Bài viết này được viết bởi cộng tác viên Decred Richard Red.
Cơ chế đồng thuận của blockchain đảm bảo rằng những người tham gia đồng ý về trạng thái hiện tại của blockchain. Cơ chế đồng thuận xác định ai có thể thêm khối giao dịch mới và một trong những mục đích chính của nó là đảm bảo rằng chuỗi không bị viết lại.
Sự đồng thuận của Bằng chứng công việc (PoW)
Các chuỗi khối dựa trên sự đồng thuận thuần túy của Bằng chứng công việc (như Bitcoin) chỉ có thể được hoàn thành bởi những người khai thác sử dụng phần cứng có khả năng đoán câu trả lời cho một vấn đề toán học một cách hiệu quả. Mỗi khi người khai thác đưa ra đề xuất hợp lệ, họ có thể thêm một khối sẽ được mạng chấp nhận. Mặc dù thợ mỏ có thể chọn khai thác bất kỳ chuỗi nào, mạng sẽ chỉ chấp nhận chuỗi đã tích lũy được nhiều bằng chứng công việc nhất (tức là có nhiều giá trị băm hoặc phỏng đoán nhất) là kênh hợp pháp. Điều này có nghĩa là những người khai thác được khuyến khích khai thác chuỗi dài nhất và khi họ thấy một khối hợp lệ mới xuất hiện, họ sẽ cố gắng tìm giải pháp cho phép họ xây dựng chuỗi từ khối mới này.
Khó khăn trong việc viết lại blockchain là điều cho phép nó hoạt động như một sổ cái cho các giao dịch tài chính. Khi một giao dịch xuất hiện trong một khối và gửi tiền đến ví và một số khối đã được khai thác phía trên khối đó (xác nhận), thì khối đó (và do đó cả giao dịch) sẽ không được viết lại.
Nếu một thực thể kiểm soát đủ sức mạnh băm để vượt quá "chuỗi trung thực", nó có thể viết lại (hoặc tổ chức lại) chuỗi khối bằng cách khai thác khối "cũ" thay vì khối cuối cùng. Tại đây bạn sẽ tìm thấy bản tóm tắt đơn giản về loại tấn công này, còn được gọi là tấn công 51%:
Kẻ tấn công chi tiêu thông qua khối Sau khi vượt quá số lượng xác nhận cần thiết, kẻ tấn công sẽ đổi xu lấy thứ khác và xóa chúng khỏi sàn giao dịch. Khi việc gỡ xuống có hiệu lực, họ sẽ giải phóng chuỗi song song và nếu chuỗi đó chứa nhiều khối (PoW) hơn chuỗi ban đầu thì mạng sẽ chấp nhận chuỗi đó là chuỗi hợp pháp và phiên bản lịch sử được đại diện bởi chuỗi gốc (bao gồm cả kho lưu trữ của kẻ tấn công). ) sẽ biến mất. Kẻ tấn công sau đó có thể tự do tiêu lại những đồng tiền này.
Vì thợ đào là những thực thể duy nhất có thể trực tiếp thêm các khối vào chuỗi tiền điện tử loại PoW, nên điều này mang lại cho họ vai trò quan trọng trong việc quản trị. Để bất kỳ thay đổi nào trong các quy tắc đồng thuận của mạng được thông qua, nó phải được hỗ trợ bởi phần lớn sức mạnh băm. Soft fork yêu cầu có đủ số thợ mỏ nhận ra một bộ quy tắc mới để người dùng có thể giao dịch và mong muốn giao dịch của họ được xử lý chính xác và được đưa vào các khối. “Hard fork” sẽ chia mạng thành hai phần và theo quy tắc được chấp nhận phổ biến, “chuỗi có nhiều Bằng chứng công việc (PoW) nhất là chuỗi tốt để theo dõi”, khi đó các thợ đào sẽ quyết định cái nào . được chấp nhận là hợp pháp.
Bằng chứng về cổ phần (PoS)
Bằng chứng đồng thuận là một phương pháp thay thế để quyết định ai có thể thêm khối mới và xác minh trạng thái hiện tại của chuỗi khối. Thay vì các thợ mỏ cạnh tranh để giải quyết một vấn đề bằng bằng chứng cổ phần, nhà sản xuất khối tiếp theo được xác định bằng một quy trình dựa trên số lượng xu (hoặc xu) được giữ trong ví (hoặc “đặt cược”). Quá trình này giả định rằng những người có nhiều cổ phần nhất sẽ đưa ra quyết định có trách nhiệm đối với toàn bộ mạng.
Sự đồng thuận bằng chứng về cổ phần (hoặc cổ phần) loại bỏ nhu cầu khai thác tốn nhiều năng lượng, nhưng việc thiếu chi tiêu năng lượng đáng kể sẽ tạo ra một vấn đề khác, đôi khi được gọi là “không có cổ phần”. Trong trường hợp một chuỗi đã được “phân nhánh” (chuỗi phân nhánh trong tiếng Anh), những người giả mạo PoS (“giả mạo” thường được sử dụng thay vì thuật ngữ “khai thác”) được khuyến khích khai thác cả hai chuỗi vì chúng tốn rất ít chi phí để khai thác một chuỗi. chuỗi bổ sung và họ có thể nhận được phần thưởng trên cả hai chuỗi. Đây là một vấn đề đối với mạng vì lẽ ra chỉ có một chuỗi và việc đồng ý về trạng thái của chuỗi đó là toàn bộ quan điểm của cơ chế đồng thuận.
Bằng chứng về cổ phần đặt ra một vấn đề bổ sung khi nói đến việc phân phối mã thông báo. Công cụ khai thác PoW có chi phí đáng kể (phần cứng, điện) và thường phải bán một phần đáng kể số tiền khai thác được để đáp ứng các chi phí này. Kết quả là, nhiều đồng tiền khai thác được có sẵn để mua trên thị trường thay vì được các thợ mỏ lưu trữ. Những người giả mạo Proof of Stake có chi phí vận hành rất thấp và do đó không chịu áp lực phải bán số tiền họ nhận được để duy trì mạng lưới. Do đó, những người nắm giữ lớn tham gia Bằng chứng cổ phần có xu hướng tăng tỷ trọng của họ trong tổng số tiền đang lưu hành khi họ nhận được phần thưởng khối và phí giao dịch từ người dùng mạng. Điều này thậm chí còn được so sánh với chế độ phong kiến, vì mạng lưới được sở hữu và vận hành một cách hiệu quả bởi những người nắm giữ tiền xu và người dùng phải trả tiền thuê cho họ để sử dụng nó. Nhìn chung có một giới hạn dưới mức không thể tham gia trực tiếp vào Bằng chứng cổ phần.
PoW / PoS lai
Do đó, mục tiêu của hệ thống Proof of Work (PoW) và Proof of Stake (PoS) kết hợp là kết hợp các ưu điểm của từng phương pháp tương ứng và sử dụng chúng để đối trọng với những điểm yếu của từng phương pháp. Decred là một trong số ít tiền điện tử sử dụng cả PoW và PoS ở dạng dễ nhận biết và hợp nhất chúng để tạo ra cơ chế đồng thuận đa yếu tố hoặc kết hợp.
Theo một cách nào đó, các đồng tiền masternode cũng là sự kết hợp, trong đó chúng có thành phần Bằng chứng công việc có thể nhận biết được, đóng vai trò tương tự trong trường hợp Bitcoin và vai trò bổ sung cho các nút đặc biệt). Thông thường, các nút đặc biệt này cần phải giữ một lượng tiền nhất định được đề cập làm tài sản thế chấp, để chứng minh rằng chúng có thể được tin cậy để hành động vì lợi ích tốt nhất của mạng, tương tự như logic của bằng chứng về sự tham gia. Dash là đồng tiền đằng sau khái niệm masternode và mô tả mô hình này là Bằng chứng dịch vụ. Bài viết này tập trung vào các kết hợp có thành phần Bằng chứng cổ phần và không xem xét vô số đồng tiền bắt chước các mã chính hoặc Bằng chứng dịch vụ.
Thành phần PoW của Decred hoạt động tương tự như các dự án dựa trên Proof of Work khác và sử dụng hàm băm Blake-256. Thành phần PoS của Decred và cách triển khai trên chuỗi khá độc đáo và đáng được giải thích.
Để tham gia Bằng chứng cổ phần của Decred, chủ sở hữu phải khóa DCR của họ trong một khoảng thời gian nhất định để mua “vé”. Giá của một vé riêng lẻ được thiết lập theo cơ chế giống như thị trường, với hệ thống nhắm đến một số lượng vé trực tiếp nhất định (40.960) - nếu nhiều hơn số mục tiêu thì giá sẽ tăng, nếu thấp hơn thì sẽ giảm. Khi một người mua vé, DCR được sử dụng sẽ bị khóa (tức là họ không thể chi tiêu) cho đến khi vé của họ được rút ngẫu nhiên để bỏ phiếu hoặc cho đến khi hết hạn sau khoảng 142 ngày. Điều này tạo ra chi phí cơ hội cho PoS, nhằm đảm bảo rằng những người bỏ phiếu trên PoS thực sự tham gia và hành động vì lợi ích tốt nhất của mạng.
Những người tham gia PoS (còn gọi là cử tri, cử tri hoặc cổ đông) có ba vai trò riêng biệt: bỏ phiếu trong khối, bỏ phiếu về những thay đổi đối với quy tắc đồng thuận và bỏ phiếu về quản lý ở cấp độ trợ giúp tổng thể của Hệ thống Đề xuất Politeia. Loại bỏ phiếu đầu tiên, “bỏ phiếu khối”, là cách mà cử tri Bằng chứng cổ phần (PoS) tham gia cụ thể nhất vào việc duy trì sự đồng thuận.
Cuộc bỏ phiếu khối
Khi công cụ khai thác PoW (dựa trên Proof of Work) tìm thấy một khối hợp lệ, nó sẽ phát khối đó lên mạng. Tuy nhiên, để khối này được coi là hợp lệ, nó phải bao gồm phiếu bầu của ít nhất 3 trong số 5 vé được chọn ngẫu nhiên. Cử tri Bằng chứng cổ phần (PoS) luôn mở ví của họ trong thời gian này và sẵn sàng phản hồi bằng phiếu bầu khi vé của họ được gọi (hoặc họ thuê nhà cung cấp dịch vụ bỏ phiếu thay mặt họ làm việc đó). Khi một vé PoS được gọi để bỏ phiếu và phản hồi, chủ sở hữu của nó sẽ nhận được phần thưởng.
Khi vé được gọi, họ bỏ phiếu chấp nhận hoặc từ chối các giao dịch thông thường từ khối trước đó. Các nút mạng sẽ không nhận ra một khối mới là hợp lệ cho đến khi nó có ít nhất 3 phiếu bầu. Nếu phần lớn các vé được gọi để bỏ phiếu từ chối các giao dịch từ khối trước đó thì chúng sẽ được đưa trở lại mempool. Các giao dịch thông thường này bao gồm phần thưởng của người khai thác PoW, nhưng không bao gồm phần thưởng của người bỏ phiếu PoS.
Do đó, người bỏ phiếu PoS có quyền rút phần thưởng của người khai thác mà không ảnh hưởng đến phần thưởng của chính họ. Điều này hạn chế quyền lực của các thợ mỏ PoW trong việc phủ quyết các thay đổi đối với các quy tắc đồng thuận của mạng, được tất cả các bên liên quan bỏ phiếu. Trên thực tế, người bỏ phiếu PoS có thể từ chối bất kỳ loại hành vi khai thác nào mà họ không thích bằng cách áp dụng chính sách bỏ phiếu "không" khi phát hiện hành vi độc hại hoặc không hiệu quả - điều này ngăn cản những người khai thác xấu từ PoW viết giao dịch và nhận phần thưởng.
Lớp xác minh PoS này tăng cường đáng kể tính bảo mật và khả năng chống lại các cuộc tấn công đa số của mạng. Phương pháp thông thường để thực hiện một cuộc tấn công chi tiêu gấp đôi đa số là viết lại chuỗi khối bằng cách khai thác một chuỗi thay thế một cách bí mật, sau đó phát sóng nó sau một khoảng thời gian nhất định và lợi dụng việc khôi phục các giao dịch từ chuỗi "cũ" (tức là chi tiêu của họ). đầu vào). Vì các khối Decred yêu cầu đầu vào từ các vé được chọn ngẫu nhiên để được coi là hợp lệ và người khai thác PoW không thể tận dụng chúng cho đến khi họ nhận được đầu vào đó, nên người khai thác PoW không thể khai thác bí mật, trừ khi bạn cũng trực tiếp kiểm soát một tỷ lệ đáng kể số vé . (xem các bài viết này).
Thiết kế lai PoW/PoS làm tăng đáng kể chi phí tấn công mạng vì có hai hệ thống riêng biệt mà kẻ tấn công phải vượt qua. Đặc biệt, thành phần PoS được cấu hình theo cách mà vé chỉ có thể được lấy rất chậm. Do đó, số lượng vé có hạn có thể được mua trong mỗi khối/khoảng thời gian và việc mua số lượng tối đa sẽ dẫn đến giá tăng lớn. Ngoài ra, sau khi những chiếc vé này đã được mua, số tiền dùng để mua chúng sẽ bị khóa theo thời gian, khiến kẻ tấn công có thể gặp bất kỳ sự mất giá nào đối với số tiền bị khóa của họ do cuộc tấn công.
Yêu cầu mỗi khối phải được các bên liên quan được chọn ngẫu nhiên bỏ phiếu có nghĩa là chuỗi khối phải được chia sẻ giữa tất cả những người tham gia khi nó được khai thác, giúp tăng tính bảo mật của mạng. Hệ thống kết hợp của Decred được thiết kế để cung cấp cho các bên liên quan quyền lực đối với các thợ mỏ PoW.
Cuộc bỏ phiếu thay đổi sự đồng thuận
Decred đã quyết định ngay từ đầu biến các bên liên quan của PoS trở thành lực lượng ra quyết định chi phối trong quản trị blockchain. Thủ tục phê chuẩn nâng cấp được bao gồm trong các quy tắc đồng thuận. Mọi thay đổi đối với quy tắc đồng thuận của mạng chỉ có thể được triển khai sau khi quá trình bỏ phiếu hoàn tất. Những thay đổi chỉ có thể được thực hiện nếu được ít nhất 75% phiếu bầu chấp thuận. Quá trình này bắt đầu ngay khi một tỷ lệ nhất định người khai thác (95%) và cử tri (75%) sử dụng phần mềm đã được nâng cấp với những thay đổi quy tắc tiềm ẩn. Nếu đề xuất được 75% tán thành, nó sẽ được chấp nhận sau thời gian bỏ phiếu 4 tuần, nếu không, nó sẽ bị từ chối và nếu không có đa số đủ điều kiện thì một cuộc bỏ phiếu mới sẽ bắt đầu. Nếu đề xuất được chấp nhận, thay đổi quy tắc sẽ được kích hoạt một tháng sau đó.
Quản lý dự án: Politeia
Phần thưởng khối đã quyết định được phân phối giữa các thợ mỏ PoW (60%), cử tri PDS (30%) và Kho bạc (10%) để tài trợ cho việc phát triển phần mềm nguồn mở góp phần đạt được các mục tiêu của dự án. Người nắm giữ vé có quyền bỏ phiếu về cách sử dụng quỹ này, những tính năng cần bổ sung và chính sách nào cần tuân theo thông qua nền tảng Politeia.
Để kết luận
Vì người bỏ phiếu Bằng chứng cổ phần (PoS) nhận được 30% phần thưởng khối nên họ không thể duy trì tỷ lệ DCR tương đối đang lưu hành chỉ bằng cách đặt cược. Phần lớn DCR mới được đúc sẽ được chuyển cho các thợ mỏ PoW để đổi lấy vai trò của họ trong việc đảm bảo an toàn. mạng và giảm thiểu vấn đề “không có cổ phần” của các hệ thống PoS thuần túy. Các công ty khai thác nói chung sẽ phải bán một phần đáng kể phần thưởng thu được để đáp ứng chi phí vận hành, do đó đảm bảo cung cấp DCR thích hợp trên thị trường.
Do đó, chuỗi khối Decred thể hiện một kiến trúc độc đáo và tạo thành một trong những ví dụ đáng chú ý nhất về hệ thống lai PoW / PoS (Proof of Work / Proof of Stake). Giống như các dự án có sự đồng thuận PoS là một danh mục có sự thay đổi đáng kể, các dự án trong tương lai triển khai các phương pháp tiếp cận PoW/PoS lai cũng sẽ là duy nhất và không nhất thiết phải tuân theo cấu trúc mà Decred đang thử nghiệm.
