Bài học chính
Bằng chứng công việc (PoW) là một cơ chế đồng thuận được tạo ra để ngăn chặn chi tiêu gấp đôi trong các hệ thống thanh toán kỹ thuật số.
PoW là một phần quan trọng của quy trình khai thác, bao gồm việc thêm các khối giao dịch mới vào chuỗi khối và tạo ra các đơn vị tiền điện tử mới.
Bitcoin và nhiều loại tiền điện tử khác sử dụng PoW như một phương pháp bảo mật dữ liệu và mạng blockchain của họ.
Giới thiệu
Nói tóm lại, bằng chứng công việc (PoW) là một cơ chế được tạo ra để ngăn chặn chi tiêu gấp đôi trong hệ thống thanh toán kỹ thuật số. Bitcoin và nhiều loại tiền điện tử khác sử dụng PoW như một phương pháp bảo mật dữ liệu và mạng blockchain của họ. Các cơ chế này thường được gọi là thuật toán đồng thuận hoặc cơ chế đồng thuận vì chúng liên quan đến nhiều bên đạt được sự đồng thuận mà không cần phải tin tưởng lẫn nhau.
Bằng chứng công việc là thuật toán đồng thuận đầu tiên xuất hiện và nó vẫn là một trong những thuật toán quan trọng nhất cùng với bằng chứng cổ phần (PoS). Nó được Satoshi Nakamoto giới thiệu trong sách trắng Bitcoin năm 2008, nhưng công nghệ của nó đã được thiết kế sớm hơn nhiều.
HashCash của Adam Black là một ví dụ về thuật toán bằng chứng công việc có từ trước khi tạo ra tiền điện tử. Bằng cách yêu cầu người gửi thực hiện một phép tính nhỏ trên máy tính trước khi gửi email, việc giảm thư rác sẽ dễ dàng hơn. Tính toán này hầu như không khiến người gửi hợp pháp tốn kém gì, không giống như việc ai đó gửi email hàng loạt.
Chi tiêu gấp đôi là gì?
Chi tiêu gấp đôi xảy ra khi tiền được chi tiêu nhiều lần. Thuật ngữ này hầu như chỉ được sử dụng trong bối cảnh tiền tệ kỹ thuật số. Thực sự rất khó để tiêu tiền xu hoặc tiền giấy hai lần.
Khi bạn trả tiền cho một ly cà phê, bạn giao tiền mặt cho nhân viên thu ngân, số tiền này sẽ được khóa trong ngăn kéo của họ. Bạn không thể đến quán cà phê khác và trả bằng số tiền tương tự. Tuy nhiên, trong các hệ thống tiền kỹ thuật số, khả năng như vậy vẫn tồn tại.
Có thể bạn đã sao chép một tập tin máy tính bằng lệnh sao chép và dán. Bạn cũng có thể dễ dàng gửi cùng một tệp qua email cho hàng chục người. Vì tiền tệ kỹ thuật số cuối cùng chỉ là dữ liệu nên cần ngăn chặn mọi người có thể sao chép và chi tiêu cùng một đơn vị ở các địa điểm khác nhau. Một hệ thống thanh toán kỹ thuật số không ngăn chặn được việc chi tiêu gấp đôi sẽ sụp đổ ngay lập tức.
Để tìm hiểu thêm về chi tiêu gấp đôi, đừng ngần ngại đọc bài viết Giải thích về chi tiêu gấp đôi.
Tại sao cần có bằng chứng về công việc?
Nếu bạn đã đọc bài viết của chúng tôi về công nghệ blockchain, bạn sẽ biết rằng người dùng tiền điện tử liên tục phát sóng các giao dịch trên mạng. Các giao dịch này không được coi là hợp lệ ngay lập tức. Chúng chỉ trở nên như vậy khi được xác nhận và thêm vào blockchain.
Ví dụ: chuỗi khối Bitcoin hoạt động như một cơ sở dữ liệu giao dịch công khai (sổ cái) mà mọi người dùng đều có thể xem. Hãy tưởng tượng: Bạn và ba người bạn có một cuốn sổ để theo dõi các giao dịch Bitcoin của mình. Mỗi khi một trong các bạn muốn chuyển giá trị, bạn viết nó ra:
Alice trả cho Bob 5 BTC; Bob trả cho Carol 2 BTC, v.v.
Mỗi khi bạn thực hiện một giao dịch, bạn sẽ đề cập đến giao dịch mà tiền bắt nguồn từ đó. Vì vậy, nếu Bob trả cho Carol 2 BTC, mục nhập thực sự sẽ giống như sau:
Bob trả cho Carol 2 BTC từ giao dịch trước đó với Alice.
Bây giờ chúng tôi có cách để theo dõi các đơn vị BTC. Nếu Bob cố gắng thực hiện giao dịch với chính 2 BTC mà anh ấy vừa gửi cho Carol thì mọi người sẽ biết. Nhóm sẽ không cho phép thêm giao dịch vào sổ ghi chép vì 2 BTC đó đã được chi tiêu.
Điều này chắc chắn có thể làm việc trong một nhóm nhỏ. Mọi người đều biết nhau và có thể sẽ đồng ý về việc bạn bè nào sẽ thêm giao dịch vào sổ ghi chép. Nhưng điều gì sẽ xảy ra với một nhóm 10.000 người lần này? Sổ ghi chép không phù hợp vì không ai muốn tin tưởng giao cho một người lạ quản lý nó.
Đây là nơi có bằng chứng về công việc. Điều thứ hai đảm bảo rằng người dùng không tiêu tiền mà họ không có quyền. Bằng cách kết hợp lý thuyết trò chơi với mật mã, thuật toán PoW cho phép mọi người cập nhật chuỗi khối theo các quy tắc của hệ thống.
PoW hoạt động như thế nào?
Hãy tưởng tượng rằng sổ ghi chép của chúng ta trong ví dụ trên là blockchain. Tuy nhiên, thay vì thêm từng giao dịch một, chúng tôi nhóm chúng thành các khối. Chúng tôi thông báo các giao dịch lên mạng, sau đó người dùng tạo khối sẽ đưa chúng vào khối ứng cử viên. Các giao dịch sẽ chỉ được coi là hợp lệ khi khối ứng viên của chúng trở thành khối được xác nhận, nghĩa là nó đã được thêm vào chuỗi khối.
Quá trình xác thực các giao dịch và thêm các khối mới được gọi là khai thác. Nó tốn kém và khó khăn, nhưng nó cũng có thể bổ ích. Phần thưởng khối được tạo thành từ phí giao dịch của người dùng và bitcoin mới được tạo bởi giao thức.
Cơ chế bằng chứng công việc yêu cầu người khai thác (người dùng tạo khối) đầu tư các nguồn lực như điện và sức mạnh tính toán để băm dữ liệu của khối ứng cử viên của họ cho đến khi tìm thấy giải pháp cho câu đố.
Băm dữ liệu của một khối có nghĩa là chuyển nó qua hàm băm để tạo ra hàm băm khối. Khối băm này là một “dấu vân tay kỹ thuật số”: nó xác định dữ liệu đầu vào của bạn và là duy nhất cho mỗi khối.
Nói cách khác, người khai thác phải xác minh và thu thập các giao dịch đang chờ xử lý, sắp xếp chúng thành một khối ứng cử viên và chuyển dữ liệu khối thông qua hàm băm để tạo ra hàm băm hợp lệ. Nếu họ tìm được hàm băm hợp lệ cho khối ứng cử viên của mình, họ sẽ phát nó lên mạng, thêm khối vào chuỗi khối và thu thập phần thưởng khai thác.
Khi một người khai thác phát khối ứng viên và hàm băm của mình lên mạng, những người tham gia mạng khác sẽ lặp lại quy trình băm để xác minh rằng đầu ra thực sự hợp lệ.
Mặc dù phải mất vô số lần băm để tìm được hàm băm hợp lệ nhưng mọi người vẫn dễ dàng xác nhận rằng hàm băm được tạo là chính xác. Chỉ cần gửi cùng một đầu vào (dữ liệu khối) thông qua hàm băm và kiểm tra xem đầu ra có giống nhau không.
Trong trường hợp bằng chứng công việc, bạn phải cung cấp dữ liệu có hàm băm tương ứng với các điều kiện nhất định. Nhưng bạn không biết làm cách nào để đến được đó. Vì vậy, lựa chọn duy nhất của bạn là chuyển dữ liệu của bạn vào hàm băm và kiểm tra xem kết quả có khớp với các điều kiện hay không. Nếu không, bạn sẽ cần sửa đổi dữ liệu của mình một chút để có được hàm băm khác. Nếu bạn thay đổi dù chỉ một ký tự trong dữ liệu của mình, bạn sẽ nhận được một kết quả hoàn toàn khác. Vì vậy, không có cách nào để dự đoán kết quả.
Vì vậy, để có thể tạo được khối, bạn sẽ phải chơi trò chơi đoán hình. Thông thường, bạn lấy thông tin về tất cả các giao dịch bạn muốn thêm và dữ liệu quan trọng khác trước khi băm tất cả. Tập dữ liệu của bạn không thay đổi, vì vậy bạn cần thêm một biến vào tập hợp đó. Nếu không, bạn sẽ luôn nhận được hàm băm giống như đầu ra. Biến này là nonce. Đây là con số thay đổi sau mỗi lần thử, vì vậy mỗi lần bạn sẽ nhận được một giá trị băm khác nhau.
Tóm lại, khai thác là quá trình thu thập dữ liệu từ chuỗi khối và băm nó một cách ngẫu nhiên cho đến khi bạn tìm thấy một hàm băm cụ thể. Nếu bạn tìm thấy hàm băm đáp ứng các điều kiện do giao thức đặt ra, bạn sẽ có quyền phát khối mới trên mạng. Những người tham gia mạng khác sẽ cập nhật blockchain của họ để bao gồm khối mới.
Đối với các loại tiền điện tử lớn nhất, những điều kiện này cực kỳ khó đáp ứng. Tốc độ băm trên mạng càng cao thì càng khó tìm được hàm băm phù hợp. Điều này giúp đảm bảo rằng các khối không được tìm thấy quá nhanh.
Như bạn có thể tưởng tượng, việc cố gắng đoán số lượng lớn các giá trị băm sẽ rất tốn kém cho máy tính của bạn. Ngoài việc làm hao mòn thiết bị máy tính, bạn còn lãng phí điện năng. Đây là lý do tại sao giao thức sẽ thưởng cho bạn tiền điện tử nếu bạn tìm thấy hàm băm phù hợp.
Hãy tóm tắt lại những gì chúng ta biết cho đến nay:
Việc khai thác rất khó khăn và tốn kém nhưng nó giữ cho mạng được an toàn.
Những người khai thác quản lý để tạo ra một khối hợp lệ sẽ được thưởng bằng tiền điện tử và phí giao dịch mới được phát hành.
Việc tạo một hàm băm hợp lệ cần có thời gian nhưng những người dùng khác có thể dễ dàng xác minh tính hợp lệ của nó bằng cách lặp lại quy trình băm.
Càng xa càng tốt. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu bạn cố gắng gian lận? Điều gì ngăn bạn đưa các giao dịch gian lận vào khối trước khi tạo ra hàm băm hợp lệ?
Đây là lúc mật mã khóa công khai phát huy tác dụng. Chúng tôi sẽ không nói chi tiết về nó ở đây, nhưng bạn luôn có thể đọc Mật mã khóa công khai là gì? để biết thêm chi tiết. Nói tóm lại, có một số kỹ thuật mã hóa tiện lợi cho phép bất kỳ người dùng nào kiểm tra xem ai đó có quyền chuyển số tiền mà họ đang cố gắng chi tiêu hay không.
Khi bạn tạo một giao dịch, bạn ký nó. Bất kỳ ai tham gia mạng đều có thể so sánh chữ ký của bạn với khóa chung của bạn để xem chúng có khớp không. Họ cũng sẽ kiểm tra xem liệu bạn có thực sự có thể chi tiêu số tiền của mình hay không, đồng thời kiểm tra xem tổng dòng tiền vào của bạn có lớn hơn tổng dòng tiền chi ra của bạn hay không (tức là bạn không chi tiêu nhiều hơn số tiền bạn có).
Bất kỳ khối nào chứa giao dịch không hợp lệ sẽ bị mạng tự động từ chối. Việc gian lận sẽ khiến bạn tốn rất nhiều tiền. Ngoài việc lãng phí tài nguyên, bạn sẽ không nhận được bất kỳ phần thưởng nào.
Trong đó ẩn chứa vẻ đẹp của bằng chứng công việc: sự trung thực có lợi hơn là gian lận. Bất kỳ người khai thác hợp lý nào cũng sẽ tìm kiếm lợi tức đầu tư của họ, vì vậy họ có thể hành xử theo cách có nhiều khả năng tạo ra thu nhập hơn.
Bằng chứng công việc (PoW) và Bằng chứng cổ phần (PoS)
Có nhiều thuật toán đồng thuận ngoài PoW, nhưng một trong những thuật toán phổ biến nhất là Proof of Stake (PoS). Khái niệm này có từ năm 2011 và đã được triển khai trên Ethereum và một số giao thức khác.
Trong trường hợp bằng chứng cổ phần (PoS), người khai thác được thay thế bằng người xác nhận. Không có hoạt động khai thác và không có cuộc đua để tìm ra hàm băm phù hợp. Thay vào đó, người dùng được chọn ngẫu nhiên: nếu được chọn, họ phải đề xuất (hoặc “giả mạo”) một khối. Nếu khối hợp lệ, họ sẽ nhận được phần thưởng bao gồm phí từ các giao dịch của khối.
Không phải ai cũng có thể được chọn, giao thức sẽ tính đến các tham số nhất định để đưa ra lựa chọn. Để đủ điều kiện được lựa chọn, người tham gia phải khóa cổ phần, một lượng tiền tệ gốc của blockchain được xác định trước. Tiền đặt cược hoạt động giống như một trái phiếu: giống như bị cáo trả một số tiền lớn để ngăn cản họ tránh bị xét xử, những người xác nhận sẽ chặn tiền đặt cược để tránh gian lận. Nếu họ hành động không trung thực, toàn bộ (hoặc một phần) cổ phần của họ sẽ bị tịch thu.
Bằng chứng cổ phần (PoS) có lợi thế hơn Bằng chứng công việc (PoW). Đáng chú ý nhất là việc giảm lượng khí thải carbon. Vì không cần các trang trại khai thác công suất cao cho PoS nên lượng điện tiêu thụ chỉ bằng một phần nhỏ so với lượng tiêu thụ với PoW.
Điều đó nói lên rằng, PoS không có thành tích giống như PoW. Mặc dù có thể bị coi là lãng phí nhưng việc khai thác vẫn là thuật toán đồng thuận duy nhất được thử nghiệm trong hơn một thập kỷ. Kể từ khi ra mắt, Bitcoin PoW đã đảm bảo các giao dịch trị giá hàng tỷ đô la. Để tự tin nói rằng PoS cạnh tranh với PoW về mặt bảo mật, việc đặt cược phải được kiểm tra đúng cách trên quy mô lớn.
Phần kết luận
Bằng chứng công việc là giải pháp ban đầu cho vấn đề chi tiêu gấp đôi và từ đó đã chứng minh được độ tin cậy cũng như tính bảo mật của nó. Bitcoin đã chứng minh rằng chúng ta không cần các thực thể tập trung để ngăn việc chi tiêu tiền nhiều lần. Thông qua việc sử dụng thông minh mật mã, hàm băm và lý thuyết trò chơi, những người tham gia vào môi trường phi tập trung có thể thống nhất về trạng thái của cơ sở dữ liệu tài chính.
Để biết thêm thông tin
Khai thác tiền điện tử là gì và nó hoạt động như thế nào?
Mật mã khóa công khai là gì?
Thuật toán đồng thuận blockchain là gì?
Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm và cảnh báo rủi ro: Nội dung này được cung cấp cho bạn “nguyên trạng” chỉ nhằm mục đích thông tin chung và giáo dục mà không có đại diện hoặc bảo đảm dưới bất kỳ hình thức nào. Nó không nên được hiểu là lời khuyên về tài chính, pháp lý hoặc chuyên môn hoặc như một phương tiện khuyến nghị mua bất kỳ sản phẩm hoặc dịch vụ cụ thể nào. Bạn nên tìm kiếm lời khuyên từ các chuyên gia thích hợp trước khi đưa ra bất kỳ quyết định nào. Trong trường hợp bài viết được viết bởi cộng tác viên bên thứ ba, xin lưu ý rằng quan điểm trong bài viết không nhất thiết phản ánh quan điểm của Binance Academy. Vui lòng đọc tuyên bố từ chối trách nhiệm đầy đủ của chúng tôi ở đây để tìm hiểu thêm. Giá của tài sản kỹ thuật số có thể biến động. Giá trị khoản đầu tư của bạn có thể giảm hoặc tăng và bạn có thể không lấy lại được số tiền đã đầu tư. Bạn hoàn toàn chịu trách nhiệm về các quyết định đầu tư của mình và Binance Academy không chịu trách nhiệm về bất kỳ tổn thất nào bạn có thể phải gánh chịu. Nội dung này không nên được hiểu là lời khuyên về tài chính, pháp lý hoặc chuyên môn. Để biết thêm thông tin, vui lòng tham khảo Điều khoản sử dụng và Cảnh báo rủi ro của chúng tôi.
