Cơ chế đồng thuận blockchain là một phần quan trọng trong quá trình vận hành một blockchain. Nó giúp xác định tính trung thực, đồng nhất và liên tục để blockchain có thể hoạt động một các tốt nhất. Vậy có những cơ chế đồng thuận nào? Các cơ chế đồng thuận này có gì khác nhau? Cùng Coin68 tìm hiểu về các loại cơ chế đồng thuận trong bài viết dưới đây.
Tổng quan về các cơ chế đồng thuận trên blockchain
Cơ chế đồng thuận trên Blockchain là gì?
Về bản chất, blockchain vốn là một cơ sở dữ liệu phân tán phi tập trung có khả năng lưu lại lịch sử hoạt động mà không cần sự can thiệp của cơ quan tập trung. Vậy nên, để vận hành một blockchain thì cần phải có một cơ chế đảm bảo việc vận hành các điểm xác thực (Node) diễn ra đồng bộ, thống nhất với nhau và cơ chế đó là Cơ chế đồng thuận (Consensus Mechanism).
Những yêu cầu nào về cơ chế đồng thuận
Việc phát triển và xây dựng cơ chế đồng thuận là một trong những điều quan trọng nhất khi phát triển một blockchain vì đây là cơ chế ảnh hưởng rất lớn về Tam đề Blockchain: Phân quyền, mở rộng và bảo mật.
Vấn đề đồng thuận trong hệ thống blockchain phải đảm bảo được:
- Thứ nhất: đảm bảo rằng khối tiếp theo trong blockchain là phiên bản đúng duy nhất nhằm tránh các vấn đề phân nhánh.
- Thứ hai: giữ cho mạng lưới blockchain ổn định, có khả năng kháng các lỗi do vô tính hoặc cố ý được tạo ra bởi những kẻ tấn công có nguồn lực mạnh mẽ nhằm phá hủy mạng lưới.
Để giải quyết các vấn đề trên thì các blockchain và giao thức phải đáp ứng được một số yêu cầu sau:
- Tính kết thúc: Đảm bảo cuối cùng các thành viên phải đưa ra thống nhất về một quyết định nào đó, hay còn có thể hiểu là quá trình đồng thuận không thể kéo dài vô hạn hoặc ít nhất là vượt quá một số thời gian cho phép.
- Tính vẹn toàn: Các quyết định của một thành viên sẽ không gây quá nhiều tác động.
- Tính thống nhất: Các thành viên cuối cùng phải đồng ý về cùng một giá trị.
- Tính chịu lỗi: các giao thức đồng thuận phải có khả năng chịu lỗi hoặc có khả năng phục hồi nếu xảy ra lỗi trong quá trình đồng thuận
Qua những vấn đề và những hướng giải quyết trên thì trên Blockchain đã diễn sinh vô số phương pháp và cơ chế đồng thuận để đáp ứng lấy như cầu của người dùng.
Một số cơ chế đồng thuận nổi bật
Proof of Work (PoW)
Đặc điểm của Proof of Work
Blockchain với thuật toán đồng thuận Proof of Work là cơ chế cổ điển nhất và là thuật toán nổi tiếng nhất. Tuy có rất nhiều lý do để cơ chế đồng thuận này trở nên nổi tiếng, nhưng tính trung thực, bảo mật của cơ chế này tương đối cao, ổn định và có thể dễ dàng chịu đựng được các Vấn đề Byzantine (BFT).
Vấn đề BFT là khả năng của blockchain có thể tránh thoát và vượt qua tình huống khi các Node vận hành chống lại sự đồng thuận được đưa ra. Với sự trợ giúp của các đặc trưng BFT, thuật toán PoW hoạt động theo cách mà các nút mạng có thể kiểm định một khối trong một mạng lưới bằng cách giải một phép toán phức tạp.
Cách thức vận hành
Khi người dùng blockchain muốn gửi token cho nhau thì Hệ thống sẽ sử dụng một chiếc sổ cái phân quyền để chuyển một lượng giao dịch nhất định vào 1 block. Tuy nhiên, phải cần đến bàn tay con người tham gia vào công đoạn xác nhận các giao dịch và sắp xếp block.
Trọng trách đặc biệt trên thường được chúng ta biết đến với tên gọi mining (đào khối/block), còn những người đảm nhiệm công việc ấy chính là các miner (thợ đào).
Nguyên lí chính của quá trình ấy là một phương trình toán học phức tạp và nhiệm vụ là tìm ra phương thức để giải quyết nó càng nhanh gọn càng tốt.
Người đầu tiên giải được phép toán nhận được đồng thuận cho phép chọn một khối để thêm vào blockchain. Đổi lại, nút mạng thành công nhận được phần thưởng là token. Ví dụ, trong mạng Bitcoin, phần thưởng là BTC.
Ưu điểm
- Tránh được tấn công DDoS.
- Công bằng và minh bạch.
- Giới hạn tác động của các phần crypto nhỏ do thợ đào nắm giữ.
- Thu hút cộng đồng bằng việc duy trì một mạng lưới lành mạnh.
Nhược điểm
- Chi phí lớn để sắm các thiết bị máy tính chuyên nghiệp, thiết bị ngoại vi, và tiêu thụ điện năng.
- Các phép toán phức tạp không có giá trị trong giáo dục hay các công việc hàng ngày, chỉ hữu dụng khi kiểm định khối.
- Nó khiến blockchain tập trung hóa hơn là phi tập trung.
- Việc đào sẽ giảm dần khi phần thưởng không còn hấp dẫn nữa.
Các blockchain ứng dụng
Hiện tại, do áp lực từ việc sử dụng quá nhiều nguồn điện và pháp lý, cơ chế đồng Proof of Work không còn nhận được quá nhiều sự hoan nghênh từ phía chính phủ các nước. Tuy nhiên, vẫn còn blockchain nổi tiếng vẫn còn hoạt động như:
Proof of Stake (PoS)
Đặc điểm của Proof of Stake
Proof of Stake (PoS) có thể được hiểu là Bằng chứng ký gửi hay Bằng chứng cổ phần. Trong đó, các Node phải Stake coin để tham gia xác nhận các giao dịch trên block.
Cách thức vận hành
Proof of Stake yêu cầu những người tham gia phải đóng góp một lượng coin nhất định để xác nhận đồng thuận cho block. Khi xác nhận thành công (unlock), phần thưởng của block sẽ xuất hiện sau đó chia cho những người đã đóng góp. Mỗi người tham gia sẽ nhận theo mức họ đã đóng góp trước đó. (Ví dụ góp 1000$, lãi 10% thì sẽ nhận được 100$).
Bất kỳ ai muốn tham gia vào quá trình đặt cổ phần này đều phải sở hữu số lượng coin trong hệ thống blockchain. Sau khi staking (đặt cược) thành công, coin sẽ bị lock (khóa) để làm tài sản thế chấp của mạng lưới.
Trong Proof of Stake sẽ khuyến khích tham gia xác thực các khối phần thưởng là một khoản thanh toán dưới dạng phí giao dịch. Trái ngược với tiền tệ mới được tạo ra trong các hệ thống POW.
Ưu điểm
- Chi phí vận hành thấp hơn so với cơ chế đồng thuận Proof of Work
- Khả năng mở rộng cao
- Tiết kiệm năng lượng
- Tác động tới môi trường thấp
Nhược điểm
- Tính bảo mật cần phải xem xét
- Tính mở rộng
Các blockchain ứng dụng
Tại thời điểm hiện tại (2022) thì đa phần các blockchain đều tập trung phát triển dự theo mô hình cơ chế đồng thuận Proof of Stake.
Điển hình nhất là các blockchain như:
Ngoài ra, cơ chế Proof of Stake có rất nhiều biến thể như Delegated Proof of Stake, Nominated Proof of Stake, Liquid Proof-of-Stake (LPoS),… và điều này cho thấy sự phát triển và linh hoạt của blockchain.
Proof of History (PoH)
Đặc điểm của Proof of History
Proof of History là công nghệ giúp việc xác thực trên Solana có thể tạo các block tiếp theo mà không cần phải phối hợp với toàn bộ mạng trước, vì chúng có thể tin tưởng vào timestamp và thứ tự của các thông báo mà chúng đã nhận được.
Cách thức vận hành
Proof of History cho phép tất cả giao dịch trên blockchain Solana đều được hashing bằng cách sử dụng SHA256 hash function. Thuật toán này nhận một đầu vào và tạo ra một đầu ra duy nhất cực kỳ khó dự đoán. Solana lấy đầu ra của một giao dịch và sử dụng nó làm đầu vào cho lần hashing tiếp theo.
Quá trình hashing này tạo ra một chuỗi giao dịch được mã hoá liên tục, tạo ra một thứ tự giao dịch rõ ràng, có thể xác minh được. Bằng cách này, mạng Solana có thể tin tưởng thứ tự của các giao dịch được tạo ra và đẩy tốc độ giao dịch lên cao.
Ưu điểm
- Tốc độ giao dịch
- Khả năng mở rộng
Nhược điểm
- Tính bảo mật
- Tính phi tập trung
- Chỉ có mỗi blockchain Solana phát triển cơ chế đồng thuận này
Các blockchain ứng dụng
Hiện tại thì có mỗi blockchain Solana (SOL) đang ứng dụng cơ chế đồng thuận này.
Proof of Uniqueness và Proof of Existence
Đặc điểm của Proof of Uniqueness và Proof of Existence
Khác với các cơ chế Proof of Stake hay Proof of Work, Humanode được vận hành trên cơ chế hoàn toàn mới là Proof of Uniqueness (bằng chứng cho sự duy nhất) và Proof of Existence (bằng chứng cho sự tồn tại).
Với cơ chế này, người dùng cần phải sử dụng mật mã sinh trắc học với crypto để xác minh tính duy nhất và sự tồn tại duy nhất. Điều này cho phép mỗi người có thể tự động trở thành một node tham gia vào mạng lưới
Cách thức vận hành
Để triển khai và vận hành một Node trên mạng lưới của Humanode có cơ chế Proof of Uniqueness (bằng chứng cho sự duy nhất) và Proof of Existence (bằng chứng cho sự tồn tại), các Validator cần phải trải qua một quy trình xác thực sinh trắc học của từng cá nhân để minh chứng rằng họ là tồn tại duy nhất trong mạng lưới này.
Một người chỉ có thể tạo và vận hành duy nhất một Node và mỗi Node có một phiếu bầu trong hệ thống. Cơ chế đồng thuận PoU và PoE sẽ không quan tâm Validator có hay không có bao nhiêu tiền, sống ở đâu, là ai, chủng tộc gì, tín ngưỡng, giới tính, giai cấp, địa vị xã hội, quốc tịch hoặc ngoại hình. Tất cả những gì hệ thống quan tâm là Validator có phải là một con người và là tồn tại duy nhất hay không. Cũng vì cơ chế độc nhất này tạo ra sức mạnh nhờ sự phân phối đồng đều quyền lực.
“Bạn chỉ có 1 phiếu bầu, tôi chỉ có 1 phiếu bầu, chúng ta đều có quyền lực như nhau”.
Ngoài ra, nếu bạn là một scammer và tính scam cả dự án, thì sinh trắc của bạn sẽ bị đưa vào danh sách đen và bị phạt theo tùy mức độ vi phạm. Trong trường hợp tệ nhất thì bạn sẽ mất quyền truy cập và mạng lưới.
Ưu điểm
- Tổng chi phí vận hành tiết kiệm
- Người dùng tự thành một node tăng tính phi tập trung
- Tương thích EVM
- Mở rộng thị trường phi tập trung
Nhược điểm
- Công nghệ còn mới và chưa được nhiều người biết đến.
Các blockchain ứng dụng
Humanode (HMND) là một dự án nổi bật trong việc sử dụng công nghệ đồng thuận Proof of Uniqueness và Proof of Existence.
So sánh các cơ chế đồng thuận
Tạm kết
Nhìn chung, cơ chế đồng thuận là một phần tất yếu trong quá trình vận hành một blockchain và trong tương lai thì các cơ chế đồng thuận sẽ còn phát triển và mở rộng hơn.
Coin68 không chịu trách nhiệm với bất kỳ quyết định đầu tư nào của các bạn. Chúc các bạn thành công và kiếm được thật nhiều lợi nhuận từ thị trường tiềm năng này.
Humanode là một nền tảng tài chính dựa trên công nghệ blockchain, được hỗ trợ và vận hành bởi các node trên toàn thế giới, được tạo ra và duy trì bằng cách sử dụng các nhận dạng sinh trắc học có thể kiểm tra được. Dự án Humanode là mạng sinh trắc học tiền mã hóa đầu tiên (first crypto-biometric network) và được xây dựng trên nguyên tắc “một người = một node = một vote”.
Có thể bạn quan tâm:
