So Sánh Hai Cơ Chế Đồng Thuận Proof of Work (PoW) Và Proof of Stake (PoS)

Tóm lược

Proof of Work (PoW) và Proof of Stake (PoS) là những cơ chế đồng thuận phổ biến nhất. Chúng được sử dụng bởi các loại tiền mã hóa lớn để bảo mật mạng của họ.

Proof of Work (Bằng chứng Công việc) được Bitcoin sử dụng để xác thực các giao dịch và bảo mật mạng. Ngoài những thứ khác, PoW còn giúp ngăn chặn việc lặp chi. Blockchain được bảo vệ bởi những người tham gia được gọi là các thợ đào, họ là những người sử dụng sức mạnh tính toán để cạnh tranh quyền xác thực các khối mới và cập nhật blockchain. Thợ đào khai thác thành công sẽ được mạng thưởng bằng BTC. Từ tháng 12/2021, một thợ đào có thể nhận được phần thưởng khối là 6,25 BTC cộng với phí giao dịch nếu khai thác thành công một khối Bitcoin.

Sự khác biệt chính giữa PoW và PoS là cách xác định ai được quyền xác thực một khối giao dịch. Proof of Stake (Bằng chứng Cổ phần) là giải pháp thay thế phổ biến nhất cho Proof of Work. Cơ chế này cải thiện được một số hạn chế của PoW, đặc biệt là khả năng mở rộng và hạn chế năng lượng tiêu thụ. Với PoS, những người tham gia được gọi là những người xác thực. Họ không cần sử dụng phần cứng mạnh mẽ để tranh giành cơ hội xác thực một khối. Thay vào đó, họ cần stake (khóa) tiền mã hóa gốc của blockchain. Sau đó, mạng sẽ chọn người chiến thắng dựa trên số lượng tiền mã hóa đã được stake, người xác thực sẽ được thưởng một tỷ lệ phí giao dịch từ khối mà họ xác thực. Càng nhiều tiền đặt được stake, cơ hội được chọn làm người xác thực càng cao.

Giới thiệu

Để đảm bảo rằng các giao dịch được ghi lại trên blockchain là hợp lệ, các mạng áp dụng các cơ chế đồng thuận khác nhau. Proof of Work (PoW) là cơ chế được sử dụng lâu đời nhất. Cơ chế này được tạo ra bởi Satoshi Nakamoto và nó được nhiều người xem là một trong những lựa chọn an toàn nhất. Proof of Stake (PoS) được tạo ra sau đó, nhưng hiện nó rất phổ biến với hầu hết các dự án altcoin.

Ngoài Bitcoin, PoW cũng được sử dụng trong các loại tiền mã hóa lớn khác như Ethereum (ETH) và Litecoin (LTC). Ngược lại, PoS được sử dụng bởi Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA) và các altcoin khác. Cần lưu ý rằng, Ethereum đã có kế hoạch chuyển từ PoW sang PoS vào năm 2022.

Proof of Work (PoW) là gì và nó hoạt động như thế nào?

Proof of Work (PoW) là thuật toán đồng thuận được mạng Bitcoin và nhiều loại tiền mã hóa khác sử dụng để ngăn chặn hiện tượng lặp chi. Nó được Satoshi Nakamoto giới thiệu trong sách trắng về Bitcoin, xuất bản vào năm 2008.

Về bản chất, PoW xác định cách blockchain Bitcoin đạt được sự đồng thuận phân tán. Nó được sử dụng để xác thực các giao dịch ngang hàng theo cách không cần niềm tin giữa hai bên tham gia hay sự xuất hiện của bên trung gian thứ ba.

Giống như mạng Bitcoin, trên mạng PoW các giao dịch được xác thực bởi các thợ đào . Họ là người tham gia, sử dụng một lượng lớn tài nguyên để đảm bảo mạng tiếp tục hoạt động một cách an toàn và chính xác. Các loại tiền như Bitcoin được đúc dần dần, khi các thợ đào xác thực các khối giao dịch mới. Nhưng để cạnh tranh quyền xác thực khối tiếp theo, họ cần sử dụng phần cứng khai thác chuyên dụng để giải các câu đố toán học phức tạp.

Thợ đào đầu tiên tìm ra giải pháp hợp lệ cho những vấn đề toán học này sẽ nhận được quyền thêm khối của họ vào blockchain và nhận được cái mà chúng ta gọi là phần thưởng khối. Phần thưởng khối được tạo thành từ tiền mã hóa mới được tạo, cộng với phí giao dịch. Số lượng tiền mã hóa trong phần thưởng khối thay đổi tùy theo các mạng khác nhau. Ví dụ: trên blockchain Bitcoin, một thợ đào thành công có thể nhận được 6,25 BTC cộng với phí từ mỗi phần thưởng khối (tính từ tháng 12/2021). Tuy nhiên, số lượng BTC mới được tạo trên mỗi block giảm 50% sau mỗi 210.000 khối (khoảng bốn năm một lần) và cơ chế này được gọi là giảm một nửa (halving).

Nếu bạn muốn tìm hiểu chi tiết hơn về mô hình Proof of Work, hãy đọc bài viết Proof of Work (PoW) là gì?.

Proof of Stake (PoS) là gì và nó hoạt động như thế nào?

Proof of Stake (PoS) là một thuật toán đồng thuận ra mắt vào năm 2011, được giới thiệu như một giải pháp thay thế cho Proof of Work. Mục đích của nó là khắc phục những hạn chế về khả năng mở rộng của mạng PoW. PoS là thuật toán phổ biến thứ hai được áp dụng bởi các loại tiền mã hóa như Binance Coin (BNB), Solana (SOL) và Cardano (ADA).

Trong khi PoW và PoS có cùng mục tiêu đạt được sự đồng thuận trên blockchain, PoS có một cách khác để xác định xem ai là người xác thực một khối giao dịch. Không có thợ đào trên blockchain PoS. Thay vì dựa vào các máy tính mạnh mẽ để cạnh tranh quyền xác thực khối, trình xác thực PoS dựa vào tài sản tiền mã hóa mà người tham gia nắm giữ.

Để đủ điều kiện xác thực một block, người tham gia cần khóa một số lượng tiền nhất định trong một hợp đồng thông minh cụ thể trên blockchain. Quy trình này được gọi là stake. Giao thức PoS sau đó sẽ chỉ định một người tham gia xác thực khối tiếp theo. Tùy thuộc vào mạng lưới, việc lựa chọn này có thể được thực hiện ngẫu nhiên hoặc theo số tiền nắm giữ (stake) của họ. Người xác thực được chọn sẽ nhận phần thưởng là phí giao dịch từ khối mà họ đã xác thực. Thông thường, càng khóa nhiều tiền thì cơ hội được chọn càng cao.

Vui lòng tham khảo bài viết Giải thích về Proof of Stake (PoS) để biết thêm chi tiết.

Sự khác biệt giữa Proof of Work và Proof of Stake

Mặc dù cả hai đều là các cơ chế đồng thuận với mục tiêu đảm bảo tính bảo mật trên mạng blockchain, nhưng vẫn có những khác biệt nhất định giữa hai cơ chế này. Tất nhiên, khác biệt chính vẫn nằm ở cách PoW và PoS lựa chọn người xác thực các giao dịch mới. Để hiểu rõ hơn, chúng ta hãy xem bảng dưới đây:

	Proof of Work (PoW)	Proof of Stake (PoS)
Ai có thể khai thác/xác thực các khối?	Sức mạnh tính toán càng cao, xác suất khai thác một khối càng cao.	Càng stake nhiều tiền, bạn càng có nhiều khả năng được xác thực một khối mới
Làm thế nào một khối được khai thác/xác thực?	Các thợ dào cạnh tranh để giải các câu đố toán học phức tạp bằng cách sử dụng tài nguyên tính toán của mình.	Thông thường, thuật toán sẽ xác định người chiến thắng một cách ngẫu nhiên hoặc dựa trên số lượng tiền đã stake.
Thiết bị khai thác	Phần cứng khai thác chuyên nghiệp, chẳng hạn như ASIC, CPU và GPU	Mọi máy tính hoặc thiết bị di động có kết nối internet
Phần thưởng sẽ được phân bổ như thế nào?	Người đầu tiên khai thác khối sẽ nhận được phần thưởng khối	Người xác thực có thể nhận được một phần phí giao dịch thu được từ khối mà họ đã xác thực
Mạng được bảo mật như thế nào	Hàm băm càng lớn, mạng càng an toàn	Cơ chế khóa tiền mã hóa trên blockchain để bảo mật mạng

Proof of Stake có tốt hơn Proof of Work không?

Những người ủng hộ Proof of Stake cho rằng PoS có một số ưu điểm so với PoW, đặc biệt là về khả năng mở rộng và tốc độ giao dịch. Người ta cũng nói rằng các đồng tiền sử dụng PoS ít gây hại cho môi trường hơn khi so với PoW. Ngược lại, nhiều người ủng hộ PoW cho rằng PoS, với tư cách là một công nghệ mới hơn, vẫn chưa chứng minh được tiềm năng về mặt an ninh mạng. Thực tế là các mạng PoW yêu cầu một lượng tài nguyên đáng kể (phần cứng khai thác, điện, v.v.) khiến cho việc tấn công chúng trở nên đắt đỏ. Điều này đặc biệt đúng đối với Bitcoin, blockchain lớn nhất sử dụng PoW.

Như đã đề cập, Ethereum (ETH) dự kiến sẽ chuyển từ PoW sang PoS trong bản nâng cấp Ethereum 2.0. ETH 2.0 là một bản nâng cấp được mong đợi từ lâu đối với mạng Ethereum, bởi nó được kỳ vọng sẽ cải thiện hiệu suất và giải quyết vấn đề về khả năng mở rộng của mạng. Sau khi triển khai PoS trên Ethereum, bất kỳ ai có ít nhất 32 ETH sẽ có thể tham gia stake để trở thành người xác thực và nhận phần thưởng.

PoS có tốt hơn PoW không? Điều gì đã thúc đẩy đồng tiền mã hóa lớn thứ hai theo vốn hóa thị trường áp dụng một cơ chế đồng thuận mới?

Rủi ro tập trung hóa

Trên các blockchain Proof of Work, việc khai thác/đào liên quan đến việc sử dụng sức mạnh tính toán để băm dữ liệu của khối cho đến khi tìm thấy giải pháp hợp lệ. Đối với các loại tiền mã hóa lớn ngày nay, việc giải mã này ngày càng trở nên khó khăn và quá trình đoán số lượng lớn các hàm băm có thể gây tốn kém về phần cứng và điện.

Do đó, một số thợ đào thích tích lũy tài nguyên khai thác của họ trong các hội thợ đào để tăng cơ hội nhận được phần thưởng khối. Một số hội thợ đào lớn đầu tư hàng triệu USD và kiểm soát hàng nghìn phần cứng khai thác ASIC để tạo ra nhiều sức mạnh băm nhất có thể.

Kể từ tháng 12/2021, 4 nhóm khai thác hàng đầu cùng nhau kiểm soát khoảng 50% tổng sức mạnh băm Bitcoin. Sự thống trị của các nhóm khai thác khiến cho việc một cá nhân đam mê tiền mã hóa khó có thể tự mình khai thác một khối.

Điều này có ảnh hưởng đến sự phi tập trung? Về một phía, vẫn chưa có thực thể nào có thể kiểm soát việc xác thực trên mạng. Nếu điều này xảy ra, một cuộc tấn công 51% sẽ có thể xảy ra và mạng sẽ bị mất giá trị. Nhiều người cho rằng mặc dù việc khai thác vẫn diễn ra phi tập trung, nhưng thực sự nó không phi tập trung như chúng ta nghĩ. Tại một số khu vực, các nhà sản xuất thiết bị đào và nhà sản xuất năng lượng vẫn chiếm ưu thế trong việc khai thác. Từ đó, làm giảm sự phi tập trung tổng thể của các blockchain POW.

Cơ chế đồng thuận Proof of Stake có một cách tiếp cận khác và có thể thay thế sức mạnh đào bằng cách stake. Cơ chế này làm giảm các rào cản gia nhập của một cá nhân trong việc xác thực giao dịch; làm giảm đi vai trò của vị trí địa lý, thiết bị và các yếu tố khác. Bạn có thể stake bằng số tiền mình có.

Tuy nhiên, hầu hết các mạng PoS đều yêu cầu bạn chạy một ndoe xác thực để bắt đầu xác thực các giao dịch. Điều này có thể tốn kém một chút, nhưng không nhiều như một giàn máy đào chuyên dụng. Ngoài ra, người dùng stake các token của họ sau một số trình xác thực nhất định, mang đến cho chúng ta một mô hình tương tự như các hội thợ đào. Vì vậy, mặc dù Proof of Stake dễ dàng tham gia hơn đối với người dùng bình thường, nhưng nó vẫn gặp phải vấn đề tập trung hóa giống như việc xảy ra với các hội thợ đào.

Rủi ro bảo mật

Ngoài rủi ro tập trung, thực tế là bốn nhóm thợ đào hàng đầu sở hữu phần lớn sức mạnh băm của có thể làm tăng nguy cơ mạng Bitcoin bị tấn công 51% . Tấn công 51% là một cuộc tấn công nhắm vào cơ chế bảo mật của hệ thống blockchain bởi một tổ chức hoặc các tác nhân độc hại nhằm kiểm soát hơn 50% tổng sức mạnh băm của mạng. Kẻ tấn công có thể ghi đè thuật toán đồng thuận blockchain và thực hiện các hành vi gây hại để thu lợi cho bản thân, chẳng hạn như lặp chi, từ chối hoặc thay đổi hồ sơ giao dịch hoặc ngăn người khác khai thác Bitcoin. Tuy nhiên, điều này khó có thể xảy ra trên Bitcoin do quy mô mạng của nó.

Ngược lại, nếu ai đó tấn công một blockchain PoS, họ sẽ phải sở hữu hơn 50% số tiền mã hóa trên mạng. Điều này sẽ khiến nhu cầu trên thị trường và giá tiền mã hóa tăng lên, có thể lên tới hàng chục tỷ USD. Ngay cả khi họ thực hiện một cuộc tấn công 51%, giá trị của các đồng tiền mà họ stake sẽ giảm đáng kể khi mạng bị xâm phạm. Do đó, không có khả năng xảy ra một cuộc tấn công 51% đối với tiền mã hóa sử dụng thuật toán đồng thuận PoS, đặc biệt nếu đó là một cuộc tấn công vào một đồng tiền có vốn hóa thị trường lớn.

Những điểm hạn chế của Proof of Stake

Nhiều người coi Proof of Stake là một giải pháp tốt hơn Proof of Work, nhưng điều đáng chú ý là PoS cũng có những thiếu sót của nó. Do cơ chế phân phối phần thưởng, những người xác thực có nhiều tài sản dùng để stake hơn sẽ có nhiều cơ hội xác thực khối tiếp theo. Người xác thực tích lũy được càng nhiều tiền thì họ càng có thể stake và kiếm được nhiều tiền hơn, điều này làm cho nhiều người chỉ trích PoS là "làm cho người giàu càng trở nên giàu có hơn". Những trình xác thực “giàu hơn” này cũng có thể làm ảnh hưởng đến việc bỏ phiếu trên mạng, vì các blockchain PoS thường cấp quyền quản trị cho những người xác thực.

Một mối quan tâm khác là rủi ro bảo mật đối với các đồng tiền mã hóa có vốn hóa thị trường nhỏ hơn khi áp dụng PoS. Như đã đề cập, không có khả năng xảy ra một cuộc tấn công 51% đối với các loại tiền mã hóa phổ biến như ETH hoặc BNB. Tuy nhiên, các tài sản kỹ thuật số nhỏ hơn với giá trị thấp hơn sẽ dễ bị tấn công hơn. Những kẻ tấn công có thể có đủ tiền để đạt được lợi thế trước các trình xác thực khác. Họ có thể lợi dụng hệ thống PoS bằng cách thường xuyên được chọn để trở thành người xác thực. Phần thưởng họ kiếm được sau đó có thể được sử dụng để stake thêm và tăng cơ hội được chọn trong vòng tiếp theo.

Tổng kết

Proof of Work và Proof of Stake đều có vị trí riêng trong hệ sinh thái tiền mã hóa và thật khó để nói chắc chắn rằng giao thức đồng thuận nào hoạt động tốt hơn. PoW có thể bị chỉ trích vì tạo ra một lượng khí thải carbon lớn trong quá trình khai thác, nhưng nó đã chứng tỏ mình là một thuật toán an toàn để bảo vệ các mạng blockchain. Tuy nhiên, khi Ethereum chuyển từ PoW sang PoS, hệ thống Proof of Stake có thể sẽ được các dự án mới ưa chuộng hơn trong tương lai.