Giải Thích: Proof of Work (PoW) Trong Blockchain Là Gì?
_in_Blockchain_-_Featured_Image.jpg)
Blockchain được tiếp nhận phổ biến thông qua lăng kính Đồng Thuận Nakamoto của Bitcoin. Nhưng để hiểu Proof of Work là gì, cần thiết phải quan sát kỹ cách PoW triển khai bền bỉ.
Proof of Work (thường viết tắt là PoW) là một thuật toán đồng thuận được sử dụng để ngăn chặn tấn công 51% hoặc chi tiêu kép. Tiền điện tử như Bitcoin đang sử dụng PoW đồng thuận để xác nhận giao dịch và sản xuất khối mới thêm vào chuỗi. Với PoW, thợ đào cạnh tranh để hoàn thành giao dịch trên mạng lưới để đổi lấy phần thưởng cho tốc độ và độ chính xác của họ.
Những Điểm Then Chốt:
Hiểu được mô hình của Proof of Work và cách nó được sử dụng để bảo mật mạng blockchain.
Tìm hiểu các thợ đào đang thực sự đang giải bài toán nào và những phép tính đó có ảnh hưởng đến thế nào tới toàn thể cộng đồng này.
Biết được ai tham gia quá trình đào sử dụng đồng thuận Proof of Work.
Biết được tiền điện tử nào vẫn đang dựa trên Proof of Work và vì sao Ethereum chọn hard fork cho Ethereum 2.0.
Có cái nhìn tổng thể về việc tại sao đồng thuận Proof of Stake lại bảo mật hơn và công bằng hơn Proof of Work.
Proof of Work Áp Dụng trên Blockchain Như Thế Nào?
Blockchain với thuật toán đồng thuận Proof of Work là cơ chế cổ điển nhất và là thuật toán nổi tiếng nhất. Tất nhiên, có nhiều lý do góp phần vào sự nổi tiếng của nó. Nhưng lý do chính là do khả năng nâng cao tính trung thực trong hệ sinh thái phi tập trung. Dù có nhiều thuật toán khác, PoW vẫn bền bỉ để đạt được mục tiêu Khả Năng Chịu Lỗi Byzantine (BFT).
Để hiểu được hoàn toàn BFT là gì, đó là một hệ thống có khả năng chịu được các lỗi liên quan tới Vấn Đề của Tướng Byzantine. Nghĩa là một mạng lưới có thể tránh các tình huống mà một số nút mạng (hay thợ đào) chống lại sự đồng thuận. 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.
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.
Cuối cùng, PoW đồng thuận tạo ra một nền kinh tế tương đối lành mạnh và minh bạch. Chủ yếu là khuyến khích người dùng tiếp tục gắn bó với hệ sinh thái.
Phép Toán Nào Liên Quan Tới PoW?
Những phép toán này đề cập tới sự đa dạng của các biến số học không phổ biến. Trên hết, những phép toán này yêu cầu rất nhiều năng lực tính toán để giải.
Nó bắt đầu từ những vấn đề chung Byzantine tới hàm hashing phức tạp. Ví dụ:
Một hàm hash tham gia vào quá trình để tạo ra một đầu ra ngẫu nhiên với kích thước cụ thể từ một đầu vào. Hash là một trị số (hoặc mục tiêu) quyết định ai sẽ đào khối một cách chính xác.
Giải một phân tích số nguyên bao gồm một hợp số tách ra thành nhiều số nguyên nhỏ kết hợp với giới hạn số nguyên tố và phép nhân.
Nó hoạt động như một giao thức câu đố dự phòng để bảo mật mạng lưới trước tấn công DoS, loại cần có lệnh xác định. Thay vì giải một hàm, nó giống tìm nguyên nhân gốc hơn.
Với mỗi khối được kiểm định thành công, một phần thưởng được trao để bù đắp công sức. Tuy nhiên, khả năng mở rộng và bảo mật là thách thức chính khi mạng lưới tăng trưởng. Sức mạnh hash lớn lên song song với độ phức tạp của các câu đố. Kết quả là, Proof of Stake được giới thiệu để chống lại các sai sót vốn có của Proof of Work.
Người Sáng Lập Proof of Work Là Ai?
PoW đồng thuận được sáng lập trước khi mạng lưới Bitcoin được phát minh. Thuật toán PoW được giới thiệu năm 1993, khi Moni Naor và Cynthia Dwork xuất bản một bài báo để ngăn chặn tấn công DoS. Bài báo chủ yếu thảo luận về một thuật toán tiềm năng giúp ngăn ngừa gian lận và ổn định trong dài hạn.
Và trước khi Satoshi Nakamoto nổi tiếng nói về thuật toán PoW trong Bitcoin blockchain, nhà khoa học máy tính và hoạt động mật mã học Hal Finney (Harold Thomas Finney II) giới thiệu một hệ thống khác gọi là RPoW (Reuseable Proof of Work) năm 2004. Hệ thống hoạt động bằng cách nhận Hashcash không thể giao dịch hay không thể thay thế dựa trên token Proof of Work. Đổi lại, tạo ra một token có chữ ký số RSA có thể trao đổi từ người này qua người khác.
Một ví dụ khác sớm hơn về thuật toán Proof of Work là HashCash của Adam Back. Nó yêu cầu người gửi thực hiện một phép tính nhỏ trước khi gửi email. Kết quả là người nhận có thể giảm bớt spam.
PoW liên quan Thế Nào tới Đồng Thuận Bitcoin Nakamoto?
PoW áp dụng mô hình các nút mạng giải phép toán để tạo ra khối mới thêm vào mạng lưới. Những người dẫn đầu khối tạo ra khối tiếp theo, được lựa chọn trong một thể thức giống như trò xổ số tương ứng với những đóng góp sức tính toán của họ tới quá trình (ví dụ hash). Có hai loại người tham gia chính trong mẫu liên kết PoW: thợ đào và người điều hành nút mạng.
Thợ Đào
Nút mạng tham gia vào tính toán được gọi là thợ đào, và quá trình giải toán gọi là đào. Cần có cộng đồng thợ đào để thực hiện một lượng công việc khổng lồ để giải mỗi phép toán nối tiếp nhau. PoW khiến nó dễ dàng hơn khi một nút mạng tạo ra khối cho những người khác xác minh quá trình dẫn tới giải pháp.
Nút Mạng
Nút mạng cần dành thời gian với những phép tính cồng kềnh. Vì thế, quá trình đó ngốn một lượng điện khổng lồ, gây hại cho môi trường. Các nút mạng phi tập trung trong mạng lưới phải xác minh tiền điện tử của blockchain được “đào” để nhận phần thưởng sử dụng cơ chế Proof of Work của các thợ đào độc lập.
Người Kiểm Định
Dựa trên bằng chứng mật mã hóa và các quy tắc đồng thuận của Bitcoin, những người điều hành nút mạng có vai trò như người kiểm định tối cao trạng thái của mạng lưới. Các nút mạng khách có thể làm thợ đào, từ chối khối không hợp lệ và giao dịch trên mạng lưới. Mất trung bình từ 40 đến 60 phút để người kiểm định chấp thuận giao dịch trên mạng lưới blockchain dưới cơ chế đồng thuận Proof of Work.
PoW Có Bảo Mật Không?
Thuật toán Proof of Work cực kỳ bảo mật vì nó có thể chịu được BFT. Thêm nữa, cách hoạt động của nó khiến nó còn bảo mật hơn. Bên cạnh đó, mỗi hash của khối chứa hash của khối trước; điều này làm tăng tính bảo mật và ngăn chặn bất kỳ khối vi phạm nào trên Proof of Work blockchain.
Để thay đổi một khối, thợ đào cần phải tạo ra một khối mới có cùng khối mẹ. Như vậy, cần phải tạo lại toàn bộ chuỗi khối và làm lại khối công việc họ đang làm. Từ đó, blockchain có thể tránh được nguy cơ giả mạo.
Ưu và Nhược Điểm của PoW
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.
Đồng Nào Đang Sử Dụng Proof of Work?
Bitcoin vẫn là đồng coin phổ biến nhất sử dụng đồng thuận PoW. Tuy vậy, có nhiều đồng coin khác vẫn sử dụng thuật toán này. Trước giai đoạn giảm một nửa, Bitcoin vẫn còn giá trị. Nhưng rất nhiều thợ đào đang tìm kiếm một thứ thay thế, vì ngày càng khó và đắt đỏ hơn để đào được một khối.
Mọi người bắt đầu đặt câu hỏi loại tiền điện tử nào là tốt nhất để đào. Chúng tôi tìm thấy một vài cái tên dưới đây:
Litecoin: Tương tự như Bitcoin, Litecoin cũng có tính năng SegWit làm tăng giới hạn kích thước khối bằng cách xóa dữ liệu khỏi mạng lưới. Điều khiến Litecoin khác biệt Bitcoin là thời gian giao dịch siêu nhanh ở mức giá thấp hơn.
DASH: Nó được quảng cáo là nhanh hơn và giao dịch kín hơn trong không gian crypto. Giao dịch tức thời là một điểm cộng để các thợ đào đầu tư thời gian vào DASH.
Monero: Đây là một loại altcoin phổ biến khác sử dụng PoW đồng thuận. Là một tiền điện tử mã nguồn mở, Monero tập trung vào khả năng trao đổi, tính riêng tư, minh bạch, và phi tập trung thông qua một sổ cái công khai.
Bitcoin Cash: là một altcoin con của mạng Bitcoin hard fork. Dù nó sử dụng PoW theo thuật toán đồng thuận bảo mật, Bitcoin Cash vẫn là một trong các nạn nhân của tấn công 51%.
ZCash: Nó hướng tới việc cung cấp sự riêng tư thông qua ẩn danh, không giống bất kỳ loại tiền điện tử nào. Mạng lưới Zcash sử dụng cùng hàm hash Proof-of-Work SHA-256 như Bitcoin.
Ethereum Classic: Dù Ethereum 2.0 đã chuyển sang PoS, Ethereum Classic vẫn đang sử dụng PoW đồng thuận để bảo vệ mạng lưới của nó. Tuy thế, vì chỉ là một chuỗi nhỏ, Ethereum Classic dễ bị tấn công 51% hơn và gây ra chi tiêu kép cho đồng coin.
Proof of Stake có tốt hơn Proof of Work?
Một cuộc tranh luận đang nổi lên với chiều hướng thiên về Proof of Stake (PoS) trong không gian crypto những năm gần đây. Khi so sánh PoS và PoW, nhiều chuyên gia tin rằng PoS chắc chắn tốt hơn PoW. Một trong những lý lẽ chính chống lại PoW là nó cần rất nhiều sức mạnh tính toán, nghĩa là tiêu thụ rất nhiều năng lượng và ảnh hưởng xấu tới môi trường. Lấy Bitcoin làm ví dụ; năng lượng trung bình cần để duy trì mạng lưới Bitcoin nhiều hơn toàn bộ nước Thụy Sĩ sử dụng.
Bên cạnh đó, đồng thuận PoW có rủi ro cao về tính tập trung. Đồng thuận này đã được đánh giá kỹ lưỡng về khả năng thực thi thấp và khả năng mở rộng cho việc chấp hành giao dịch trên chuỗi.
Tổng quan, thuật toán PoS cung cấp lợi thế kinh tế cao hơn (cổ tức) cho người dùng, cho phép họ chạy nút mạng chủ hoặc đưa coin vào nền tảng để đặt cược và master codes. Nó công bằng hơn và ổn định hơn trong dài hạn.
Kết Luận
Là cơ chế đồng thuận nguyên thủy, PoW giới thiệu một lý thuyết trò chơi về đám đông, phân phối tính toán, đồng thuận xã hội, kinh tế thị trường, và bằng chứng mật mã học. Nó tạo ra công nghệ blockchain, cho phép các mạng lưới hoạt động với tính bảo mật, bền vững, phân phối đồng thuận.
Dù thế nào thì sẽ ngày càng nhiều blockchain chuyển sang PoS trong tương lai - PoW đánh dấu một phát minh nổi bật trong tính toán và thiết kế lý thuyết trò chơi.