Các thuật toán đồng thuận trong chuỗi khối

Công nghệ chuỗi khối là một sự thay đổi mới trong thế giới thông tin đã dẫn đến những thay đổi trong nhiều lĩnh vực. Nhiều ngành công nghiệp đã bắt đầu triển khai các giải pháp blockchain vào các ứng dụng và dịch vụ của họ. Một thuật toán đồng thuận được yêu cầu giữa các nút ngang hàng trên blockchain để đảm bảo hoạt động chính xác của nó.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ tập trung vào các thuật toán đồng thuận phổ biến để xác định các chức năng và yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và bảo mật của chúng.

 Đánh giá ngắn gọn về các cơ chế đồng thuận

Cơ chế đồng thuận là một giao thức cho phép tất cả các đồng nghiệp của mạng đạt được thỏa thuận chung về trạng thái hiện tại của sổ cái phân tán. Điều quan trọng là các thuật toán nhất quán cung cấp độ tin cậy trong mạng blockchain và thiết lập lòng tin giữa các đối tác không xác định trong môi trường máy tính phân tán. Về cơ bản, một giao thức đồng thuận đảm bảo rằng mọi khối mới được thêm vào blockchain là phiên bản duy nhất của sự thật được tất cả các nút trong chuỗi đồng ý. Các mô hình đồng thuận của blockchain dựa trên các mục tiêu cụ thể, chẳng hạn như đạt được thỏa thuận, hợp tác, bình đẳng của các nút và sự tham gia bắt buộc của mỗi nút trong quá trình phê duyệt. Do đó, thuật toán đồng thuận nhằm mục đích tìm ra một thỏa thuận chung, đó sẽ là hai bên cùng có lợi cho toàn bộ mạng.

Các loại thuật toán đồng thuận chính

Hơn 90% thị trường tiền điện tử dựa trên ba thuật toán đồng thuận chính:

  • Bằng chứng công việc (PoW)
  • Proof of Stake (PoS)
  • Bằng chứng cổ phần được ủy quyền (DPoS)

Tuy nhiên, ngoài ba cơ chế phổ biến, chúng tôi cũng sẽ xem xét một số cơ chế khác. Mặc dù thực tế là nhiều dự án đã không chấp nhận chúng, nhưng các cơ chế này vẫn rất thú vị để tìm hiểu, vì chúng có thể đóng một vai trò thiết yếu trong tương lai.

1. Bằng chứng Công việc (PoW)

Thuật toán đồng thuận này được sử dụng để chọn người khai thác sẽ tạo ra khối tiếp theo trong chuỗi. Bitcoin, Litecoin và nhiều con voi trong ngành công nghiệp blockchain khác sử dụng PoW làm cơ sở của chúng. Ý tưởng chính của thuật toán này là giải quyết một vấn đề toán học ngẫu nhiên phức tạp được tạo ra bởi blockchain và cung cấp một giải pháp. Điểm đặc biệt của thuật toán này là độ khó tương đối để giải quyết vấn đề và tính dễ kiểm tra chéo kết quả. Câu đố toán học này đòi hỏi sức mạnh tính toán đáng kể; do đó, nút giải câu đố trước tiên sẽ thêm khối tiếp theo vào blockchain. PoW có xu hướng làm cho các cuộc tấn công mạng trở nên quá đắt đỏ và đòi hỏi chi phí điện cao vì các thợ đào tiêu thụ năng lượng để tính toán khối tiếp theo, đồng thời cung cấp các dịch vụ kế toán và bảo mật mạng. Nhược điểm của cơ chế này là khả năng mở rộng hạn chế và băng thông thấp.

2. Bằng chứng cổ phần (PoS)

PoS có lẽ là giải pháp thay thế phổ biến nhất cho PoW. Ngay cả Ethereum, đồng altcoin lớn nhất trong vũ trụ tiền điện tử, cũng có kế hoạch chuyển từ đồng thuận PoW sang PoS trong tương lai gần. Trong loại thuật toán đồng thuận này, thay vì đầu tư vào thiết bị đắt tiền để giải các câu đố phức tạp, người xác nhận đầu tư tiền của họ vào mạng, chặn chuyển động của chúng (được gọi là ‘staking’). Bước tiếp theo của tất cả các trình xác nhận là kiểm tra các khối, suy đoán về khối mà theo ý kiến ​​của họ, nên được thêm vào chuỗi. Dựa trên các khối thực tế được thêm vào blockchain, tất cả những người xác nhận đều nhận được phần thưởng tỷ lệ với số tiền đặt cược của họ và số tiền xu của họ tăng lên tương ứng. Cuối cùng, trình xác thực để tạo một khối mới được chọn dựa trên thị phần kinh tế của nó trong mạng. Bằng cách này, thuật toán PoS khuyến khích người xác nhận đạt được sự đồng thuận bằng cách sử dụng cơ chế khuyến khích. Ưu điểm của cơ chế này là tăng khả năng mở rộng ở mức cơ bản và tiết kiệm năng lượng tiềm năng so với PoW. Những bất lợi bao gồm nguy cơ tập trung hóa, do đó dẫn đến mức độ bảo mật thấp hơn. Peercoin, Lisk, PIVX và các blockchain khác sử dụng thuật toán PoS.


3. Bằng chứng cổ phần được ủy quyền (DPoS)

Cơ chế DPoS là sự phát triển của PoS, nhưng nó đã phát triển thành một loại thuật toán đồng thuận riêng biệt, dựa trên hệ thống bỏ phiếu. Thay vì chọn ngẫu nhiên các nút riêng lẻ để thực hiện xác minh, chủ sở hữu mã thông báo sử dụng cổ phần (cổ phần) của họ để bỏ phiếu cho một số nút đáng tin cậy đã chọn thường được gọi là đại biểu. Họ chịu trách nhiệm xác minh các giao dịch và duy trì mạng. Kết quả là, họ nhận được phần thưởng để đổi lấy phí giao dịch. DPoS có thể được so sánh với một nền dân chủ đại diện, nơi người tham gia bỏ phiếu cho một đại diện đáng tin cậy để thay mặt họ bảo vệ mạng. Cử tri có thể thay thế đại diện nếu họ thực hiện trái với lợi ích của đa số. Thuật toán DPoS được phát minh bởi Dan Larimer và được sử dụng trong các dự án mà anh ấy đã lãnh đạo ban đầu, chẳng hạn như BitShares và EOS. Hơn nữa, nó cũng được sử dụng bởi các mạng khác, như Tezos và Ark. Ưu điểm của DPoS là khả năng mở rộng cao và lạm phát lan rộng hơn (phân phối đồng đều hơn các mã thông báo mới đúc giữa các trình xác thực) và nhược điểm là thiếu bảo mật và xu hướng tập trung hóa mạng.

4. Bằng chứng về thời gian đã trôi qua (PoET)

PoET là một trong những thuật toán đồng thuận công bằng nhất chọn khối tiếp theo bằng cách chỉ sử dụng các tài sản trung thực. Nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều blockchain tư nhân và công ty, với Hyperledger là một ví dụ điển hình. Thuật toán này cung cấp cho mỗi trình xác nhận trong mạng một cơ hội thực sự để tạo khối riêng của nó. Tất cả các nút đều tham gia vào quá trình, tạo ra thời gian chờ ngẫu nhiên và chuyển sang chế độ ngủ trong khoảng thời gian được chỉ định. Nút đánh thức đầu tiên phải tạo một khối mới. Các khối đã tạo được chuyển đến mạng để những người tham gia khác xem xét. Khối chiến thắng sau đó được thêm vào blockchain. Có các kiểm tra bổ sung trong thuật toán để ngăn các nút liên tục giành chiến thắng trong cuộc bầu cử, tạo ra chỉ báo hẹn giờ thấp nhất. Trong tất cả các ưu điểm, chúng ta có thể làm nổi bật hiệu quả cao và tiêu thụ ít tài nguyên. Đồng thời, nhược điểm sẽ là mức độ bảo mật thấp và phụ thuộc vào bên thứ ba phát triển một bộ hướng dẫn cho bộ xử lý.

5. Bằng chứng về Thẩm quyền (PoA)

PoA là một thuật toán đồng thuận dựa trên danh tiếng, tận dụng giá trị nhận dạng và danh tiếng của trình xác thực khối. Vào tháng 3 năm 2017, nhóm phát triển giao thức Ethereum do Gavin Wood dẫn đầu đã đề xuất PoA như một giải pháp chống lại các cuộc tấn công spam vào mạng thử nghiệm Ropstein Ethereum. PoA tương tự như PoS, ngoại trừ việc các trình xác thực đánh cược danh tiếng của họ thay vì tiền xu. Các nút / trình xác thực đáng tin cậy được lựa chọn bởi các nhà lãnh đạo mạng, điều này làm cho PoA chỉ hữu ích cho các blockchain riêng tư. Nó được sử dụng bởi VeChain Thor, Microsoft Azure và những người khác. Ưu điểm của một thuật toán như vậy là tốc độ giao dịch cao, khả năng mở rộng, chi phí bảo trì mạng vừa phải. Nhược điểm là từ chối phân quyền và hành vi độc hại có thể có của những người tham gia mạng mà hầu như không thể ngăn chặn.

6. Bằng chứng về năng lực (PoC)

Người xác thực làm việc với các thuật toán đồng thuận Bằng chứng về Dung lượng sẽ đầu tư dung lượng ổ cứng của họ thay vì thiết bị tính toán đắt tiền hoặc đốt tiền. Càng có nhiều phương tiện kiểm tra dung lượng ổ cứng mà trình xác thực kiểm soát, họ càng có nhiều khả năng khai thác khối tiếp theo và nhận được phần thưởng. Sử dụng bộ nhớ thay vì ASIC, các blockchains PoC tiết kiệm năng lượng hơn nhiều. Các dự án như Filecoin, Storj và Burstcoin đều dựa trên PoC. Ưu điểm rõ ràng của phương pháp này là hiệu quả năng lượng, trong khi nhược điểm là bảo mật không đầy đủ do dễ bị tấn công.

Ngoài ra còn có các thuật toán đồng thuận khác, chẳng hạn như:

  • Bằng chứng hoạt động;
  • Bằng chứng về trọng lượng;
  • Bằng chứng về tầm quan trọng;
  • Bằng chứng về sự tham gia;
  • Bằng chứng về Lịch sử;
  • Cho thuê bằng chứng cổ phần;
  • Proof of Burn;
  • Khả năng chịu lỗi Byzantine thực tế.

Tuy nhiên, hiện tại, việc sử dụng chúng có thể được quy cho các trường hợp và đổi mới riêng lẻ và có thể trở thành tiêu đề cho một bài báo riêng.

Hãy tóm tắt 

Mỗi thuật toán được trình bày đều có điểm mạnh và điểm yếu, cũng như các trường hợp sử dụng có thể xảy ra. Khi nhìn dưới ánh sáng này, có thể cho rằng chúng không thực sự cạnh tranh với nhau. Điều quan trọng là chọn một trong số họ theo yêu cầu của mạng lưới kinh doanh. Việc triển khai PoW nổi bật do tính bảo mật và phân quyền của nó. PoW là một cơ chế đồng thuận tuyệt vời cho tiền điện tử. Tuy nhiên, nó hoàn toàn không phù hợp với các mạng xã hội và các trò chơi dựa trên blockchain. Trong ngành công nghiệp blockchain đang phát triển, điều cần thiết là phải tiếp tục nghiên cứu để khám phá các kiến ​​trúc blockchain mới. Các cơ chế đồng thuận mới sẽ mở ra các lựa chọn mới cho việc sử dụng công nghệ blockchain nói chung và tiền điện tử nói riêng.

 

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
Like this post? Please share to your friends:
Adblock
detector
map