Tóm lược
Proof of Stake (Bằng chứng cổ phần) là một cơ chế đồng thuận phổ biến, đang dần thay thế Proof of Work (Bằng chứng công việc). Thay vì cần sức mạnh tính toán để xác thực giao dịch, người xác thực phải stake tiền mã hóa. Thực tế này làm giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng cần thiết. Proof of Stake cũng cải thiện tính phi tập trung, bảo mật và khả năng mở rộng.
Tuy nhiên, Proof of Stake có thể khó tiếp cận hơn nếu người dùng không có tiền mã hóa. Một cuộc tấn công 51% cũng có thể dễ dàng xảy ra với các blockchain có vốn hóa thị trường thấp. Vì Proof of Stake rất linh hoạt, nó có nhiều biến thể cho các blockchain và trường hợp sử dụng khác nhau.
Giới thiệu
Cho đến nay, Proof of Stake đã trở thành cơ chế đồng thuận phổ biến nhất cho các mạng blockchain ngày nay. Nhưng với rất nhiều biến thể, sẽ hơi khó để hiểu các khái niệm cốt lõi của nó. Ngày nay, bạn khó có thể nhìn thấy cơ chế này ở dạng ban đầu. Tuy nhiên, tất cả các loại Proof of Stake đều chia sẻ các khái niệm cốt lõi chính. Hiểu được những điểm tương đồng này sẽ giúp bạn đưa ra lựa chọn tốt hơn về các blockchain mà bạn sử dụng và cách chúng hoạt động.
Proof of Stake là gì?
Năm 2011, Thuật toán đồng thuận Proof of Stake đã được giới thiệu trên diễn đàn Bitcointalk. Ban đầu, nó được đề xuất như một giải pháp cho các vấn đề của Proof of Work. Mặc dù cả hai đều có chung mục tiêu là đạt được sự đồng thuận trong blockchain nhưng quá trình thực hiện lại hoàn toàn khác nhau. Thay vì cần cung cấp bằng chứng tính toán chuyên sâu, người tham gia chỉ cần chứng minh rằng họ đã stake tiền mã hóa.
Proof of Stake hoạt động như thế nào?
Thuật toán Proof Of Stake sử dụng quy trình bầu cử giả ngẫu nhiên để chọn trình xác thực từ một nhóm các node. Hệ thống sử dụng kết hợp các yếu tố, bao gồm tuổi stake, yếu tố ngẫu nhiên và mức độ giàu có của node .
Trong hệ thống Proof of Stake, các khối được 'rèn' chứ không phải được 'đào'. Tuy nhiên, thỉnh thoảng bạn vẫn có thể nghe thấy từ 'đào' được sử dụng. Hầu hết các loại tiền mã hóa Proof of Stake đều ra mắt với nguồn cung tiền ở dạng 'trước khi được rèn', cho phép các node bắt đầu hoạt động ngay lập tức.
Người dùng muốn tham gia vào quá trình rèn phải khóa một số tiền nhất định vào mạng làm khoản cổ phần (stake) của họ. Cổ phần càng lớn càng quyết định cơ hội mà node được chọn làm trình xác thực để rèn khối kế tiếp – cổ phần càng lớn, thì cơ hội càng lớn. Các phương pháp riêng được thêm vào quá trình lựa chọn để nền tảng không chỉ ưu tiên cho các node giàu có nhất trong mạng. Hai phương pháp được sử dụng phổ biến nhất là ‘Lựa chọn khối ngẫu nhiên’ (Randomized Block Selection) và ‘Lựa chọn tuổi đồng tiền’ (Coin Age Selection).
Lựa chọn khối ngẫu nhiên
Trong phương pháp Chọn khối ngẫu nhiên, các trình xác thực được chọn bằng cách tìm kiếm các node có sự kết hợp của giá trị băm thấp nhất và số tiền stake cao nhất. Vì kích thước của cổ phần là công khai, thợ rèn tiếp theo thường có thể được dự đoán bởi các node khác.
Lựa chọn tuổi đồng tiền
Phương pháp Lựa chọn tuổi đồng tiền chọn các node dựa trên thời gian các token của họ đã được stake. Tuổi đồng tiền được tính bằng cách nhân số ngày các đồng tiền mã hóa được giữ làm tiền stake với số lượng các đồng tiền đã được stake đó.
Sau khi node đã rèn được một khối, tuổi đồng tiền được đặt lại về 0 và họ phải đợi một khoảng thời gian nhất định để có thể rèn khối khác - điều này ngăn chặn việc các node có lượng cổ phần lớn thống trị blockchain.
Xác thực các giao dịch
Mỗi loại tiền mã hóa sử dụng thuật toán Proof of Stake sử dụng bộ quy tắc và phương pháp riêng mà họ cho là sự kết hợp tốt nhất cho họ và người dùng.
Khi một node được chọn để tạo ra khối tiếp theo, nó sẽ kiểm tra xem các giao dịch trong khối có hợp lệ hay không. Sau đó, nó ký và thêm khối vào blockchain. Như một phần thưởng, node nhận được phí giao dịch từ khối và trên một số blockchain, phần thưởng là tiền mã hóa.
Nếu một node không muốn tiếp tục làm thợ rèn nữa, khoản stake của nó và phần thưởng kiếm được sẽ được giải phóng sau một khoảng thời gian nhất định - để mạng lưới có một khoảng thời gian để xác thực rằng node đó đã không thêm bất kỳ khối giả mạo nào vào mạng.
Blockchain nào đang sử dụng cơ chế đồng thuận Proof of Stake?
Hầu hết các blockchain ra đời sau Ethereum đều sử dụng cơ chế đồng thuận Proof of Stake. Thông thường, mỗi blockchain được sửa đổi để phù hợp với nhu cầu của mạng. Chúng tôi sẽ đề cập đến các biến thể này ở phần sau của bài viết. Bản thân Ethereum cũng đang trong quá trình chuyển sang Proof of Stake với Ethereum 2.0.
Các blockchain sử dụng Proof of Stake hoặc một dạng của nó bao gồm:
1. BNB Chain
2. BNB Smart Chain
3. Solana
4. Avalanche
5. Polkadot
Ưu điểm của Proof of Stake
Proof of Stake có nhiều ưu điểm rõ ràng hơn Proof of Work. Vì lý do này, các blockchain mới hầu như luôn sử dụng Proof of Stake. Các lợi ích của nó bao gồm:
Khả năng thích ứng
Nhu cầu của người dùng với các blockchain thay đổi, Proof of Stake cũng vậy. Có thể thấy điều này rõ ràng từ số lượng lớn các phiên bản Proof of Stake đang có. Cơ chế này rất linh hoạt và có thể dễ dàng phù hợp với hầu hết các trường hợp sử dụng blockchain.
Tính phi tập trung
Nhiều người dùng được khuyến khích chạy các node hơn vì giá cả phải chăng. Sự khuyến khích này và quá trình ngẫu nhiên hóa cũng làm cho mạng phi tập trung hơn. Mặc dù tồn tại các bể stake, nhưng cơ hội để một cá nhân tạo ra một khối theo Proof of Stake thành công sẽ cao hơn nhiều. Nhìn chung, điều này làm giảm nhu cầu về các bể stake.
Hiệu suất năng lượng
Proof of Stake cực kỳ tiết kiệm năng lượng so với Proof of Work. Chi phí tham gia nằm trong chi phí stake nhiều hơn là chi phí điện toán để giải các câu đố. Cơ chế này dẫn đến việc giảm đáng kể năng lượng cần thiết để vận hành cơ chế đồng thuận.
Khả năng mở rộng
Vì Proof of Stake không dựa vào các máy vật lý để tạo ra sự đồng thuận, nên nó có khả năng mở rộng hơn. Không cần đến các trại khai thác khổng lồ hoặc tìm nguồn cung năng lượng lớn. Việc thêm nhiều trình xác thực vào mạng rẻ, đơn giản và dễ tiếp cận hơn.
Mức độ bảo mật
Việc ký quỹ hoạt động như một động lực tài chính để trình xác thực không xử lý các giao dịch gian lận. Nếu mạng phát hiện một giao dịch gian lận, node thợ rèn sẽ mất một phần tiền stake và không được làm thợ rèn trong tương lai. Vì vậy, khi số tiền stake cao hơn phần thưởng, nếu gian lận thì trình xác thực sẽ mất nhiều hơn số tiền thu lại được.
Để kiểm soát mạng lưới và phê duyệt các giao dịch gian lận, một node sẽ phải sở hữu một phần lớn tiền stake trong mạng, còn được gọi là cuộc tấn công 51%. Tùy thuộc vào giá trị của một đồng tiền mã hóa, điều này sẽ rất không thực tế vì để giành quyền kiểm soát mạng, bạn cần phải chiếm hữu được 51% số lượng tiền đang được lưu hành.
Tuy nhiên, đây cũng có thể là một nhược điểm mà chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu.
Nhược điểm của Proof of Stake
Mặc dù thuật toán Proof of Stake có nhiều ưu điểm hơn so với Proof of Work, nhưng nó vẫn có một số điểm yếu:
Phân nhánh
Với thuật toán Proof of Stake tiêu chuẩn, không có cơ chế nào ngừng khuyến khích việc khai thác cả hai nhánh blockchain sau một đợt fork (phân nhánh). Nếu là Proof of Work, việc khai thác cả hai nhánh sẽ dẫn đến lãng phí năng lượng. Với Proof of Stake, chi phí sẽ ít hơn nhiều, có nghĩa là mọi người có thể "stake" vào cả hai nhánh của blockchain.
Khả năng tiếp cận
Để bắt đầu stake, bạn sẽ cần nguồn cung token gốc của blockchain. Điều này yêu cầu bạn mua token qua sàn giao dịch hoặc phương thức khác. Tùy thuộc vào số tiền cần thiết, bạn có thể cần một khoản đầu tư đáng kể để bắt đầu stake hiệu quả.
Với Proof of Work, bạn có thể mua thiết bị đào giá rẻ hoặc thậm chí thuê nó. Với điều này, bạn có thể tham gia một hội thợ đào và bắt đầu xác thực và kiếm tiền nhanh chóng.
Tấn công 51%
Mặc dù Proof of Work cũng dễ bị tấn công 51%, nhưng so với nó thì thực hiện việc này trên blockchain Proof of Stake dễ dàng hơn đáng kể. Nếu giá của một token giảm hoặc blockchain có vốn hóa thị trường thấp, thì về mặt lý thuyết, việc mua hơn 50% số token và kiểm soát mạng lưới có thể rất rẻ.
So sánh Proof of Work và Proof of Stake
Có một vài điểm khác biệt cốt lõi khi chúng ta so sánh hai cơ chế đồng thuận này.
Tuy nhiên, có rất nhiều cơ chế Proof of Stake khác nhau trên các blockchain. Mỗi cơ chế sẽ có thêm các đặc điểm riêng.
Các biến thể của cơ chế đồng thuận Proof of Stake
Proof of Stake có khả năng tùy chỉnh cao. Các nhà phát triển có thể thay đổi cơ chế để phù hợp với từng trường hợp sử dụng cụ thể của blockchain. Dưới đây là một số "biến thể" thường thấy nhất của cơ chế này
Delegated Proof of Stake (DPoS)
Delegated Proof of Stake (Bằng chứng cổ phần được ủy quyền) cho phép người dùng stake tiền mã hóa mà không cần trở thành một trình xác thực. Trong trường hợp này, người dùng có thể stake cho trình xác thực để chia sẻ các phần thưởng khối. Càng nhiều người ủy quyền đóng góp đằng sau một trình xác thực khả thi, thì cơ hội được lựa chọn của nó càng lớn. Thông thường, các trình xác thực có thể thay đổi số tiền chia sẻ với người ủy quyền để tạo ra động lực. Danh tiếng của trình xác thực cũng là một yếu tố quan trọng đối với những người ủy quyền.
Nominated Proof of Stake (NPoS)
Nominated Proof of Stake (Bằng chứng cổ phần được đề cử) là một mô hình đồng thuận được phát triển bởi Polkadot. Nó có nhiều điểm tương đồng với Delegated Proof of Stake, nhưng vânx có một điểm khác biệt chính. Nếu một người đề cử (người ủy quyền) stake cho một trình xác thực độc hại, họ cũng có thể mất cổ phần của mình.
Những người được đề cử có thể chọn tối đa 16 trình xác thực để stake. Sau đó, mạng sẽ phân phối đồng đều cổ phần của họ cho các trình xác thực đã chọn. Polkadot cũng sử dụng một số cách tiếp cận trong lý thuyết trò chơi và lý thuyết bầu cử để xác định ai sẽ tạo ra một khối mới.
Proof of Staked Authority (PoSA)
BNB Smart Chain sử dụng Proof of Staked Authority để tạo ra sự đồng thuận của mạng. Cơ chế đồng thuận này kết hợp Proof of Authority và Proof of Stake, cho phép những trình xác thực thay phiên nhau rèn các khối. Một nhóm gồm 21 trình xác thực đang hoạt động đủ điều kiện tham gia, được lựa chọn theo số lượng BNB mà họ stake hoặc đã ủy quyền cho họ. Tập hợp này được xác định hàng ngày và BNB Chain lưu trữ việc lựa chọn.
Tổng kết
Cách chúng ta thêm các khối giao dịch vào các mạng blockchain đã thay đổi đáng kể kể từ ngày Bitcoin ra đời. Giờ đây, chúng ta không còn cần phải dựa vào sức mạnh tính toán để tạo ra sự đồng thuận tiền mã hóa. Hệ thống Proof of Stake có nhiều ưu điểm và lịch sử đã chỉ ra rằng Proof of Stake đang hoạt động khá hiệu quả. Theo thời gian, có vẻ như Bitcoin sẽ là một trong số ít các mạng Proof of Work còn tồn tại. Còn bây giờ có vẻ như Proof of Stake sẽ ngày một chiếm ưu thế.