Các cơ chế đồng thuận Proof of Stake (PoS) được thiết kế để giải quyết sự thiếu hiệu quả vốn có trong các giao thức Proof of Work (PoW) thông thường. Thay vì dựa vào khai thác tiền điện tử, các blockchains PoS sử dụng các nút được chọn dựa trên cổ phần của các mã thông báo nền tảng của họ để xác minh và ghi lại các giao dịch. Phần lớn các dự án blockchain mới sử dụng một số dạng cơ chế đồng thuận PoS, vì nó có khả năng mở rộng, linh hoạt và thân thiện với môi trường hơn đáng kể so với các lần lặp lại PoW.
Có một số biến thể của Proof of Stake, mỗi biến thể có giải pháp riêng để đạt được hiệu quả quản trị mạng hiệu quả, tiết kiệm tài nguyên.
Nội dung bài viết
1. Proof of Stake: khởi nguồn từ Proof of Work
Một yếu tố cơ bản của bất kỳ mạng blockchain nào là cách nó đạt được sự đồng thuận trong toàn bộ mạng phân tán của mình khi xác nhận hồ sơ các giao dịch đã diễn ra. Bitcoin – và nhiều mạng blockchain sau đó – sử dụng cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW). Trong kiến trúc Proof of Work, các nhà khai thác phần cứng được gọi là thợ đào đóng góp sức mạnh tính toán vào việc xác thực các giao dịch mạng và nhận được khoản bồi thường bằng tiền điện tử khi làm như vậy. Quá trình khai thác tiền điện tử này là thứ thúc đẩy việc thực hiện và ghi lại các giao dịch trên các giao thức PoW.
Tuy nhiên, sự gia tăng của các mạng PoW đã dẫn đến một cuộc chạy đua phần cứng khai thác giữa các thợ mỏ, những người yêu cầu nhiều thiết bị hơn – và ngày càng phức tạp hơn để tăng cơ hội khai thác thành công các khối mới. Sự hợp nhất này ngăn cản sự bảo mật và phân cấp của cơ sở hạ tầng của mạng blockchain. Hơn nữa, các mạng blockchain dựa vào khai thác tiền điện tử phải vật lộn với những hạn chế về khả năng mở rộng nghiêm ngặt và đang ngày càng bị đốt cháy vì năng lượng kém hiệu quả.
Hầu hết các mạng blockchain thế hệ tiếp theo sau Bitcoin đã áp dụng cơ chế đồng thuận mới hơn bằng cách sử dụng mô hình Proof of Stake (PoS). Được đề xuất lần đầu tiên vào năm 2011, các cơ chế đồng thuận PoS đại diện cho sự hình dung lại quá trình đạt được sự đồng thuận của mạng lưới; một quy trình được thiết kế để giải quyết sự kém hiệu quả và hạn chế vốn có trong các thủ tục xác minh giao dịch PoW truyền thống.
2. Cơ chế đồng thuận Proof of Stake nguyên bản
Thay vì sử dụng khai thác phần cứng tiêu tốn nhiều năng lượng để xác thực giao dịch, Proof of Stake – như được phản ánh trong kiến trúc nâng cấp mạng Ethereum 2.0 – dựa trên các thiết bị mạng hoặc các nút, để xác minh và ghi lại các giao dịch cũng như kiếm được phần thưởng tiền điện tử. Thay vì băm dữ liệu để giành quyền xác thực giao dịch, xác thực dựa trên nút chủ yếu được chỉ định bởi tính ngẫu nhiên tính toán, được tính trọng số bởi số tài sản thế chấp tài chính mà một nút đã cam kết với mạng thông qua cái được gọi là đặt cược.
Bất kỳ ai cũng có thể đóng góp mã thông báo vào một mạng lưới và bạn thậm chí có thể đóng góp mã thông báo của mình vào các nhóm đặt cược quản lý quy trình cho bạn. Các thuật toán PoS sử dụng một số phương pháp để chọn các nút sẽ xác thực các giao dịch:
- Quy mô tiền đặt cược: Bạn đặt càng nhiều mã thông báo, cơ hội được chọn để xác thực càng lớn.
- Tuổi của mã thông báo được đặt cược: Số mã thông báo chưa được sử dụng càng lâu, bạn càng có cơ hội được chọn để xác thực (khi số tiền đặt cược đó được sử dụng để xác minh một khối, tuổi của nó sẽ được đặt lại về 0).
- Lựa chọn ngẫu nhiên: Trong khi quá trình lựa chọn trình xác thực, PoS nghiêng về những người nắm giữ mã thông báo lớn hơn, cơ chế này vẫn được nhúng với mức độ ngẫu nhiên để tránh tập trung.
Bởi vì quá trình lựa chọn giả ngẫu nhiên này chủ yếu dựa trên tiền gửi tiền điện tử thụ động thay vì sức mạnh tính toán, PoS tiết kiệm tài nguyên hơn nhiều so với các hệ thống PoW, đòi hỏi phần cứng khai thác phải tiêu tốn năng lượng để cạnh tranh với nhau. Bằng cách loại bỏ nhu cầu về thiết bị khai thác mạnh mẽ, PoS cũng loại bỏ các rào cản kỹ thuật đối với việc gia nhập để tham gia vào quy trình xác thực của mạng. Thanh truy cập được hạ thấp này dẫn đến khả năng phân quyền cao hơn vì các nút được phân phối rộng rãi hơn – và đi kèm với đó là khả năng bảo mật cao hơn.
Mặc dù Proof of Stake là một cơ chế đồng thuận phổ biến giúp giảm thiểu nhiều vấn đề vốn có trong các giao thức PoW, nhưng các nhà phê bình đã lập luận rằng các giao thức PoS ưu tiên những người sở hữu mã thông báo lớn – với việc người giàu trở nên giàu có hơn mỗi khi họ nhận được phần thưởng với tư cách là người xác thực. Mặc dù đây là một lời chỉ trích hợp lệ, những người nắm giữ mã thông báo hàng đầu có động cơ tài chính để hành động trung thực với tư cách là người xác nhận: Bất kỳ thiệt hại hoặc gián đoạn nào đối với mạng sẽ có ảnh hưởng tiêu cực đến giá trị của mã thông báo của chính họ. Vì vậy, khuyến khích tài chính này nâng cao hơn nữa tính bảo mật của mạng.
Để trở thành trình xác nhận mạng, hầu hết các mạng PoS ban đầu đều yêu cầu số tiền đặt cược tối thiểu. Tuy nhiên, nhiều dự án blockchain có ý định giảm thiểu rủi ro ủng hộ những người nắm giữ mã thông báo lớn hơn gây bất lợi cho những người dùng khác để duy trì sự phân quyền và công bằng tối ưu. Nhiều biến thể của cơ chế đồng thuận PoS tìm cách cải thiện quy trình lựa chọn trình xác thực này và nâng cao hiệu quả mạng.
3. Delegated Proof of Stake
Trong cấu trúc của Delegated Proof of Stake, những người tham gia mạng có quyền ủy quyền việc sản xuất các khối mới cho một số lượng đại biểu cố định, thường còn được gọi là nhân chứng. Người dùng xác định đại biểu nào sẽ xác nhận các khối mới thông qua cơ chế bỏ phiếu dân chủ, trong đó các phiếu bầu được tính theo số lượng mã thông báo bị khóa trong ví tiền điện tử của nền tảng. Quá trình bỏ phiếu này diễn ra liên tục và người dùng có thể thay thế các đại biểu không hiệu quả bằng một trình xác thực khác bất kỳ lúc nào. Điều này có nghĩa là các đại biểu phải cư xử trung thực và hiệu quả để tiếp tục nhận được sự ủng hộ của cử tri và các bên liên quan. Các đại biểu được phê duyệt chia đều quyền sản xuất khối cho họ. Để đổi lấy việc ủng hộ một đại biểu, các bên liên quan sẽ nhận được một phần của phần thưởng sản xuất khối của đại biểu đó tương ứng với phần nắm giữ mã thông báo của họ được đặt cọc với đại biểu đó.
Quá trình ủy quyền và bỏ phiếu có tỷ trọng liên quan này được cho là làm cho quá trình tạo khối của DPoS dân chủ hơn các giao thức PoS truyền thống và vì ngưỡng tham gia vào quá trình bỏ phiếu DPoS là rất thấp, DPoS được nhiều người coi là một trong những cách bình đẳng nhất để đạt được sự đồng thuận trên các mạng phi tập trung.
Hơn nữa, vì một nhóm nhỏ trình xác thực có thể đạt được sự đồng thuận nhanh hơn so với một hệ thống yêu cầu sự đồng thuận trên toàn mạng, các hệ thống DPoS có thể tạo khối nhanh hơn và xử lý nhiều giao dịch mỗi giây hơn (TPS) so với nhiều giao thức đồng thuận khác. Điều đó nói rằng, do các giao thức DPoS đặt ra giới hạn cứng về số lượng đại biểu đang hoạt động đang tạo các khối mới (thường từ 20 đến 100), cấu trúc này vẫn dẫn đến một mức độ tập trung nhất định.
Trong khi các giao thức PoS truyền thống là ngẫu nhiên nhưng có trọng lượng là có lợi cho những chủ sở hữu mã thông báo lớn, DPoS cho phép tất cả chủ sở hữu mã thông báo đóng vai trò ảnh hưởng đến các quyết định mạng. Do đó, DPoS hiện là biến thể được chấp nhận rộng rãi nhất của PoS. Một số dự án lớn bao gồm EOSIO và TRON sử dụng DPoS.
4. Leased Proof of Stake
Leased Proof of Stake (LPoS) là một cơ chế đồng thuận được sử dụng đặc biệt bởi chuỗi khối Waves, theo đó người dùng cho thuê mã thông báo tiền điện tử cho một nút có ý định hoạt động như một nhà sản xuất khối mạng. Nút đặt cọc càng nhiều mã thông báo, thì càng có nhiều khả năng nó được chọn để tạo khối tiếp theo và nhận phần thưởng tương ứng và chủ sở hữu mã thông báo có quyền hủy hợp đồng thuê bất kỳ lúc nào. Do đó, những chủ sở hữu mã thông báo nhỏ hơn sẽ không đủ điều kiện tham gia vào quá trình tạo khối trong hệ thống PoS truyền thống có thể gộp tài sản của họ và tăng cơ hội nhận được một phần phí giao dịch của mạng. Người dùng có thể mua sắm xung quanh để tìm nút phù hợp nhất với chiến lược đầu tư của họ, vì một số nút có thể phân phối phần thưởng lớn hơn.
Các giao thức LPoS được áp dụng tốt nhất cho các mạng có yêu cầu kỹ thuật cao để chạy một nút đầy đủ có khả năng xác thực các giao dịch trên chuỗi. Cơ chế đồng thuận này thưởng cho các nút hoạt động tốt nhất bằng cách khuyến khích người dùng nhỏ hơn hỗ trợ các trình xác thực hiệu quả nhất theo cách vừa minh bạch vừa tự phục vụ bền vững.
Về hiệu ứng ròng, cơ chế đồng thuận này khá giống với DPoS. Tuy nhiên, trong khi trình xác thực DPoS được lựa chọn bởi các phiếu bầu có tỷ trọng cổ phần cao nhất của những người tham gia mạng khác, chủ sở hữu mã thông báo trong mạng LPoS có thể mượn và cho mượn mã thông báo trực tiếp để tự mình tham gia vào quá trình sản xuất khối.
5. Pure Proof of Stake
Pure Proof of Stake (PPoS) là một dạng PoS dân chủ hóa cao được sử dụng bởi Algorand, một dự án blockchain công khai tập trung vào phát triển ứng dụng phi tập trung này thân thiện với người dùng và không có cơ chế xử phạt tích hợp sẵn để ngăn chặn hoạt động của nút độc hại hoặc các lỗi bảo mật tiềm ẩn như xác thực khối trùng lặp. Thay vào đó, PPoS đưa ra các yêu cầu đặt cược tối thiểu thấp để tham gia và bảo mật mạng, mở ra cánh cửa cho tất cả người dùng quan tâm. Điều này tạo ra một hệ thống mà theo đó những kẻ lừa đảo sẽ tự hủy hoại về mặt tài chính nếu làm gián đoạn hoặc chiếm quyền điều khiển mạng.
Trên mạng Algorand, chỉ cần một đồng ALGO để tham gia vào quá trình đặt cược mạng. Ngược lại, Ethereum 2.0 yêu cầu số tiền đặt cọc tối thiểu là 32 ether (ETH), một số tiền thiết lập rào cản gia nhập lớn hơn nhiều cho người dùng. Bất kỳ người dùng mạng Algorand nào cũng có thể được chọn ngẫu nhiên và bí mật để đề xuất các khối mới và bỏ phiếu cho các đề xuất và khả năng một người dùng nhất định sẽ được chọn – cùng với trọng lượng của các đề xuất và phiếu bầu – tỷ lệ thuận với số tiền người dùng đó. Hệ thống PPoS sẽ hoạt động bình thường miễn là 2/3 số nút của mạng hoạt động trung thực. Mặc dù các yêu cầu đặt cược tối thiểu thấp liên quan đến PPoS có khả năng làm suy yếu an ninh mạng trong một số trường hợp, giao thức này đã phục vụ tốt cho Algorand.
6. Proof of Importance
Trong khi các cơ chế đồng thuận PoS truyền thống chỉ xem xét số vốn mà một nút đã cấp khi xác định khả năng quản trị tương ứng của nút đó, thì cơ chế Proof of Importance (PoI) kết hợp các yếu tố bổ sung khi cân nhắc mức độ ảnh hưởng trên chuỗi tương ứng của mỗi nút. PoI là một bản lặp lại của PoS cố gắng thực hiện một cách tiếp cận toàn diện hơn để đánh giá đóng góp của người dùng thay vì chỉ tập trung vào các yêu cầu về vốn. PoI lần đầu tiên được giới thiệu bởi dự án Phong trào Kinh tế Mới (NEM).
Các tiêu chí chấm điểm chính xác được sử dụng trong PoI khác nhau, mặc dù nhiều cơ chế đồng thuận này mượn các tính năng từ các thuật toán được sử dụng trong phân nhóm mạng và xếp hạng trang. Các yếu tố phổ biến bao gồm số lần chuyển giao mà một nút đã tham gia trong một khoảng thời gian nhất định và mức độ mà các nút khác nhau được liên kết với nhau thông qua các cụm hoạt động.
PoI giúp giảm thiểu rủi ro tập trung của cải dư thừa, vì những người nắm giữ mã thông báo hàng đầu không nắm quyền lực tuyệt đối trên mạng. Bởi vì điểm số quan trọng của mỗi nút là động và dựa trên hoạt động mạng, cơ chế đồng thuận này không khuyến khích các nhánh blockchain: Người dùng sẽ cần sử dụng tài nguyên để duy trì hoạt động trên cả hai mạng được phân nhánh nhằm duy trì điểm số của họ.
7. Liquid Proof of Stake
Liquid Proof of Stake (LPoS) cho phép chủ sở hữu mã thông báo cho người dùng khác mượn quyền xác thực của họ mà không từ bỏ quyền sở hữu mã thông báo của họ. Mặc dù điều này nghe có vẻ tương tự như DPoS, nhưng chủ sở hữu mã thông báo trong mạng LPoS đưa ra lựa chọn của riêng họ về việc có nên ủy quyền quyền xác thực mã hóa của họ cho người dùng khác hay cổ phần mã thông báo của riêng họ. Hơn nữa, số lượng nút trình xác thực đang hoạt động trong LPoS là động, khác với số lượng trình xác thực cố định của DPoS. Ví dụ, Tezos, sử dụng LPoS, về mặt kỹ thuật có khả năng hỗ trợ tới 80.000 trình xác thực thay vì vài chục trình xác thực mà hầu hết các mạng DPoS cho phép. Hơn nữa, quá trình tạo khối của Tezos không liên quan đến các cuộc bầu cử.
Kết quả là, người dùng trong mạng LPoS có mức độ linh hoạt cao về việc tham gia mạng. Ví dụ: những người nắm giữ mã thông báo lớn có thể trở thành người xác thực khối bằng cách đặt tiền của chính họ mà không cần sự chấp thuận từ bên ngoài. Và những chủ sở hữu nhỏ hơn không có nguồn lực để tự xác thực các khối có thể hỗ trợ những chủ sở hữu lớn hơn hoặc tập hợp lại với nhau để tạo thành liên minh hiệu quả. Đồng thời, vì quyền xác thực LPoS rất linh hoạt và có thể dễ dàng được sắp xếp lại, thiết lập này giúp giảm thiểu rủi ro của bất kỳ liên minh đa số nào tiếp quản toàn bộ mạng.
8. Proof of Validation
Proof of Validation (PoV) là một cơ chế đồng thuận PoS duy nhất hoạt động để đạt được sự đồng thuận thông qua các nút xác thực được đặt cọc. Thông thường, mỗi nút trong hệ thống PoV giữ một bản sao hoàn chỉnh của chuỗi giao dịch trong các khối được tạo trên chuỗi khối, một bản sao của tất cả các tài khoản người dùng có thể được xác định bằng khóa công khai của người dùng và bất kỳ mã thông báo hoặc đồng tiền mã hóa nào mà nút đó sở hữu. Từ đó, người dùng có thể đặt cược tiền hoặc mã thông báo của họ bên trong các nút xác thực. Do đó, số lượng mã thông báo được đặt trong mỗi trình xác thực xác định số phiếu bầu mà trình xác thực cụ thể sở hữu.
Một khối mới được xác nhận sau khi một nhóm trình xác thực có ít nhất hai phần ba tổng số quyền biểu quyết của mạng gửi một phiếu cam kết cho khối đó. Tuy nhiên, điều này cũng có nghĩa là các giao thức PoV có thể không chịu được lỗi của Byzantine, theo nghĩa là chúng chỉ có thể hoạt động tốt nếu một phần ba hoặc ít hơn tổng số nút của mạng bị xâm phạm. Thuật toán đồng thuận Tendermint của mạng Cosmos là một loại giao thức PoV.
9. Hybrid Proof of Stake
Trong khi hầu hết các giao thức PoS là sự cố ý rời khỏi PoW, một số cơ chế đồng thuận kết hợp sử dụng các phần tử của cả PoW và PoS cùng nhau để cung cấp năng lượng cho các hoạt động trên chuỗi. Trong hầu hết các trường hợp, các cơ chế đồng thuận kết hợp Hybrid Proof of Stake (HPoS) này dựa vào các công cụ khai thác PoW để tạo ra các giao dịch chứa khối mới, sau đó được chuyển cho các trình xác thực PoS, họ sẽ bỏ phiếu xem có xác nhận các khối và ghi chúng vào sổ cái của blockchain hay không.
Các giao thức HPoS có thể giúp ổn định giá của đồng tiền gốc của mạng và bằng cách cho phép những người tham gia PoS bỏ phiếu về các khối mới và các thay đổi đối với vai trò đồng thuận của mạng, những người khai thác ít có khả năng đạt được độc quyền về sức mạnh băm. Do đó, bằng cách kết hợp sức mạnh băm với biểu quyết của các bên liên quan, các giao thức HPoS có thể đạt được mức độ ổn định và an ninh mạng ấn tượng. Một số dự án đáng chú ý đã áp dụng cơ chế đồng thuận PoW-và-PoS kết hợp, bao gồm Dash và Decred. Bản nâng cấp Casper sắp tới của Ethereum sẽ chuyển đổi mạng Ethereum sang mô hình HPoS.
10. Cơ chế đồng thuận: Thay đổi là hằng số duy nhất
Khi các nhà phát triển blockchain kết hợp và kết hợp các giao thức hiện có và thiết kế các cách thức mới để hợp lý hóa quản trị trên chuỗi, số lượng cơ chế đồng thuận – dựa trên PoS hoặc cách khác – sẽ tiếp tục tăng lên. Mặc dù các giao thức được mô tả cho thấy một cái nhìn rộng rãi về Proof of Stake trong thực tế ngày nay, nhưng thay đổi là hằng số duy nhất trong không gian blockchain.
Cho đến nay, hàng trăm dự án blockchain đã triển khai một số hình thức PoS và bằng cách cải thiện khả năng ra quyết định mạng, khả năng mở rộng và hiệu quả tài nguyên, danh mục cơ chế đồng thuận này được kỳ vọng sẽ ngày càng đóng một vai trò không thể thiếu trong tương lai của ngành công nghiệp blockchain.
Vậy là chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về các “biến thể” của cơ chế đồng thuận Proof of Stake. Mong rằng bài viết đã giúp bạn hiểu sâu sắc về chủ đề này. Chúc các bạn đầu tư thành công với lĩnh vực tiền điện tử. Đừng quên, mọi thắc mắc vui lòng liên hệ đội ngũ Support của Fiahub 24/7.
Freelancer Marketing và Content Creator với gần 10 năm kinh nghiệm; trong đó có khoảng hơn 3 năm làm việc trong mảng Blockchain với vai trò Dịch Thuật và Copywriter.
Với kiến thức sâu rộng cùng khả năng diễn giải để những thuật ngữ công nghệ khó hiểu trở nên gần gũi hơn với người đọc. Lê Hoàng đảm nhiệm những bài viết trong chuyên mục "Từ Điển Crypto" và "Hướng Dẫn Người Mới" tại Fiahub Blog
