Các cơ chế đồng thuận khác nhau trong Blockchain
Trong blockchain, cơ chế đồng thuận là kim chỉ nam cho sự đúng đắn và bảo toàn dữ liệu. Trong bài viết lần này, tôi muốn chia sẻ một số cơ chế đồng thuận khác nhau trong blockchain.
Nói một cách ngắn gọn, cơ chế đồng thuận giống như một bản nội quy CLB, là một thành phần quan trọng của mạng blockchain cho phép các nút đồng ý về tính hợp lệ của các giao dịch, của các khối, trước khi chúng được thêm vào chuỗi. Nói cách khác, cơ chế đồng thuận đảm bảo rằng tất cả các nút trong mạng đều đồng ý về cùng một chuỗi giao dịch, từ đó đảm bảo dữ liệu đúng đắn được lưu trữ ở mọi nút, ngăn ngừa các gian lận.
Có nhiều cơ chế đồng thuận với các biến thể khác nhau và mỗi cơ chế có một ưu nhược điểm riêng. Hãy cùng tìm hiểu những cơ chế phổ biến nhất nhé!
1. Một số cơ chế đồng thuận phổ biến
a. Proof-of-Work (PoW) - bằng chứng công việc
Proof-of-Work (PoW) là cơ chế đồng thuận đứng sau Bitcoin, loại tiền điện tử đầu tiên và phổ biến nhất trên thế giới. PoW yêu cầu những người tham gia mạng, được gọi là thợ mỏ, giải quyết các vấn đề toán học để xác thực các giao dịch và thêm chúng vào chuỗi khối, để đổi lấy phần thưởng.
Một trong những điểm mạnh của PoW là nó có tính bảo mật cao vì nó đòi hỏi một lượng lớn sức mạnh tính toán để thêm các khối vào chuỗi. Tuy nhiên, PoW có một số điểm yếu, bao gồm mức tiêu thụ năng lượng cao, tốc độ xử lý giao dịch chậm, và khả năng tập trung hóa do chi phí khai thác cao.
Ví dụ thực tế và điển hình cho các mạng blockchain sử dụng cơ chế đồng thuận PoW là Bitcoin, Litecoin, Bitcoin Cash.
Thuật toán đồng thuận này cực kỳ hay, tôi sẽ có một bài viết riêng để giới thiệu về nó.
b. Proof-of-Stake (PoS) - bằng chứng cổ phần
Bằng chứng cổ phần (PoS) là một cơ chế đồng thuận chọn người xác thực dựa trên số lượng tiền điện tử họ giữ trong ví của mình. Người xác thực phải đặt cọc một lượng tiền điện tử nhất định để xác thực các giao dịch và thêm chúng vào chuỗi. Trong PoS, người xác nhận được "khuyến khích" trung thực, vì tiền điện tử đặt cọc của họ có nguy cơ bị mất nếu gây hại cho mạng, hoặc cố gắng phân nhánh chuỗi.
Điểm mạnh của PoS bao gồm việc sử dụng năng lượng hiệu quả, tốc độ xử lý giao dịch nhanh hơn, và hệ thống ít tập trung hơn. Tuy nhiên, PoS không an toàn như PoW, vì nó dễ thực hiện cuộc tấn công 51% hơn, trong đó một thực thể duy nhất kiểm soát phần lớn các nút xác thực của mạng có quyền lực lớn trong việc lựa chọn giao dịch được ưu tiên.
Các ví dụ thực tế về mạng blockchain dựa trên PoS bao gồm Ethereum 2.0, Cardano và Polkadot.
c. Delegated Proof-of-Stake (DPoS) - Bằng chứng cổ phần được ủy quyền
Bằng chứng cổ phần được ủy quyền (DPoS) là một cơ chế đồng thuận tương tự như PoS nhưng có một chút thay đổi. Thay vì cho phép tất cả những người tham gia mạng xác thực các giao dịch, DPoS cho phép những người tham gia mạng bầu chọn một nhóm người, sẽ thay mặt họ xử lý các giao dịch (giống như chúng ta bầu chọn đại biểu và đại biểu sẽ thay mặt chúng ta ban hành luật vậy).
DPoS tiết kiệm năng lượng hơn PoW và nhanh hơn cả PoW lẫn PoS. Tuy nhiên, nó vẫn dễ bị tấn công 51% (thậm chí dễ hơn so với PoS thông thường), và khả năng bị tập trung hóa cao hơn PoS nhiều.
Ví dụ thực tế và điển hình về mạng blockchain sử dụng cơ chế DPoS là EOS, BitShares, Tron.
d. Byzantine Fault Tolerance (BFT)
Byzantine Fault Tolerance (BFT) (có thể dịch là dung sai lỗi Byzantine), là một cơ chế đồng thuận được thiết kế để khắc phục Vấn đề của các tướng của Byzantine, trong đó một nhóm nút phải đồng ý về một quyết định trong khi một số nút có thể bị lỗi hoặc hỏng hóc. Trong BFT, tất cả các nút phải đồng ý về một giao dịch để nó được xác thực và thêm vào chuỗi khối.
Các hệ thống dựa trên BFT mạnh và an toàn hơn PoW, PoS và DPoS, nhưng chậm hơn tất cả, do cơ chế đồng thuận phức tạp.
Ví dụ thực tế và điển hình về mạng blockchain sử dụng cơ chế BFT là Hyperledger Fabric, Corda, Ripple.
e. Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT)
Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) là một cải tiến so với BFT, giúp nó trở nên thiết thực hơn khi sử dụng trong các mạng blockchain.
PBFT cải thiện tốc độ và khả năng mở rộng của BFT thông qua quy trình bầu chọn lãnh đạo và giảm số lượng nút cần thiết cho sự đồng thuận.
PBFT cung cấp thời gian xác nhận nhanh hơn và khả năng mở rộng lớn hơn BFT. Tuy nhiên, nó vẫn chậm hơn PoW, PoS hoặc DPoS, và mạng vẫn có thể dễ bị tấn công thông qua một nhóm nhỏ các nút độc hại.
Các ví dụ thực tế về mạng blockchain dựa trên PBFT bao gồm Stellar, Tendermint và Hedera Hashgraph.
2. So sánh các cơ chế đồng thuận
Mỗi cơ chế đồng thuận đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng, việc lựa chọn cơ chế phù hợp cho từng trường hợp sử dụng cụ thể là rất quan trọng.
Trong blockchain, người ta thường nhắc tới thuật ngữ bộ ba bất khả thi, do đồng sáng lập Ethereum - Vitalik Buterin đề xuất, nói đến sự đánh đổi giữa ba khía cạnh quan trọng của công nghệ blockchain: bảo mật, khả năng mở rộng, và tính phi tập trung.
PoW cung cấp mức độ bảo mật cao nhất nhưng lại tốn nhiều năng lượng và chậm.
PoS tiết kiệm năng lượng và nhanh hơn nhưng kém an toàn hơn PoW do nguy cơ bị tấn công 51%.
DPoS nhanh và hiệu quả nhưng có nhược điểm tương tự, thậm chí lớn hơn PoS.
BFT và PBFT chậm hơn các loại khác nhưng mạnh mẽ và an toàn hơn.
Khi chọn cơ chế đồng thuận, các nhà phát triển phải xem xét các yếu tố như tốc độ, bảo mật, hiệu quả năng lượng và khả năng mở rộng, cùng nhiều yếu tố khác.
3. Tạm kết
Tóm lại, việc hiểu các cơ chế đồng thuận khác nhau là rất quan trọng để chọn cơ chế phù hợp cho mạng blockchain cụ thể.
PoW, PoS, DPoS, BFT và PBFT là các cơ chế đồng thuận phổ biến nhất được sử dụng hiện nay, và mỗi cơ chế đều có điểm mạnh và điểm yếu.
Mạng Blockchain phải xem xét trường hợp sử dụng cụ thể trước khi chọn cơ chế đồng thuận để đảm bảo tính bảo mật, tốc độ và hiệu quả cho mạng của họ.
Triển vọng tương lai của các cơ chế đồng thuận trong blockchain dự kiến sẽ được cải thiện với sự phát triển của các cơ chế đồng thuận mới và sáng tạo nhằm giải quyết các vấn đề cụ thể mà các cơ chế hiện có phải đối mặt.
Hy vọng rằng bài viết đem đến cho bạn một cái nhìn tổng quan nhất về các thuật toán đồng thuận trong blockchain. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, hãy liên hệ với tôi nhé!