Thuật toán đồng thuận Blockchain là phần quan trọng không thể thiếu để hoạt động mạng Blockchain. Thuật toán đồng thuận là nguyên tắc cơ bản giúp các nút trong mạng đạt được sự đồng tình về trạng thái của giao dịch và cập nhật dữ liệu. Một số cơ chế đồng thuận phổ biến trong Blockchain như Proof of Work (PoW) và Proof of Stake (PoS). Cùng tìm hiểu về khái niệm, tầm quan trọng của thuật toán đồng thuận và các cơ chế đồng thuận phổ biến.
Thuật toán đồng thuận Blockchain là gì?
Thuật toán đồng thuận Blockchain đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chính xác, trung thực và minh bạch của các giao dịch trên mạng. Mạng Blockchain thường bao gồm nhiều nút hoạt động cùng nhau để xác nhận giao dịch, tạo ra hệ thống phi tập trung.
Khi giao dịch được thêm vào Blockchain, nó phải được thừa nhận bởi tất cả các nút trong mạng. Nếu bất kỳ khối nào bị thay đổi hoặc không đồng thuận với thông tin trong các khối khác thì giao dịch bị từ chối và không được lưu trữ trong Blockchain. Yếu tố giúp đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu trên mạng Blockchain.
Có nhiều cơ chế đồng thuận được sử dụng trong Blockchain và được lựa chọn phụ thuộc vào mục tiêu và cấu trúc của dự án cụ thể. Các cơ chế đồng thuận Blockchain phổ biến như Proof of Work (PoW) và Proof of Stake (PoS).
Ban đầu, Proof of Work (PoW) được sử dụng trong Bitcoin và nhiều Blockchain khác. Khi Proof of Stake (PoS) xuất hiện trở nên phổ biến hơn nhiều khi Ethereum chuyển từ PoW sang PoS để cải thiện hiệu suất và giảm tiêu thụ năng lượng. Các dự án riêng của doanh nghiệp thường sử dụng biến thể khác nhau của thuật toán đồng thuận Blockchain như Delegated Proof of Stake (DPoS) hoặc Proof of Authority (PoA) để quản lý và bảo mật mạng.
Tầm quan trọng của thuật toán đồng thuận trên Blockchain
Các Blockchain không thể thiếu thuật toán đồng thuận vì đây là cơ chế cốt lõi đảm bảo tính phi tập trung và an toàn của mạng lưới. Thay vì dựa vào sự kiểm soát của cá nhân hoặc tổ chức, Blockchain cho phép bất kỳ ai tham gia bằng cách trở thành một phần của mạng lưới với vai trò node.
Cơ chế đồng thuận Blockchain là hệ thống bảo vệ vững chắc chống lại việc thay đổi dữ liệu và ngăn chặn các giao dịch gian lận từ hacker. Nhờ vào thuật toán đồng thuận Blockchain, mỗi giao dịch được xác minh bởi các node trên mạng lưới ngang hàng.
Khi thuật toán đồng thuận Blockchain hoạt động ổn định và an toàn, mạng Blockchain bất khả xâm phạm và bảo mật. Số lượng node hoặc người xác minh càng nhiều, mạng Blockchain càng trở nên mạnh mẽ, không thể kiểm soát bởi số ít.
Tổng hợp các cơ chế đồng thuận Blockchain thường gặp
Cơ chế đồng thuận Blockchain đa dạng và phong phú để phục vụ cho các dự án khác nhau. Dưới đây là một vài cơ chế động thuận Blockchain phổ biến mà bạn nên tham khảo.
PoS (Proof of Stake)
Proof of Stake (PoS) còn được gọi là bằng chứng cổ phần là thuật toán đồng thuận phổ biến của Blockchain, được đưa ra lần đầu bởi Ethereum. Khác với Proof of Work (PoW), PoS không đòi hỏi sử dụng sức mạnh tính toán từ các máy tính. Thay vào đó, PoS đòi hỏi các node tham gia xác thực giao dịch phải đặt cược số lượng cố định của token native để có quyền tham gia vào quá trình xác thực và tạo khối.
Các validator node trong mạng PoS nhận phí giao dịch làm phần thưởng. Khi giao dịch diễn ra, các validator được chọn ngẫu nhiên để xác thực giao dịch và số lượng token đã stake ảnh hưởng đến tỷ lệ được chọn.
PoS tiết kiệm chi phí, thân thiện với môi trường hơn PoW, dễ dàng tham gia, không cần sử dụng thiết bị phần cứng mạnh mẽ. PoS trở thành lựa chọn phổ biến của nhiều Blockchain như Cosmos (ATOM), Binance Coin (BNB), Ontology (ONT)…
PoW (Proof of Work)
Proof of Work (PoW) hay còn gọi là bằng chứng công việc là thuật toán đồng thuận Blockchain đầu tiên xuất hiện và nổi tiếng được sử dụng bởi Bitcoin. Trong cơ chế đồng thuận PoW, các node trong mạng sử dụng sức mạnh tính toán để giải quyết các bài toán phức tạp tạo ra các mã hash. Node đầu tiên giải quyết thành công bài toán được trao quyền xác thực giao dịch và được phần thưởng dưới dạng BTC. Quá trình này được gọi là “đào coin” và các node tham gia được gọi là thợ đào.
Khi node giải quyết bài toán và xác thực, giao dịch đó được kiểm tra và xác nhận bởi tất cả các node khác trong mạng lưới. Nếu kết quả được chấp nhận, tất cả các node thêm giao dịch này vào Blockchain tạo ra sổ cái dễ dàng xác minh và đồng bộ hóa.
PoW tiêu tốn nhiều điện năng và đòi hỏi phần cứng mạnh mẽ nên khá đắt đỏ và không thân thiện với môi trường. Thời gian tạo ra và xác thực khối trên mạng PoW cũng mất nhiều thời gian hơn so với các thuật toán đồng thuận khác. PoW trở thành cơ chế đồng thuận đầu tiên liên quan mật thiết với Bitcoin (BTC), Ethereum (ETH) và nhiều dự án khác.
PoH (Proof of History)
Proof of History (PoH) còn được gọi là bằng chứng lịch sử là thuật toán đồng thuận Blockchain mới được Solana giới thiệu. Thay vì dựa trên tính logic, thuật toán đồng thuận Blockchain PoH sử dụng timeline của các giao dịch làm tài liệu tham khảo. Yếu tố cho phép các validator node trên mạng Solana tạo các block tiếp theo mà không cần phải tương tác với toàn bộ mạng lưới.
Ở bản chất, Proof of History không tính toán output từ dữ liệu input mà thay vào đó tận dụng thông tin từ các output đã tồn tại trước đó và sử dụng để input. Cơ chế này giúp giải quyết vấn đề về thời gian trong các mạng phi tập trung, đặc biệt là khi không có sự đồng nhất về thời gian trong mạng.
PoA (Proof of Authority)
Proof of Authority (PoA) hay còn gọi là bằng chứng uỷ quyền là thuật toán đồng thuận dựa trên danh tiếng. Khác với Proof of Stake (PoS), các validators không được chọn dựa trên số lượng token nắm giữ mà dựa trên danh tiếng.
Mạng PoA thường giới hạn số lượng validators giúp thuật toán này trở thành mô hình có khả năng mở rộng. Các giao dịch trên mạng PoA được xác thực bởi các validators được chọn lọc và đáng tin cậy.
Tuy nhiên để đạt được ưu điểm này, PoA phải hy sinh tính phi tập trung và đổi lại là hiệu suất, khả năng mở rộng. PoA phù hợp cho các hệ thống tập trung muốn cải thiện hiệu suất của họ. PoA được đề xuất lần đầu bởi Gavin Wood, cựu CTO của Ethereum vào năm 2017 và sau đó được sử dụng bởi Binance Smart Chain, HECO, OKExChain, Gatechain, Cronos…
Proof of Weight
Proof of Weight là thuật toán đồng thuận Blockchain dựa trên cơ chế của Algorand. Tương tự như Proof of Stake (PoS), Proof of Weight dựa vào số lượng token mà người dùng nắm giữ trong mạng để xác định khả năng tạo ra khối và tham gia vào quá trình đồng thuận.
Tuy nhiên, Proof of Weight sử dụng một số giá trị và tham số khác để tính toán xác suất tạo khối và xác thực giao dịch. Proof of Weight có khả năng tùy biến và mở rộng cao cho phép mạng lưới thích nghi với sự biến đổi của hệ thống.
Một số biến thể của thuật toán Proof of Weight là Proof of Reputation và Proof of Space. Proof of Weight mặc dù có nhiều ưu điểm như tiết kiệm năng lượng và khả năng tùy biến cao, tuy nhiên việc cài đặt và tối ưu hóa hệ thống khá phức tạp và khó xác định lợi nhuận cho người tham gia hệ thống.
DPoS (Delegated Proof of Stake)
Delegated Proof of Stake (DPoS) hay còn gọi là bằng chứng uỷ quyền cổ phần là biến thể tiến hóa của Proof of Stake (PoS). Trong DPoS thay vì việc chọn ngẫu nhiên validators như trong PoS, người nắm giữ token thực hiện việc bầu chọn để chọn node chuyên nghiệp để vận hành mạng. Những node này thường được gọi là “delegates” hoặc “witnesses” chịu trách nhiệm xác thực giao dịch và tạo khối. Trong quá trình này, người nắm giữ token nhận được phần thưởng cho việc duy trì an ninh mạng.
So với PoS, DPoS có ưu điểm như tốc độ nhanh hơn và hiệu suất tốt hơn. Hơn nữa, DPoS giúp đảm bảo sự trung thực bằng cách sử dụng quy trình bỏ phiếu liên tục và thay đổi định kỳ các delegators để đảm bảo người được chọn trung thực và có trách nhiệm trong quá trình xác thực giao dịch. Một số dự án phổ biến sử dụng cơ chế DPoS như Cosmos (ATOM), EOS (EOS), Tron (TRX)…
PoC (Proof of Contribution)
Proof of Contribution (PoC) hay còn gọi bằng chứng cống hiến giám sát hoạt động của tất cả các validators trong mạng và xếp hạng dựa trên mức độ đóng góp. Mức độ đáng tin của người dùng được đánh giá dựa trên số lượng token đặt cược và lịch sử giao dịch của họ.
Trước khi tham gia vào mạng, người dùng phải đặt cọc số tiền được gọi là tiền đặt cọc. Sau khi hoàn thành các tính toán, các node nào có kết quả hợp lệ nhận phí giao dịch cũng như token đặt cược từ các node không có kết quả chính xác.
BFT (Byzantine Fault Tolerance)
Hệ thống chịu lỗi Byzantine (Byzantine Fault Tolerance – BFT) là kiến trúc mạng có khả năng giải quyết vấn đề. BFT cho phép hệ thống tiếp tục hoạt động bình thường ngay cả khi một số node trong mạng bị lỗi hoặc thực hiện các hành động gây hại cho toàn bộ hệ thống.
Thuật toán BFT cho phép người thực hiện xác minh và quản lý trạng thái của chuỗi mạng, đồng thời chia sẻ thông tin với nhau để đảm bảo tính trung thực và xây dựng các bản ghi giao dịch chính xác. Các dự án tiêu biểu sử dụng thuật toán BFT như NEO (NEO), Ripple (XRP), Stellar (XLM)…
Các cơ chế đồng thuận Blockchain khác
Có nhiều cơ chế đồng thuận khác nhau xuất hiện để phục vụ mục tiêu công cộng và riêng tư. Ngoài những cơ chế đồng thuận đã nêu trên còn có một số cơ chế khác như Proof of Location (PoL), Proof of Burn (PoB), Proof of Zero (PoZ) và các hệ thống dựa trên Direct Acyclic Graph (DAG) như Tangle.
Việc thay đổi thuật toán đồng thuận Blockchain hoạt động khá phức tạp và đòi hỏi sự đồng ý của toàn bộ cộng đồng. Vì vậy, người ta thường tạo ra các blockchain mới với cơ chế đồng thuận hoàn toàn mới. Sự sáng tạo và đổi mới trong lĩnh vực này là điều quan trọng để các Blockchain mới với cơ chế đồng thuận có tiềm năng đem đến sự phát triển không ngừng cho ngành công nghiệp Blockchain trong tương lai.
Thông qua những thông tin chia sẻ về thuật toán đồng thuận Blockchain là gì và những vấn đề cần quan tâm, mong muốn mang đến cho bạn nhiều điều hữu ích. Bạn truy cập website https://az9digital.com để cập nhật thêm nhiều kiến thức hữu ích liên quan đến mạng lưới Blockchain.
