Blockchain đã khiến cho mọi người có cái nhìn khác về một thị trường tài chính phi tập trung từ khi mới xuất hiện đến nay. Tất cả đều là nhờ vào những thuật toán đồng thuận Blockchain. Vậy thuật toán có cơ chế đó là gì? Và hiện tại thì có bao nhiêu thuật toán đồng thuận tồn tại? Những câu hỏi này sẽ được giải đáp ngay trong bài viết của Binancevi.com sau đây. Hãy cùng theo dõi để biết được thêm nhiều kiến thức bổ ích về một thị trường đầu tư tài chính vô cùng tiềm năng.
Thuật toán đồng thuận – Consensus Algorithms Blockchain là gì?
Cơ chế đồng thuận Blockchain là gì? Đây là một cơ chế đồng bộ hóa dữ liệu trên một mạng phân tán bao gồm nhiều node khác nhau. Trong hệ thống Blockchain, thuật toán này được sử dụng để có thể đảm bảo được sự nhất quán đồng nhất của các dữ liệu giữa những node mạng.
Thuật ngữ Consensus Algorithms trong Blockchain là gì?
Thuật toán đồng thuận này trong Blockchain có thể đảm bảo được những giao dịch cũng như khối mới sẽ được xác nhận. Không những thế còn được thêm vào chuỗi Blockchain theo một cách nhất định kèm theo đó là những bản sao độc lập của Blockchain đều được đồng bộ cùng với nhau. Trong mạng Blockchain thì không có một cá nhân hay tổ chức nào có thể thay đổi dữ liệu có trong đây bằng cách là chèn một khối mới vào mạng lưới khi chưa có được sự đồng thuận của các node còn lại.
Chính vì thế nên thuật toán đồng thuận có vai trò rất lớn trong việc đảm bảo được tính toàn vẹn của dữ liệu cũng như có thể ngăn chặn được những vấn đề như tấn công mạng hay gian lận.
Sự mật thiết của thuật toán đồng thuận với Crypto
Giữa Crypto và thuật toán đồng thuận có mối liên hệ mật thiết với nhau. Lý do là vì các hệ thống Crypto đặc biệt là tiền điện tử điển hình nhu Bitcoin sẽ phụ thuộc nhiều vào các thuật toán đồng thuận để từ đó có thể xác thực được các giao dịch. Không những thế còn đảm bảo được tính nhất quán và đồng bộ trong chuỗi khối.
Thuật toán đồng thuận trong Blockchain
Đối với các hệ thống mạng Blockchain thì các nodes cần phải sử dụng thuật toán đồng thuận để có thể đồng bộ hóa được các dữ liệu cũng như là xác nhận các giao dịch trong hệ thống. Chẳng hạn như đối với Bitcoin thì việc sử dụng thuật toán Proof of Work (POW). Đây là một cơ chế đồng thuận nhằm mục đích là xác thực các giao dịch cũng như là tạo ra các khối mới.
Điều quan trọng nhất của thuật toán đồng thuận có trong Crypto đó là khả năng có thể đảm bảo được toàn vẹn và an toàn của những dữ liệu bên trong các hệ thống. Giao dịch có thể dẫn đến việc mất tiền hoặc gian lận nếu như giao dịch đó không được xác nhận một cách đúng cách. Chính vì thế, việc sử dụng các thuật toán đồng thuận một cách hiệu quả và chính xác vô cùng cần thiết vì điều đó có thể đảm bảo được hệ thống tiền điện tử lúc này có tính ổn định, an toàn và đáng để tin cậy.
Quá trình của lịch sử phát triển thuật toán đồng thuận Blockchain như thế nào?
Lịch sử phát triển của thuật toán đồng thuận có thời gian khá dài. Trong những năm đầu tiên của sự phát triển công nghệ máy tính thì thuật toán đồng thuận được sử dụng để có thể đồng bộ hóa được hàng loạt các chương trình đang chạy trên nhiều máy tính khác nhau.
Nhưng song song với việc phát triển của công nghệ phân tán thì thuật toán đồng thuận đã được người dùng áp dụng phổ biến trong các mạng phân tán bao gồm đối với cả mạng Internet. Thuật toán này mang vai trò rất quan trọng trong việc đồng bộ hóa dữ liệu cũng như là xử lý các vấn đề liên quan đến tính nhất quán của các dữ liệu đó.
Sự phát triển của cơ chế đồng thuận trong Blockchain như thế nào?
Có thể nói là trong lĩnh vực tiền điện tử thì thuật toán đồng thuận trở nên quan trong hơn khi Bitcoin được ra mắt thị trường vào năm 2009. Bitcoin đã sử dụng thuật toán PoW.
Tuy nhiên thì việc PoW đã dần trở nên không hiệu quả vì có liên quan đến một số vấn đề về năng lượng tiêu thụ. Chính vì thế nên nhiều giải pháp đã được đề xuất trong đó có của thuật toán đồng thuận Delegated Proof of Stake (DPOS), Proof of Stake (POS) và Proof of Authority (POA). Với mục đích là sẽ cải thiện được trải nghiệm của người dùng trong các Blockchain nói chung.
Qua những thời gian đầy biến động thì các thuật toán đồng thuận vẫn được xem là một phần quan trọng của việc đảm bảo những tính năng nhất quán và sự ổn định của các mạng phân tán, đặc biệt là trong các hệ thống tiền điện tử cũng như trong Blockchain.
Giải quyết bộ ba bất khả thi của các Blockchain
Tất cả các blockchain đều có bộ ba bất khả thi và đây là những vấn đề không có lời giải.Cụ thể như:
- Tính bảo mật.
- Khả năng mở rộng bên ngoài.
- Tính phi tập trung.
Với mỗi cơ chế đồng thuận thì thường sẽ chỉ giải quyết được nhiều nhất là 2 trên tổng số 3 vấn đề được đặt ra ví dụ như PoW. Khả năng mở rộng của cơ chế đồng thuận này rất kém nhưng tính bảo mật cũng như tính phi tập trung lại khá tốt. Trong khi những Blockchain sử dụng cơ chế DPoS thì cũng chỉ có được tính bảo mật và mở rộng còn tính phi tập trung thì lại chưa được tốt.
Hiện tại có những thuật toán đồng thuận – Consensus Algorithms Blockchain phổ biến nào?
Những thuật toán có mặt trên thị trường hiện nay
Proof of Work (PoW)
Proof of Work được biết đến là một thuật toán cơ chế đồng thuận Blockchain xuất hiện đầu tiên trên thị trường, thuật toán này được đồng tiền điện tử đầu tiên trên thế giới sử dụng – Bitcoin.
PoW là tên viết tắt của thuật toán Proof of Work, hay có thể gọi tạm là bằng chứng lao động. Cơ chế đồng thuận này sẽ có các node chuyên tận dụng sức mạnh của máy tính để có thể giải quyết được những bài toán tạo mã hash. Cụ thể là node đầu tiên sẽ thực hiện việc giải bài toán, sau đó giành quyền để có thể xác thực được giao dịch tiếp đến là chúng sẽ nhận được “thù lao” đó chính là đồng BTC. Quá trình này theo những nhà đầu tư được hiểu là đào coin (Mining) trong đó thì các node sẽ đóng vai trò là những thợ đào coin.
Khi một node giải quyết xong được bài toán và thực hiện việc xác thực thành công thì giao dịch đó cũng sẽ được kiểm tra bởi những node khác có ở trong mạng lưới. Nếu được thông qua hết những câu hỏi thì toàn bộ node sẽ được thêm giao dịch này vào Blockchain. Việc này giúp cho Blockchain được dễ dàng hơn trong việc thực hiện xác minh và đồng bộ hóa các dữ liệu.
Thuật toán đầu tiên xuất hiện trên thị trường
Thuật toán PoW này yêu cầu một lượng tiêu thụ điện năng khá lớn cũng như mức chi phí khá đắt đỏ cho những phần cứng bắt buộc vì lý do thuật toán Proof of Work này sử dụng sức mạnh của máy tính để có thể đảm bảo được độ bảo mật cho Blockchain.
Không những thế thì một Block trên một Blockchain PoW cũng cần rất nhiều thời gian để có thể được tạo ra cũng như xác thực. Chính điều này khiến cho thuật toán này đánh mất đi tính hiệu quả cũng như hao tốn tài nguyên hơn so với những thuật toán đồng thuận (Consensus Algorithms Blockchain) khác, thậm chí tệ hơn là nhận được sự đánh giá về mức độ không thân thiện với môi trường.
Đây là cơ chế đồng thuận đầu tiên và gắn liền với đồng Bitcoin (BTC), Ethereum (ETH) đời trước,….
Proof of Stake (PoS)
Proof of Stake – PoS được hiểu là bằng chứng cổ phần. Đây chính là cơ chế đồng thuận trong Blockchain khá phổ biến và được sử dụng nhiều nhất tính đến thời điểm hiện tại. Vào tháng 9 năm 2022 thì Ethereum cũng đã chuyển sang dùng thuật toán này. Proof of Work yêu cầu các node tham gia vào việc xác thực giao dịch khi cần đặt cược (stake) một số lượng Native Token nhất định của mạng lưới đó thay vì sử dụng sức mạnh của máy tính giống như Bitcoin đang thực hiện nhằm giành quyền tham gia xác thực và tạo khối mới.
PoS là thuật toán đồng thuận đại diện cho bằng chứng cổ phần
Thông thường thì những Blockchain có sử dụng thuật toán đồng thuận PoS đều sẽ yêu cầu một số lượng Token tối thiểu để có thể tham gia vào việc làm một Validator.
Ví dụ như để có thể trở thành một Validator của Ether thì phải có ít nhất 32 đồng ETH thuộc sở hữu của người dùng. Số token này được đặt cọc với mục đích là đảm bảo các node sẽ hoạt động tốt mà không gặp vấn đề gì, dễ hiểu hơn là node đó offline quá lâu hoặc có những hành vi gian lận thì số token đã được stake đó có thể sẽ bị giữ lại một phần hoặc là mất đi toàn bộ tùy thuộc vào mức độ của vấn đề.
Validator node có trong mạng lưới Proof of Stake sẽ nhận được một số khoản phí giao dịch để làm phần thưởng (Transaction Fees). Khi bắt đầu một cuộc giao dịch thì những validator sẽ được chọn ngẫu nhiên để thực hiện giao dịch đó, tỷ lệ chọn cao nếu như số lượng token stake càng nhiều.
Với những thông tin về cơ chế hoạt động trên thì Proof of Stake hiện đang được đánh giá là thuật toán tiết kiệm chi phí cũng như thân thiện với môi trường hơn là với Proof of Wood. Để có thể trở thành một validator node thì cũng không quá khó và cũng không cần phải trang bị nhiều thiết bị phần cứng quá đắt tiền.
Proof of Stake được đánh giá là có nhiều ưu thế hơn so với Proof of Wood và hiện nay cũn khá thịnh hành với nhiều Blockchain như Binance Coin (BNB), Cosmos (ATOM), Ontology (ONT),…
Delegated Proof of Stake (DPoS)
Delegated Proof of Stake là tên đầy đủ của DPoS. Hay còn được hiểu là bằng chứng ủy quyền cổ phần. Đây chính là phiên bản phát triển thêm của Proof of Stake.
Phiên bản thuật toán được cải tiến từ PoS
Khác với cơ chế PoS là chọn validator ngẫu nhiên thì người nắm token (Token Holders) sẽ tiến hành chọn một số các node chuyên nghiệp để có thể thực hiện việc vận hành mạng, bù lại thì người nắm token sẽ được nhận một phần thưởng được trích cho việc duy trì an ninh mạng. Trong mỗi Block thì số lượng delegator được chọn để làm nhiệm vụ là xác thực giao dịch sẽ là giới hạn và ngẫu nhiên.
Không những thế, Delegated Proof of Stake sẽ có số lượng validator giới hạn, thông thường thì sẽ có dao động từ 10 đến 100. Nếu như so sánh với PoS thì phiên bản nâng cấp này được nhiều người đánh giá là tốc độ thực hiện giao dịch nhanh hơn cũng như hiệu suất tốt hơn.
Từ việc thực hiện các hoạt động bầu phiếu liên tục cũng như thực hiện sự xáo trộn trong hệ thống không ngừng thì DPoS giúp đảm bảo được sự trung thực và sự công bằng. Từ đó cam kết được những người được chọn đều là những người trung thực và có trách nhiệm.
Một số dự án sử dụng cơ chế nâng cấp của PoS đó là: EOS (EOS), Tron (TRX), Cosmos (ATOM),…
Proof of History (PoH)
Proof of History có nghĩa là bằng chứng lịch sử. Đây là thuật toán đồng thuận hay Consensus Algorithms còn khá mới và được giới thiệu bởi hệ Solana (SOL). Thay vì xét theo logic thì PoH lại sử dụng timeline các giao dịch đã thực hiện để lấy đó làm tài liệu tham khảo. Chính vì thế, các validator node của mạng Solana có thể tạo ra các Block tiếp theo mà không cần phải phối hợp với tất vả mạng lưới.
Thuật toán còn khá mới mẻ đối với người dùng
Về cơ bản thì Proof of History sẽ không tính toán output từ những dữ liệu mà thay vào đó là sử dụng một tính năng khác để có thể tận dụng được các output đã có từ trước làm input. Với cơ chế này có thể giúp giải quyết các vấn đề về thời gian có trong các mạng phi tập trung cũng như ở những nơi không có sử dụng mốc thời gian.
Proof of Authority (PoA)
Người dùng có thể hiểu Proof of Authority là bằng chứng ủy quyền. Đây là một thuật toán có cơ chế đồng thuận Blockchain được dựa vào danh tiếng. Những validators làm nhiệm vụ xác thực khối sẽ không được lựa chọn dựa trên số coin có được mà phải dựa trên chính sự nổi tiếng của chính bản thân, và thuật toán này khác nhiều so với PoS.
Số lượng người xác thực của mạng lưới sẽ được giới hạn. Chính vì điều này nên đã giúp cho Proof of Authority có thể trở thành mô hình có khả năng mở rộng cao. Thêm vào đó, những giao dịch được xác thực từ những validator đã được chọn lọc kỹ lưỡng và phê duyệt cẩn thận. Cũng chính họ sẽ là những thành viên điều tiết hệ thống.
PoA luôn đề cao về giá trị danh tính, tức là những người được chọn chắc chắn sẽ là những người validator đáng để tin tưởng. Việc này giúp cho một số doanh nghiệp cũng như công tỷ có thể ứng dụng được thuật toán này vào mô hình kinh doanh của chính họ. Không những thế, thuật toán đồng thuận Blockchain này còn được xem là một sự lựa chọn mang tính giá trị cho các Apps trong ngành hậu cần hay chuỗi cung ứng.
Thuật toán đề cao danh tính và được nhiều công ty sử dụng
Để có đạt được những ưu điểm trên thì PoA đã phải đánh đổi bằng tính phi tập trung, lấy điều đó để đổi lại hiệu suất lớn hơn rất nhiều cũng như khả năng rộng mở được nhanh hơn. Hay nói theo cách khác thì mô hình này mang lại lợi thế tốt nhất cho những hệ thống tập trung.
PoA lần đầu tiên được đề xuất bởi một người vô cùng nổi tiếng đó là cựu CTO của Ethereum – Gavin Wood vào năm 2017. Tiếp sau thời gian đó thì thuật toán này được sử dụng bởi Binance Smart Chain (BNB Chain) và các Exchange chain khác điển hình như HECO, Cronos, OKExChain, Gatechain,….
Proof of Contribution (PoC)
Proof of Contribution có thể hiểu là bằng chứng cống hiến. Đây là một thuật toán có thể giám sát hoạt động của toàn bộ các validator có trong mạng lưới. Và xếp hạng những người đó theo sự đóng góp của bản thân họ – một cơ chế khá giống với hệ thống tín dụng xã hội. Dựa vào số lượng token đã được stake và các giao dịch được ghi lại trong lịch sử mà đưa ra được đánh giá sự uy tín của một cá nhân.
Trước khi tham gia vào mạng lưới thì người dùng cần nên đặt cược một khoản tiền và số tiền đó được gọi là security deposit. Các node có được những kết quả tốt đã được xác thực sẽ được nhận một phần thưởng, đó là phí giao dịch và Staked Token từ các node không có được kết quả chính xác sau khi đã hoàn thành xong việc tính toán.
Proof of Contribution (PoC) trong các cơ chế đồng thuận hiện nay
Proof of Reputation (PoR)
Proof of Reputation được hiểu đơn giản là bằng chứng danh tiếng. Đây chính là phiên bản thuật toán nâng cấp của Proof of Contribution. PoR có tiến trình hoạt động tương đồng với PoC, điểm khác biệt giữa hai đó là cách chọn validator. Trong khi người nào cũng có thể tham gia để trở thành một node của một Blockchain thì PoR lại yêu cầu một quy trình chọn lọc khá khắt khe cũng như kỹ lưỡng.
Muốn trở thành một validator trên Blockchain chạy trên thuật toán đồng thuận PoR thì yêu cầu danh tiếng của người dùng cần phải lớn, mức độ lớn này được hiểu là nếu như có các hoạt động gian lận xảy ra thì người dùng đó có thể bị hủy hoàn toàn danh tiếng.
Proof of Reputation (PoR) trong các cơ chế đồng thuận hiện nay
Chính vì thế các validator thường sẽ là những công ty hay tổ chức. Đây được xem là một khái niệm tương đối trừu tượng vì đa phần các công ty tham gia vào hệ thống nếu xuất hiện hành vi gian lận thì điều đó sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến danh tiếng của chính họ, thậm chí những công ty lớn sẽ thiệt hại rất nhiều.
Dự án tiêu biểu khi sử dụng thuật toán PoR này đó là GoChain Coin (GO).
Byzantine Fault Tolerance (BFT)
Byzantine Fault Tolerance (BFT) có nghĩa là hệ thống chịu lỗi. Đây chính là một hệ thống có thể giải quyết được những vấn đề liên quan đến bài toán Byzantine. Điều này có nghĩa là hệ thống BFT có thể sẽ vẫn được hoạt động ngay cả khi một số node gặp tình trạng bị lỗi hay thực hiện những hành động gây nguy hại đến mạng chung.
Hệ thống hoạt động ngay khi có vấn đề xảy ra
Đối với thuật toán này thì sẽ cho phép những thành viên có thể thực hiện việc xác minh và quản lý của mỗi trạng thái trong một chuỗi. Song song đó là chia sẻ những thông điệp với một chuỗi khác để có được những bản ghi các giao dịch được chính xác và mang đầy đủ tính rõ ràng, trung thực.
Một số dự án sử dụng thuật toán BFT này đó là Ripple (XRP), NEO (NEO), Stellar (XLM),…
Điểm danh một số lợi ích của việc sử dụng thuật toán đồng thuận trong Blockchain
Sử dụng thuật toán đồng thuật blockchain có những lợi ích là gì?
Việc người dùng sử dụng thuật toán đồng thuận trong Blockchain sẽ mang đến những lợi ích nổi bật như sau:
Mức độ an toàn và tin cậy
Việc sử dụng thuật toán đồng thuận – Consensus Algorithms Blockchain có thể giúp cho việc các thông tin dữ liệu được toàn vẹn và tránh được những cuộc tấn công gian lận.
Tính phi tập trung
Hệ thống của những thuật toán này đều xây dựng dựa trên những cơ chế phi tập trung. Điều đó giúp ngăn chặn được quyền lực cũng như là tập trung tài nguyên.
Tính khả thi và tính tiết kiệm được chi phí
Việc sử dụng những thuật toán đồng thuận có thể giúp hạn chế được những thiệt hại từ những cuộc tấn công. Đồng thời là giảm thiểu được chi phí cho việc duy trì mạng.
Tính minh bạch và độ tin cậy
Các thuật toán đồng thuận còn cho phép toàn bộ người dùng có thể xem và kiểm tra các giao dịch có trên Blockchain một cách minh bạch, tăng mức độ tin cậy cũng như khả năng kiểm soát,…
Sử dụng thuật toán đồng thuật blockchain có những hạn chế là gì?
Ngoài những lợi ích mà thuật toán đồng thuận mang lại thì vẫn còn tồn tại một số hạn chế trong việc sử dụng thuật toán của các cơ chế đồng thuận trong Blockchain, bao gồm:
Số lượng giao dịch
Nếu như số lượng giao dịch trên Blockchain tăng lên thì điều đó thể hiện được quá trình đồng thuận có thể sẽ tốn kém và mất nhiều thời gian hơn.
Tốc độ xử lý
Vì phải thông qua quá trình đồng thuận của toàn mạng cho nên việc xử lý và xác nhận giao dịch trên Blockchain sẽ mất khá nhiều thời gian và tốn nhiều năng lượng tính toán.
Khó khăn hơn trong việc phát triển
Những thuật toán đồng thuận đòi hỏi phải cẩn thận trong việc xây dựng nhằm mục đích là đảm bảo được tính an toàn cũng như độ uy tín của Blockchain. Việc này cần đòi hỏi có sự chuyên môn cao, điều đó kéo theo việc tiến trình có thể bị chậm phát triển đối với những dự án Blockchain mới.
Sự đe dọa từ những cuộc tấn công
Nếu như một số thợ đào có âm mưu tấn công hay giả mạo thì họ có thể sẽ gây ra những vấn đề lỗi trong quá trình đồng thuận. Và điều đó sẽ ảnh hưởng nhiều đến tình toàn vẹn của Blockchain.
Phân biệt khái niệm Consensus và Protocol
Về cơ bản thì Consensus (đồng thuận) và Protocol (giao thức) đều là hai thứ có thể bổ trợ cho nhau. Tuy nhiên thì nghĩa của chúng lại hoàn toàn không giống nhau. Nói dễ hiểu hơn thì Protocol là những luật lệ cơ bản có trong Blockchain còn đối với Consensus thì đây lại là định nghĩa như một cơ chế để khiến các luật lệ phải tuân thủ theo. Ví dụ điển hình như Bitcoin thì Ethereum là một giao thức thì Proof of Wood (sử dụng cho Bitcoin) và Proof of Stake (sử dụng cho Ethereum) sẽ là thuật toán đồng thuận cho giao thức là Ethereum.
Và Blockchain có được ứng dụng vào bất kỳ lĩnh vực nào trong đời sống cũng đều sẽ được xây dựng dựa trên một Protocol.
Không những thế, để có thể đảm bảo được làm đúng theo như luật lệ thì cần phải nhờ vào sự góp mặt của thuật toán đồng thuận giúp cho hệ thống có thể thực hiện được những bước yêu cầu. Từ đó người tạo lập có thể đạt được những kết quả như trong mong đợi.
Để dễ hình dung hơn thì người dùng có thể nghĩ ngay đến ví dụ là khi Blockchain đang thực hiện việc xác nhận hợp lệ giữa giao dịch với khối thì Bitcoin, Ethereum là giao thức và thuật toán đồng thuận lúc này sẽ là PoW và PoS.
Những thông tin trên đây của Binancevi.com đã cung cấp đều liên qua đến thuật toán đồng thuận Blockchain. Thuật toán đồng thuận – Consensus Algorithms Blockchain này có khá nhiều triển vọng trong tương lai vì tốc độ khả năng xử lý giao dịch của Blockchain khá tốt cũng như giảm thiểu được các chi phí phát sinh trong quá trình thực hiện giao dịch. Hy vọng với những thông tin được chia sẻ trên thì mọi người có thể nắm được những thông tin hữu ích nhất trong quá trình tìm hiểu về các cơ chế đồng thuận trong Blockchain nhé.
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.
