Thuật Toán Đồng Thuận Là Gì? Cách Các Blockchain Trở Nên Phi Tập Trung

Blockchain đã thay đổi góc nhìn của mọi người về một thị trường tài chính phi tập trung hoàn toàn kể từ khi ra đời, các blockchain đã đạt được đó bằng cách sử dụng thuật toán đồng thuận. Vậy thuật toán đồng thuận là gì? Cùng Hak Research đi tìm hiểu các cơ chế đồng thuận làm phi tập trung một blockchain trong bài viết này.

Thuật Toán Đồng Thuận Là Gì?

Thuật toán đồng thuận trong blockchain là một cơ chế đồng bộ hóa dữ liệu trên một mạng phân tán bao gồm nhiều node khác nhau. Nó được sử dụng để đảm bảo sự nhất quán của dữ liệu giữa các node mạng trong hệ thống blockchain. 

Thuật toán đồng thuận đảm bảo rằng các giao dịch và khối mới sẽ được xác nhận và thêm vào chuỗi blockchain theo một cách nhất định và các bản sao độc lập của blockchain được đồng bộ hóa với nhau. Không một cá nhân hay tổ chức nào có thể thay đổi dữ liệu trong mạng blockchain bằng cách chèn một khối mới vào mạng lưới khi chưa có sự  đồng thuận của các node còn lại.

Do vậy thuật toán đồng thuận đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu và ngăn chặn các vấn đề như gian lận hoặc tấn công mạng.

Thuật Toán Đồng Thuận Và Sự Mật Thiết Với Crypto

Thuật toán đồng thuận và crypto có mối liên hệ mật thiết vì các hệ thống crypto (đặc biệt là tiền điện tử như Bitcoin) phụ thuộc vào các thuật toán đồng thuận để xác thực các giao dịch và đảm bảo tính nhất quán và đồng bộ trong chuỗi khối.

Trong các mạng blockchain, các nodes phải sử dụng các thuật toán đồng thuận để đồng bộ hóa dữ liệu và xác nhận các giao dịch trong hệ thống. Ví dụ, Bitcoin sử dụng thuật toán Proof of Work (POW) là một cơ chế đồng thuận để xác thực các giao dịch và tạo ra các khối mới.

Tầm quan trọng của thuật toán đồng thuận trong crypto nằm ở khả năng đảm bảo tính toàn vẹn và an toàn của dữ liệu giữa các bên trong hệ thống. Nếu một giao dịch không được xác nhận đúng cách, nó có thể dẫn đến việc mất tiền hoặc gian lận. Do đó, việc sử dụng các thuật toán đồng thuận chính xác và hiệu quả là rất cần thiết để đảm bảo rằng hệ thống tiền điện tử có tính ổn định, tin cậy và đáng tin cậy.

Lịch Sử Phát Triển Của Thuật Toán Đồng Thuận

Thuật toán đồng thuận có lịch sử phát triển dài. Trong những năm đầu tiên của công nghệ máy tính, thuật toán đồng thuận được sử dụng để đồng bộ hóa các chương trình đang chạy trên nhiều máy tính khác nhau.

Tuy nhiên, với việc phát triển của công nghệ phân tán, thuật toán đồng thuận đã được áp dụng rộng rãi trong các mạng phân tán, bao gồm cả mạng internet. Thuật toán đồng thuận có vai trò quan trọng trong việc đồng bộ hóa dữ liệu và xử lý các vấn đề liên quan đến tính nhất quán.

Trong lĩnh vực tiền điện tử, thuật toán đồng thuận trở nên đặc biệt quan trọng khi Bitcoin được ra mắt vào năm 2009. Bitcoin sử dụng thuật toán Proof of Work (POW) để xác nhận các giao dịch và tạo ra các khối mới trong chuỗi khối của nó. 

Tuy nhiên, POW đã dần trở nên không hiệu quả vì vấn đề về tiêu thụ năng lượng. Vì vậy nhiều giải pháp khác nhau đã được đưa ra bao gồm các thuật toán đồng thuận Proof of Stake (POS), Delegated Proof of Stake (DPOS), và Proof of Authority (POA), để cải thiện trải nghiệm người dùng trong các blockchain nói chung.

Qua những thăng trầm, các thuật toán đồng thuận vẫn là một phần quan trọng của việc đảm bảo tính nhất quán và sự ổn định của các mạng phân tán, đặc biệt là các hệ thống tiền điện tử và các blockchain.

Bộ Ba Bất Khả Thi Cần Phải Giải Quyết

Bộ ba bất khả thi là vấn đề không có  lời giải của tất cả các blockchain bao gồm:

• Tính bảo mật.
• Tính phi tập trung.
• Khả năng mở rộng.

Với mỗi cơ chế đồng thuận thì nó chỉ có thể giải quyết tối đa 2 trên 3 vấn đề đượt đặt ra như PoW thì khả năng mở rộng rất kém nhưng lại bảo mật và phi tập trung, trong khi các blockchain sử dụng  cơ chế DPoS thì bảo mật cũng như mở rộng thổi thì lại không thể nào phi tập trung.

Các Cơ Chế Đồng Thuận Phổ Biến 

Proof of Work

Proof of Work (PoW) là một thuật ngữ trong lĩnh vực blockchain để miêu tả quá trình giải mã phức tạp để đào ra các block mới trong chuỗi blockchain.

Lịch sử hình thành của PoW bắt đầu từ năm 1993 khi nhà mật mã học Cynthia Dwork và các đồng nghiệp giới thiệu ý tưởng "proof-of-work puzzle" để giải quyết vấn đề "spam" trong hệ thống email. Sau đó, PoW được sử dụng để ngăn chặn tấn công DDoS trong các hệ thống mạng.

Năm 2009, công nghệ blockchain và tiền điện tử Bitcoin ra đời và sử dụng PoW như phương thức để ghi lại các giao dịch và thêm khối mới vào chuỗi blockchain. PoW trong Bitcoin yêu cầu các máy đào phải giải quyết các bài toán số học phức tạp để tìm ra một giá trị băm (hash) phải nhỏ hơn một ngưỡng tiêu chuẩn nào đó. Quá trình tìm ra giá trị băm như vậy đòi hỏi sự tiêu tốn năng lượng và tính toán của các máy đào.

Sau đó, PoW cũng được sử dụng trong các loại tiền điện tử khác như Ethereum, Litecoin và Bitcoin Cash. Tuy nhiên, do sự tiêu tốn năng lượng và tài nguyên tính toán quá lớn, PoW đã trở thành một điểm yếu của blockchain và được nghiên cứu để tìm ra các phương thức khác tốt hơn.

Proof of Stake

Proof of Stake (PoS) là một thuật ngữ trong lĩnh vực blockchain để miêu tả quá trình đưa ra block mới trong chuỗi blockchain dựa trên việc vận dụng các token của chính người tham gia để chứng minh tính đáng tin cậy của họ.

Lịch sử hình thành của PoS bắt đầu từ năm 2011 khi nhà phát triển blockchain Sunny King giới thiệu thuật ngữ "Proof of Stake" và đưa ra phiên bản đầu tiên của hệ thống Peercoin. PoS trong Peercoin cho phép các thợ đào kiếm thêm doanh thu dựa trên số lượng coin mà họ đang sở hữu, thay vì phải giải quyết các bài toán phức tạp như trong Proof of Work.

Các thợ đào trong một hệ thống PoS được gọi là validator và không cần phải giải quyết các thuật toán phức tạp để tạo ra khối từ tiết kiệm được chi phí để trang trải cho điện năng cũng như không cần phải có một phần cứng quá mạnh mẽ.

Hiện nay PoS đã trở thành một trong những cơ chế đồng thuận phổ biến nhất trong blockchain, được mạng các lưới khác nhau sử dụng trong nhiều như Ethereum, Cardano, Polkadot và Cosmos.

Proof of Authority

Proof of Authority (PoA) là một thuật toán đồng thuận được sử dụng trong blockchain, trong đó những người quản trị được xác định trước làm các node và được cho là có độ tin cậy cao để xác nhận các giao dịch.

PoA được giới thiệu lần đầu vào năm 2017 bởi Kovan Testnet và Parity Tech. Nó được phát triển dựa trên Proof of Stake (PoS) nhưng có sự khác biệt quan trọng là thay vì đánh giá độ tin cậy của các nốt bằng số lượng token gửi thế chấp, PoA đánh giá các node dựa trên danh tính của người quản trị.

PoA thường được sử dụng trong các mạng riêng tư và có tốc độ xử lý giao dịch nhanh hơn so với Proof of Work (PoW) và PoS. Tuy nhiên, nó có một số hạn chế, bao gồm việc giới hạn số lượng các node được cho phép, cũng như việc độ tin cậy chỉ dựa trên danh tính người quản trị, có thể dẫn đến các vấn đề an ninh nếu người quản trị không trung thực.

Delegated Proof of Stake 

Delegated Proof of Stake (DPoS) là một thuật toán đồng thuận được sử dụng trong các blockchain như EOS, BitShares, và TRON. 

Trong DPoS, các nhà đóng góp vốn được chọn làm đại diện (delegates) để thực hiện việc xác nhận các giao dịch và tạo khối mới. Họ có trách nhiệm bảo đảm tính toàn vẹn của blockchain bằng cách sử dụng quyền biểu quyết của mình để áp dụng các quy tắc cho giao dịch và các khối mới.

Thuật toán DPoS được đề xuất lần đầu tiên bởi tập đoàn BitShares vào năm 2014 và sau đó được sử dụng trong nhiều hệ thống blockchain khác. DPoS đã thu hút sự quan tâm của cộng đồng blockchain bởi vì nó có thể giải quyết một số vấn đề của Proof of Work (PoW). DPoS cho phép tốc độ xử lý giao dịch nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng hơn và giảm thiểu sự tập trung quyền lực trong việc quản lý blockchain.

Lợi Ích Của Việc Sử Dụng Thuật Toán Đồng Thuận Trong Blockchain

Việc sử dụng thuật toán đồng thuận trong blockchain có những lợi ích sau:

• Tính an toàn và độ tin cậy: thuật toán đồng thuận giúp đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu và tránh được các cuộc tấn công gian lận.
• Tính khả thi và tiết kiệm chi phí: việc sử dụng thuật toán đồng thuận giúp hạn chế thiệt hại do các cuộc tấn công và giảm thiểu chi phí cho việc duy trì mạng.
• Tính phi tập trung: hệ thống đồng thuận được xây dựng dựa trên cơ chế phi tập trung, giúp ngăn chặn việc tập trung tài nguyên và quyền lực.
• Tin cậy và minh bạch: các thuật toán đồng thuận trong blockchain cho phép tất cả người dùng có thể xem và kiểm tra các giao dịch trên blockchain một cách minh bạch, giúp tăng tính tin cậy và khả năng kiểm soát.

Hạn Chế Của Việc Sử Dụng Thuật Toán Đồng Thuận Trong Blockchain

Một số hạn chế của việc sử dụng thuật toán đồng thuận trong blockchain bao gồm:

• Tốc độ xử lý: việc xử lý và xác nhận giao dịch trên blockchain mất nhiều thời gian và tốn nhiều năng lượng tính toán vì phải thông qua quá trình đồng thuận của toàn mạng.
• Số lượng giao dịch: khi số lượng giao dịch trên blockchain tăng lên, quá trình đồng thuận có thể trở nên chậm chạp và tốn kém hơn.
• Mối đe dọa từ các cuộc tấn công: nếu một số thợ đào giả mạo hoặc tấn công mạng, họ có thể gây ra lỗi trong quá trình đồng thuận và ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của blockchain.
• Khó khăn trong việc phát triển: các thuật toán đồng thuận đòi hỏi phải được xây dựng một cách cẩn thận để đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy của blockchain. Việc này đòi hỏi sự chuyên môn cao và có thể làm chậm tiến trình phát triển của các dự án blockchain mới.

Tổng Kết

Triển vọng của thuật toán đồng thuận trong blockchain là lớn nhờ vào khả năng tăng tốc độ xử lý giao dịch của blockchain và giảm thiểu các chi phí phát sinh trong quá trình thực hiện. Ngoài ra, thuật toán đồng thuận có thể được phát triển để áp dụng vào các lĩnh vực khác ngoài blockchain, như bảo mật thông tin, xử lý giao dịch tài chính và du lịch,... để nâng cao tính an toàn và sự tiện lợi trong các hoạt động của con người.

Trên đây là những thông tin bạn cần biết để hiểu thuật toán đồng thuận là gì, Hak Research hy vọng qua bài viết này mọi người sẽ tìm được những thông tin hữu ích cho quá trình research của mình.