Một trong những điều tạo nên nét riêng có cho một dự án cryptocurrency là thuật toán đồng thuận mà dự án lựa chọn để sử dụng. Thuật toán đồng thuận đóng vai trò rất quan trọng trong Blockchain bởi nó quyết định cách thức hoạt động cũng như chi phí để thực hiện các hoạt động liên quan đến cryptocurrency. Vậy thuật toán đồng thuận là gì? Hãy cùng Bitcoin Vietnam News tìm hiểu nhé.
Thuật toán đồng thuận là gì?
Đối với cấu trúc truyền thống, nhờ có các cơ quan trung ương mà mà sự đồng thuận không phải là vấn đề cần được giải quyết thường xuyên. Nhưng đối với blockchain là một hệ thống phi tập trung thì ngược lại. Từng giao điểm đóng vai trò vừa là máy chủ và cũng là nơi lưu trữ data dữ liệu. Chính vì thế, giao điểm này cần phải trao đổi data cùng với các giao điểm khác để tạo ra sự đồng thuận. Điều này dẫn đến các thuật toán đồng thuận blockchain ra đời.
Thuật toán đồng thuận [consensus] được hiểu là cơ chế giúp cho các nút đều đạt đến sự đồng thuận trong một mạng lưới Blockchain.
Phân biệt khái niệm đồng thuận [Consensus] và giao thức [Protocol]
Thông thường đồng thuận [consensus] và giao thức [protocol] là sự bổ trợ cho nhau. Thế nhưng, nghĩa của chúng lại không hoàn toàn giống nhau. Về cơ bản, giao thức [protocol] có thể hiểu là các luật lệ cơ bản của mạng Blockchain. Còn về thuật toán đồng thuận lại được định nghĩa là cơ chế mà các luật lệ giao thức sẽ được tuân theo.
Blockchain có rất nhiều ứng dụng và trên bất kỳ lĩnh vực nào thì nó cũng sẽ được xây dựng dựa trên một protocol. Hệ thống sẽ có cách thức hoạt động dựa trên giao thức được xây dựng. Nói tóm lại, chính vì điều này mà những phần khác của hệ thống hay những ai tham gia vào hệ thống này bắt buộc phải tuân thủ những quy tắc của protocol.
Bên cạnh đó, thuật toán đồng thuận sẽ giúp cho hệ thống được thực hiện theo những bước để đảm bảo làm đúng những luật lệ. Từ đó sẽ đạt được những kết quả mà người tạo lập mong đợi.
Một ví dụ về Bitcoin và Ethereum xác định sự hợp lệ của các giao dịch và khối:
- Bitcoin, Ethereum là những giao thức.
- Bằng chứng công việc [PoW] và bằng chứng cổ phần [PoS] là những thuật toán đồng thuận của hai giao thức trên.
Các loại thuật toán đồng thuận
Trong thực tế, có rất nhiều thuật toán đồng thuận được sử dụng. Tuy nhiên, trong bài viết này, Bitcoin Vietnam News xin giới thiệu 4 thuật toán đồng thuận hàng đầu được sử dụng phổ biến nhất gồm Bằng chứng công việc PoW Proof of Work, Bằng chứng cổ phần PoS Proof of Stake, Bằng chứng ủy quyền cổ phần DPoS Delegated Proof of Stake và Cơ chế đồng thuận chống gian lận BFT Byzantine Fault Tolerance.
Bằng chứng công việc PoW Proof of Work
Proof of Work [PoW] là thuật toán đồng thuận thành công đầu tiên cho công nghệ blockchain.
Hiện nay, Proof of Work vẫn đang được sử dụng bởi Bitcoin và một số các đồng cryptocurrency khác như Ethereum, Litecoin, ZCash, Monero và một số đồng khác. Proof of Work đòi hỏi những người tham gia thực hiện các công việc chuyên sâu về tính toán nhưng lại có thể được xác minh một cách dễ dàng bởi những người khác trong mạng. Ví dụ như với Bitcoin, thợ mỏ cạnh tranh để thêm một bộ giao dịch, được gọi là một block, vào chuỗi blockchain toàn cầu trong mạng lưới. Để làm được điều này, người khai thác mỏ phải là người đầu tiên tìm ra nonce một cách chính xác, một chữ số sẽ được nối vào cuối chuỗi để tạo một hash bắt đầu với bằng một số chữ số 0.
Ưu điểm lớn nhất của Proof of Work đã được chứng minh là khả năng hoạt động được trong một thời gian dài cỡ vào năm đây là ưu điểm vượt trội hơn hẳn của Proof of Work so với các thuật toán đồng thuận khác.
Về khuyết điểm, Proof of Work tiêu thụ rất nhiều điện năng cho quá trình khai thác mỏ và thông lượng giao dịch thấp.
Bằng chứng cổ phần PoS Proof of Stake
Hiện nay có rất nhiều đồng cryptocurrency được tạo ra và sử dụng thuật toán đồng thuận Proof of Stake [PoS]. Proof of Stake yêu cầu người tham gia đặt cọc một phần những đồng cryptocurrency mà họ nắm giữ trong mạng lưới để xác minh các giao dịch. Thay vì đào bằng cách giải quyết những vấn đề khó khăn và phức tạp đòi hỏi chuyên sâu về tính toán để xác minh các giao dịch, người thợ mỏ sẽ đặt cọc tiền vào các giao dịch bằng cách khóa khoản cryptocurrency đó lại. Thợ mỏ được chọn để hoàn thành block này thường được lựa chọn dựa trên các tiêu chí như giá trị mà họ đặt vào mạng lưới so với tổng giá trị của mạng lưới hoặc thời gian mà khoản cryptocurrency sẽ bị khóa hoặc tiêu chí khác để đảm bảo rằng người thợ đào phù hợp với lợi ích lâu dài của cả mạng lưới.
Trong khi Proof of Work ngăn chặn các hành vi xấu bằng cách thiên hẳn về tính toán làm tốn thời gian và không kinh tế thì Proof of Stake lại ngăn chặn các hành vi đó bằng cách chuyển quyền xác minh cho những người có tổng giá trị cao nhất trong mạng lưới và nhờ thế, tạo nên khả năng thành công cao nhất. Những người thở mỏ đã đặt cọc vào chuỗi nhưng lại dấu hiệu gian lận thì sẽ bị mất luôn khoản đặt cọc đó.
Hiện nay, thuật toán Proof of Stake được sử dụng bởi Peercoin, Decred và Ethereum cũng đang có những động tác chuyển đổi thuận toán đồng thuận của mình từ Proof of Work sang Proof of Stake.
Ưu điểm của Proof of Stake là hiệu quả sử dụng năng lượng và khả năng ngăn chặn các cuộc tấn công tốt hơn Proof of Work, tuy nhiên ưu điểm này chưa được chứng minh là thực sự hiệu quả khi sử dụng để thực hiện các dự án lớn.
Bằng chứng ủy quyền cổ phần DPoS Delegated Proof of Stake
Tuy Delegated Proof of Stake có tên tương tự như Proof of Stake nhưng đi vào chi tiết thì hoạt động của hai thuật toán này là hoàn toàn khác nhau.
Trong DPoS, thay vì phải đặt cọc để xác thực giao dịch, những người nắm giữ token sẽ tiến hàng bỏ phiếu cho một nhóm được chọn để thực hiện vai trò xác nhận các giao dịch. DPoS vẫn phân cấp theo ý nghĩa rằng tất cả trong mạng lưới tham gia vào việc lựa chọn các nút nào xác thực các giao dịch, nhưng tập trung theo nghĩa một nhóm nhỏ hơn đưa ra các quyết định làm tăng tốc độ giao dịch và xác minh.
DPoS đảm bảo sự trung thực và công bằng bằng việc thực hiện các hoạt động bỏ phiếu liên tục và cũng liên tục xáo trộn trong hệ thống để đảm bảo những người được chọn trung thực và có trách nhiệm.
Ưu điểm của DPoS là khả năng mở rộng và thực hiện quá trình xác minh giao dịch nhanh, nhưng có khuyết điểm là nó chỉ tập trung vào một phần và mô hình quản trị vẫn chưa được chứng minh là có hiệu quả trong một dự án lớn.
DPoS được sử dụng bởi Steemit, EOS và BitShares.
Cơ chế đồng thuận chống gian lận BFT Byzantine Fault Tolerance
Byzantine Fault Tolerance [BFT] là một thuật toán đồng thuận có tính chất kỹ thuật cao.
Nói chung, các thuật toán đồng thuận BFT được sử dụng bởi các dự án cryptocurrency mà cho phép những người thực hiện xác minh quản lý mỗi trạng thái của một chuỗi và chia sẻ các thông điệp giữa mỗi khác để có được những bản ghi giao dịch chính xác và đảm bảo sự trung thực.
BFT được thực hiện bởi Ripple và Stellar.
Ưu điểm của BFT khả năng mở rộng và các giao dịch với chi phí thấp.
Tầm quan trọng của thuật toán đồng thuận với tiền điện tử
Như đã đề cập trước đây, các thuật toán đồng thuận là rất quan trọng để duy trì tính toàn vẹn và bảo mật của mạng tiền điện tử. Chúng cung cấp phương tiện để các nút phân tán đạt được sự đồng thuận về phiên bản đúng của blockchain. Việc đồng thuận với trạng thái blockchain hiện tại là điều cần thiết cho một hệ thống kinh tế kỹ thuật số hoạt động đúng.
Thuật toán đồng thuận Proof of Work được coi là một trong những lời giải tốt nhất cho Bài toán các vị tướng Byzantine. Nó cho phép tạo ra Bitcoin như một hệ thống chịu lỗi Byzantine. Điều này có nghĩa rằng blockchain Bitcoin có khả năng chống lại các cuộc tấn công, chẳng hạn như tấn công 51% [hoặc tấn công nhờ vào chiếm đa số]. Khả năng này có được không chỉ nhờ vào tính phi tập trung của mạng mà còn nhờ vào thuật toán PoW. Chi phí cao liên quan đến quá trình đào khiến cho các thợ đào sẽ không đầu tư nguồn lực của họ để phá vỡ mạng lưới.
Lời kết
Cùng với những sự bùng nổ của cryptocurrency, các loại thuật toán đồng thuận được tạo ra ngày càng nhiều để tạo nên những sự phát triển vượt bậc hơn nằm tối ưu các hoạt đồng của mỗi loại cryptocurrency. Do đó, không chỉ bốn thuật toán trên, hiện nay còn có rất nhiều các thuật toán đồng thuận khác được tạo ra cùng các đồng cryptocurrency mới như:
- Proof of Authority
- Proof of Weight
- Proof of History
- Proof of Reputation
- Proof of Elapsed Time
CẢNH BÁO: Đầu tư vào các sản phẩm tài chính tiềm ẩn rất nhiều rủi ro mà có thể không phù hợp với một số nhà đầu tư. Do đó hãy cân nhắc kỹ lưỡng và làm chủ bản thân trước khi đưa ra bất kỳ quyết định nào cấu thành từ những nội dung tham khảo tại website này.