Tại sao Proof-Of-Work là một cơ chế đồng thuận ưu việt cho Bitcoin

Bằng chứng nằm trong pudding khi nói đến cơ chế bằng chứng công việc của Bitcoin so với cuộc tranh luận về cơ chế đồng thuận bằng chứng cổ phần.

Đã có vô số tranh luận xung quanh cả bằng chứng công việc (PoW) và bằng chứng cổ phần (PoS) như một phương tiện để đạt được sự đồng thuận trên mạng blockchain.

Nhiều người đã tự hỏi mình cái nào tốt hơn, và tại sao? Trong bài viết này, tôi sẽ điểm qua một số lợi ích và hạn chế chính của mỗi cơ chế đồng thuận.

Hãy lặn xuống.

Proof-Of-Work (PoW) là gì?

Proof-of-work là một cơ chế đồng thuận phi tập trung được giới thiệu lần đầu tiên bởi Bitcoin (BTC). Chúng tôi sẽ sử dụng mạng Bitcoin làm ví dụ để hiểu cơ chế đồng thuận bằng chứng công việc.

Mạng Bitcoin về cơ bản yêu cầu các thành viên đóng góp sức mạnh tính toán, chẳng hạn như đơn vị xử lý đồ họa, để giải các câu đố toán học tùy ý và ngăn không cho bất kỳ ai giành được quyền kiểm soát hoặc thao túng hệ thống.

Mọi giao dịch xảy ra đều được xác thực trước khi nó được thêm vào chuỗi khối. Mỗi khối sau đó sẽ được xác thực bởi các thợ đào, những người sẽ nhận được mã thông báo BTC thưởng khi họ đã đưa vào “công việc” thông qua các đơn vị xử lý của họ. Do đó, đây được gọi là bằng chứng công việc.

Cơ chế đồng thuận bằng chứng công việc đã đứng trước thử thách của thời gian. Cơ chế đồng thuận này đã xác thực thành công hàng tỷ giao dịch trên chuỗi khối Bitcoin trong nhiều năm và đã duy trì tính xác thực và độ tin cậy của nó như là cơ chế đồng thuận phi tập trung và an toàn nhất được tạo ra cho đến nay.

Proof-Of-Stake (PoS) là gì?

Proof-of-stake (PoS) là một cơ chế đồng thuận được sử dụng trên các mạng blockchain được tạo ra như một giải pháp thay thế cho phương pháp PoW để xác thực các giao dịch.

Trong cơ chế này, chủ sở hữu tiền điện tử có thể xác thực các giao dịch khối dựa trên số lượng đồng tiền mà trình xác thực đặt cược (thay vì các thợ đào xác thực chúng). Do đó, đây được gọi là bằng chứng cổ phần (PoS).

Các trình xác nhận trong PoS được chọn ngẫu nhiên. Để trở thành người xác thực, người ta cần đặt cược một lượng mã thông báo tiền điện tử cụ thể được yêu cầu bởi chuỗi khối cụ thể đó.

Có nhiều biến thể của PoS, chẳng hạn như bằng chứng cổ phần được ủy quyền (DPoS), v.v. Những biến thể này đã được phát triển và triển khai trên nhiều mạng blockchain khác nhau, nhưng chúng hầu hết đều hoạt động theo một cách tương tự.

Khi một khối giao dịch sẵn sàng được xử lý, giao thức của tiền điện tử sẽ chọn một trình xác thực để xem xét khối. Sau đó, trình xác thực sẽ kiểm tra xem các giao dịch trong khối có hoàn toàn chính xác hay không và nếu chúng vượt qua các bước kiểm tra, khối sẽ được thêm vào blockchain.

Đổi lại cho việc làm như vậy, người xác nhận sẽ được thưởng dưới dạng mã thông báo tiền điện tử cho đóng góp của họ.

Tuy nhiên, nếu trình xác thực kết thúc đề xuất một khối với thông tin không chính xác, họ sẽ mất một số mã thông báo đã đặt cọc như một hình phạt. Điều này có thể xảy ra trong PoS vì không có phần cứng nào giải được các câu đố mật mã (không giống như trong trường hợp với PoW).

Cơ chế đồng thuận nào tốt hơn và tại sao?

Cả PoW và PoS đều được thiết kế để giúp các nút trên mạng blockchain xác minh tất cả các giao dịch xảy ra.

Khi các nút đồng ý về tính hợp lệ của một khối giao dịch, các giao dịch sẽ được thêm vào blockchain. Cả hai mô hình đều cung cấp các phương pháp khác biệt để đạt được cùng một kết quả cuối cùng.

Tuy nhiên, bằng chứng công việc như một hệ thống xác thực giao dịch và bảo mật mạng lưới blockchain vượt trội hơn nhiều so với mô hình bằng chứng cổ phần (PoS), nhưng nó phải trả giá.

Dưới đây, tôi đã thảo luận về điều gì khiến PoW trở thành một cơ chế đồng thuận vượt trội khi so sánh với PoS và các chi phí liên quan đến nó.

Bảo mật và xác thực dữ liệu

PoW vượt trội hơn PoS từ góc độ bảo mật và tính xác thực dữ liệu. Điều này là do trong PoW, dữ liệu được kết nối với lịch sử đã được kiểm chứng về các lựa chọn của con người, không thể gian lận trong một hệ thống xác minh mọi giao dịch.

Hệ thống này hoạt động với mức độ tin cậy 0% và 100% giao dịch được xác minh và ghi lại bởi những người tham gia mạng lưới trên một sổ cái công khai.

PoW cũng là một cơ chế đồng thuận an toàn cao vì trong một khoảng thời gian, nó làm cho mạng ngày càng trở nên khó khăn hơn, đến mức nó trở nên không thể kiểm soát được - bởi vì mạng liên tục được giám sát bởi những người tham gia của nó. Những người tham gia này hiện có da trong trò chơi (vì họ cần "làm việc" để giải quyết các giao dịch). Điều này làm cho mạng cực kỳ tốn kém để hack.

Mặt khác, cơ chế đồng thuận PoS dễ bị tấn công và hack hơn.

Về lý thuyết, nếu một người tham gia mạng (hoặc một nhóm người tham gia) đạt đến mức sở hữu 51% số tiền đặt cọc, thì người tham gia mạng này (hoặc nhóm) về cơ bản có thể kiểm soát toàn bộ chuỗi khối và thay đổi nó. Điều này được gọi là Tấn công 51%.

Quyền sở hữu mạng

Với thiết kế "khai thác" để nhận phần thưởng, mô hình PoW cho phép một cấu trúc phi tập trung.

Bitcoin là một ví dụ tuyệt vời về điều này. Mạng lưới của Bitcoin hoàn toàn phi tập trung. Không một cá nhân, tổ chức hoặc quốc gia nào kiểm soát nó. Nó được sở hữu và kiểm soát bởi hàng nghìn nút chạy trên mạng, trong một hệ thống phi tập trung và bảo mật, được hỗ trợ bởi PoW.

Mặt khác, PoS cho phép cấu trúc tập trung hơn. Về lý thuyết, những người tham gia có thể đặt cược nhiều hơn (thường là người giàu), có thể tích lũy quyền kiểm soát lớn hơn chỉ bằng cách đặt cược nhiều hơn.

Đây là một đề xuất rủi ro vì nếu một nhóm người tham gia cuối cùng có được quyền kiểm soát 51%, họ có thể thay đổi blockchain để mang lại lợi ích cho chính họ.

Chúng ta vẫn chưa thấy vấn đề với loại hệ thống này sao? Chỉ cần mở mắt ra và bạn sẽ thấy rằng chúng ta đã sống trong hệ thống này một thời gian và hãy nhìn xem nó đã đưa chúng ta đến đâu.

Khuyến khích liên kết và công bằng

Mô hình PoW thưởng cho các thợ đào khi họ giải được các câu đố toán học phức tạp - một phần thưởng khối và một phần phí giao dịch trong một số trường hợp. Điều này khuyến khích hành vi đúng khi các nút đang cạnh tranh để giải câu đố để nhận phần thưởng.

Mạng ngày càng trở nên khó khăn hơn và khó khăn hơn, đảm bảo rằng việc giải quyết các câu đố này đòi hỏi sức mạnh tính toán lớn hơn. Điều này làm cho toàn bộ mạng trở nên an toàn hơn và tốn kém hơn để hack hoặc tấn công.

Khi giá trị của tiền điện tử tăng lên, giá trị của phần thưởng sẽ tăng lên. Mọi người khai thác trên mạng đều có cơ hội kiếm được phần thưởng như nhau và khi làm như vậy, họ tiếp tục bảo vệ mạng và làm cho mạng trở nên mạnh mẽ.

Toàn bộ thiết lập này khuyến khích hành vi phù hợp và không khuyến khích fork, tức là việc tạo ra một chuỗi khối thay thế khi giao thức được cập nhật.

Mặt khác, trong mô hình PoS, động cơ để nhận phần thưởng là chỉ cần đặt cược nhiều hơn. Điều này dẫn đến vấn đề tập trung với việc người tham gia đặt cược nhiều hơn, có khả năng kiểm soát tốt hơn đối với blockchain. Trong một chuỗi khối không được giám sát, sự khuyến khích này dẫn đến mối đe dọa bảo mật lớn hơn với ít phân quyền hơn và dễ bị tấn công chi phí thấp hơn.

Kiểm tra thời gian

Mô hình PoW đã đứng trước thử thách của thời gian. Mạng Bitcoin là một ví dụ tuyệt vời về điều này.

Trong 13 năm qua, mạng Bitcoin chưa bao giờ bị tấn công hoặc xâm nhập dưới bất kỳ hình thức hay cách thức nào. Đây là mạng mạnh nhất thế giới và đã đứng trước thử thách của thời gian từ khía cạnh xác thực, độ tin cậy và bảo mật của mạng.

Mặt khác, các mô hình chứng minh cổ phần tương đối mới hơn và vẫn đang ở giai đoạn đầu, cả về áp dụng và triển khai. Ngoài ra, có mức độ nhầm lẫn cao hơn xung quanh tính khả thi của một số mô hình này khi ngày càng có nhiều biến thể ra đời mà chưa được thử nghiệm đầy đủ.

Tiêu thụ năng lượng

Trước đây đã có những lập luận cho rằng các mô hình PoW đòi hỏi tiêu thụ năng lượng quá mức, dẫn đến tăng chi phí và tác động đến môi trường.

Đây là sự thật. Thật vậy, một mô hình PoW tiêu thụ nhiều năng lượng hơn một mô hình PoS.

Điều này là do thực tế là khi độ khó của mạng tăng lên, ngày càng cần nhiều sức mạnh tính toán hơn để giải quyết độ phức tạp. Đây là chi phí để chạy một mạng an toàn cao.

Một mạng lưới tiền tệ, cần được bảo mật ở cốt lõi của nó, sẽ tiêu tốn năng lượng. Hãy lấy ví dụ về tiền tệ fiat. Tiền tệ Fiat sử dụng nhiều năng lượng hơn so với mô hình PoW, giống như mạng Bitcoin sẽ sử dụng.

Điều này là do hoạt động ngân hàng thông thường được hỗ trợ bởi các loại tiền pháp định dựa vào tiền giấy, điều này đòi hỏi nguồn lực để sản xuất chúng và dẫn đến rất nhiều lãng phí. Khi bạn tính đến chi phí năng lượng của các ngân hàng, không gian văn phòng cao tầng, hầm bảo vệ, xe tải bảo vệ và các chi phí khác, hệ thống ngân hàng truyền thống được hiển thị là cạn kiệt năng lượng hơn nhiều so với Bitcoin.

Một mô hình PoW, giống như mạng Bitcoin, không yêu cầu bất kỳ tài nguyên vật lý nào để sản xuất, ngoài sức mạnh tính toán cần thiết để duy trì chuỗi khối. Vì vậy, mặc dù mạng Bitcoin tiêu thụ năng lượng, nhưng nó vẫn thân thiện với môi trường hơn so với ngân hàng truyền thống và hệ thống tiền tệ fiat mà chúng ta sử dụng ngày nay. Đó là một giải pháp tốt hơn nhiều và cải tiến trường hợp sử dụng năng lượng tiêu thụ và nâng cấp cho hệ thống hiện tại.

Nói cách khác, việc chuyển hệ thống tiền tệ của chúng tôi vào mạng Bitcoin sẽ không chỉ hiệu quả và an toàn hơn mà còn là một bước thiết yếu trong việc chống lại sự nóng lên toàn cầu.

PoW là một hệ thống ưu việt (như chúng ta đã thảo luận trước đó) và nó cũng khuyến khích sự đổi mới và sáng tạo trong lĩnh vực tiêu thụ năng lượng.

Mức tiêu thụ năng lượng PoW đã được tối ưu hóa rất nhiều trong suốt vài năm qua và sử dụng năng lượng tái tạo và năng lượng đáng lẽ sẽ bị lãng phí.

Hãy lấy ví dụ về mạng Bitcoin. Theo Dữ liệu khai thác Bitcoin toàn cầu quý 3, phần lớn hoạt động khai thác được thực hiện trên Bitcoin là thông qua năng lượng tái tạo.

Trên thực tế, việc sử dụng năng lượng khai thác Bitcoin chỉ bằng 0.122% khi so sánh với tổng năng lượng của thế giới. Theo báo cáo, trong quý 3 năm 2021, hiệu suất khai thác tăng 23% và hỗn hợp điện bền vững tăng 3%.

Trên thực tế, hoạt động khai thác Bitcoin đã tăng gấp 43 lần hiệu quả trong vòng bảy năm qua. Nói cách khác, hoạt động khai thác của nó hiện hiệu quả hơn 4,237% so với cách đây bảy năm.

Báo cáo này kết luận rằng Hội đồng khai thác Bitcoin đã ước tính hiệu quả khai thác đã được cải thiện gấp 3 và 2 lần trong XNUMX năm tới và XNUMX năm tiếp theo.

Vì vậy, đây không chỉ là cách sử dụng năng lượng hiệu quả nhất hiện nay (để áp dụng hệ thống tiền tệ), mà nó còn được đảm bảo sẽ hiệu quả hơn đáng kể trong vòng tám năm tới.

Phần thưởng cho việc khai thác Bitcoin rất cao, điều này khuyến khích các thợ đào tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế, dẫn đến những đổi mới trong năng lượng tái tạo. Vì hầu hết chi phí khai thác Bitcoin được chuyển thành điện, nên các thợ đào phải tìm kiếm nguồn sạch nhất, rẻ nhất có thể để tối đa hóa lợi nhuận.

Trên thực tế, khai thác Bitcoin có thể được coi là một trong những xanh nhất các ngành công nghiệp quy mô lớn trên toàn cầu. Hầu hết các mỏ khai thác lớn nhất đều nằm ở những vùng có nhiều điện tái tạo. Các nguồn năng lượng tái tạo ngày càng trở nên phổ biến hơn, vì chúng sạch hơn và rẻ hơn so với các dạng năng lượng truyền thống.

Nhiều chuyên gia tin rằng tương lai của năng lượng tái tạo rất tươi sáng và cuối cùng sẽ vượt qua các dạng năng lượng thông thường. Khai thác Bitcoin đang dẫn đầu khoản phí này.

Mức tiêu thụ năng lượng của Bitcoin là một cái giá nhỏ phải trả, nếu xét đến giá trị kinh tế và xã hội mà nó mang lại. Bitcoin đáng giá từng chút năng lượng cần thiết để duy trì hoạt động.

Kết luận

Khi bạn xem xét tất cả các lợi ích và chi phí của mô hình PoW, bạn nhận ra rằng lợi ích của mô hình PoW vượt xa chi phí.

PoW là một hệ thống vượt trội do thực tế là nó công bằng, an toàn và đảm bảo các ưu đãi phù hợp với mục tiêu của mạng blockchain, để đảm bảo an toàn cho mỗi giao dịch.

Mức tiêu thụ năng lượng PoW đã được tối ưu hóa rất nhiều trong suốt vài năm qua và sử dụng năng lượng tái tạo hoặc năng lượng nếu không sẽ bị lãng phí.

Bitcoin được hỗ trợ bởi cơ chế đồng thuận PoW và đã đứng trước thử thách của thời gian trong 13 năm qua. Chỉ riêng điều này đã là bằng chứng về mức độ hiệu quả và mạnh mẽ của mô hình đồng thuận PoW.

Một mạng lưới được xây dựng dựa trên cơ chế đồng thuận công bằng, bảo mật, phân quyền và bằng chứng công việc được thiết kế để phát triển mạnh mẽ.

Đây là một bài đăng của Mir Quadri. Các ý kiến ​​được bày tỏ hoàn toàn là của riêng họ và không nhất thiết phải phản ánh ý kiến ​​của BTC Inc hoặc Tạp chí Bitcoin.

Nguồn: https://bitcoinmagazine.com/technical/proof-of-work-superior-for-bitcoin