Bằng chứng công việc (PoW) là gì?

Giới thiệu

Bằng chứng công việc (thường được viết tắt là "PoW") là một cơ chế ngăn ngừa vấn đề chi tiêu gấp đôi. Phần lớn các loại tiền điện tử sử dụng cơ chế thuật toán đồng thuận này. Chúng tôi gọi phương pháp này là sổ cái được bảo mật bằng mật mã.

Giới thiệu

Nói một cách đơn giản, Proof of Work (PoW) là một cơ chế ngăn chặn vấn đề chi tiêu gấp đôi trong các hệ thống thanh toán kỹ thuật số. Bitcoin và nhiều loại tiền điện tử khác sử dụng cơ chế bằng chứng công việc để bảo mật mạng và dữ liệu blockchain của chúng. Cơ chế này có nghĩa là nhiều bên đạt được sự đồng thuận mà không tin tưởng lẫn nhau và thường được gọi là "thuật toán đồng thuận" hoặc "cơ chế đồng thuận".

Proof of Work là thuật toán đồng thuận sớm nhất xuất hiện và nó vẫn là thuật toán phổ biến cùng với Proof of Stake (PoS) cho đến ngày nay. Satoshi Nakamoto đã đề xuất khái niệm bằng chứng công việc trong sách trắng Bitcoin vào năm 2008, nhưng bản thân công nghệ này đã được hình thành trước đó.

Trước khi tiền điện tử tồn tại, HashCash của Adam Back là một ví dụ ban đầu về thuật toán bằng chứng công việc. HashCash giảm bớt vấn đề thư rác gây khó chịu cho người nhận bằng cách yêu cầu người gửi thực hiện một số phép tính nhỏ trước khi email được gửi. Việc tính toán như vậy gần như dễ dàng đối với những người gửi thường xuyên nhưng đối với những người gửi số lượng lớn email thì gánh nặng lại tăng lên nhanh chóng.

Vấn đề chi tiêu gấp đôi là gì?

Chi tiêu gấp đôi xảy ra khi cùng một khoản tiền được sử dụng nhiều lần. Thuật ngữ này về cơ bản chỉ dành riêng cho thế giới tiền kỹ thuật số, xét cho cùng, trong đời thực, cùng một lượng tiền mặt không thể được trả hai lần.​

Ví dụ: sau khi bạn thanh toán cà phê cho nhân viên thu ngân, cà phê sẽ bị khóa trong máy tính tiền. Khách hàng không thể mua một tách cà phê khác ở quán cà phê bên kia đường với số tiền tương tự. Tuy nhiên, điều này có thể xảy ra nếu sử dụng hệ thống tiền kỹ thuật số.​

Chắc chắn tất cả chúng ta đều đã sao chép các tập tin máy tính bằng cách sử dụng lệnh sao chép và dán và đã dễ dàng gửi cùng một tài liệu cho hàng chục người. Tiền kỹ thuật số về cơ bản là dữ liệu, vì vậy chúng ta phải cẩn thận với những người khác tạo ra vấn đề chi tiêu gấp đôi, tức là sao chép cùng một loại tiền tệ và chi tiêu ở nơi khác. Nếu không có khả năng ngăn chặn chi tiêu gấp đôi, hệ thống thanh toán kỹ thuật số sẽ sớm sụp đổ.

Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về vấn đề chi tiêu gấp đôi, vui lòng đọc "Giải thích chi tiết về vấn đề chi tiêu gấp đôi".

Tại sao cần có bằng chứng về công việc?

Nếu bạn đã đọc các bài viết về công nghệ blockchain của chúng tôi, bạn sẽ biết rằng người dùng tiền điện tử liên tục đăng các giao dịch lên mạng, nhưng những giao dịch này không có hiệu lực ngay lập tức. Giao dịch chỉ có hiệu lực sau khi được xác nhận và thêm vào blockchain.

Ví dụ: chuỗi khối Bitcoin là cơ sở dữ liệu giao dịch công khai (sổ cái) mà tất cả người dùng đều có thể xem được. Hãy tưởng tượng ai đó chia sẻ sổ ghi chú với ba người bạn khác để ghi lại các giao dịch Bitcoin của họ. Bất cứ khi nào một trong các bạn thực hiện chuyển giao giá trị, hãy viết ra:

Alice trả cho Bob 5 BTC; Bob trả cho Carol 2 BTC, v.v.

Tuy nhiên, mỗi giao dịch phải chỉ rõ nguồn tiền. Vì vậy, nếu Bob trả cho Carol 2 BTC, mục nhập bản ghi sẽ như thế này:

Bob trả cho Carol 2 BTC, số tiền này xuất phát từ giao dịch trước đó của Bob với Alice.

Bằng cách này, chúng tôi có cách để theo dõi số lượng BTC ở trên. Nếu Bob cố gắng thực hiện một giao dịch khác bằng cách sử dụng 2 BTC mà trước đó anh ấy đã trả cho Carol, mọi người sẽ biết về giao dịch đó ngay lập tức. Vì 2 BTC đã được chi tiêu trước đó nên các thành viên trong nhóm chia sẻ sẽ không cho phép ghi lại giao dịch này vào sổ ghi chú.

Đối với các nhóm nhỏ, phương pháp này có thể hoạt động rất tốt. Mọi người đều biết nhau và có thể đạt được thỏa thuận về việc người bạn nào sẽ ghi lại giao dịch vào sổ ghi chép. Điều gì sẽ xảy ra nếu đó là một nhóm gồm 10.000 người tham gia? Tại thời điểm này, Notepad không thể được mở rộng một cách hiệu quả, xét cho cùng, sẽ không có ai tin tưởng một người lạ sẽ phụ trách sổ cái.

Đây là nơi có bằng chứng về công việc. Bằng chứng công việc đảm bảo rằng người dùng không được phép chi tiêu số tiền mà họ không có quyền truy cập. Thuật toán chứng minh khối lượng công việc kết hợp lý thuyết trò chơi và mật mã để cho phép mọi người cập nhật chuỗi khối theo quy tắc hệ thống.

Bằng chứng công việc hoạt động như thế nào?

Giả sử notepad trong ví dụ trên là blockchain. Bây giờ chúng tôi không thêm từng giao dịch mà đóng gói chúng thành các khối. Chúng tôi xuất bản các giao dịch trên mạng và sau đó người dùng đã tạo khối sẽ tính giao dịch đó vào một khối ứng cử viên. Chỉ khi khối ứng cử viên trở thành khối được xác nhận thì giao dịch mới có hiệu lực. Tức là giao dịch được thêm vào cơ sở dữ liệu blockchain.

Quá trình xác thực các giao dịch và thêm các khối mới được gọi là “khai thác”. Việc khai thác tốn kém và khó khăn nhưng phần thưởng cũng rất đáng kể. Phần thưởng khối được tạo thành từ phí giao dịch của người dùng và Bitcoin hoàn toàn mới được tạo bởi giao thức.​

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 các khối ứng cử viên cho đến khi họ tìm ra giải pháp cho câu đố.

Hoạt động băm của dữ liệu khối đề cập đến việc đưa dữ liệu vào hàm băm để tạo ra giá trị băm khối. Khối băm hoạt động giống như một “dấu vân tay”, nhận dạng dữ liệu đầu vào 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 các giao dịch này thành một khối ứng cử viên và đưa dữ liệu của khối vào hàm băm để tạo ra giá trị băm hợp lệ. Khi người khai thác tìm thấy thành công hàm băm hợp lệ của khối ứng cử viên, nó sẽ xuất bản nó lên mạng, thêm khối vào chuỗi khối và nhận phần thưởng khai thác.

Sau khi người khai thác xuất bản khối ứng viên và giá trị băm lên mạng, những người tham gia mạng khác sẽ lặp lại quy trình băm để xác minh rằng đầu ra thực sự hợp lệ.​

Một giá trị băm hợp lệ phải được băm vô số lần để tính toán, nhưng bất kỳ ai cũng có thể dễ dàng xác nhận rằng giá trị băm được tạo ra là chính xác. Miễn là cùng một đầu vào (dữ liệu khối) được gửi tới hàm băm, thì đầu ra có thể được xác minh là nhất quán.

Dữ liệu được cung cấp cho bằng chứng công việc, giá trị băm phải đáp ứng các điều kiện nhất định. Nhưng người dùng lại không biết cách thực hiện. Điều duy nhất họ có thể làm là chuyển dữ liệu vào hàm băm để xác minh rằng nó đáp ứng các tiêu chí. Nếu nó không khớp, hãy sửa đổi dữ liệu một chút và nhận giá trị băm khác. Việc thay đổi ngay cả một ký tự trong dữ liệu cũng có thể tạo ra các kết quả cực kỳ khác nhau, do đó không thể dự đoán được kết quả đầu ra.

Vì vậy, tạo khối là một trò chơi đoán. Nói chung, người dùng cần tổng hợp tất cả thông tin giao dịch và một số dữ liệu quan trọng khác sẽ được thêm vào, sau đó băm chúng đồng thời. Vì tập dữ liệu không thay đổi nên cần thêm thông tin biến. Nếu không, giá trị băm đầu ra sẽ luôn nhất quán. Dữ liệu biến này được gọi là "số ngẫu nhiên". Mỗi lần bạn cố gắng thay đổi số nonce, bạn sẽ nhận được một giá trị băm khác.

Nói chung, khai thác là quá trình thu thập dữ liệu blockchain và băm dữ liệu đó với sự trợ giúp của các số ngẫu nhiên cho đến khi tìm thấy giá trị băm cụ thể. Nếu giá trị băm kết quả đáp ứng các điều kiện do giao thức đặt ra, một khối mới có thể được xuất bản trên mạng. Đồng thời, những người tham gia mạng khác có thể cập nhật chuỗi khối của riêng họ để bao gồm các khối mới.

Đối với các loại tiền điện tử chính thống ngày nay, việc đáp ứng các điều kiện là khá khó khăn. Tốc độ băm của mạng càng cao thì càng khó tìm được giá trị băm hợp lệ. Điều này nhằm làm chậm tốc độ tạo khối.

Bạn có thể tưởng tượng chi phí cao khi đoán các giá trị băm lớn bằng máy tính cá nhân. Điều này tiêu tốn rất nhiều thời gian và năng lượng tính toán. Nhưng miễn là tìm thấy hàm băm hợp lệ, giao thức sẽ thưởng cho bạn tiền điện tử.

Hãy xem 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.

• Khi người khai thác tạo thành công các khối hợp lệ, họ sẽ được thưởng, bao gồm tiền điện tử mới phát hành và phí giao dịch.

• Việc tạo một hàm băm hợp lệ tốn nhiều thời gian nhưng những người dùng khác có thể dễ dàng xác minh tính hợp lệ của hàm băm bằng cách lặp lại quy trình băm.

Cho đến nay, mọi thứ vẫn bình thường. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu ai đó cố gắng gian lận? Làm cách nào chúng tôi có thể ngăn chặn hành vi nhập số lượng lớn giao dịch gian lận vào các khối để tạo ra các hàm băm hợp lệ?

Mật mã khóa công khai ra đời. Bài viết này sẽ không đi sâu vào chi tiết ở đây. Vui lòng đọc "Mật mã khóa công khai là gì?" 》Để có được sự hiểu biết toàn diện. Nói một cách đơn giản, mật mã khóa công khai sử dụng một số kỹ thuật mã hóa tuân thủ nhất định để xác minh xem ai đó có quyền truy cập vào một số tiền nhất định hay không.

Khi người dùng tạo một giao dịch, họ sẽ ký vào giao dịch đó. Những người dùng khác trên mạng sẽ so sánh chữ ký với khóa chung của người dùng ký để xác minh rằng chúng trùng khớp. Đồng thời, những người dùng khác cũng có thể kiểm tra xem người đó có quyền sử dụng tiền hay không và tổng số tiền đầu vào có cao hơn tổng số tiền đầu ra hay không, tức là chi tiêu không được vượt quá số tiền nắm giữ.

Mạng tự động từ chối các khối chứa giao dịch không hợp lệ. Cái giá của việc cố gắng gian lận là rất cao. Việc này không chỉ lãng phí tài nguyên mà còn không nhận được phần thưởng.

Đây là lúc bí ẩn về bằng chứng công việc xuất hiện, tức là gian lận rất tốn kém nhưng hoạt động trung thực lại mang lại lợi nhuận cao. Những người khai thác khôn ngoan sẽ theo đuổi lợi tức đầu tư, vì vậy họ sẽ tiến hành thận trọng để đảm bảo lợi nhuận.

Bằng chứng công việc (PoW) so với Bằng chứng cổ phần (PoS)

Ngoài bằng chứng công việc, còn có nhiều thuật toán đồng thuận và bằng chứng cổ phần (PoS) là thuật toán phổ biến nhất. Khái niệm này có từ năm 2011 và đã được triển khai trên Ethereum cũng như nhiều giao thức khác.

Trong hệ thống bằng chứng cổ phần, các công cụ khai thác được thay thế bằng “người xác thực” và không có sự cạnh tranh nào liên quan đến việc khai thác và đoán giá trị băm. Thay vào đó, những người dùng được chọn ngẫu nhiên được yêu cầu đề xuất hoặc "đúc" các khối. Nếu khối hợp lệ, người dùng sẽ nhận được phần thưởng bao gồm phí giao dịch khối.

Tất nhiên, có các ngưỡng cho quá trình lựa chọn và thỏa thuận sẽ xem xét toàn diện các yếu tố khác nhau để chọn người dùng. Để đủ điều kiện, người tham gia phải khóa cổ phần, một lượng tiền tệ gốc của blockchain được xác định trước. Một cam kết hoạt động giống như một trái phiếu bảo lãnh. Ví dụ, để ngăn bị cáo trốn tránh phiên tòa, họ phải đăng số tiền bảo lãnh lớn và người xác nhận cần khóa “cam kết” để ngăn chặn gian lận. Trong trường hợp gian lận, toàn bộ hoặc một phần số tiền cầm cố sẽ bị tịch thu.

So với bằng chứng công việc, bằng chứng cổ phần có những ưu điểm nhất định. Rõ ràng nhất là việc giảm lượng khí thải carbon, vì Proof-of-Stake không yêu cầu các trang trại khai thác công suất cao và chỉ tiêu thụ một phần điện năng của Proof-of-Work.​

Mặc dù vậy, Proof of Stake vẫn kém phổ biến hơn nhiều so với Proof of Work. Khai thác được coi là lãng phí tài nguyên, nhưng nó vẫn là thuật toán đồng thuận duy nhất được công nhận là đáng tin cậy trong hơn một thập kỷ. Sau khi bằng chứng công việc của Bitcoin được giới thiệu, nó đã bảo vệ các giao dịch trị giá hàng nghìn tỷ đô la. Để biết liệu tính bảo mật của Proof of Stake có thể so sánh với Proof of Work hay không, việc đặt cược vẫn cần phải trải qua quá trình xác minh thực tế lâu dài.

Phần kết luận

Bằng chứng công việc là giải pháp ban đầu cho vấn đề chi tiêu gấp đôi và độ tin cậy cũng như tính bảo mật của nó đã được chứng minh. Bitcoin chứng minh rằng chúng ta không cần phải dựa vào một thực thể tập trung để ngăn chặn việc chi tiêu cùng một số tiền hai lần. Những người tham gia vào môi trường phi tập trung có thể phối hợp theo dõi trạng thái của cơ sở dữ liệu tài chính thông qua việc sử dụng thông minh mật mã, hàm băm và lý thuyết trò chơi.

đọc thêm

• 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: Nội dung của bài viết này được cung cấp "nguyên trạng" chỉ nhằm mục đích thông tin chung và giáo dục và không cấu thành bất kỳ sự đại diện hay bảo đảm nào. Bài viết này không phải là lời khuyên về tài chính, pháp lý hoặc chuyên môn khác và không nhằm mục đích khuyến nghị mua bất kỳ sản phẩm hoặc dịch vụ cụ thể nào. Bạn nên tìm kiếm lời khuyên của riêng mình từ các cố vấn chuyên môn phù hợp. Nếu bài viết này được đóng góp bởi bên thứ ba, xin lưu ý rằng quan điểm thể hiện trong bài viết này thuộc về người đóng góp bên thứ ba và không nhất thiết phản ánh quan điểm của Binance Academy. Để biết thêm thông tin, vui lòng nhấp vào đây để đọc toàn bộ tuyên bố từ chối trách nhiệm. Giá tài sản kỹ thuật số có thể dao động. Giá trị khoản đầu tư của bạn có thể giảm cũng như tăng và bạn có thể không lấy lại được số tiền gốc 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. Bài viết này không phải là lời khuyên về tài chính, pháp lý hoặc chuyên môn khác. Để biết thêm thông tin, vui lòng xem Điều khoản sử dụng và Cảnh báo rủi ro của chúng tôi.