Cơ chế đồng thuận là gì?

Trong blockchain , nơi dữ liệu được ghi lại được lưu trữ, quản lý và phân phối trên nhiều máy tính trong mạng ngang hàng nằm rải rác trên toàn cầu, cần phải có cách giải quyết tranh chấp khi những người tham gia mạng không đồng ý. Nhập cơ chế đồng thuận — nền tảng chung cho các nền tảng phi tập trung chứa các nút trong mạng.

Cơ chế đồng thuận là gì?

Cơ chế đồng thuận là một chồng giao thức phần mềm tự điều chỉnh được viết vào mã của blockchain, đồng bộ hóa mạng lưới thành một thỏa thuận về trạng thái của sổ cái kỹ thuật số. Điều này được thực hiện bằng cách duy trì một tập dữ liệu duy nhất — phiên bản được thỏa thuận chung về lịch sử giao dịch của blockchain — thay vì sử dụng từng nút hoặc máy tính trong mạng để duy trì bản sao cơ sở dữ liệu của riêng chúng một cách toàn diện.

Mặc dù có nhiều cơ chế đồng thuận cần cân nhắc khi lập trình tiêu chuẩn xác minh của mạng, nhưng mỗi cách tiếp cận đều được thiết kế để làm mất uy tín của những kẻ gian lận khi chúng cố gắng bác bỏ hồ sơ. 

Cơ chế đồng thuận hoạt động như thế nào?

Các nút nhập dữ liệu từ một giao dịch đang chờ xử lý, sau đó báo cáo lại với trạng thái chấp thuận hoặc không chấp thuận sau khi yêu cầu được kiểm tra chéo với hồ sơ của nó. Ví dụ, nếu người dùng đang cố gắng xử lý một giao dịch bằng cách sử dụng các đồng tiền đã chi trước đó đã được tính đến, yêu cầu này sẽ dễ dàng bị từ chối đối với một sổ cái không thể thay đổi, được xác nhận bằng sự không chấp thuận của đa số. Người dùng không tuân thủ sự đồng thuận thường bị cấm khỏi mạng.

Trong trường hợp một nút muốn thách thức bản ghi, họ sẽ phải yêu cầu thu hồi trên toàn mạng. Nếu hơn hai phần ba số nút ngang hàng của họ chấp thuận, thì giao dịch sẽ được xác nhận, phân phối và ghi vĩnh viễn vào blockchain.

“Một trong những ví dụ hữu ích nhất về cơ chế đồng thuận đang hoạt động là cách con người đồng ý về các quy tắc của một trò chơi.”

Nick Ranga, một nhà phân tích tiền điện tử cấp cao tại cơ quan giám sát Forex Fraud , cho biết: “'Sự đồng thuận' chỉ đơn giản có nghĩa là một thỏa thuận giữa một nhóm người và trong thế giới blockchain, đây là một khái niệm quan trọng” .

Hãy xem xét vai trò của cơ chế đồng thuận trong tài chính phi tập trung . Khung tập trung cốt lõi được xây dựng trong hầu hết các tổ chức, chẳng hạn như ngân hàng, dựa vào thẩm quyền ra quyết định để chấp thuận hoặc từ chối các giao dịch giữa hai bên. Tuy nhiên, tiền điện tử không có tùy chọn này vì chúng thường hoạt động trên các nền tảng phi tập trung . Thay vào đó, chúng có cơ chế đồng thuận, Ranga giải thích, xác thực các bản sao trực tiếp của lịch sử giao dịch trên toàn mạng. Điều này khiến mọi người trong blockchain phải chịu trách nhiệm về việc liệu một giao dịch có nên được chấp thuận hay không.

Các ví dụ phổ biến về cơ chế đồng thuận trong blockchain bao gồm bằng chứng công việc, trong đó thợ đào tiền điện tử được thưởng hậu hĩnh bằng các mã thông báo mới tạo ra để đổi lấy việc xác thực giao dịch bằng cách giải các câu đố tính toán tùy ý và bằng chứng cổ phần, trong đó người dùng đặt một số lượng mã thông báo nhất định để có cơ hội kiếm phần thưởng thông qua xác minh giao dịch trong một cuộc xổ số. Đặt cược nhiều mã thông báo hơn sẽ giúp chủ sở hữu có nhiều vé số hơn.

Zeeshan Arif, người sáng lập công ty phát triển phần mềm Whizpool , cho biết: "Một trong những ví dụ hữu ích nhất về cơ chế đồng thuận trong thực tế là cách con người đồng ý về các quy tắc của một trò chơi", lấy trò chơi Cờ tỷ phú làm ví dụ.

“Có rất nhiều cách khác nhau để giành chiến thắng trong trò chơi. Bạn có thể mua tất cả các bất động sản. Bạn có thể kết thúc với rất nhiều tiền trong tài khoản ngân hàng của mình. Hoặc bạn có thể phá sản tất cả các đối thủ của mình và giành chiến thắng theo cách đó,” Arif nói. “Nhưng bất kể bạn sử dụng chiến lược nào để giành chiến thắng, mọi người chơi đều đồng ý rằng đó là một cách công bằng để kết thúc trò chơi.”

Giống như bố bạn không thể đơn phương tuyên bố quyền chiếm dụng đất trong trò chơi Cờ tỷ phú, các nút trong chuỗi khối không thể chuyển nhượng lại quyền sở hữu mã thông báo nếu không có sự đồng ý của phần lớn những người tham gia khác trong mạng.

Tại sao cơ chế đồng thuận lại quan trọng trong Blockchain?

Bên cạnh ứng dụng kỹ thuật của chúng — một biện pháp an toàn cho blockchain hoặc các mạng lưới và hệ thống phân tán rộng rãi — các cơ chế đồng thuận đóng vai trò là chương trình khuyến khích hành vi tốt. Chúng không chỉ là biện pháp an toàn phi tập trung đảm bảo hệ thống luôn hoạt động; chúng còn tạo ra sự tin tưởng trong một môi trường không có sự tin tưởng.

Cơ chế đồng thuận ngăn chặn tình trạng chi tiêu gấp đôi khi một mã thông báo kỹ thuật số được chi tiêu nhiều lần, dù là cố ý hay vô ý, có thể là do trục trặc trong hệ thống. 

Nicholas Edmonds, kỹ sư blockchain hàng đầu tại công ty công nghệ tác động Topl , cho biết: "Nếu không có sự đồng thuận, tôi có thể chi tiền ở một nơi rồi lại chi số tiền đó một lần nữa trước khi giao dịch đầu tiên được hoàn tất" .

Với thẻ ghi nợ, ông giải thích, hiện tượng này thường dẫn đến phí thấu chi, kết thúc bằng việc người dùng phải thanh toán khoản chênh lệch với ngân hàng của họ. Ngược lại, sự đồng thuận theo dõi hoạt động của mạng theo thời gian thực, không cho phép người dùng chi tiêu gấp đôi số tiền đó ngay từ đầu.

“Nếu không có sự đồng thuận, tôi có thể chi tiền ở một nơi rồi lại chi số tiền đó một lần nữa trước khi giao dịch đầu tiên được hoàn tất.”

Edmonds cho biết: “Cuối cùng, điều này có nghĩa là chúng ta có thể vun đắp lòng tin vào chính blockchain và nó có thể hoạt động theo cách thực sự phi tập trung”. 

Vì những lý do tương tự, các giao thức xác minh này bảo vệ mạng khỏi các hoạt động độc hại. 

Aaron Rafferty, nhà xây dựng Web3 , CEO của dự án NFT chính trị BattlePACs và đồng sáng lập tổ chức đầu tư tác động StandardDAO , cho biết: "Nếu không có cơ chế đồng thuận, những kẻ xấu sẽ rất dễ làm hỏng blockchain" .

Lấy mô hình xác minh phổ biến nhất của blockchain — bằng chứng cổ phần — làm ví dụ, tin tặc không chỉ phải thu thập phần lớn sức mạnh xác thực theo số lượng, mà còn phải nắm giữ một nửa số tiền của nền tảng để xác minh giao dịch sai. Điều này là do cơ chế đồng thuận bằng chứng cổ phần xác thực thông qua staking , trong đó người dùng khóa tài sản kỹ thuật số của họ để tham gia và kiếm phần thưởng.

“Những kẻ xấu luôn là mối đe dọa đối với bất kỳ hệ thống nào”, Rafferty cho biết. “Nhưng các cơ chế đồng thuận giúp chúng rất khó có thể làm hỏng một blockchain”.

Các loại cơ chế đồng thuận

Các nền tảng Blockchain đã viết và viết lại các quy tắc đồng thuận trong quá trình tìm kiếm chén thánh — sự cân bằng hoàn hảo giữa phi tập trung, khả năng mở rộng và bảo mật. Vì lý do này, một thư viện nhỏ các phương pháp đã được phát triển cho các ứng dụng Web3. Sau đây là năm phương pháp đồng thuận phổ biến nhất. 

Bằng chứng làm việc

Nguồn gốc của tất cả các cơ chế đồng thuận, bằng chứng công việc phụ thuộc vào một đội quân thợ đào hoặc người xác thực, để xác minh các giao dịch thông qua việc giải quyết các vấn đề toán học tùy ý trong cuộc đua giành giải thưởng khối. Về cơ bản, quá trình tốn nhiều năng lượng này thuê một mạng lưới các máy tính chuyên dụng để giải x, với x là số thập lục phân gồm 64 chữ số, được gọi là hàm băm, được mã hóa bằng mật mã. Khai thác tiền điện tử, quá trình tạo khối được mô tả ở trên có thể thu được hàng nghìn phần thưởng dưới dạng mã thông báo tiền điện tử mới, là một trường hợp sử dụng phổ biến cho các hệ thống bằng chứng công việc.

Ưu điểm : Có thể nói là cơ chế xác minh phi tập trung và an toàn nhất trong tất cả các cơ chế xác minh. Được ca ngợi là cực kỳ đáng tin cậy. Trong trường hợp của Bitcoin, phần thưởng hậu hĩnh cho việc xác thực khối — hiện có giá trị khoảng 16.800 đô la — đã dẫn đến sự tham gia cao trên nền tảng. 

Nhược điểm : Tỷ lệ giao dịch chậm, phí gas đắt đỏ, phí vận hành đắt đỏ và mức sử dụng năng lượng gây nguy hiểm cho môi trường tóm tắt sự kém hiệu quả liên quan đến hệ thống bằng chứng công việc. Thời gian khối trung bình của Bitcoin — thời gian xử lý một giao dịch — là 10 phút và quá trình này đòi hỏi một lượng điện khổng lồ.

Ví dụ : Bitcoin, Dogecoin, Litecoin

Bằng chứng cổ phần

Trong mô hình bằng chứng cổ phần, người dùng cam kết một số lượng token được chỉ định trong một quy trình được gọi là staking để nhận được các đặc quyền của người xác thực. Khi tiền của người dùng được staking, điều này có nghĩa là chúng bị khóa trong thời điểm hiện tại. Tiền được staking thụ động kiếm được phần thưởng và đóng góp vào mạng cho đến khi người dùng mở khóa chúng, thường là vì mục đích giao dịch. Các cơ hội xác thực được thưởng ngẫu nhiên, trong một loại nhóm xổ số, cho những người xác thực đủ điều kiện. Càng staking nhiều token, khả năng người dùng trúng xổ số càng cao. Ngoài việc xử lý các giao dịch và thêm các khối vào blockchain, những người xác thực đóng vai trò là thành viên cộng đồng tích cực chịu trách nhiệm lưu trữ dữ liệu. Nếu bất kỳ người dùng nào phá vỡ sự đồng thuận, cổ phần của họ sẽ bị hủy bỏ. 

Ưu điểm : Phương pháp đồng thuận tối ưu trong Web3 để mở rộng quy mô. Vừa tiết kiệm năng lượng vừa không tốn kém, xét về cả phí gas và thiết bị.

Nhược điểm : Không phi tập trung hoặc an toàn như bằng chứng công việc. Quyền hạn được phân bổ theo kích thước ví. 

Ví dụ : Ethereum, Cardano, Tezos, Algorand

Bằng chứng cổ phần được ủy quyền

Hãy tưởng tượng bằng chứng cổ phần, nhưng với một quy trình bầu cử. Trong cách tiếp cận này để xác định sự đồng thuận, những người tham gia mạng bỏ phiếu thông qua các nhóm cổ phần cho đại biểu được họ ưa thích, những người được cho là có đủ khả năng bảo vệ mạng tốt nhất, dựa trên danh tiếng. Do đó, các đặc quyền xác thực được dành riêng và chỉ được trao ngẫu nhiên cho một nhóm các ứng viên hàng đầu. Tại bất kỳ thời điểm nào, một người xác thực có thể bị vượt qua bởi một người được coi là đáng tin cậy hơn. 

Ưu điểm: Hệ thống này hiệu quả và dân chủ. Nó cải thiện phương pháp bằng chứng cổ phần ban đầu bằng cách bao gồm nhiều hơn về mặt tài chính cho người dùng và tạo động lực cho những người xác thực tiếp tục chịu trách nhiệm trong việc duy trì mạng lưới.

Nhược điểm: Mặc dù có sự đánh đổi rõ ràng về tính phi tập trung, giao thức bằng chứng cổ phần được ủy quyền có thể được coi là quá tốn kém đối với một số người dùng vì nó đòi hỏi mức độ tham gia lành mạnh. Việc chỉ định quyền kiểm soát mạng cho một số ít người thay vì nhiều người cũng làm tăng tính dễ bị tổn thương của nó đối với các tác nhân độc hại, chẳng hạn như trong một cuộc tấn công 51 phần trăm.

Ví dụ : EOS, Lisk, Ark, Tron, BitShares, Steem 

Bằng chứng về thẩm quyền

Được ưa chuộng bởi các blockchain riêng tư hoặc được cấp phép , cơ chế đồng thuận bằng chứng thẩm quyền sẽ chọn người xác thực dựa trên uy tín thay vì tài sản kỹ thuật số của người dùng. Trong hệ thống này, một nhóm người xác thực được chấp thuận trước trong một quy trình thẩm định thường bao gồm kiểm tra lý lịch .

Ưu điểm: Phương pháp này có khả năng mở rộng cao và hầu như không yêu cầu sức mạnh tính toán.

Nhược điểm: Bất kỳ cấu trúc nào được thiết kế để tập trung quyền lực đều làm tổn hại đến sự phân cấp. Ngoài ra, tính ẩn danh giả của người xác thực sẽ bị mất đi vì khả năng nhận dạng công khai là một phần của thỏa thuận. 

Ví dụ: Xodex, JP Morgan (JPMCoin), VeChain (VET) và mạng thử nghiệm Ethereum Kovan

Bằng chứng của Lịch sử

Bằng chứng lịch sử tích hợp yếu tố thời gian vào giao thức của blockchain. Trong quá trình xác minh, dấu thời gian được nhúng vào hàm băm của mỗi khối được tạo ra, ghi lại lịch sử giao dịch của mạng trong một chuỗi duy nhất, không bị gián đoạn. Điều quan trọng cần lưu ý là phương pháp xác minh này chỉ khả thi khi bổ sung cho một giao thức khác. Thuật toán đồng thuận lai thường được thấy hoạt động song song với hệ thống bằng chứng công việc hoặc bằng chứng cổ phần.

Ưu điểm : Nhanh và an toàn mà không phủ nhận trạng thái phi tập trung hiện tại của nền tảng. Bằng chứng lịch sử cũng liên quan đến chi phí giao dịch thấp hoặc "phí gas". Nền tảng nổi tiếng nhất sử dụng bằng chứng lịch sử, Solana, được coi rộng rãi là blockchain nhanh nhất hiện có, tự hào có thời gian khối 400 mili giây .

Nhược điểm : Một nhược điểm lớn của tốc độ giao dịch cao là lượng dữ liệu tích lũy. Phần cứng phù hợp để chạy phần mềm tiên tiến như vậy khiến người dùng trung bình không đủ điều kiện để phục vụ mạng như một trình xác thực.

Ví dụ : Solana