Đào coin và Proof of Stake

Blockchain là một sổ ghi chép chung do hàng nghìn máy tính độc lập cùng duy trì. Không máy nào nắm quyền điều khiển, nhưng tất cả đều cần thống nhất giao dịch nào đã diễn ra và theo thứ tự nào. Bộ quy tắc giúp chúng đạt được sự thống nhất này được gọi là cơ chế đồng thuận. Hai cơ chế được dùng rộng rãi nhất là bằng chứng công việc (Proof of Work, PoW), dựa vào hoạt động đào coin, và bằng chứng cổ phần (Proof of Stake, PoS), dựa vào các trình xác thực khóa coin của mình.

Vì sao blockchain cần đồng thuận

Hãy tưởng tượng ai cũng có thể thêm khối bất cứ khi nào họ muốn. Hai người có thể công bố hai phiên bản lịch sử mâu thuẫn nhau, hoặc một người có thể tìm cách tiêu cùng một số coin hai lần. Cơ chế đồng thuận giải quyết điều này bằng cách khiến việc đề xuất khối trở nên tốn kém, đồng thời đưa ra cho mọi người một quy tắc rõ ràng để xác định chuỗi nào là chuỗi hợp lệ. Chính chi phí này khiến gian lận trở nên kém hấp dẫn: kẻ tấn công sẽ phải bỏ ra nguồn lực khổng lồ để viết lại lịch sử.

Proof of Work: đào coin

Proof of Work được Bitcoin giới thiệu và đến nay Bitcoin vẫn sử dụng.

Đào coin hoạt động thế nào

Thợ đào gom các giao dịch đang chờ vào một khối ứng viên. Để thêm khối đó vào chuỗi, họ phải tìm một con số mà khi kết hợp với dữ liệu của khối và đưa qua hàm băm sẽ cho ra kết quả nhỏ hơn một ngưỡng mục tiêu nhất định. Không có lối tắt nào: cách duy nhất để tìm ra con số đó là thử một lượng phỏng đoán khổng lồ. Phần cứng chuyên dụng làm việc này hàng tỷ lần mỗi giây.

Thợ đào đầu tiên tìm ra đáp án hợp lệ sẽ phát khối lên mạng lưới. Các node khác có thể kiểm tra đáp án ngay lập tức, dù việc tìm ra nó rất khó. Thợ đào chiến thắng nhận phần thưởng khối, gồm coin mới được tạo ra cộng với phí giao dịch.

Độ khó

Nếu có thêm thợ đào tham gia, các khối sẽ được tìm ra nhanh hơn. Để ngăn điều đó, mạng lưới điều chỉnh độ khó của bài toán. Trên Bitcoin, việc này diễn ra khoảng mỗi 2.016 khối, giúp thời gian tạo khối trung bình luôn ở gần 10 phút.

Ưu điểm và chỉ trích đối với PoW

Ưu điểm: lịch sử hoạt động lâu dài, mô hình bảo mật đơn giản và đã được nghiên cứu kỹ, an ninh gắn với nguồn lực ngoài đời thực vốn khó làm giả.
Chỉ trích: tiêu thụ điện năng cao, và hoạt động đào có xu hướng tập trung ở những nơi phần cứng và điện rẻ nhất. Các mining pool lớn cũng gộp công sức của rất nhiều người tham gia.

Proof of Stake: trình xác thực

Proof of Stake thay sức mạnh tính toán bằng cam kết kinh tế. Thay vì mua máy móc và trả tiền điện, người tham gia khóa chính đồng coin của mạng lưới làm khoản stake (tài sản đặt cọc).

Quá trình xác thực diễn ra thế nào

Những người stake coin trở thành trình xác thực (validator). Giao thức chọn ra các validator để đề xuất khối mới, còn các validator khác kiểm tra và bỏ phiếu cho khối đó, trên Ethereum gọi là chứng thực (attestation). Việc lựa chọn là ngẫu nhiên nhưng có trọng số theo khoản stake. Validator tuân thủ quy tắc sẽ nhận phần thưởng từ giao thức và từ phí.

Slashing (cắt giảm khoản stake)

Chìa khóa an ninh của Proof of Stake là hành vi sai trái sẽ bị trừng phạt. Nếu một validator tìm cách gian lận, chẳng hạn ký hai khối mâu thuẫn nhau, giao thức có thể tiêu hủy một phần khoản stake của họ. Điều này được gọi là slashing. Validator chỉ đơn giản là ngoại tuyến cũng có thể bị mất một khoản nhỏ. Vì vậy, kẻ tấn công sẽ phải sở hữu một tỷ lệ rất lớn trong tổng số coin đang được stake và chấp nhận nguy cơ mất chúng.

Ethereum là ví dụ tiêu biểu

Ethereum ra mắt năm 2015 với cơ chế Proof of Work. Vào tháng Chín năm 2022, mạng lưới chuyển sang Proof of Stake trong một bản nâng cấp mang tên The Merge. Để tự vận hành một validator, người tham gia cần stake 32 ETH. Những ai có ít hơn, hoặc không muốn tự chạy máy chủ, thường dùng các dịch vụ staking hay pool, điều này đồng nghĩa với việc phải tin tưởng một bên thứ ba và chấp nhận những rủi ro riêng của nó.

Ưu điểm và chỉ trích đối với PoS

Ưu điểm: tiêu thụ năng lượng thấp hơn rất nhiều, không cần phần cứng chuyên dụng, và hình phạt nhắm trực tiếp vào tài sản của kẻ tấn công.
Chỉ trích: người nắm giữ nhiều coin hơn có nhiều ảnh hưởng hơn, các nhà cung cấp staking lớn có thể tập trung quyền kiểm soát, và thiết kế phức tạp hơn, non trẻ hơn so với Proof of Work.

So sánh hai cơ chế

Nguồn lực bỏ ra: điện năng và phần cứng với PoW, coin bị khóa với PoS
Ai tạo khối: thợ đào với PoW, validator với PoS
Hình phạt: thợ đào thua cuộc mất công điện năng với PoW, bị slashing khoản stake với PoS
Ví dụ chính: Bitcoin với PoW, Ethereum với PoS

Lưu ý về phần thưởng

Cả đào coin lẫn staking đều có phần thưởng, nhưng không cái nào đảm bảo lợi nhuận. Thu nhập từ đào coin phụ thuộc vào phần cứng, chi phí điện và mức độ cạnh tranh. Phần thưởng staking thay đổi theo điều kiện của mạng lưới, và coin đã stake có thể mất giá hoặc bị slashing. Staking thông qua bên thứ ba còn có nghĩa là bạn phải giao phó tài sản cho dịch vụ đó.

Những điểm chính

Cơ chế đồng thuận giúp các máy tính độc lập thống nhất về một lịch sử chung duy nhất.
Proof of Work bảo vệ chuỗi bằng sức mạnh tính toán; Bitcoin sử dụng cơ chế này.
Proof of Stake bảo vệ chuỗi bằng coin bị khóa và các hình phạt; Ethereum dùng nó kể từ The Merge năm 2022.
Mỗi cách tiếp cận có những đánh đổi riêng về năng lượng, mức độ phi tập trung và độ phức tạp.