sẽ xảy ra nếu một hoặc nhiều trung đội quyết định rút lui vào phút cuối? Điều gì sẽ xảy ra nếu họ tấn công quá sớm? Điều gì sẽ xảy ra nếu họ đến sai địa điểm? Điều gì sẽ xảy ra nếu có kẻ phản bội trong một trung đội cố gắng phá hoại kế hoạch? 

Để cuộc tấn công thành công, điều quan trọng là mọi người phải đạt được sự đồng thuận—còn được gọi là đạt được sự đồng thuận—về kế hoạch. Ví dụ này dựa trên Vấn đề của các tướng lĩnh Byzantine; một khái niệm được công bố trong một bài báo năm 1982 minh họa các vấn đề trong việc xây dựng một hệ thống truyền thông vững chắc nơi mà các thành viên tham gia trong hệ thống đó có thể hành động không trung thực. 

Bitcoin trở thành hệ thống phi tập trung đầu tiên giải quyết vấn đề lâu dài này bằng cách triển khai một cơ chế gọi là cơ chế đồng thuận.

Một cơ chế đồng thuận blockchain là một loại hệ thống tự động nhằm đạt được hai mục tiêu chính.

1. Đảm bảo một cộng đồng các nhà xác thực mạng phân tán, không có lãnh đạo có thể đồng ý một cách hiệu quả và nhất trí về dữ liệu mới và dữ liệu hiện có trên sổ cái blockchain.
    
2. Đảm bảo tất cả các nhà xác thực mạng tuân theo các quy tắc của giao thức và thực hiện vai trò của họ một cách trung thực.

Xác thực dữ liệu đề cập đến việc xác minh thông tin mới là chính xác và hợp lệ. Điều này cực kỳ quan trọng trong một hệ thống phi tập trung, đặc biệt là một hệ thống tiền tệ phi tập trung. Nếu thông tin giao dịch không hợp lệ được phép thêm vào blockchain như số dư sai hoặc giao dịch chi tiêu gấp đôi, nó sẽ hoàn toàn làm suy yếu tính toàn vẹn của cơ sở dữ liệu đó.

Nếu không có cơ sở dữ liệu toàn vẹn, sẽ không ai tin tưởng vào nó và không ai sử dụng nó.

Ngoài ra, còn một vấn đề quan trọng khác mà các cơ chế đồng thuận được sử dụng để giải quyết: an ninh mạng. 

Satoshi Nakamoto, người sáng tạo ra Bitcoin, là người đầu tiên nhận ra rằng các cơ chế đồng thuận cũng có thể đóng vai trò như một hệ thống hiệu quả để ngăn chặn các tác nhân xấu cố gắng chiếm đoạt mạng lưới thông qua tấn công đa số (giành quyền kiểm soát hơn 50% mạng lưới). Đây là một sự đổi mới mang tính cách mạng và là yếu tố giúp củng cố vị thế của giao thức Bitcoin như là loại tiền điện tử phi tập trung khả thi trên toàn cầu đầu tiên.

Mặc dù có nhiều loại cơ chế đồng thuận được sử dụng bởi các blockchain khác nhau, nhưng về cơ bản hầu hết chúng hoạt động bằng cách yêu cầu các nút xác thực phải đầu tư và/hoặc bỏ ra một lượng công sức nhất định trước khi được cấp quyền đề xuất và xác thực các khối dữ liệu mới.

Ý tưởng đằng sau điều này rất đơn giản. Về mặt lý thuyết, những nhà xác thực đã đầu tư thời gian và tiền bạc của riêng mình để tham gia vào mạng lưới sẽ ít có khả năng cố gắng làm hỏng mạng lưới hơn vì họ sẽ mất mát nếu làm vậy.

Nói tóm lại, cơ chế đồng thuận chỉ đơn giản là các hệ thống khuyến khích trình xác thực tuân thủ các quy tắc thông qua sự cưỡng chế (đe dọa trừng phạt) và/hoặc sự khích lệ (kiếm được phần thưởng cho hành vi tốt).

Như chúng ta đã đề cập, có rất nhiều phương pháp khác nhau được các blockchain sử dụng để đạt được sự đồng thuận trong ngành công nghiệp tiền điện tử hiện nay.

Tuy nhiên, hai cơ chế phổ biến nhất được biết đến là cơ chế bằng chứng công việc (PoW) và cơ chế bằng chứng cổ phần (PoS).

Bằng chứng công việc là cơ chế đồng thuận được sử dụng bởi bitcoin và nhiều loại tiền điện tử khác. 

Khái niệm này được các nhà khoa học máy tính Cynthia Dwork và Moni Naor phát triển lần đầu vào năm 1993 như một phương tiện để ngăn chặn thư rác, sau đó Nakamoto đã lấy ý tưởng này và điều chỉnh nó để sử dụng trong một hệ thống tiền tệ phi tập trung.

Cơ chế PoW hoạt động bằng cách yêu cầu các trình xác thực, được gọi là "thợ đào", phải mua, thuê hoặc thuê ngoài thiết bị máy tính và hướng sức mạnh đó vào việc chiến thắng một cuộc thi dựa trên tiền điện tử để đổi lấy phần thưởng. Quá trình này thường được biết đến với tên gọi đào tiền điện tử.

Bạn có thể tìm thấy thông tin chi tiết đầy đủ về hoạt động đào tiền tại đây.

Bằng cách yêu cầu các trình xác thực đầu tư vào thiết bị máy tính và chi trả các chi phí vận hành liên tục, ý tưởng đằng sau PoW là nhằm ngăn chặn các tác nhân độc hại tiềm tàng bỏ ra nhiều công sức như vậy. Tương tự, cơ cấu khuyến khích của phần thưởng khối — phần thưởng kiếm được từ việc chiến thắng cuộc thi đào tiền — có nghĩa là sự tham gia trung thực có thể được đền bù xứng đáng.

Về mặt đảm bảo an ninh, khi số lượng thợ đào tham gia mạng lưới ngày càng tăng và độ tinh vi của thiết bị ngày càng cao, chi phí tấn công blockchain Bitcoin cũng tăng theo cấp số nhân. Điều này là do kẻ phạm tội sẽ phải huy động một lượng sức mạnh tính toán cực lớn để giành được đa số 51% so với phần còn lại của mạng. Ngay cả như vậy, cũng không có gì đảm bảo họ sẽ thắng cuộc thi đào tiền cứ mỗi mười phút để thiết lập thành công một chuỗi khối mới không hợp lệ.

Bằng chứng cổ phần là một loại cơ chế đồng thuận tương đối mới, được Sunny King và Scott Nadal tiên phong phát triển vào năm 2012. Giống như cơ chế Bằng chứng công việc, PoS cũng đáp ứng các mục tiêu chính của một cơ chế đồng thuận nhưng theo một cách thức hoàn toàn khác biệt.

Để trở thành trình xác thực trên blockchain dựa trên cơ chế PoS, người tham gia cần mua và khóa một lượng tiền điện tử gốc của dự án tương ứng trong hợp đồng thông minh. Điều này được gọi là staking.

Về cơ bản, hợp đồng thông minh staking hoạt động như một tài khoản ký quỹ và khóa token trong một khoảng thời gian cố định hoặc thay đổi tùy thuộc vào các điều kiện cụ thể của từng giao thức blockchain.

Trình xác thực được giao thức lựa chọn ngẫu nhiên để đề xuất các khối mới trong các khoảng thời gian cố định—thường được gọi là kỷ nguyên. Những người tham gia staking có thể tăng khả năng được chọn để đề xuất các khối mới bằng cách tăng số lượng token hoặc đồng tiền điện tử mà họ dành cho việc staking.

Hệ thống này hoạt động tương tự như hệ thống xổ số, theo đó càng nhiều vé bạn có thì tỷ lệ trúng giải độc đắc càng cao. Nhưng một lần nữa, không có gì đảm bảo bạn sẽ thắng mọi lúc, giống như chơi xổ số vậy. Một người chỉ có một vé số vẫn có thể thắng một người có hàng nghìn vé số. Điều tương tự cũng áp dụng cho việc staking tiền điện tử.

Peercoin là loại tiền điện tử đầu tiên có cơ chế này, mặc dù Ethereum có lẽ là ví dụ nổi tiếng nhất về blockchain PoS sau khi hoàn tất quá trình chuyển đổi từ PoW vào năm 2022.

Ngoài việc khóa token, một số cơ chế đồng thuận PoS, như cơ chế mà Ethereum sử dụng, còn áp dụng hình phạt đối với hành vi không trung thực thông qua một quy trình gọi là "cắt giảm". 

Nếu giao thức nghi ngờ có hoạt động bất chính, số tiền bị khóa của người dùng có thể bị tịch thu, hoặc "cắt giảm", một phần hoặc toàn bộ mà không cần cảnh báo. Điều này có tác dụng răn đe mạnh mẽ đối với hành vi xấu và giúp đảm bảo tất cả những người tham gia mạng lưới đều tuân thủ các quy tắc.

Ngoài PoW và PoS, đã xuất hiện hàng chục cơ chế đồng thuận khác nhau, đại diện cho các phiên bản mới hoặc kết hợp của các cơ chế đã đề cập ở trên. Mỗi nỗ lực đều nhằm giải quyết Vấn đề các tướng lĩnh Byzantine theo nhiều cách khác nhau. Trong đó bao gồm:

• Bằng chứng hoạt động (PoA)
• Bằng chứng lịch sử (PoH)
• Bằng chứng quan trọng (PoI)
• Bằng chứng về năng lực (PoC)
• Bằng chứng về việc đốt (PoB)
• Bằng chứng về thẩm quyền (PoA)
• Bằng chứng cổ phần được ủy quyền (DPoS)
• Bằng chứng về thời gian đã trôi qua (PoET)

Mặc dù không có cơ chế đồng thuận nào vượt trội hơn hẳn, nhiều người cho rằng hệ thống PoS và PoW là hiệu quả nhất.

Ưu điểm chính của PoW (đào tiền) so với PoS (staking) là nó cung cấp tính bảo mật cao hơn đáng kể chống lại các cuộc tấn công chiếm đa số 51%. Tuy nhiên, các công ty khai thác mỏ tiêu thụ một lượng năng lượng khổng lồ để đạt được mức độ bảo mật cao này; điều mà nhiều nhà môi trường, cơ quan quản lý và doanh nghiệp toàn cầu đã bày tỏ mối quan ngại sâu sắc trong những năm gần đây. Mức tiêu thụ năng lượng của PoW là một chủ đề phức tạp và chúng tôi đã thảo luận chi tiết hơn về vấn đề này trong bài viết Phá bỏ những lầm tưởng về tiền điện tử: “Bitcoin đang tàn phá môi trường."

Mặt khác, PoS tiết kiệm năng lượng hơn đáng kể. Không cần đến các máy móc tiêu thụ nhiều điện năng để tham gia staking và nhiều khối có tiềm năng được xác thực đồng thời thông qua các giải pháp mở rộng quy mô như sharding. 

Tuy nhiên, cả hai đều không hoàn hảo và đều có những vấn đề riêng về sự tập trung quyền lực. Trong cả hai trường hợp, những người có nhiều tiền nhất có thể giành được lợi thế không công bằng so với những người tham gia khác trong mạng.

Trong các hệ thống PoW, các công ty khai thác lớn thống trị ngành công nghiệp này, khiến cho việc tham gia của các thợ mỏ nhỏ lẻ trở nên không khả thi về mặt tài chính. 

Trong các hệ thống PoS, những người staking một lượng lớn token có khả năng đề xuất các khối mới và kiếm được phần thưởng cao hơn nhiều so với những người khác trong mạng.

Tuy nhiên, có thể lập luận rằng đây là một hệ quả tự nhiên của hầu hết, nếu không phải tất cả, các cơ chế đạt được sự đồng thuận.

Giờ bạn đã hiểu rõ về các cơ chế đồng thuận, bạn đã sẵn sàng tiến thêm một bước nữa và mua tiền điện tử bằng Kraken chưa? Hãy nhấn vào nút bên dưới để đầu tư vào tiền điện tử trên Kraken ngay hôm nay!