Thuật Toán Đồng Thuận Là Gì?

Các mạng blockchain hoạt động an toàn và hiệu quả nhờ vào một số quy trình, trong đó có thuật toán đồng thuận. Mặc dù có nhiều phương pháp đồng thuận khác nhau, mỗi phương pháp có cách hoạt động riêng, nhưng mục tiêu chung của chúng là đảm bảo dữ liệu trên blockchain được xác minh và chính xác.

Trong bài viết này của AAG, chúng tôi sẽ giải thích chi tiết về thuật toán đồng thuận và mục tiêu của nó, cung cấp thông tin về cách thuật toán hoạt động và phân tích các loại thuật toán đồng thuận khác nhau đang được sử dụng hiện nay.

Thuật toán đồng thuận là gì?

Thuật toán đồng thuận cho phép người dùng hoặc máy móc đạt được sự thống nhất về các giao dịch trên blockchain và sổ cái phân tán. Hiện nay, có nhiều phương pháp đồng thuận trong lĩnh vực tiền điện tử – chúng ta sẽ tìm hiểu sau – nhưng hầu hết đều được thiết kế với mục tiêu chung là đảm bảo tính hợp lệ của dữ liệu.

Để giải thích sự quan trọng của thuật toán đồng thuận và cách nó hoạt động, chúng ta có thể dùng một ví dụ đơn giản. Hãy tưởng tượng một nhóm người làm việc trên cùng một cơ sở dữ liệu. Nếu mỗi người có thể thêm hoặc chỉnh sửa dữ liệu theo ý muốn, không có cách nào đảm bảo rằng dữ liệu đó là chính xác. Chỉ cần một người nhập sai dữ liệu có thể làm hỏng toàn bộ hệ thống.

Một cơ sở dữ liệu không chính xác không hữu ích, đặc biệt là trong các giao dịch tiền điện tử. Do đó, thuật toán đồng thuận được sử dụng để ngăn người hoặc một nhóm người thêm dữ liệu trước khi được kiểm tra bởi tất cả mọi người trong mạng. Không có gì có thể được thêm vào cơ sở dữ liệu blockchain trừ khi ít nhất 51% tất cả các thành viên đồng ý rằng dữ liệu đó là hợp lệ.

Mục tiêu của cơ chế đồng thuận blockchain?

Trong các hệ thống tài chính truyền thống, ngân hàng hoặc công ty thẻ tín dụng của bạn đảm bảo rằng bạn có số tiền cần thiết để thực hiện giao dịch. Họ cũng duy trì cập nhật số dư tài khoản của bạn. Khi bạn tiêu tiền, giao dịch được ghi lại và số tiền được trừ từ tài khoản của bạn. Bạn không thể sử dụng số tiền đó lần thứ hai.

Vấn đề với hệ thống truyền thống là nó tập trung quá nhiều, trong khi hầu hết các loại tiền điện tử được thiết kế để tránh tập trung ở bất kỳ hình thức nào. Thay vào đó, chúng dựa vào các hệ thống phi tập trung, chẳng hạn như mạng blockchain với sự tham gia của nhiều người.

Đó là lý do tại sao cần có các thuật toán đồng thuận, được thiết kế để đảm bảo rằng dữ liệu không thể được thêm vào blockchain trừ khi nó được xác minh và hợp lệ. Điều này ngăn chặn việc chi tiêu kép – tức là chi tiêu hai lần cùng một loại tiền điện tử hoặc token – và ngăn chặn kẻ xấu và kẻ tấn công thêm dữ liệu sai để thu lợi riêng.

Cơ chế đồng thuận cũng đảm bảo tính công bằng và đáng tin cậy. Vì các thuật toán này được ghi vào blockchain, không có sự phân biệt đối xử nào xảy ra. Mọi người đều có quyền truy cập và tham gia vào quá trình. Hơn nữa, do không có thực thể hay nhóm nhỏ nào kiểm soát, không cần phải lo lắng về sự cố ngừng hoạt động hoặc sự bất ổn nếu người đó hoặc nhóm đó không hoạt động.

Thuật toán đồng thuật hoạt động như thế nào?

Có nhiều loại thuật toán đồng thuận khác nhau, mỗi loại hoạt động theo một cách khác nhau. Tuy nhiên, tất cả chúng đều được thiết kế để đạt được cùng một mục tiêu cuối cùng, đó là thiết lập lòng tin giữa nội bộ — hoặc những người quyết định xem dữ liệu có hợp lệ hay không. Để hiểu cách họ làm việc này, hãy chia nhỏ quy trình phổ biến nhất từ ​​đầu đến cuối.

Đầu tiên, khi bạn thực hiện một giao dịch trên mạng blockchain, nó sẽ được gửi để được phê duyệt và xử lý. Các máy tính trong mạng, gọi là các node, sẽ kiểm tra và xác minh tính hợp lệ của giao dịch. Việc này bao gồm kiểm tra số dư ví của người gửi để đảm bảo rằng họ có đủ tiền và xác minh rằng họ có private key chứng minh sở hữu tài sản mà họ sử dụng.

Sau khi giao dịch được xác minh, nó sẽ được chờ đợi xác nhận trong một nhóm các giao dịch hợp lệ khác. Khi đủ giao dịch, một người đào tạo hoặc người xác minh sẽ gom nhóm chúng lại thành một khối. Khi khối đã được tạo thành, nó sẽ được phát đi trên toàn mạng để các node khác kiểm tra nội dung của nó và xác nhận tính hợp lệ.

Ở bước này, sự đồng thuận được đạt được. Chỉ những khối mà được đa số các nút đồng ý – thường là ít nhất 51% trong hầu hết các trường hợp – mới được thêm vào chuỗi. Các khối không được đồng ý sẽ bị từ chối và mạng sẽ tiếp tục mà không bao gồm chúng. Một giao dịch không được coi là hoàn thành cho đến khi nó đã được nhập vào một khối và được thêm vào chuỗi.

Quá trình này đảm bảo rằng việc lợi dụng blockchain, như việc chi tiêu kép, trở nên khó khăn. Bạn sẽ cần thực hiện một cuộc tấn công thành công chiếm 51% sức mạnh xác minh của blockchain để khai thác. Điều này gần như không thể, đặc biệt là trên các mạng blockchain lớn với hàng triệu người đóng góp.

Các loại thuật toán đồng thuận

Khi nghĩ về thuật toán đồng thuận trong tiền điện tử, thường ta nghĩ đến hai thuật toán chính là proof-of-work (PoW) và proof-of-stake (PoS). PoW được sử dụng bởi Bitcoin, mà thực ra đã đưa ra nguồn gốc cho toàn bộ ngành công nghiệp tiền điện tử, cũng như nhiều loại tiền điện tử khác. Nó dựa trên các máy tính cấu hình mạnh để giải quyết các câu đố mật mã phức tạp.

PoS hiện được sử dụng bởi Ethereum – kể từ “The Merge” vào năm 2022 – và tất cả các loại tiền điện tử được xây dựng dựa trên nền tảng Ethereum. Thuật toán này hiệu quả hơn nhiều so với PoW vì nó dựa trên việc đặt cược (staking), trong đó các validator và các bên tham gia khác đóng góp token riêng của họ làm tài sản thế chấp, thay vì phần cứng cao cấp tiêu thụ năng lượng.

Chúng tôi có các bài viết chi tiết về cả proof-of-work và proof-of-stake cho những người muốn tìm hiểu thêm về cách thức hoạt động của các cơ chế đồng thuận này, nhưng điều quan trọng cần lưu ý là chúng không phải là duy nhất được sử dụng trong ngành công nghiệp tiền điện tử ngày nay. Chỉ là các cơ chế này chắc chắn phổ biến nhất, nhưng thực tế là có một danh sách các phương pháp thay thế khác mà chúng ta không nên bỏ qua.

Có bao nhiêu loại thuật toán đồng thuận?

Bên cạnh PoW và PoS, đây là sáu cơ chế đồng thuận khác đang được sử dụng. Đây là danh sách, bao gồm mô tả ngắn về cách thức hoạt động của cơ chế này. Các hướng dẫn chi tiết về mỗi cơ chế này sẽ có sẵn từ AAG Academy trong tương lai gần.

• Delegated proof-of-stake (DPoS)
  Hoạt động tương tự như PoS tiêu chuẩn, trừ việc người bỏ phiếu xác định những các validator được chọn.
• Proof-of-importance (PoI)
  Các thành viên mạng được trao điểm “độ quan trọng”, và những người có điểm cao nhất được chọn để tiến hành xác nhận.
• Proof-of-capacity (PoC)
  Các giải pháp cho các câu đố mật mã phức tạp được lưu trữ trên các phương tiện số, như ổ đĩa lưu trữ, và sau đó được sử dụng để tạo ra các khối mới.
• Proof-of-elapsed-time (PoET)
  Những validator được chọn một cách công bằng dựa trên thời gian họ đã chờ đợi để xử lý một khối mới.
• Proof-of-authority (PoAu)
  Một cơ chế đồng thuận khác tương tự như PoS, nhưng thay vì sử dụng việc đặt cược token, thì danh tính của các thành viên mạng được sử dụng như tài sản thế chấp. Những validator gửi các tài liệu danh tính chính thức đến mạng, và nếu họ không hoạt động như dự kiến, danh tính đó sẽ bị tiết lộ.
• Proof-of-activity (PoA)
  Tổng thể, đây là một phương pháp kết hợp giữa PoW và PoS, trong đó các thành viên tham gia phải giải quyết các câu đố phức tạp để tạo ra các khối mới, sau đó chuyển sang hệ thống đặt cược để xác định những nút nào sẽ điền vào chúng.

Liên quan

• Consensus mechanism cryptocurrency
• How crypto transactions work
• Blockchain consensus
• Consensus mechanisms in blockchain