Những ý chính:
Nếu muốn hiểu cách một mạng blockchain thực sự vận hành từ bên trong, bạn cần hiểu về cơ chế đồng thuận. Nếu đây là một khái niệm mới với bạn, hãy tiếp tục đọc. Cơ chế đồng thuận chính là một trong những lý do khiến blockchain phi tập trung có thể tồn tại.
Cơ chế đồng thuận là thành phần cần thiết đối với tất cả các blockchain phi tập trung và theo đó cũng là nền tảng của nhiều hệ thống tài sản số. Cụ thể, blockchain lưu trữ thông tin theo mô hình phân tán trên toàn bộ mạng thông qua các node. Những node này là các máy tính thực tế nằm ở nhiều nơi trên thế giới, mỗi node có thể lưu một bản sao dữ liệu blockchain theo yêu cầu của mạng. Vì vậy, khi có dữ liệu mới cần được thêm vào mạng, các node phải thống nhất liệu dữ liệu đó có nên được thêm vào blockchain hay không. Do đó, tồn tại một quy trình rất chặt chẽ để quyết định dữ liệu mới nào sẽ được thêm vào. Nếu các node trong mạng lưu những bản ghi mâu thuẫn với nhau, toàn bộ mạng có thể rơi vào tình trạng hỗn loạn. Ví dụ, chắc chắn bạn sẽ không muốn một người có thể sử dụng số tài sản mà họ thực tế không sở hữu, hoặc tệ hơn nữa là sử dụng tài sản của bạn mà không có sự cho phép của bạn.
Đây chính xác là một trong những vấn đề mà cơ chế đồng thuận giúp ngăn chặn. Do các node phải tham gia vào quá trình xác minh dữ liệu mới, những sai sót hoặc giao dịch độc hại có nhiều cơ hội bị phát hiện trước khi được mạng chấp nhận. Trên thực tế, nếu không có cơ chế đồng thuận, các mạng phi tập trung sẽ không thể vận hành theo cách hiện nay. Nhưng trước khi đi sâu hơn, hãy quay trở lại những điều cơ bản. Chính xác thì cơ chế đồng thuận là gì?
Cơ chế đồng thuận là gì?
Cơ chế đồng thuận là phương pháp mà các blockchain node sử dụng để đi đến sự thống nhất về việc một dữ liệu có thể được thêm vào blockchain hay không. Về cơ bản, đây là một tập hợp các quy tắc được xác định trước để quyết định liệu một giao dịch có nên được thêm vào bản ghi của mạng hay không. Tập hợp những quy tắc này cho phép mạng blockchain đưa ra kết luận theo cách phi tập trung, nghĩa là không cần một người giám sát hoặc quản trị viên trung tâm đứng ra quyết định.
Cơ chế đồng thuận blockchain được sử dụng để làm gì?
Cơ chế đồng thuận có rất nhiều mục đích, nhưng hai mục đích nổi bật nhất là tránh sai sót và giao dịch độc hại, đồng thời đạt được sự thống nhất theo cách phi tập trung.
Tránh sai sót và giao dịch độc hại
Khi dữ liệu quan trọng và số dư của người dùng có liên quan trực tiếp, việc blockchain duy trì dữ liệu chính xác là điều cực kỳ quan trọng. Nhờ đó, mạng có thể đảm bảo chỉ những giao dịch hợp lệ mới được chấp nhận. Không chỉ vậy, phương pháp này còn giúp xác định các giao dịch độc hại để chúng không được thêm vào blockchain. Nhiều node cùng tham gia vào quá trình chấp nhận hoặc từ chối block, khiến việc lén đưa một giao dịch không hợp lệ vượt qua toàn bộ quy trình xác minh trở nên khó khăn hơn rất nhiều.
Phi tập trung
Cơ chế đồng thuận cũng phục vụ mục tiêu phi tập trung. Nói ngắn gọn, nó cho phép các node đạt được sự thống nhất mà không cần sự hỗ trợ của một thực thể tập trung. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng không phải mọi mạng blockchain sử dụng cơ chế đồng thuận đều có mức độ phi tập trung giống nhau. Nếu bạn từng nghe câu “sức mạnh nằm ở số đông”, khái niệm này khá phù hợp khi nói về blockchain. Cụ thể, khi một mạng chỉ có rất ít người tham gia xác minh và xử lý dữ liệu, việc các bên đó phối hợp để đạt đồng thuận sẽ dễ dàng hơn, nhưng đồng thời hệ thống cũng dễ bị kiểm soát hoặc thao túng hơn. Vì vậy, nhìn chung, càng có nhiều thành phần độc lập tham gia vào quá trình đồng thuận thì việc một nhóm nhỏ kiểm soát toàn bộ mạng càng trở nên khó khăn. Bây giờ bạn đã biết cơ chế đồng thuận là gì, vậy nó thực sự hoạt động như thế nào?
Cơ chế đồng thuận hoạt động như thế nào?
Nói đơn giản, blockchain chỉ xử lý một thay đổi khi dữ liệu mới đáp ứng các quy tắc của cơ chế đồng thuận mà mạng đã xác định trước. Do các node vận hành theo cùng một khuôn khổ quy tắc, chúng được kỳ vọng sẽ đưa ra cùng một kết luận về dữ liệu hợp lệ. Khi mạng đạt được trạng thái thống nhất theo những quy tắc đó, consensus, tức đồng thuận, được thiết lập. Có thể hình dung quá trình này giống một hình thức bỏ phiếu, mặc dù cơ chế thực tế sẽ phụ thuộc vào từng blockchain. Nếu dữ liệu hoặc giao dịch đáp ứng những điều kiện đồng thuận cần thiết, nó sẽ được blockchain chấp nhận. Ngược lại, nếu không đáp ứng các quy tắc của mạng, giao dịch sẽ bị từ chối.
Trong nhiều trường hợp, cơ chế đồng thuận còn bao gồm phương pháp khuyến khích những người tham gia hành xử đúng và trừng phạt những người có hành vi xấu. Điều này rất quan trọng để giữ cho mạng an toàn và hạn chế những thành phần tìm cách lợi dụng quyền tham gia xử lý giao dịch. Tuy nhiên, ngoài nguyên tắc chung đó, các cơ chế đồng thuận có thể khác nhau rất nhiều, từ cách bảo vệ mạng cho tới cách xử lý và xác nhận giao dịch. Hãy cùng tìm hiểu một số cơ chế đồng thuận khác nhau và xem chúng ảnh hưởng đến cách blockchain vận hành như thế nào.
Cơ chế đồng thuận: Có những loại nào?
Tất cả các cơ chế đồng thuận đều hướng tới mục tiêu đạt được sự thống nhất trong một mạng phi tập trung, nhưng cách chúng đạt được mục tiêu này có thể rất khác nhau. Cũng giống như trong xã hội có thể tồn tại bồi thẩm đoàn, nghị viện, hội đồng và nhiều phương thức khác để đi tới một quyết định chung, các giao thức blockchain cũng có thể sử dụng những cơ chế đồng thuận khác nhau.
Hãy cùng xem một số cơ chế phổ biến nhất.
Proof-of-Work (PoW)
Proof-of-Work, viết tắt là PoW, là cơ chế đồng thuận phi tập trung đầu tiên được sử dụng để bảo vệ blockchain Bitcoin. Cơ chế này được Satoshi Nakamoto giới thiệu cùng Bitcoin vào năm 2008. Nếu cái tên này nghe quen thuộc, đó là bởi Satoshi Nakamoto chính là người đứng sau thiết kế ban đầu của mạng Bitcoin. Proof-of-Work sử dụng một mạng lưới phi tập trung gồm những hệ thống máy tính chuyên dụng thực hiện công việc tính toán. Quá trình tính toán này là một phần trong cơ chế quyết định ai có quyền đề xuất block tiếp theo cho blockchain. Thợ đào sau đó sắp xếp các giao dịch vào một block và phát block đó tới mạng. PoW đóng vai trò như một cơ chế răn đe đối với những người muốn spam mạng Bitcoin hoặc cố gắng giành quyền kiểm soát phần lớn sức mạnh của mạng. Cụ thể, lượng công suất tính toán cần thiết để “đào” một block, là khả thi nhưng có chi phí rất cao. Điều này khiến việc cố tình tạo block gian lận trở nên tốn kém, đồng thời làm tăng chi phí để một thực thể cố gắng kiểm soát mạng. Nói đơn giản, việc gian lận hệ thống có thể trở nên quá đắt đỏ.
Mặc dù Proof-of-Work được xem là một cơ chế đồng thuận có độ bền vững cao về mặt bảo mật, nó cũng có một vấn đề lớn: mức tiêu thụ năng lượng. Những hệ thống máy tính chuyên dụng tham gia bảo vệ blockchain thông qua Proof-of-Work tiêu thụ một lượng điện năng đáng kể. Theo một số ước tính được bài viết đề cập, mạng Bitcoin mining từng sử dụng khoảng 77,78 TWh điện, mức tiêu thụ có thể tương đương với một quốc gia nhỏ.
Proof-of-Stake (PoS)
Để giải quyết vấn đề tiêu thụ năng lượng của PoW, các nhà phát triển blockchain Sunny King và Scott Nadal đã đề xuất một phương án thay thế tiết kiệm năng lượng hơn vào năm 2012. Phương pháp này sau đó được gọi là Proof-of-Stake, viết tắt là PoS, và nhanh chóng trở thành một cơ chế đồng thuận phổ biến.
Thay vì yêu cầu một mạng lưới thợ đào lớn liên tục thực hiện các phép tính, mạng Proof-of-Stake sử dụng validator. Các validator đề xuất và xác minh block, đổi lại họ có thể nhận phần thưởng. Tuy nhiên, để tạo động lực cho validator hành xử đúng theo quy tắc, họ phải khóa một lượng native coin nhất định của mạng làm tài sản bảo chứng. Quá trình này được gọi là staking. Nếu validator hành xử đúng, họ có thể nhận phần thưởng. Ngược lại, nếu có hành vi độc hại hoặc vi phạm một số quy tắc của giao thức, họ có thể mất một phần tài sản đã stake thông qua cơ chế slashing, thậm chí có thể mất quyền tiếp tục đảm nhiệm vai trò validator.
Các cơ chế đồng thuận khác
Mặc dù Proof-of-Work và Proof-of-Stake là hai trong số những cơ chế đồng thuận phổ biến nhất, chúng không phải những lựa chọn duy nhất. Trên thực tế, hiện nay có rất nhiều cơ chế đồng thuận khác nhau được phát triển dựa trên hoặc lấy cảm hứng từ những mô hình này. Ngay trong nhóm Proof-of-Stake cũng tồn tại Nominated Proof-of-Stake, Delegated Proof-of-Stake và nhiều biến thể khác. Ngoài ra còn có những loại cơ chế đồng thuận không trực tiếp tuân theo hai mô hình trên, chẳng hạn Proof of Storage và Proof of Authority.
Điều quan trọng cần lưu ý là mặc dù node và cơ chế đồng thuận cho phép blockchain hoạt động mà không cần một cơ quan trung tâm duy nhất, điều đó không tự động có nghĩa tất cả blockchain đều hoàn toàn phi tập trung. Một số cơ chế đồng thuận có mức độ tập trung cao hơn những cơ chế khác do thiết kế của chúng phù hợp với mục tiêu riêng của từng mạng. Vì các mạng blockchain khác nhau hướng tới những mục tiêu khác nhau, rất có thể chúng ta sẽ tiếp tục chứng kiến nhiều cơ chế đồng thuận mới xuất hiện trong tương lai.
Cơ chế đồng thuận định hình một blockchain như thế nào?
Cơ chế đồng thuận là một thành phần cực kỳ quan trọng của nhiều blockchain. Nói đơn giản, chúng là một trong những nền tảng giúp các mạng blockchain có thể xác minh dữ liệu và duy trì bảo mật mà không cần một cơ quan trung tâm duy nhất. Hiểu cách các cơ chế này hoạt động cũng như sự khác biệt giữa chúng sẽ giúp bạn hiểu sâu hơn về những chi tiết kỹ thuật phía sau công nghệ blockchain. Người dùng cũng có nhiều cách để trực tiếp tham gia vào cơ chế đồng thuận, từ crypto mining cho đến vận hành validator, và trong một số hệ thống còn có thể nhận phần thưởng khi hỗ trợ quá trình này. Ví dụ, một số mạng cho phép người dùng ủy quyền hoặc cung cấp tài sản cho validator để tham gia vào cơ chế staking và nhận phần thưởng theo quy tắc của mạng. Với blockchain công khai, gần như bất kỳ ai đáp ứng các yêu cầu của giao thức đều có thể tham gia vào quá trình giúp mạng hoạt động và duy trì bảo mật. Điều này tạo ra một hệ thống mở hơn, trong đó người dùng không chỉ sử dụng mạng mà còn có khả năng trực tiếp tham gia vào cơ sở hạ tầng vận hành của blockchain.
