Cách hoạt động của Proof of Stake: mọi thứ bạn cần biết về cơ chế đồng thuận thế hệ mới

Proof of Stake hoạt động như thế nào? Thay vì dựa vào sức mạnh tính toán, thuật toán đồng thuận này dựa vào số lượng đồng tiền mà các thành viên sẵn sàng khóa trong mạng lưới. Điều này hoàn toàn khác biệt với Proof of Work truyền thống và mở ra những cơ hội mới cho hiệu quả năng lượng, khả năng mở rộng và bảo mật của blockchain.

Nguyên tắc hoạt động: từ lý thuyết đến thực hành

Được giới thiệu vào năm 2011 như một giải pháp cho các vấn đề của Proof of Work, Proof of Stake hoạt động dựa trên nguyên tắc chọn ngẫu nhiên một validator từ mạng. Hệ thống xem xét một số yếu tố: khối lượng coin bị khóa, thời gian chúng ở trong staking, ngẫu nhiên hóa và tài chính hỗ trợ cho node.

Khi một người tham gia muốn tham gia vào quá trình xác thực, họ khóa một số lượng nhất định các đồng coin trong mạng. Càng nhiều đồng coin trong staking, khả năng được chọn để tạo ra khối tiếp theo — một quá trình được gọi là forging — càng cao. Tuy nhiên, hệ thống không hoạt động theo nguyên tắc “càng giàu, càng có khả năng”: các cơ chế ngẫu nhiên và chọn lựa theo thời gian staking được sử dụng để ngăn chặn sự thống trị của một số người tham gia.

Phương pháp chọn lựa các validator

Lựa chọn ngẫu nhiên khối đề xuất việc tìm kiếm các nút với hàm băm thấp nhất và đồng thời tổng số tiền đặt cược lớn nhất. Cách tiếp cận này mặc dù công bằng, nhưng có thể dự đoán được: khối lượng coin của mỗi người tham gia đều có sẵn công khai.

Lựa chọn theo thời gian staking hoạt động khác: các validator được chọn dựa trên thời gian mà token của họ ở trong blockchain. Thời gian được tính là tích của số ngày và kích thước đặt cược. Sau khi tạo khối, bộ đếm được đặt lại, điều này ngăn chặn việc tái bầu chọn thường xuyên các thành viên giống nhau.

Quy trình xác thực và phần thưởng

Validator được chọn kiểm tra tính hợp lệ của các giao dịch, ký khối và thêm nó vào chuỗi. Để làm điều này, anh ta nhận được một phần phí từ các giao dịch trong khối, và đôi khi là phần thưởng bổ sung bằng đồng xu.

Nếu một validator muốn rút khỏi hệ thống, phần thưởng và khoản đặt cược của họ sẽ bị khóa trong một khoảng thời gian nhất định — điều này cho phép mạng kiểm tra xem người tham gia có thêm các khối giả hay không. Nếu phát hiện gian lận, validator sẽ mất một phần tài sản của mình ( quá trình được gọi là “slashing” ). Động lực kinh tế như vậy bảo vệ mạng khỏi những hành động không trung thực.

Những mạng nào sử dụng Proof of Stake

Sau khi Ethereum chuyển sang PoS trong khuôn khổ cập nhật Ethereum 2.0, cơ chế này đã trở thành tiêu chuẩn cho các blockchain mới. Hiện nay PoS được áp dụng:

• Solana
• Avalanche
• Polkadot
• BNB Chain
• Chuỗi thông minh BNB

Mỗi mạng lưới điều chỉnh cơ chế theo nhu cầu của mình, tạo ra các biến thể riêng của thuật toán.

Lợi ích của PoS so với PoW

Tính kinh tế của năng lượng là ưu điểm chính. Chi phí tham gia phụ thuộc vào chi phí kinh tế cho việc staking, chứ không phải vào chi phí năng lượng để giải quyết các câu đố toán học. Điều này tiết kiệm hơn nhiều so với Proof of Work.

Sự phân cấp dễ tiếp cận hơn. Việc khởi động nút không còn yêu cầu thiết bị khai thác đắt tiền. Mọi người đều có thể khóa coin và tham gia vào việc xác thực, điều này làm giảm rào cản gia nhập và thúc đẩy sự phân phối mạng.

Khả năng mở rộng không giới hạn. Bởi vì mạng không phụ thuộc vào công suất vật lý của thợ mỏ, việc thêm các xác thực viên mới dễ dàng và rẻ hơn rất nhiều.

An ninh kinh tế. Người xác thực mạo hiểm tài sản của chính mình — nếu mạng lưới phát hiện gian lận, họ sẽ mất nhiều hơn là kiếm được. Do đó, hành vi không trung thực trở nên không có lợi về mặt kinh tế.

Tính thích ứng. Proof of Stake dễ dàng được điều chỉnh cho nhiều nhiệm vụ và nhu cầu khác nhau của các blockchain, điều này đã cho phép tạo ra nhiều biến thể của nó.

Nhược điểm và rủi ro PoS

Mặc dù có những ưu điểm, cơ chế này có những nhược điểm đáng kể.

Vấn đề của các nhánh. Trong PoS, không có hình phạt kinh tế cho việc xác thực cả hai bên của nhánh - trái ngược với PoW, nơi điều này đòi hỏi tiêu tốn năng lượng khổng lồ. Điều này cho phép kẻ xấu dễ dàng tấn công mạng lưới trong quá trình phân nhánh.

Rào cản tham gia staking. Mặc dù PoS dễ tiếp cận hơn PoW, nhưng người tham gia vẫn cần các token gốc của blockchain. Thường thì staking hiệu quả yêu cầu đầu tư đáng kể, điều này có thể loại trừ những người dùng không có vốn. Trong PoW, bất kỳ ai cũng có thể làm việc trên thiết bị rẻ tiền hoặc tham gia vào một pool.

Vulnerability to 51% attack. Mặc dù cả hai cơ chế đều dễ bị tổn thương, PoS nhạy cảm hơn với rủi ro này. Nếu giá token giảm hoặc blockchain có vốn hóa thấp, kẻ thù lý thuyết có thể mua hơn một nửa token với giá rẻ và kiểm soát mạng.

Biến thể của PoS

Proof of Stake hoạt động như thế nào trong mỗi blockchain, phụ thuộc vào đặc điểm của nó. Đã phát triển nhiều biến thể của thuật toán:

Bằng Chứng Cổ phần ủy quyền (DPoS)

Cho phép người dùng staking coin mà không cần trở thành một validator đầy đủ. Thay vào đó, họ đóng vai trò là các đại diện: gửi tiền thông qua một validator được chọn và nhận một phần thưởng của nó. Các đại diện chọn validator dựa trên kích thước của phần thưởng được đề xuất và danh tiếng.

Chứng nhận PoS (NPoS)

Được sử dụng trong Polkadot. Giống như DPoS, nhưng có một điểm khác biệt chính: người đề cử có nguy cơ mất tiền của mình nếu validator mà họ chọn không trung thực. Mỗi người đề cử có thể chọn tối đa 16 validator, và mạng lưới phân phối đồng tiền của họ cho các validator đó một cách công bằng. Polkadot áp dụng lý thuyết trò chơi để lựa chọn validator.

Bằng chứng của Quyền Sở hữu Đặt cọc (PoSA)

Sử dụng BNB Smart Chain. Kết hợp Proof of Authority và Proof of Stake: một nhóm 21 validator hoạt động, được chọn dựa trên số lượng BNB được ủy quyền, lần lượt tạo ra các khối. Danh sách này được cập nhật hàng ngày.

Kết quả

Từ thời đại Bitcoin và sức mạnh tính toán của nó, cộng đồng blockchain đã chuyển sang sự đồng thuận kinh tế. Proof of Stake hoạt động như thế nào, chứng minh hiệu quả của cách tiếp cận này: các mạng lưới đã nhận được tính kinh tế, khả năng mở rộng và công bằng. Mặc dù Proof of Work vẫn được Bitcoin và một số dự án khác sử dụng, Proof of Stake đang trở thành tiêu chuẩn của thế hệ blockchain mới - và sự thay đổi này sẽ ở lại với chúng ta trong thời gian dài.