Từ PoW, PoS cho đến dBFT: Lí giải ngắn gọn các giao thức đồng thuận của tiền điện tử

Mặc dù cộng đồng người dùng tiền điện tử vẫn thống nhất với nhau về lý tưởng của Blockchain cùng tiềm năng thay đổi thế giới mà loại công nghệ này có thể mang lại, song vẫn còn đó một khía cạnh mà luôn có tác động chia rẽ chẳng khác gì một đợt hard fork cả: nó mang tên “giao thức đồng thuận” – consensus protocol.

Kể cả Proof-of-Work (PoW) hiện vẫn đang là lựa chọn của Bitcoin cùng rất nhiều đồng coin khác, thế nhưng những cuộc tranh luận về tính ưu việt của Proof-of-Stake (PoS), cùng với nhiều giao thức đồng thuận khác, tiếp tục là chủ đề nóng bỏng mỗi khi được nêu lên.

Proof-of-Work (PoW)

Proof-of-Work (tạm dịch: Bằng chứng công việc) là “ông tổ” của giao thức đồng thuận và lại là một phát minh khác nữa của Satoshi – yêu cầu thợ đào phải giải các bài toán mật mã phức tạp để hợp thức hoá block và nhận lại phần thưởng dưới dạng coin hay token mới phát hành.

Tuy là giao thức đồng thuận đời đầu, song PoW đến nay vẫn chứng tỏ sự vững chắc của mình trước đủ các cách thức tấn công cả từ trong lẫn ngoài.

PoW hiện nay đang bị chỉ trích rất nhiều vì một số lí do sau. Thứ nhất, nó sử dụng rất nhiều năng lượng, với một số nghiên cứu thậm chí còn cho thấy lượng điện năng mà mạng lưới Bitcoin đang ngốn vào còn cao hơn nhu cầu tiêu thụ của tận 159 quốc gia. Những người phản đối Bitcoin như là Andrew Tayo chỉ ra là đa phần số năng lượng này đã bị lãng phí, bởi bất kể là có bao nhiêu thợ đào tham gia giải block đi nữa thì sẽ luôn chỉ có 1 người duy nhất nhận về phần thưởng đáng với công sức bỏ ra.

Thứ hai, Bitcoin lúc này đa phần đang được đào bởi máy ASIC, nên hoạt động khai thác BTC có thể xem như nằm trọn trong tay những công ty lớn như là Bitmain, vốn có thể đủ sức duy trì và gia tăng quy mô hoạt động của mình. Điều này khiến năng lực khai thác của mạng lưới bị tập trung hoá vào một nhóm nhỏ, làm không ít người giờ chuyển sang gọi Bitcoin là “đồng tiền điện tử tập quyền”. Mặc dù một số đồng tiền chạy PoW như Vertcoin vẫn có duy trì tính “kháng ASIC” của mình bằng cách liên tục thay đổi thuật toán, song PoW nhìn chung đang dần trở thành cuộc đua để luôn là kẻ đi đầu giữa các nhà sản xuất ASIC.

Bitcoin, Litecoin, Zcash và Ethereum Classic chỉ là một số những ví dụ tiêu biểu trong nhóm các đồng tiền sử dụng Proof-of-Work. PoW hiện vẫn là giao thức đồng thuận phổ biến nhất lĩnh vực tiền kỹ thuật số.

Proof-of-Stake (PoS)

Proof-of-Stake (tạm dịch: Bằng chứng sở hữu) ban đầu được thai nghén ra như là cách để tránh những vấn đề mà PoW đang gặp phải, như là cắt giảm mức tiêu thụ điện năng. Trong mô hình PoS, những node xác minh giao dịch trong mạng lưới có thể “stake” (đặt cọc) tiền của mình ra để bảo chứng rằng block tiếp theo là hợp lệ. Nếu đúng thì họ sẽ nhận được phần thưởng; còn sai thì người stake sẽ bị “phạt” số tiền mình cọc ra trước đó.

PoS sử dụng ít năng lượng hơn PoW. PoS cũng có hình phạt chủ động cho những hành vi thiếu trung thực, giảm gian lận trong quá trình xác minh.

Vì các node xác nhận không phải đóng góp năng lực tính toán cho mạng lưới, do đó sẽ càng gia tăng rủi ro các Blockchain sử dụng PoS sẽ dễ bị fork hơn là PoW (nghịch lý mà được người ta đặt cho cái tên là “nothing-to-stake”).

Bên cạnh đó, PoS có cơ chế ưu tiên cho những ai stake ra nhiều coin hơn, đồng nghĩa với việc sẽ càng thúc đẩy tập trung hoá tiền vào những tay chơi lớn. Thật vậy, đây chính xác là những gì đã xảy ra ở đồng NXT chạy PoS, khi một nhà đầu tư đã dần nâng mức stake của mình lên cho đến khi kiểm soát được 90% tổng cung coin.

Các đồng coin đang sử dụng giao thức đồng thuận Proof-of-Stake một cách toàn diện có thể kể đến Reddcoin, Decred và NavCoin. Bên cạnh đó, những nhược điểm với PoW đang khiến đội ngũ phát triển Ethereum đi đến quyết định sẽ chuyển sang tích hợp Casper – một dạng giao thức đồng thuận “lai” giữa PoW và PoS.

So sánh PoW và PoS

Do mức độ phổ biến hiện tại của Bitcoin và Ethereum, cuộc tranh luận ở thời điểm hiện tại về cơ chế đồng thuận chủ yếu xoay quanh PoW và PoS. Dù vậy, chúng cũng có một số khiếm khuyết tương tự nhau, như đã được giải thích bởi Jordan Earls, đồng sáng lập và trưởng nhóm phát triển Qtum:

“Sự chia rẽ đằng sau bao chọn lựa về thuật toán đào tiền thực chất đến từ tranh cãi rộng lớn hơn về so sánh giữa ‘tập trung’ với ‘phi tập trung’, chứ không phải là liệu nên chọn PoW hay là PoS. Kháng ASIC đến thời điểm hiện tại thì chỉ giống như tên gọi của nó, mới là “kháng” mà thôi. Hoạt động đào tiền do vậy đang dần bị tập trung hoá, buộc nhiều mạng lưới PoW phải thay đổi thuật toán đào tiền định kỳ để có thể chống chọi lại. Trong mạng lưới PoS, điều tương tự cũng đang diễn ra, khi một số mạng lưới chọn cơ chế đồng thuận có giới hạn công nghệ lên số lượng đơn vị xác minh, với hy vọng có thể đem lại lưu lượng xử lí giao dịch tối đa.”

Tuy nhiên, cần lưu ý là đây không phải là sự chia rẽ tuyệt đối, bởi PoW và PoS không phải là các mô hình đồng thuận duy nhất. Vậy còn những lựa chọn khác nào nữa?

Delegated Proof-of-Stake (dPoS)

Delegated Proof-of-Stake (tạm dịch: Bằng chứng sở hữu uỷ quyền) được phát minh bởi Daniel Larimer, đồng sáng lập của Steemit và hiện đang là Giám đốc Công nghệ của EOS – hai nền tảng mà giờ đều đang sử dụng dPoS. Ở đây, mạng lưới sẽ bỏ phiếu bầu ra các “Nhân chứng – Witness”, những người sẽ cùng nhau đồng thuận khi nào sẽ tạo block kế tiếp. Giống như mô hình PoS tiêu chuẩn, sức nặng lá phiếu của các thành phần mạng lưới sẽ được xác định bởi số token họ đang sở hữu.

dPoS giúp giảm độ trễ, bởi khi càng có ít người tham gia quá trình đồng thuận thì tốc độ sẽ được cải thiện lên. Bên cạnh đó, nhờ việc không phải sử dụng ASIC, nó thúc đẩy tính phân quyền, nhưng tất nhiên là phải đánh đổi lại một thứ gì đó, như sẽ được đề cập tiếp đây.

Việc sử dụng “Nhân chứng” đồng nghĩa rằng phân quyền hoá toàn diện là điều không bao giờ có thể xảy ra với dPoS. Hãy xem đây cũng giống như sự khác biệt giữa ‘dân chủ trực tiếp’ – tất cả các công dân đều bỏ phiếu cho mọi công việc – và ‘dân chủ gián tiếp’ – nơi công dân bầu ra đại biểu để thay mình phản ánh những nguyện vọng chung.

Vitalik Buterin từng viết một bài chỉ trích dPoS, cho rằng giao thức đồng thuận này sẽ dẫn đến một kiểu “dân chủ tài phiệt”, với những đại diện uỷ quyền đủ sức mạnh sẽ cấu kết với nhau để lập thành những nhóm lợi ích, chi phối toàn bộ hoạt động của mạng lưới. Larimer nhanh chóng lên tiếng đáp trả, bảo vệ cơ chế đồng thuận của mình trong bài viết mang tiêu đề “Những hạn chế của Quản trị Kinh tế Tiền điện tử”.

“Vitalik đang mơ tưởng về một cái “hộp đen” trong kinh tế tiền điện tử mà cho là bạn không thể cứ dựa vào bỏ phiếu, dù là bằng stake (dân chủ tài phiệt) hay là theo cá nhân (dân chủ bình thường).”

Vị CTO của EOS còn nêu rõ quan điểm của mình rằng đồng thuận chỉ là một phần của mạng lưới, và “mỗi cộng đồng sẽ có cách định nghĩa của riêng họ về thế nào là ‘đúng’ và ‘sai’, thứ mà chỉ có thể được đo đếm thông qua một cuộc bỏ phiếu lấy ý kiến khách quan của thành viên cộng đồng”.

Delegated Proof-of-Stake hiện đang được áp dụng vào tất cả các dự án của Dan Larimer – cụ thể là BitShares, Steemit và EOS.

Proof-of-Assignment (PoA)

Tương tự như dPoS, mô hình Proof-of-Assignment (tạm dịch: Bằng chứng chuyển nhượng) sẽ thiết lập một số node được tín nhiệm trong mạng lưới, và những node này sẽ có trọng trách lưu trữ toàn bộ sổ cái Blockchain. Từ đó, nhờ việc cho phép các thành phần khác tham gia mạng lưới có thể tiếp tục hoạt động mà không cần phải sao lưu bản ghi sổ cái, PoA cho phép bất kỳ thiết bị Internet-of-Things nào kết nối được với hệ thống đều có thể tiến hành đào token. Quá trình này, mang tên “micro-mining”, đồng nghĩa với việc kể cả những thiết bị gia dụng cũng có thể đóng góp năng lực tính toán đến cho Blockchain.

Bằng cách thu thập năng lực tính toán của mạng lưới rộng lớn máy móc, PoA có thể tăng tốc độ giao dịch với mức tiêu thụ điện năng thấp hơn.

PoA chỉ mới đang ở trong giai đoạn phát triển sơ khởi và cần phải chứng minh được khả năng của mình để thu hút tiếp nhận.

Proof-of-Assignment được phát triển bởi IOTW, một dự án Blockchain với tầm nhìn kết nối tất cả những thiết bị Internet vào một mạng lưới Blcokchain. Fred Leung, nhà sáng lập kiêm CEO của IOTW, giải thích:

“Mục đích cuối cùng là để thúc đẩy tiếp nhận Blockchain rộng rãi thì cần phải đưa Blockchain vào tận mỗi ngôi nhà. PoA và micro-mining sẽ cho phép bất kì thiết bị nào cũng có thể đào mà không tốn thêm chi phí phần cứng để lưu trữ sổ cái. Kể cả những người bình thường cũng sẽ có cơ hội nhận được phần thưởng đào block, từ đó học thêm về Blockchain và tiền điện tử. PoA sử dụng rất ít năng lượng, bởi nó không cần tính toán Proof-of-Work. Cơ chế micro-mining, kết hợp với giao thức nhân chứng, sẽ cho phép giảm số lượng sổ cái nhưng vẫn giữ nguyên số node xác minh giao dịch.”

Delegated Byzantine Fault Tolerance (dBFT)

Delegated Byzantine Fault Tolerance (tạm dịch: Dung sai lỗi Byzantine uỷ quyền) được phát triển bởi đội ngũ đằng sau NEO (trước đây có tên là AntShares), với mục đích nhằm giải thích cho “Bài toán vị tưởng Byzantine”. Hệ thống này bao gồm các node, các đại diện uỷ quyền (người sẽ xác nhận block) và một người phát ngôn (người sẽ khởi xướng block kế tiếp).

Malcolm Lerider, nhà phát triển cấp cao tại NEO chia sẻ như sau về giao thức dBFT:

“dBFT được phát minh ra bởi NEO và đã được chứng minh là hoạt động vô cùng hiệu quả. Nó là một giao thức đồng thuận phát triển với tính hoàn thiện tuyệt đối, đồng nghĩa với việc 100% các giao dịch sẽ được hợp thức hoá và không thể đảo ngược sau lần xác nhận đầu tiên. Blockchain sẽ không thể bị fork nếu tích hợp dBFT, và các giao dịch xâu chuỗi giá trị cao sẽ được xử lý nhanh hơn. Nó được lồng ghép các quy định quản lý và cả ứng dụng doanh nghiệp vào đó.”

Vitalik Buterin lập luận rằng tính bất biến 100% lúc nào cũng chỉ là một khái niệm nằm trên sách vở. Tuy nhiên, Blockchain NEO từ trước đến nay vẫn chưa ghi nhận một lần giao dịch bị đảo ngược mà cho thấy khẳng định của đội ngũ phát triển là sai sự thật.

dBFT hiện đang được sử dụng bởi NEO.

Lời kết

Blockchain, với tư cách mà một loại công nghệ, vẫn còn đang ở trong giai đoạn phát triển. Chính vì thế, không khó hiểu khi cuộc tranh luận đi tìm lời giải đáp cho câu hỏi đâu mới là giao thức đồng thuận “đúng” vẫn chưa phân định người thẳng kẻ thua. Nhiều lập luận chỉ trích được đưa ra – như là mức độ phi tập trung và phân quyền – đụng chạm thẳng đến bản chất của công nghệ Blockchain.

Do đó, ít nhất là tính đến thời điểm hiện tại, ta vẫn chưa thể đi đến được một “đồng thuận” cuối cùng nào về việc đâu là giao thức đồng thuận tối ưu nhất.

Coin68 tổng hợp