Những ý chính
Proof of Work (PoW) và Proof of Stake (PoS) là hai thuật toán đồng thuận blockchain được sử dụng phổ biến nhất. Điểm khác biệt cốt lõi là cách mỗi cơ chế chọn ra người tham gia sẽ được quyền xác thực khối giao dịch tiếp theo.
Trong PoW, thợ đào cạnh tranh bằng sức mạnh tính toán để giải các câu đố mật mã. Trong PoS, trình xác thực được chọn dựa trên số lượng tiền mã hóa mà họ đã đặt cược (khóa) trên mạng.
Ethereum hoàn tất chuyển đổi từ PoW sang PoS vào tháng 9 năm 2022 trong một bản nâng cấp có tên “The Merge”. Bitcoin vẫn tiếp tục sử dụng PoW.
Cả hai cơ chế đều có sự đánh đổi: PoW có lịch sử bảo mật lâu dài; PoS giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng và đạt thời gian hoàn tất nhanh hơn nhưng phải đối mặt với các cân nhắc khác nhau về tập trung hóa và bảo mật.
Giới thiệu
Các blockchain dựa vào các cơ chế đồng thuận để đảm bảo tất cả người tham gia đều thống nhất về việc giao dịch nào là hợp lệ. Nếu không có một phương thức chung để đạt được sự đồng thuận, một mạng phi tập trung sẽ không có cách nào ngăn chặn gian lận hoặc thao túng. Proof of Work (PoW) là cơ chế đồng thuận lâu đời nhất, được Bitcoin sử dụng từ năm 2009. Proof of Stake (PoS) được đề xuất vào năm 2011 và được triển khai vào năm 2012, và kể từ đó đã trở thành mô hình chủ đạo cho phần lớn các mạng blockchain mới hơn.
Cả hai cơ chế đều hướng đến cùng một mục tiêu: bảo vệ một blockchain khỏi các giao dịch không hợp lệ và tình trạng double-spending. Chúng khác nhau đáng kể ở cách thực hiện điều đó, ai có thể tham gia và cần những nguồn lực gì.
Proof of Work (PoW) là gì và hoạt động như thế nào?
Proof of Work là thuật toán đồng thuận mà mạng Bitcoin sử dụng để ngăn chặn double-spending. Nó đã tồn tại trước Bitcoin, nhưng đã được điều chỉnh và triển khai bởi Satoshi Nakamoto trong whitepaper Bitcoin, được công bố vào năm 2008.
Trong một mạng PoW, thợ đào thu thập các giao dịch hợp lệ, cạnh tranh để tạo ra một khối hợp lệ và phát (broadcast) khối đó đến toàn mạng. Sau đó, các full node sẽ độc lập xác minh rằng khối và các giao dịch của nó tuân thủ đúng các quy tắc giao thức. Thợ đào đầu tiên tìm được một lời giải hợp lệ sẽ có quyền thêm khối tiếp theo vào blockchain và nhận phần thưởng khối tương ứng. Phần thưởng khối bao gồm tiền mã hóa mới được tạo ra cộng với phí giao dịch.
Trên Bitcoin, phần thưởng khối hiện tại là 3,125 BTC (giảm từ 6,25 BTC sau lần halving tháng 4/2024 tại block 840,000). Số lượng bitcoin mới trên mỗi khối sẽ giảm một nửa sau mỗi khoảng bốn năm trong một sự kiện gọi là halving, và điều này sẽ tiếp tục cho đến khi đạt đến hạn mức tổng cung 21 triệu BTC vào khoảng năm 2140.
Bảo mật của các mạng PoW đến từ chi phí tính toán. Việc viết lại blockchain đòi hỏi kẻ tấn công phải làm lại toàn bộ công việc đã được thực hiện trước đó, điều này quá đắt đỏ đến mức không khả thi đối với các mạng lớn như Bitcoin.
Proof of Stake (PoS) là gì và hoạt động như thế nào?
Proof of Stake là một thuật toán đồng thuận được giới thiệu vào năm 2011 như một phương án thay thế Proof of Work. Thay vì cạnh tranh bằng sức mạnh tính toán, các bên tham gia được gọi là trình xác thực (validators) sẽ khóa (stake) một số tiền nhất định của tiền mã hóa gốc của mạng như tài sản thế chấp. Sau đó, giao thức sẽ chọn các trình xác thực để đề xuất và xác nhận các khối mới, thường được cân nhắc theo lượng đã đặt cược.
Các trình xác thực kiếm phần thưởng dưới dạng phí giao dịch (và ở một số mạng, là việc phát hành thêm token) từ các khối mà họ xác thực. Số coin đã đặt cược càng nhiều thì xác suất được chọn càng cao. Không giống thợ đào PoW, trình xác thực không cần phần cứng chuyên dụng. Nhiều mạng PoS có thể được xác thực với phần cứng kém chuyên biệt hơn so với việc khai thác PoW, dù yêu cầu có thể khác đáng kể tùy theo từng blockchain. Các trình xác thực Ethereum có thể chạy trên phần cứng tương đối khiêm tốn, nhưng một số mạng PoS có thông lượng cao có thể cần máy mạnh hơn.
Đối với sự tham gia ở quy mô nhỏ hơn, nhiều mạng cung cấp các giao thức liquid staking và các staking pool, cho phép người nắm giữ đóng góp vào bảo mật mạng mà không cần tự vận hành node trình xác thực đầy đủ.
Khác biệt giữa Proof of Work và Proof of Stake
Dù cùng hướng đến mục tiêu bảo vệ một blockchain, PoW và PoS khác nhau ở một số điểm quan trọng:
Ai sẽ xác thực các khối: Trong PoW, xác suất khai thác một khối tỉ lệ với phần đóng góp của thợ đào vào tổng công suất tính toán của mạng. Trong PoS, xác suất đó tỉ lệ với phần số coin được đặt cược.
Thiết bị: Thợ đào PoW thường cần phần cứng chuyên dụng dạng ASIC hoặc GPU. Trình xác thực PoS cần một máy tính thông thường với kết nối Internet ổn định, cùng với số tiền đặt cược cần thiết.
Mức tiêu thụ năng lượng: PoW tốn năng lượng theo thiết kế: cuộc cạnh tranh đòi hỏi nỗ lực tính toán liên tục. PoS thay thế phần này bằng việc khóa vốn, sử dụng một phần nhỏ hơn năng lượng.
Phần thưởng: Phần thưởng của PoW thuộc về thợ đào giải được câu đố đầu tiên. Trình xác thực PoS nhận một phần phí giao dịch từ các khối mà họ được chọn để xác thực.
Mô hình bảo mật: Các mạng PoW được bảo vệ nhờ chi phí phần cứng và điện năng. Các mạng PoS được bảo vệ nhờ rủi ro mất đi phần vốn đã đặt cược.
Proof of Stake (PoS) có tốt hơn Proof of Work (PoW) không?
Người ủng hộ PoS cho rằng nó cải thiện PoW ở các điểm quan trọng: mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn, thời gian hoàn tất giao dịch nhanh hơn và rào cản tham gia thấp hơn đối với từng trình xác thực. Những người phản biện PoS, đặc biệt là các nhà ủng hộ Bitcoin, chỉ ra rằng lịch sử hoạt động lâu dài của PoW mang lại một mô hình bảo mật đã được kiểm chứng mà các triển khai PoS mới hơn vẫn chưa đạt được trong các khoảng thời gian tương đương.
Không cơ chế nào “tốt hơn” một cách phổ quát. Mỗi cơ chế đều có sự đánh đổi mà các mạng khác nhau đã đánh giá khác nhau dựa trên các ưu tiên thiết kế của họ.
Ethereum chuyển sang Proof of Stake
Bước chuyển quan trọng nhất từ PoW sang PoS trong lịch sử crypto là “The Merge” của Ethereum, hoàn tất vào ngày 15 tháng 9 năm 2022. Ethereum chuyển từ PoW sang PoS bằng cách hợp nhất lớp thực thi ban đầu với Beacon Chain, lớp điều phối PoS đã chạy song song từ tháng 12 năm 2020. Nâng cấp này đã giảm mức tiêu thụ năng lượng của Ethereum khoảng 99,95%. Nếu bạn muốn tìm hiểu chi tiết hơn về việc điều đó ảnh hưởng thế nào đến người nắm giữ ETH và các trình xác thực, hãy xem hướng dẫn của Academy về Ethereum theo Proof-of-Stake.
Các mốc sau The Merge bao gồm bản nâng cấp Shanghai (tháng 4 năm 2023), cho phép rút ETH đã đặt cược, và sự tăng trưởng ổn định của số lượng trình xác thực. Đến đầu năm 2026, khoảng 1 triệu trình xác thực hoạt động đang tham gia vào cơ chế đồng thuận PoS của Ethereum, với khoảng 37 triệu ETH được đặt cược. Yêu cầu tối thiểu để vận hành một node trình xác thực cá nhân vẫn là 32 ETH, dù các pool staking cho phép tham gia với số tiền nhỏ hơn.
Rủi ro tập trung hóa trong PoW và PoS
Cả hai mô hình đồng thuận đều mang rủi ro tập trung hóa, dù chúng thể hiện theo những cách khác nhau.
Trong PoW, chi phí để khai thác mang tính cạnh tranh đã thúc đẩy sự hình thành các mining pool. Các pool tổng hợp sức băm (hashing power) từ nhiều người tham gia, giúp các thợ đào nhỏ hơn nhận được các khoản thanh toán ổn định. Tuy nhiên, trong lịch sử, một số lượng nhỏ các pool lớn đã kiểm soát một phần đáng kể trong tổng hashrate của Bitcoin. Không có một thực thể đơn lẻ nào kiểm soát phần lớn cần thiết cho một cuộc tấn công 51% vào Bitcoin, nhưng mức độ tập trung trong pool vẫn là một mối lo ngại đang diễn ra đối với phân quyền.
Trong PoS, sự tập trung tài sản tạo ra một động lực tương tự. Những trình xác thực có nhiều coin đã đặt cược hơn có xác suất cao hơn được chọn để xác thực các khối và tích lũy thêm phần thưởng. Động lực “càng đặt cược nhiều, càng kiếm được nhiều” này làm dấy lên lo ngại rằng người tham gia giàu hơn có thể giành được ảnh hưởng không tương xứng lên mạng. Các staking pool, dù cải thiện khả năng tiếp cận, cũng có thể tập trung quyền bỏ phiếu vào tay người vận hành pool.
Rủi ro bảo mật
Một cuộc tấn công 51% xảy ra khi một thực thể duy nhất giành quyền kiểm soát hơn một nửa năng lực xác thực của mạng, cho phép họ viết lại lịch sử giao dịch, double-spend hoặc kiểm duyệt giao dịch. Bản chất của cuộc tấn công này khác nhau giữa PoW và PoS.
Trong PoW, một cuộc tấn công 51% đòi hỏi kiểm soát hơn một nửa hashrate của mạng, tức là phải chi một lượng lớn chi phí liên tục cho phần cứng và điện năng. Điều này khiến việc tấn công các mạng PoW lớn như Bitcoin trở nên quá tốn kém.
Trong PoS, cuộc tấn công tương đương thường được mô tả là tấn công 51%, dù ngưỡng chính xác có thể khác tùy thiết kế PoS và có thể cần mua/chiếm hơn một nửa lượng coin đã đặt cược. Trên một mạng như Ethereum, điều này sẽ đòi hỏi hàng chục tỷ USD tính bằng ETH. Hơn nữa, các mạng PoS như Ethereum còn có cơ chế “slashing”: những trình xác thực hành xử thiếu trung thực có thể bị giao thức đốt (burn) một phần ETH đã đặt cược. Điều này tạo ra hình phạt tài chính trực tiếp cho hành vi độc hại, bên cạnh chi phí của chính cuộc tấn công đó.
Các mạng PoS nhỏ hơn với vốn hóa thị trường thấp hơn thường dễ bị tổn thương hơn: chi phí để có đủ lượng đặt cược nhằm kiểm soát mạng có thể thấp hơn, khiến các cuộc tấn công khả thi hơn.
Nhược điểm của Proof of Stake
PoS nhìn chung được xem là cải tiến so với PoW về hiệu quả năng lượng, nhưng nó cũng đi kèm những thách thức riêng. Cấu trúc phần thưởng thường ưu tiên các trình xác thực có nhiều coin hơn, mà một số người phản biện mô tả là “làm người giàu giàu hơn”: người đặt cược lớn có thể tích lũy phần thưởng nhanh hơn, sau đó họ có thể tái đặt cược để kiếm thêm. Động lực này cũng có thể ảnh hưởng đến quản trị mạng, vì nhiều blockchain PoS cấp quyền bỏ phiếu cho trình xác thực tương ứng với lượng đặt cược của họ.
Các mạng PoS nhỏ hơn với tổng vốn hóa thị trường thấp hơn cũng dễ bị phơi bày trước các cuộc tấn công nhắm mục tiêu. Một kẻ tấn công có thể dần dần tích lũy đủ coin để trở thành trình xác thực chi phối, dùng các phần thưởng đã tích lũy để kéo dài vị thế của mình theo thời gian.
Câu hỏi thường gặp
Ethereum có còn dùng proof of work không?
Không. Ethereum đã hoàn tất chuyển đổi từ Proof of Work sang Proof of Stake vào ngày 15 tháng 9 năm 2022, trong một bản nâng cấp có tên The Merge. Kể từ thời điểm đó, Ethereum đã là một mạng PoS hoàn toàn. Bitcoin vẫn sử dụng Proof of Work và chưa công bố kế hoạch thay đổi.
Sự khác biệt chính giữa proof of work và proof of stake là gì?
Sự khác biệt cốt lõi nằm ở cách mỗi cơ chế quyết định ai sẽ xác thực khối tiếp theo. Trong Proof of Work, quyền này thuộc về thợ đào giải được trước một bài toán/câu đố tính toán, đòi hỏi phần cứng và điện năng đáng kể. Trong Proof of Stake, trình xác thực được chọn dựa trên việc họ đã đặt cược bao nhiêu coin, tức là cần vốn thay vì sức mạnh tính toán.
Proof of stake thân thiện với môi trường hơn proof of work không?
Nhìn chung là có. Proof of Work cần chi năng lượng liên tục vì thợ đào phải liên tục cạnh tranh để giải các câu đố. Proof of Stake thay thế điều này bằng việc khóa vốn. Việc Ethereum chuyển từ PoW sang PoS vào năm 2022 đã giảm mức tiêu thụ năng lượng của mạng xuống khoảng 99,95%. Mạng PoW của Bitcoin vẫn tiếp tục tiêu thụ một lượng điện đáng kể.
Một mạng PoS có thể bị tấn công giống như mạng PoW không?
Có, nhưng mô hình tấn công là khác nhau. Một cuộc tấn công 51% trong PoW yêu cầu kiểm soát đa số sức mạnh khai thác. Tấn công tương đương trong PoS yêu cầu có được đa số coin đã đặt cược. Trên các mạng lớn như Ethereum, cả hai hình thức tấn công đều cực kỳ tốn kém. PoS còn bổ sung một biện pháp răn đe khác: slashing, sẽ phá hủy một phần tài sản thế chấp đã đặt cược của kẻ tấn công nếu phát hiện hành vi gian dối.
Mạng nào phân quyền hơn, PoW hay PoS?
Cả hai đều có rủi ro tập trung hóa. PoW thường dẫn đến việc tập trung các mining pool do chi phí về phần cứng và năng lượng. PoS thường dẫn đến việc tập trung lượng đặt cược vào các trình xác thực giàu hơn. Không có mô hình nào đảm bảo phân quyền hoàn toàn. Mức độ phân quyền phụ thuộc rất nhiều vào mạng cụ thể, quy mô của nó, và cách phân bổ mức tham gia trên thực tế.
Những suy nghĩ kết
Proof of Work và Proof of Stake là hai cách tiếp cận riêng biệt để giải quyết cùng một vấn đề: làm thế nào để đạt được đồng thuận trong một mạng phi tập trung mà không cần tin tưởng bất kỳ một bên tham gia nào. PoW có lịch sử dài hơn và vẫn là nền tảng cho mô hình bảo mật của Bitcoin. PoS đã trở thành lựa chọn chủ đạo cho các mạng mới hơn, và việc Ethereum chuyển đổi thành công vào năm 2022 cho thấy rằng các blockchain lớn, đã trưởng thành có thể thực hiện bước chuyển này.
Đọc thêm
Proof of Work (PoW) là gì?
Proof of Stake (PoS) là gì?
Ethereum theo Proof-of-Stake: Những điều người nắm giữ ETH cần biết
Mining Pools được giải thích
Liquid Staking là gì?
Tuyên bố miễn trừ: Nội dung này chỉ được cung cấp cho bạn theo hình thức “như hiện có” để tham khảo thông tin chung và/hoặc mục đích giáo dục, không có bất kỳ tuyên bố hay bảo đảm nào dưới mọi hình thức. Nội dung này không nên được hiểu là lời khuyên tài chính, pháp lý hoặc lời khuyên chuyên môn khác, và cũng không nhằm mục đích khuyến nghị việc mua bất kỳ sản phẩm hoặc dịch vụ cụ thể nào. Bạn nên tự tìm kiếm lời khuyên từ các cố vấn chuyên nghiệp phù hợp. Nếu nội dung được đóng góp bởi bên thứ ba, vui lòng lưu ý rằng các quan điểm được nêu thuộc về bên đóng góp thứ ba đó và không nhất thiết phản ánh quan điểm của Binance Academy. Giá 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 nhận 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 đối với bất kỳ khoản lỗ nào bạn có thể gặp phải. Để biết thêm thông tin, vui lòng xem Điều khoản Sử dụng, Cảnh báo Rủi ro và Điều khoản của Binance Academy.