Tại sao Bằng chứng công việc (PoW) dựa trên sự đồng thuận của Nakamoto là an toàn và hoàn hảo
Tác giả: Donald McIntyre
Trong một bài viết trước tôi đã viết tại sao Bằng chứng cổ phần (Proof-of-Stake) không an toàn hơn Bằng chứng công việc (Proof-of-Work). Trong bài viết này, tôi sẽ giải thích lý do tại sao bằng chứng về cơ chế đồng thuận bằng chứng công việc, hay tốt hơn là sự đồng thuận Nakamoto, được phát minh bởi Satoshi Nakamoto cho mạng Bitcoin, là an toàn và hoàn hảo.
Để giải thích cơ chế trước tiên tôi sẽ mô tả bằng chứng công việc về thuật toán hoặc quy trình, giải thích cách thức hoạt động của nó trong sự đồng thuận của Nakamoto, tại sao nó an toàn và hoàn hảo, và cuối cùng là nó mang lại lợi ích như thế nào về tiền bạc, tài sản và thỏa thuận về các blockchain như Bitcoin và Ethereum Classic.
Bằng chứng công việc (PoW) là gì?
Để giải thích thế nào là bằng chứng của công việc, trước tiên cần phải giải thích thế nào là băm. Một thuật toán băm là một hàm có thể biến một chuỗi tùy ý các dữ liệu, chẳng hạn như một số hoặc một bức thư tình hay một danh sách các giao dịch, vào một số với chiều dài cố định.
Ví dụ: văn bản, xin chào, sử dụng hàm băm SHA-256, tạo ra hàm băm:
2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e1b161e5c1fa7425e73043362938b9824
Quá trình xử lý bằng chứng công việc trong mạng lưới giống như Bitcoin bắt đầu với một nhóm 4 số, sau đó băm chúng bằng cách lặp lại một nonce nhiều lần cho đến khi một mục tiêu độ “ khó” đạt được. Sau đó, người khai thác đoán đúng mục tiêu trước sẽ giành được phần thưởng .
Các bước trong bằng chứng về quy trình làm việc trong sơ đồ trên là:
1. DỮ LIỆU CẦn BĂM:
4 số được băm để tạo một khối mới là hàm băm của khối trước đó, do đó, một chuỗi các giá trị băm có liên quan có thể được xây dựng, do đó “blockchain”; một hàm băm, được gọi là Merkle root , chứa tất cả các giao dịch của khối hiện tại; một dấu thời gian; và một nonce tùy ý, đó là số được lặp lại trong bước tiếp theo để tìm một hàm băm trong mục tiêu “khó”.
2. BĂM LẶP:
Nếu 4 con số được băm đơn giản, chúng sẽ tạo ra một hàm băm duy nhất, nhưng để thử nhiều lần, thực tế là hàng tỷ hoặc hàng nghìn tỷ lần mỗi giây, để đạt được mục tiêu “khó”, nonce được lặp lại liên tục để tăng khả năng một trong số đó các kết quả băm đạt được mục tiêu này.
Bước này là bước tạo nên “công việc” trong bằng chứng công việc (PoW), đây là khía cạnh quan trọng nhất của sự đồng thuận của Nakamoto, bởi vì tất cả các thợ mỏ đều tiêu tốn một lượng lớn năng lượng trung bình cứ sau 10 phút làm việc để tìm ra một hàm băm trong mục tiêu “khó”.
3. ĐÁNH TRÚNG MỤC TIÊU “KHÓ”:
Tất cả các số hoặc giá trị băm có thể có chức năng như SHA-256, là hàm được sử dụng bởi mạng Bitcoin, có thể tạo từ các chuỗi dữ liệu tùy ý, chẳng hạn như danh sách các giao dịch Bitcoin, rất lớn, tương tự như 2^256, có lẽ số lượng của nó còn nhiều hơn các nguyên tử tồn tại trong vũ trụ.
Mục tiêu “khó” bao gồm xác định một phạm vi số nhỏ có thể được sử dụng cho khối hiện tại. Ví dụ: nếu toàn bộ không gian số từ 0 đến 10, nhưng mục tiêu độ khó được đặt ở mức 3 hoặc thấp hơn, điều đó có nghĩa là các công cụ khai thác phải băm nhiều lần 3 số đầu tiên với số lần lặp lặp lại cho đến khi băm kết quả là 3 hoặc thấp hơn.
Vì vậy, nếu họ thực hiện băm và kết quả là 8, thì cái đó sẽ bị loại bỏ. Nếu sau vài lần thử, họ tìm thấy một hàm băm là 2, thì người khai thác đã tìm thấy nó trúng số độc đắc! Điều này có nghĩa là họ giành được phần thưởng cho khối đó nếu họ là người đầu tiên tìm thấy và phát nó lên mạng lưới.
4. HOÀN THIỆN KHỐI VÀ PHẦN THƯỞNG:
Khi một người khai thác tìm thấy một hàm băm trong mục tiêu “khó”, họ phải hoàn thành khối bằng cách nhập khóa công khai với số dư đại diện cho phần thưởng của người khai thác hiện tại cho khối đó và gửi nó đến các nút đầy đủ của mạng để xác minh và đưa vào blockchain. Sau khi được đưa vào blockchain, người khai thác có thể yên tâm rằng họ đã kiếm được những phần thưởng như vậy.
Đồng thuận Nakamoto là gì?
Như có thể thấy trong sơ đồ khai thác bằng chứng công việc dưới đây là một thành phần của sự đồng thuận Nakamoto.
Các bước trong sự đồng thuận của Nakamoto là:
1. GIAO DỊCH ĐƯỢC TẬP HỢP VÀ GỬI ĐẾN CÁC THỢ MỎ:
Khi các cá nhân, sàn giao dịch, dịch vụ ví, nhà đầu tư và tất cả các người dùng và nhà khai thác nút khác gửi giao dịch đến mạng thông qua các nút đầy đủ , tất cả các giao dịch được gửi đến tất cả các nút khác trong mạng bao gồm cả các công cụ khai thác để đảm bảo nó được sao chép đầy đủ.
2. THỢ ĐÀO TẠO KHỐI:
Khi các thợ đào nhận được giao dịch, họ nhóm chúng lại và bắt đầu thực hiện quy trình xác định bằng chứng công việc được mô tả ở trên. Tất cả sức mạnh tính toán của thợ đào được triển khai để tìm ra một hàm băm giải được bài toán mục tiêu “khó”. Khi các thợ mỏ tìm thấy một hàm băm trong mục tiêu, họ sẽ đóng gói khối đó để nó có thể được gửi đến phần còn lại của mạng.
3. KHỐI HOÀN THÀNH ĐƯỢC GỬI TRỞ LẠI NÚT ĐẦY ĐỦ:
Khi một người khai thác tìm thấy và hoàn thành một khối chiến thắng, nó sẽ ngay lập tức được gửi đến phần còn lại của mạng để nó được lan truyền và tất cả các nút đầy đủ có thể nhận được nó.
Đôi khi nhiều hơn một người khai thác sẽ tìm thấy một hàm băm trong mục tiêu “khó”. Khi điều này xảy ra, mạng sẽ chọn một khối được tìm thấy đầu tiên, hoặc, nếu cả hai khối được tìm thấy cùng một lúc, chúng sẽ hoạt động trên cả hai cho đến khi một hoặc khối kia trở thành một phần của chuỗi dài nhất .
4. CÁC NÚT ĐẦY ĐỦ XÁC MINH KHỐI VÀ THÊM CHÚNG VÀO BLOCKCHAIN:
Khi các nút đầy đủ nhận được các khối mới, họ xác minh rằng tất cả các giao dịch là hợp lệ, hàm băm là chính xác và bằng chứng về quy trình làm việc đã được tuân thủ.
Sau khi xác minh, khối được thêm vào blockchain là khối cao nhất , điều này làm tăng thêm số lượng công việc tính toán trong mạng kể từ khi khối nguyên thủy (genesis) được tạo ra. Điều này có nghĩa là tất cả sức mạnh tính toán kể từ khi genesis được tích lũy tạo ra một bức tường bảo vệ cho blockchain.
Như được mô tả trong phần trước, khi các nút đầy đủ chèn một khối mới và trong blockchain, điều đó cũng tương ứng với việc hoàn tất thanh toán phần thưởng cho người khai thác chiến thắng. Phần thưởng cho mỗi khối là động lực kinh tế quan trọng cho các nhà khai thác trong sự đồng thuận của Nakamoto tham gia và bảo mật chuỗi khối.
Phần thưởng được đặt theo chính sách tiền tệ của mạng, nhưng cũng bao gồm phí giao dịch được gửi cùng với các giao dịch để khuyến khích các công ty khai thác đưa chúng vào khối. Trong tương lai, khi phần thưởng chính sách tiền tệ giảm dần, phí giao dịch sẽ trở thành phần chính trong thanh toán của người khai thác.
Tại sao Bằng chứng công việc dựa trên sự đồng thuận Nakamoto là an toàn và hoàn hảo?
Cách mà bằng chứng công việc hoạt động trong cơ chế đồng thuận Nakamoto có một loạt các ưu điểm giúp nó an toàn và hoàn hảo bởi vì, cùng nhau, chúng đáp ứng tất cả các nhu cầu về an toàn, tính sẵn có và tính nhất quán của hệ thống.
Những lợi thế của bằng chứng công việc dựa trên sự đồng thuận Nakamoto là:
1. BẰNG CHỨNG CỦA TẤT CẢ CÁC SỨC MẠNH ĐIỆN TOÁN ĐANG THAM GIA:
Sự đồng thuận của Nakamoto cung cấp bằng chứng rằng phần lớn sức mạnh tính toán tham gia vào xây dựng các khối. Điều này là do, đối với bất kỳ khối nào, ở một độ khó nhất định, các công cụ khai thác trong mạng mất ít nhất 10 phút để băm nó, đó là bằng chứng vật lý cho thấy phần lớn sức mạnh tính toán đã tham gia xây dựng khối đó.
Trên đây là những giải pháp nổi tiếng của Satoshi Nakamoto cho vấn đề của Byzantine General .
2. LỰA CHỌN CHUỖI CHO VIỆC GIA NHẬP VÀ THOÁT RA MÀ KHÔNG XIN PHÉP VÀ SỰ THỐNG NHẤT TRONG TRƯỜNG HỢP TÁCH CHUỖI:
Hệ thống cung cấp lựa chọn rẽ nhánh cho việc thoát ra hay gia nhập vào mạng, trong trường hợp chia tách chuỗi, để mạng trở lại sự đồng thuận hoàn toàn về chuỗi thống nhất.
Điều này được thực hiện bằng cách thiết lập quy tắc chuỗi dài nhất , có nghĩa là tất cả các nút và công cụ khai thác được lập trình để luôn hoạt động trên chuỗi khối có nhiều bằng chứng công việc được thực hiện trên nó. Quan điểm khách quan này áp dụng cho tất cả những người tham gia, được tự động hóa trong các phần mềm máy khách của mạng lưới, là rất quan trọng để loại bỏ sự cần thiết của các bên thứ ba đáng tin cậy, dựa trên đánh giá chủ quan, để phục vụ như là trọng tài và quản trị của hệ thống.
3. MỘT HÀNG RÀO BẢO MẬT CHỐNG LẠI NHỮNG KẺ TẤN CÔNG:
Bằng chứng công việc dựa trên sự đồng thuận là một rào cản bảo mật chống lại những kẻ tấn công trong cả quá trình xử lý giao dịch hiện tại và cho tất cả các giao dịch trong quá khứ. Hiện tại, đó là một rào cản cho những kẻ tấn công chi tiêu gấp đôi trong khối hiện tại vì chúng sẽ cần hơn 50% sức mạnh tính toán khai thác chỉ để tham gia vào giao dịch thứ hai để loại bỏ giao dịch thứ nhất.
Đối với tất cả các giao dịch trong quá khứ, đó là cùng một khái niệm, nhưng, vì bằng chứng công việc được tích lũy, tại thời điểm này, sẽ mất hàng trăm ngày để đảo ngược các khối cũ hơn. Trên thực tế, tại thời điểm viết bài này, sẽ mất ít nhất 400 ngày, với 100% sức mạnh băm hiện tại, để đảo ngược chuỗi Bitcoin kể từ khi khối nguyên thủy được tạo ra.
4. SỰ KHAN HIẾM KỸ THUẬT SỐ THÔNG QUA CHI PHÍ TỐN KÉM:
Như Nick Szabo đã giải thích trong bài báo chuyên đề Schelling Out: The Origins of Money, chi phí tốn kém là khái niệm rằng một hình thức tiền “âm thanh” (sound money) không chỉ bền, có thể chuyển nhượng, di động, chia nhỏ được và có thể hoán đổi nhưng tốn kém để tạo ra.
Chi phí này đảm bảo rằng người khác không dễ dàng giả mạo hoặc tạo ra các bản sao lớn của tiền tệ, do đó làm loãng giá trị của nó. Nói cách khác, vì bằng chứng công việc rất tốn kém vì nó đòi hỏi số lượng tính toán lớn, do đó chi tiêu năng lượng, nó cho phép sự khan hiếm kỹ thuật số thông qua chi phí tốn kém.
5. SỰ ỦY THÁC GIÁ TRỊ TRONG NỀN KINH TẾ:
Chi phí tương tự đảm bảo sự khan hiếm, cũng đóng vai trò là đại diện cho giá trị của đồng tiền bản địa trong nền kinh tế. Mặc dù giá trị là cá nhân và chủ quan, một sự ủy thác minh bạch cho giá trị như bằng chứng công việc giúp thúc đẩy phát hiện giá giảm chi phí giao dịch, tạo điều kiện cho sự chỉnh đốn trên thị trường.
Lợi ích cho tiền, tài sản và thỏa thuận là gì?
Như đã thấy trong bài viết này, những lợi ích chính của bằng chứng công việc dựa trên sự đồng thuận của Nakamoto, cái được kết hợp làm cho nó an toàn và hoàn hảo, là cung cấp bằng chứng tất cả sức mạnh tính toán tham gia vào xây dựng các khối, cung cấp một đầu mối để thoát ra và tham gia vào mạng và trong trường hợp chia tách chuỗi, nó là một rào cản bảo mật tích lũy chống lại những kẻ tấn công, cho phép sự khan hiếm kỹ thuật số thông qua chi phí tốn kém, và nó đóng vai trò như một đại diện cho giá trị trong nền kinh tế.
Đối với các blockchain như Bitcoin và Ethereum Classic, tất cả những lợi ích này là rất quan trọng để bảo đảm tiền bản địa của chúng, sản xuất các khối hợp lệ, sắp xếp giao dịch, lưu trữ và bảo vệ tài sản và các thỏa thuận theo cách giảm thiểu tin cậy, bất biến và không cần cho phép, trên quy mô toàn cầu.
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — -
Tham gia thảo luận và cập nhật tin tức mới nhất trên các kênh chính thức của chúng tôi:
- Facebook: facebook.com/EthereumClassicVietnam/
- Telegram: t.me/ETCVietnam
- Twitter: twitter.com/etcvietnam
- Medium: medium.com/@ETCVietnam
