Proof of Work là gì? Đây là một thuật ngữ thường xuất hiện trong lĩnh vực công nghệ Blockchain và tiền điện tử. Proof of Work, viết tắt là PoW, là một cơ chế chính thức được sử dụng để xác minh và ghi nhận các giao dịch mới trên mạng Blockchain. Điểm nổi bật của Proof of Work chính là sự đáng tin cậy và tính bảo mật mà nó đem lại cho hệ thống. Hãy cùng tìm hiểu sâu hơn về khái niệm này và cách nó hoạt động để xác định sự đồng thuận trên mạng Blockchain.
Proof of Work là gì?
Proof of Work (PoW) là một hệ thống được sử dụng để ngăn chặn việc chi tiêu kép. Nó được áp dụng rộng rãi trong các loại tiền mã hóa và được sử dụng làm cơ chế đồng thuận để bảo vệ sổ cái của các loại tiền này.
PoW cũng giúp bảo vệ mạng khỏi các cuộc tấn công gian lận và bảo vệ thông tin giao dịch
Proof of Work là một thuật toán đồng thuận đầu tiên xuất hiện và vẫn là thuật toán chủ đạo. Nó được giới thiệu bởi Satoshi Nakamoto trong sách trắng Bitcoin năm 2008, nhưng công nghệ này đã được hình thành từ trước đó. Trước khi tiền mã hóa ra đời, HashCash của Adam Back là một ví dụ sớm về thuật toán Proof of Work. Để giảm thiểu thư rác, người gửi phải thực hiện một phép tính nhỏ trước khi gửi email, nhưng điều này không tốn nhiều cho người gửi hợp pháp nhưng tạo ra một lượng lớn công sức cho những người gửi email lớn.
Chi tiêu kép là gì?
Chi tiêu kép là tình huống khi một khoản tiền được sử dụng nhiều lần. Thuật ngữ này thường áp dụng trong lĩnh vực tiền kỹ thuật số, vì bạn sẽ gặp khó khăn khi chi tiêu hai lần cùng một khoản tiền. Ví dụ, nếu bạn đã trả tiền cho một ly cà phê ngày hôm nay, bạn không thể trả thêm một lần nữa cho một ly cà phê khác từ cùng hóa đơn tại quán cà phê bên kia đường.
Trong các hệ thống tiền kỹ thuật số, khả năng thực thi là khá dễ dàng. Bạn chỉ cần sao chép và dán một tập tin máy tính trước đó, sau đó gửi nó qua email cho nhiều người. Với tiền kỹ thuật số, vấn đề quan trọng là ngăn chặn việc sao chép và chi tiêu cùng một số tiền ở nhiều địa điểm khác nhau. Nếu không, giá trị đồng tiền sẽ giảm nhanh chóng.
Tầm quan trọng của Proof of Work (PoW)
Proof of Work đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính tin cậy của hệ thống Blockchain
Tổng quan
Các thông tin về công nghệ Blockchain nói rằng người dùng phát các giao dịch lên mạng. Tuy vậy, các giao dịch nêu trên sẽ không được công nhận về tính hợp lệ và tình huống này chỉ xuất hiện khi chúng được xác nhận và bổ sung vào Blockchain.
Blockchain là một cơ sở dữ liệu lớn mà tất cả mọi người có thể xem, vì vậy họ có thể kiểm tra xem tiền đã được sử dụng trước đó chưa. Hãy tưởng tượng như bạn và ba người bạn có một cuốn sổ. Bất cứ lúc nào một trong ba người muốn thực hiện chuyển tiền, người đó sẽ ghi nó vào sổ – Alice trả Bob năm đơn vị, Bob trả Carol hai đơn vị, và cứ thế tiếp tục.
Trong trường hợp này, có một vấn đề là mỗi khi thực hiện giao dịch, bạn chỉ sử dụng các đơn vị tiền có nguồn gốc từ giao dịch trước đó. Vì vậy, nếu Bob trả cho Carol hai đơn vị, thì thực tế là Bob chỉ sử dụng hai đơn vị mà anh ta đã nhận từ giao dịch trước với Alice.
Tính dễ dàng đồng thuận
Bây giờ, chúng ta đã có phương pháp để giám sát các đơn vị này. Nếu Bob cố gắng thực hiện giao dịch khác bằng cách sử dụng các đơn vị anh ta vừa gửi cho Carol, mọi người sẽ biết ngay lập tức. Nhóm sẽ từ chối việc thêm giao dịch này vào sổ.
Một số nhóm nhỏ có thể dễ dàng quản lý việc thêm giao dịch vào sổ. Vì mọi người trong nhóm quen biết nhau nên họ dễ dàng đồng thuận. Nhưng nếu muốn có một nhóm lớn với 10.000 người tham gia thì sao? Ý tưởng sổ cái truyền thống không khả thi vì không ai muốn tin tưởng một người lạ quản lý nó.
Đây là lý do mà Proof of Work được tạo ra. Nó đảm bảo rằng những người dùng chỉ tiêu khoản tiền mà họ có quyền chi tiêu. Proof of Work sử dụng kỹ thuật mã hóa và lý thuyết trò chơi để cho phép mọi người cập nhật Blockchain theo các quy tắc của hệ thống.
Cách thức hoạt động của Proof of Work như thế nào?
Cách thức hoạt động của PoW là một quá trình thú vị và quan trọng để hiểu cơ chế hoạt động của các hệ thống tiền điện tử dựa trên công nghệ Blockchain. Trong phần này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách PoW hoạt động và tại sao nó trở thành một phương pháp quan trọng trong việc đảm bảo tính bất biến và an toàn của các giao dịch.
Cách thức hoạt động của cơ chế Proof-of-Work
Quá trình đào và tạo khối
Trong ví dụ về Proof of Work là gì, cuốn sổ chính là Blockchain. Tuy nhiên, chúng ta không thêm từng giao dịch một vào đó. Thay vào đó, chúng ta kết hợp các giao dịch thành các khối. Chúng ta thông báo các giao dịch đó cho mạng, sau đó người dùng sẽ tạo một khối ứng viên. Các giao dịch chỉ được xem là hợp lệ khi khối ứng viên đó được xác nhận và thêm vào Blockchain.
Tuy nhiên, việc thêm vào một khối không phải là điều dễ dàng. Proof of Work đòi hỏi người dùng tạo khối (thợ đào) sử dụng nguồn tài nguyên của riêng họ để có quyền thực hiện. Đó chính là sức mạnh tính toán, được áp dụng để mã hóa dữ liệu khối cho đến khi phát hiện ra đáp án cho câu đố.
Ý nghĩa của block hash
Băm dữ liệu khối đơn giản là việc bạn đưa nó qua một hàm băm để tạo ra một block hash. Block hash tương tự như “dấu vân tay” – nó là một mã nhận dạng duy nhất cho dữ liệu đầu vào của bạn và chỉ tồn tại cho từng khối.
Block hash là một mã nhận dạng duy nhất cho mỗi khối và rất khó để lấy lại dữ liệu ban đầu từ nó. Tuy nhiên, nếu bạn có dữ liệu đầu vào, việc xác nhận xem block hash có chính xác hay không là rất dễ dàng. Chỉ cần đưa dữ liệu qua hàm và so sánh đầu ra để kiểm tra tính hợp lệ.
Trong Proof of Work, bạn cần tìm dữ liệu mà khi đưa qua hàm băm sẽ tạo ra một hash phù hợp với điều kiện đặt ra. Tuy nhiên, bạn không biết cách làm điều này trực tiếp. Bạn chỉ có thể thử đưa dữ liệu qua hàm băm và kiểm tra xem hash có khớp với điều kiện hay không. Nếu không khớp, bạn phải thay đổi dữ liệu một chút và thử lại. Thậm chí việc thay đổi một ký tự trong dữ liệu cũng sẽ tạo ra một hash hoàn toàn khác, không thể dự đoán trước được.
Đào và quá trình đoán
Trong hệ thống PoW là gì, việc tạo một khối giống như chơi một trò đoán. Bạn lấy thông tin về tất cả các giao dịch cần thêm và một số dữ liệu quan trọng khác, sau đó băm chúng lại với nhau. Tuy nhiên, để đảm bảo hash thay đổi mỗi lần, bạn cần thêm một phần thông tin biến đổi gọi là “nonce”. Đó là một con số mà bạn thay đổi sau mỗi lần thử, để nhận được một hash khác nhau. Quá trình này được gọi là đào.
Đào là quá trình lấy dữ liệu Blockchain và băm nó cùng với một số ngẫu nhiên cho đến khi bạn tìm thấy một mã hash nhất định. Nếu mã hash này đáp ứng các điều kiện của giao thức, bạn sẽ có quyền tạo một khối mới và đưa nó lên mạng. Lúc này, những người tham gia khác trong mạng sẽ cập nhật Blockchain của họ để bao gồm khối mới này.
Đối với các đồng tiền mã hóa lớn hiện nay, việc thỏa mãn các điều kiện để tạo khối mới là rất khó. Tỉ lệ băm trên mạng càng cao, thì việc tìm ra một mã hash hợp lệ càng khó. Điều này được thực hiện để đảm bảo rằng các khối mới không được tạo ra quá nhanh.
Việc cố gắng đoán số lượng lớn mã hash có thể tốn nhiều tài nguyên máy tính, chu trình tính toán và điện năng. Tuy nhiên, nếu bạn tìm ra một mã hash hợp lệ, giao thức sẽ thưởng bạn bằng tiền mã hóa.
Proof of Work và tính trung thực
- Đào là việc tốn nhiều chi phí.
- Nếu bạn tạo ra một khối hợp lệ, bạn sẽ nhận được phần thưởng.
- Người dùng có thể dễ dàng kiểm tra hash của mình dựa trên một đầu vào – những người không đào cũng có thể xác minh tính hợp lệ của khối mà không cần nhiều sức mạnh tính toán.
Mọi thứ vẫn tiếp tục tiến triển tốt. Thế nhưng, nếu bạn ra sức gian lận, có gì sẽ ngăn bạn chèn các lệnh gian lận vào khối và thiết lập một mã hash hợp lệ? Đó chính là lý do mật mã hóa khóa công khai ra đời. Hiểu đơn giản, chúng ta sử dụng các phương pháp mã hóa thông minh để cho phép bất kỳ ai cũng có thể xác minh xem người nào có quyền chi tiêu tiền mà họ đang cố gắng sử dụng hay không.
Khi bạn thực hiện một giao dịch, bạn ký nó bằng chữ ký số. Tất cả thành viên trên mạng được phép so sánh chữ ký của bạn với chìa khóa công khai để xác định xem có khớp nhau không. Họ cũng sẽ kiểm tra xem bạn có đủ tiền để chi tiêu không và tổng số tiền bạn nhận được lớn hơn hoặc bằng tổng số tiền bạn chi tiêu (tức là bạn không chi tiêu nhiều hơn số tiền bạn có).
Mọi khối chứa giao dịch không hợp lệ sẽ bị mạng từ chối. Nếu bạn cố gắng gian lận, bạn sẽ phải tốn chi phí mà không nhận được phần thưởng gì cả. Điều này thúc đẩy sự trung thực trong quá trình tạo khối, vì các thợ đào thông minh đều tìm cách tối ưu hóa lợi nhuận và tuân thủ quy tắc.
Phân biệt Proof of Work (PoW) và Proof of Stake (PoS)
Hãy cùng khám phá và hiểu rõ hơn về hai cách thức đồng thuận quan trọng này
Proof of Work là gì đã được chúng tôi trình bày trước đó, thế nhưng bạn cần phân biệt Proof of Work và Proof of Stake. Cả hai đều đóng vai trò quan trọng trong việc xác nhận các giao dịch và đảm bảo tính an toàn của các hệ thống Blockchain. Tuy nhiên, chúng hoạt động theo cơ chế và nguyên tắc khác nhau. Trong phần này, chúng ta sẽ tìm hiểu sự khác biệt giữa Proof of Work và Proof of Stake, và cách mà từng phương pháp đóng góp vào sự phát triển của tiền điện tử, cũng như công nghệ Blockchain.
Proof of Stake (PoS) là gì và cách hoạt động như thế nào?
Có nhiều cách thức đồng thuận, nhưng một trong những phương pháp được kỳ vọng nhiều nhất là Proof of Stake (PoS). Ý tưởng này xuất hiện từ năm 2011 và đã được sử dụng trong một số giao thức nhỏ hơn. Tuy nhiên, nó vẫn chưa được áp dụng vào bất kỳ Blockchain lớn nào cho đến thời điểm hiện tại.
Trong PoS các trình xác nhận được sử dụng để tạo và xác minh các khối mới trong Blockchain
Trong Proof of Stake, trình xác nhận thay thế vai trò của các thợ đào. Không có việc đào hay cuộc đua tìm hash như trước. Thay vào đó, các người dùng được chọn ngẫu nhiên và nếu được chọn, họ phải đề xuất (hoặc “rèn”) một khối. Nếu khối này hợp lệ, họ sẽ nhận được phần thưởng từ các khoản phí của các giao dịch trong khối.
Cổ phần và tầm vai trò quan trọng trong PoS
Tuy nhiên, không phải tất cả người dùng đều có thể được chọn – giao thức sẽ chọn họ dựa trên một số yếu tố. Để đủ điều kiện, những người tham gia phải khóa một cổ phần, tức là số tiền đồng tiền gốc của Blockchain mà họ giữ. Cổ phần hoạt động tương tự như việc đặt cọc: như việc các bị cáo phải đặt cọc một số tiền lớn để không khuyến khích họ trốn tòa, các trình xác nhận đặt cọc một cổ phần để không khuyến khích gian lận. Nếu gian lận, họ sẽ mất cổ phần của mình (hoặc một phần của nó).
So sánh PoS và PoW
Proof of Stake có một vài điểm cộng so với hệ thống Proof of Work. Đáng chú ý nhất là khí thải carbon ít hơn – vì PoS không cần các trang trại đào với công suất điện cao, năng lượng tiêu thụ chỉ là một phần nhỏ so với PoW.
Tuy vậy, không có cái nào gần bằng PoW. Mặc dù PoW có thể bị coi là lãng phí, nó là thuật toán duy nhất đã được chứng minh hoạt động trên quy mô lớn. Chỉ trong chưa đến mười năm, hệ thống này đã bảo đảm các giao dịch hàng ngàn tỷ USD. Để khẳng định rằng PoS có thể cạnh tranh với PoW về mặt bảo mật, PoS cần được kiểm tra kỹ lưỡng trong thực tế.
PoW tiêu tốn năng lượng rất nhiều và đòi hỏi cấu hình máy tính mạnh mẽ để đào khối hiệu quả
Proof of Work là gì đã được chúng tôi trình bày cụ thể trong bài viết. Bằng cách sử dụng mã hóa, các hàm băm và lý thuyết trò chơi, những người tham gia trong môi trường phi tập trung có thể đạt được sự đồng thuận về trạng thái của cơ sở dữ liệu tài chính.
Với sự tiến bộ của công nghệ, đã xuất hiện các phương pháp đồng thuận mới như Proof of Stake (PoS) nhằm giải quyết những hạn chế của PoW. Tuy nhiên, Proof of Work vẫn tiếp tục là một phương pháp đáng tin cậy và quan trọng trong lĩnh vực Blockchain, và việc nghiên cứu và phát triển tiếp tục trong cả hai hướng đồng thuận này đang làm cho thế giới tiền điện tử trở nên ngày càng phong phú và đa dạng.
Hy vọng bạn đọc đã có được cái nhìn toàn cảnh về chủ đề này cũng như vai trò của PoW trên thị trường. Chúc các nhà đầu tư giao dịch thành công!
Tham khảo thêm:
Các tính năng của Delegated Proof of Stake – DPoS trong Blockchain
Proof of Reserves (PoR) – Yếu tố cho sự minh bạch của Crypto
Tôi Vũ Khương Thế – tác giả của trang web BinanceVi.com. Với hơn 5 năm trong thị trường tiền ảo với các thăng trầm mà bản thân đã rút được một ít kinh nghiệm. Tôi không muốn các anh em phạm phải những sai lầm mà tôi đã từng có. Đầu tư lúc được lúc mất nhưng trang bị đầy đủ kiến thức giúp ta vững tâm hơn với các quyết định của bản thân.
