Ethereum Proof-of-Stake là gì?

Proof of Stake (PoS) là cơ chế nền tảng cho thuật toán đồng thuận của Ethereum. Đối với những ai chưa quen với thay đổi này, vào năm 2022, Ethereum đã chính thức chuyển sang cơ chế PoS, được xem là tiêu tốn ít năng lượng hơn và tạo nền tảng để triển khai các giải pháp mở rộng mới.

Trong bài viết này, DigiBit sẽ giúp bạn hiểu rõ những chi tiết cốt lõi của cơ chế đồng thuận PoS của Ethereum một cách đơn giản nhưng đầy đủ, vì vậy hãy cùng bắt đầu!

Proof of Stake (PoS) là gì?

Proof of Stake (PoS) là một loại cơ chế đồng thuận được sử dụng để bảo mật các mạng blockchain. Các cơ chế đồng thuận chính là “xương sống” của mọi blockchain, đóng vai trò là tập hợp các quy tắc nền tảng quyết định cách mạng lưới vận hành.

Cơ chế đồng thuận là gì?

Trước tiên, hãy hiểu khái niệm “đồng thuận”. Nói một cách tổng quát, đồng thuận là quá trình đạt được sự thống nhất giữa một nhóm người.

Trong bối cảnh blockchain, đồng thuận là quá trình mà một nhóm các node trong mạng xác định những giao dịch nào là hợp lệ. Cơ chế đồng thuận chính là phương pháp để đạt được sự thống nhất này.

Do đó, blockchain là một sổ cái kỹ thuật số mang tính phân tán, phi tập trung và thường là công khai. Mỗi giao dịch trên blockchain được ghi lại dưới dạng một “khối” dữ liệu và phải được xác minh bởi mạng lưới máy tính ngang hàng trước khi được thêm vào chuỗi. Hệ thống này giúp bảo vệ blockchain khỏi các hành vi gian lận và chi tiêu hai lần (double-spending).

Có nhiều loại cơ chế đồng thuận khác nhau. Mỗi loại hoạt động theo cách riêng, nhưng đều có chung một mục tiêu: đảm bảo các bản ghi giao dịch trên blockchain là chính xác và trung thực. Proof of Stake (PoS) là một trong những cơ chế phổ biến nhất.

Cơ chế đồng thuận PoS

Một mạng Proof of Stake (PoS) là hệ thống sử dụng tiền mã hóa được stake để tự bảo vệ. Mỗi node validator phải “khóa” một khoản tài sản thế chấp bằng ETH trong mạng để tham gia vào quá trình đồng thuận. Việc sử dụng crypto làm tài sản đảm bảo buộc các node phải hành xử đúng đắn và góp phần duy trì an ninh mạng.

Validator là gì?

Validator node là một thành phần thiết yếu của mạng blockchain. Nó chịu trách nhiệm tham gia vào quá trình xây dựng đồng thuận của một blockchain PoS. Các validator sẽ bỏ phiếu về tính hợp lệ của một khối giao dịch mới, từ đó cùng nhau đảm bảo rằng các khối mới là hợp lệ trước khi được thêm vĩnh viễn vào blockchain.

Trong khi đó, một node cụ thể sẽ được chọn làm “block proposer” trong mỗi khoảng thời gian. Node này có nhiệm vụ tạo khối giao dịch mới và phát tán nó đến các node khác để xác minh.

Các khối mới được xác minh như thế nào?

Mỗi validator node đều có cùng một bản sao lịch sử của blockchain. Dựa trên lịch sử chung này, họ đánh giá tính hợp lệ của các khối giao dịch mới. Sau đó, họ bỏ phiếu tập thể trước khi các khối được thêm vào chuỗi chính.

Mạng Ethereum chọn Validator như thế nào?

Việc lựa chọn validator trong hệ thống PoS của Ethereum dựa trên lượng tài sản stake của họ trong mạng. Nói cách khác, lượng stake càng lớn thì xác suất node đó được chọn để thêm khối mới vào chuỗi càng cao.

Yêu cầu Staking trên Ethereum

Trong hệ thống PoS của Ethereum, mỗi validator phải stake token gốc của mạng (cụ thể là 32 ETH). Yêu cầu này khuyến khích validator hành động vì lợi ích chung của mạng. Điều này là bởi vì validator có nguy cơ mất khoản đầu tư nếu họ cố tình phá hoại hệ thống hoặc không thực hiện xác thực một cách hiệu quả và đáng tin cậy.

Thông qua ứng dụng Ledger Wallet, bạn có thể stake ETH một cách dễ dàng và an toàn vào validator và bắt đầu nhận phần thưởng ETH một cách thụ động.

Finality là gì?

Finality là khoảng thời gian cần thiết để bảo vệ một giao dịch trên blockchain. Finality đảm bảo rằng một khối cụ thể không thể bị thay đổi hoặc đảo ngược. Do đó, các giao dịch trong khối trở nên bất biến (immutable).

Ngay cả khi một giao dịch đã được xác nhận trong khối gần nhất, điều đó không có nghĩa là nó hoàn toàn không thể bị thay đổi. Trong một khoảng thời gian ngắn sau đó, giao dịch vẫn có thể bị tấn công bởi các tác nhân xấu nhằm khai thác điểm yếu của blockchain.

Finality của khối trong Ethereum PoS

Trong cơ chế PoS, Ethereum sử dụng các khối “checkpoint” để quản lý việc bỏ phiếu của validator. Khối đầu tiên của mỗi epoch (một giai đoạn gồm 32 slot, nơi validator đề xuất và xác nhận khối, kéo dài khoảng 6,4 phút) được gọi là checkpoint.

Bên cạnh việc bỏ phiếu cho tính hợp lệ của từng khối, validator còn bỏ phiếu cho toàn bộ checkpoint. Nếu một checkpoint nhận được ít nhất hai phần ba tổng số ETH đang được stake, nó sẽ được nâng cấp. Checkpoint mới nhất sẽ trở thành “justified”. Checkpoint trước đó, vốn đã được justified từ epoch trước, sẽ tiếp tục được nâng cấp thành “finalized”.

Nếu một kẻ tấn công muốn đảo ngược một khối đã finalized, họ sẽ phải chấp nhận mất ít nhất một phần ba tổng số ETH đã được stake.

Slashing là gì?

Slashing là cơ chế kỷ luật được sử dụng trong các giao thức PoS nhằm trừng phạt validator có hành vi gây hại hoặc thiếu trách nhiệm. Thông thường, điều này bao gồm việc mạng lưới cắt giảm một phần tài sản thế chấp (số coin đã stake ban đầu) của họ.

Để hiểu rõ hơn, hãy xem một số yếu tố chính của slashing:

Khuyến khích Validator

Trong hệ thống PoS của Ethereum, tổng số crypto được stake bởi validator (32 ETH) đóng vai trò là khoản ký quỹ bảo đảm. Vì số tiền này có thể bị “slashed” nếu validator hành xử không đúng, nên họ có động lực mạnh mẽ để hoạt động theo hướng có lợi cho blockchain.

Ngăn chặn downtime

Một trong những nguyên nhân phổ biến dẫn đến slashing là downtime. Thuật ngữ này chỉ khoảng thời gian validator offline và không thể tạo khối mới. Điều này có thể do độ trễ mạng, lỗi phần mềm hoặc sự cố phần cứng.

Khi validator offline, họ không thể tham gia vào quá trình đồng thuận. Vì điều này gây ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động chung của mạng, nên sẽ bị xử phạt thông qua cơ chế slashing.

PoS khác gì so với Proof of Work (PoW)?

Cả PoW và PoS đều là cơ chế đồng thuận cho phép mạng tiền mã hóa hoạt động mà không cần cơ quan quản lý trung tâm. Tuy nhiên, chúng đạt được điều này theo những cách khác nhau và có mức độ bảo mật, độ tin cậy khác nhau.

Proof of Work: Bảo mật thông qua tiêu thụ năng lượng

Trong cơ chế PoW, một khối mới chỉ có thể được thêm vào khi hash của khối được tính toán thông qua một bài toán cực kỳ phức tạp. Có thể cần hàng nghìn tỷ lần thử trước khi miner tìm ra giá trị đúng. Điều này tiêu tốn lượng điện năng rất lớn.

Chỉ miner tìm ra kết quả đầu tiên mới được xác nhận khối và nhận phần thưởng. Trong hệ thống này, năng lượng chính là tài nguyên mà mạng sử dụng để tự bảo vệ. Lượng năng lượng khổng lồ cần thiết để vượt qua cơ chế đồng thuận là rào cản lớn đối với các tác nhân xấu.

Proof of Stake: Bảo mật thông qua tài sản stake

Ngược lại, mạng PoS như Ethereum bảo mật bằng crypto được stake. Thay vì tiêu tốn năng lượng tính toán để giải bài toán, các node xác thực sẽ đặt cược tài sản của chính mình làm thế chấp.

Các node này hoạt động hiệu quả và trung thực để tránh mất tài sản đã stake.

Trong khi đó, một kẻ xấu muốn kiểm soát mạng cần sở hữu hơn 51% tổng số coin đang được stake. Việc kiểm soát hơn một nửa tài sản stake là cực kỳ khó khăn, khiến khả năng tấn công trở nên rất thấp. Đây chính là cách cơ chế PoS bảo vệ mạng lưới.

Ethereum Proof of Stake

Sau quá trình Merge hoàn tất sau nhiều năm phát triển, việc chuyển đổi của Ethereum sang Proof of Stake đã chính thức được kích hoạt. Tuy nhiên, toàn bộ quá trình vẫn chưa hoàn toàn hoàn tất, nên tác động đầy đủ vẫn chưa được thể hiện rõ. Ethereum 2.0 vẫn đang trong lộ trình phát triển.

Tại thời điểm viết bài, ETH đã stake và phần thưởng staking vẫn chưa được mở khóa hoàn toàn. Đồng thời, một số giải pháp mở rộng quan trọng như sharding vẫn chưa được triển khai đầy đủ. Chỉ thời gian mới có thể chứng minh mức độ an toàn của mạng dưới cơ chế đồng thuận mới này.

Việc hiểu rõ cơ chế đồng thuận Proof of Stake của Ethereum sẽ giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt khi tương tác với blockchain Ethereum thông qua ví Ledger ETH.

Kiến thức chính là sức mạnh, và DigiBit ở đây để đồng hành cùng bạn, giúp bạn giải mã cơ chế đồng thuận phức tạp nhưng mạnh mẽ đang bảo vệ một trong những blockchain lớn nhất thế giới: Ethereum.

Hiện tại, các thiết bị ví lạnh Ledger luôn có mặt sẵn tại DigiBit – đại lý uỷ quyền của Ledger tại Việt Nam. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, bạn luôn có thể liên hệ với Team DigiBit để được hỗ trợ.