Tác giả: Richard Red, cộng tác viên Decred.
Đồng thuận lai PoW/PoS
Cơ chế đồng thuận blockchain phục vụ để đảm bảo rằng những người tham gia đồng ý về trạng thái hiện tại của mạng blockchain. Cơ chế đồng thuận xác định ai có thể thêm các khối giao dịch mới và một trong những mục đích chính của cơ chế này là đảm bảo rằng chuỗi không bị viết lại.
Bằng chứng đồng thuận về công việc
Các chuỗi khối có sự đồng thuận Bằng chứng công việc (như Bitcoin) chỉ có thể hoạt động nhờ vào những người khai thác sử dụng phần cứng có khả năng đoán câu trả lời cho các vấn đề toán học một cách hiệu quả. Mỗi khi người khai thác đoán đúng, họ có thể xây dựng một khối mà mạng sẽ chấp nhận. Mặc dù thợ mỏ có thể chọn khai thác bất kỳ chuỗi nào, nhưng mạng sẽ chỉ chấp nhận chuỗi có bằng chứng công việc tích lũy cao nhất (tức là có nhiều hàm băm hoặc phỏng đoán nhất) là chuỗi hợp pháp. Điều này có nghĩa là những người khai thác quan tâm đến việc khai thác chuỗi dài nhất và khi họ nhìn thấy một khối mới, họ sẽ cố gắng tìm giải pháp cho phép họ xây dựng nó, thêm nó vào mạng và nhận phần thưởng.
Khó khăn trong việc viết lại mạng blockchain là nó cho phép nó hoạt động như một sổ cái để ghi lại các giao dịch tài chính. Khi một giao dịch xuất hiện trong một khối gửi tiền đến ví và nhiều khối đã được xây dựng trên khối đó (xác nhận), thì khối (và giao dịch) đó khó có thể bị ghi đè.
Nếu một thực thể kiểm soát đủ sức mạnh băm để đánh bại chuỗi chính, nó có thể ghi đè (hoặc sắp xếp lại) chuỗi khối bằng cách sử dụng khối “cũ” thay vì khối cuối cùng. Đây là bản mô tả đơn giản về kiểu tấn công này, còn được gọi là tấn công 51%: kẻ tấn công thực hiện một thao tác trên khối X, gửi nó tới sàn giao dịch và sau đó bắt đầu khai thác chuỗi song song một cách riêng tư (các khối không được truyền đến sàn giao dịch). mạng). Sau khi nhận được số lượng xác nhận cần thiết, kẻ tấn công trao đổi tiền và rút chúng khỏi bộ trao đổi. Khi việc rút tiền được thực hiện, họ sẽ giải phóng chuỗi song song và nếu nó có nhiều PoW (khối) hơn ban đầu, mạng sẽ chấp nhận chuỗi đó là chuỗi và phiên bản hợp pháp của lịch sử giao dịch và chuỗi ban đầu được trình bày (bao gồm cả tiền gửi của kẻ tấn công). ) sẽ biến mất. Kẻ tấn công sau đó có thể tiêu số tiền đó một lần nữa.
Vì thợ đào là những người duy nhất có thể trực tiếp thêm khối vào chuỗi tiền điện tử dựa trên PoW, nên điều này mang lại cho họ vai trò lớn hơn trong việc điều hành mạng. Để chấp nhận bất kỳ thay đổi nào được thỏa thuận theo quy tắc của mạng, những thay đổi đó sẽ cần hỗ trợ phần lớn các hàm băm. “Soft fork” yêu cầu đủ người khai thác để nhận ra bộ quy tắc mới để người dùng có thể thực hiện giao dịch với mong muốn rằng giao dịch của họ sẽ được xử lý đúng cách và được đưa vào các khối. “Hard fork” sẽ chia mạng thành hai và theo quy tắc được chấp nhận chung “chuỗi có nhiều PoW nhất là chuỗi phù hợp để tuân theo”, những người khai thác sẽ quyết định chuỗi nào trong số chúng sẽ được coi là hợp pháp.
Bằng chứng cổ phần
Bằng chứng cổ phần là một phương pháp giải pháp thay thế liên quan đến việc ai sẽ có thể thêm các khối mới và kiểm tra trạng thái hiện tại của mạng blockchain. Thay vì những người khai thác đấu tranh để giải quyết vấn đề bằng chứng cổ phần, người tạo khối tiếp theo được xác định bằng một số quy trình dựa trên số lượng xu được lưu trữ trong ví (hoặc “cổ phần”). Quá trình này tin tưởng bất cứ ai có nhiều cổ phần nhất sẽ đưa ra các quyết định có trách nhiệm cho mạng.
Bằng chứng về cổ phần loại bỏ nhu cầu khai thác tốn nhiều năng lượng, nhưng việc thiếu chi phí năng lượng đáng kể sẽ tạo ra một vấn đề khác, đôi khi được gọi là “không có gì đặt cược”. Trong trường hợp phân nhánh chuỗi, những người giả mạo PoS (“giả mạo” thường được sử dụng thay vì “khai thác”) được thưởng khi khai thác trên cả hai chuỗi, vì chi phí khai thác trên chuỗi bổ sung là rất ít và họ có thể thu thập phần thưởng trên cả hai chuỗi. dây chuyền. Đây là một vấn đề đối với mạng vì ban đầu nó được cho là chỉ bao gồm một chuỗi và việc đồng ý về trạng thái của chuỗi đơn đó là mục đích chính của cơ chế đồng thuận này.
Bằng chứng cổ phần còn có một vấn đề nữa với việc phân phối mã thông báo. Công cụ khai thác PoW có chi phí lớn (phần cứng, điện) và họ thường phải bán một phần đáng kể số tiền khai thác được để trang trải 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 tích trữ. Những người giả mạo Proof of Stake có chi phí vận hành rất thấp, vì vậy họ không cảm thấy áp lực khi phải bán những đồng tiền mà họ nhận được để duy trì mạng lưới. Những người giả mạo nắm giữ nhiều tiền hơn có xu hướng tăng tỷ lệ tiền lưu hành khi họ thu phần thưởng và phí khối từ người dùng mạng. Điều này được ví như chế độ phong kiến, trong đó mạng lưới thực sự được sở hữu và điều hành bởi chủ sở hữu tiền xu và người dùng phải trả tiền thuê cho họ khi sử dụng nó. Nhưng cũng có một số hạn chế và quy tắc hạn chế việc tham gia trực tiếp vào Proof of Stake.
PoW/PoS lai
Mục tiêu của hệ thống Proof of Work và Proof of Stake kết hợp là xác định điểm mạnh của các phương pháp tương ứng và sử dụng chúng để cân bằng điểm yếu của nhau. Decred là một trong số ít các loại tiền điện tử sử dụng PoW và PoS ở dạng thô và kết hợp chúng với nhau để tạo ra cơ chế đồng thuận đa yếu tố hoặc kết hợp.
Theo một nghĩa nào đó, “đồng xu Masternode” cũng là sự kết hợp ở chỗ chúng có một thành phần Bằng chứng công việc có vai trò tương tự như trong Bitcoin và vai trò bổ sung cho các nút đặc biệt. Thông thường, có một yêu cầu bắt buộc là các nút đặc biệt này phải nắm giữ một lượng tiền tệ nhất định để chứng minh rằng chúng có thể được tin cậy để hành động vì lợi ích tốt nhất của mạng, tương tự như Proof of Stake. Dash là masternode ban đầu và gọi mô hình này là Bằng chứng dịch vụ. Bài viết này tập trung vào các kết hợp có thành phần Proof of Stake và không đề cập đến nhiều loại tiền mô phỏng masternode hoặc Proof of Service.
Thành phần PoW của Decred hoạt động tương tự như các dự án dựa trên PoW khác sử dụng hàm băm Blake-256. Thành phần PoW của Decred và cách nó được kết hợp vào chuỗi là duy nhất và đáng được giải thích thêm.
Để tham gia Bằng chứng cổ phần bị từ chối, chủ sở hữu phải tạm thời khóa DCR của họ để mua vé. Giá vé lẻ được quy định theo cơ chế thị trường, qua đó hệ thống phấn đấu đạt một số lượng vé trực tiếp nhất định (40.960), nếu chỉ tiêu lớn hơn giá thì giá tăng, nếu ít thì giảm. Khi ai đó mua vé, DCR mà họ sử dụng sẽ bị khóa (có nghĩa là họ không thể chi tiêu) cho đến khi vé của họ được gọi giả ngẫu nhiên để bỏ phiếu hoặc cho đến khi hết thời gian, khoảng 142 ngày. Điều này mang lại chi phí cơ hội cho PoS, được thiết kế để đảm bảo rằng những người bỏ phiếu PoS có quyền tham gia trò chơi và hành động chỉ vì lợi ích tốt nhất của mạng.
Những người tham gia PoS (còn gọi là cử tri hoặc các bên liên quan) đóng ba vai trò khác nhau: bỏ phiếu cho khối, bỏ phiếu cho những thay đổi đối với quy tắc đồng thuận và bỏ phiếu quản lý ở cấp dự án bằng Hệ thống đề xuất Politeia. Đầu tiên trong số này, “bỏ phiếu chặn”, là cách mà cử tri PoS tham gia trực tiếp nhất vào việc duy trì sự đồng thuận.
Bỏ phiếu cho các khối
Khi người khai thác PoW tìm thấy một khối hợp lệ, nó sẽ phát khối đó lên mạng, nhưng để khối đó được coi là hợp lệ, nó phải bao gồm phiếu bầu từ ít nhất 3 - 5 vé được chọn ngẫu nhiên. Cử tri PoS luôn mở ví của họ và sẵn sàng bỏ phiếu khi vé của họ được gọi (hoặc họ thuê Nhà cung cấp dịch vụ bỏ phiếu thay mặt họ bỏ phiếu). Khi một vé PoS được gọi để bỏ phiếu và bỏ phiếu, chủ sở hữu của nó sẽ nhận được phần thưởng.
Khi vé được nâng lên, họ sẽ bỏ phiếu chấp nhận hoặc từ chối các giao dịch thông thường của khối trước đó. Các nút trong mạng sẽ không nhận ra khối mới là hợp lệ cho đến khi nó chứa ít nhất 3 phiếu bầu. Nếu phần lớn các yêu cầu biểu quyết từ chối các giao dịch của khối trước đó, chúng sẽ được đưa trở lại vùng bộ nhớ. Các giao dịch định kỳ này bao gồm phần thưởng dành cho người khai thác PoW, nhưng không bao gồm phần thưởng dành cho người bỏ phiếu PoS.
Do đó, người bỏ phiếu PoS có quyền tước phần thưởng của người khai thác mà không ảnh hưởng đến phần thưởng của chính họ. Điều này hạn chế khả năng các thợ mỏ PoW phủ quyết các thay đổi đối với các quy tắc đồng thuận của mạng được các bên liên quan bỏ phiếu. Trên thực tế, người bỏ phiếu PoS có thể từ chối bất kỳ hành động 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, họ sẽ ngăn cản người khai thác PoW viết giao dịch và nhận phần thưởng.
Mức độ xác minh PoS này làm tăng đáng kể tính bảo mật của mạng và khả năng chống lại hầu hết các cuộc tấn công. Một phương pháp phổ biến để tiến hành một cuộc tấn công đa số chi tiêu gấp đôi là viết lại chuỗi khối bằng cách bí mật trích xuất một chuỗi thay thế, sau đó phát hành nó sau một khoảng thời gian nhất định và lợi dụng sự vô hiệu của các giao dịch trên chuỗi “cũ” (tức là nhân đôi chi tiêu tài nguyên). Bởi vì các khối Decred yêu cầu đầu vào từ các vé được chọn ngẫu nhiên để được coi là hợp lệ và không thể được tạo bởi người khai thác PoW cho đến khi họ nhận được sự cho phép, nên người khai thác không thể khai thác bí mật trừ khi họ cũng kiểm soát một tỷ lệ đáng kể vé trực tiếp (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. Thành phần PoS nói riêng được cấu hình theo cách có thể nhận được vé nhưng khá chậm. Trong mỗi khối/khoảng thời gian, bạn có thể mua một số lượng vé giới hạn và việc mua số lượng vé tối đa sẽ dẫn đến giá tăng mạnh. Ngoài ra, sau khi những chiếc vé này được mua, số tiền dùng để mua chúng sẽ bị giới hạn thời gian, khiến kẻ tấn công có thể bị mất giá do số tiền bị khóa do cuộc tấn công gây ra.
Việc yêu cầu mỗi khối phải được các bên liên quan được chọn ngẫu nhiên bỏ phiếu có nghĩa là tất cả người tham gia phải có thể truy cập được chuỗi khối 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 đào PoW.
Bỏ phiếu để thay đổi sự đồng thuận
Decred đã quyết định ngay từ đầu để biến các bên liên quan của PoS trở thành lực lượng ra quyết định chi phối trong quản trị blockchain. Các quy tắc đồng thuận bao gồm quy trình phê duyệt cập nhật, theo đó mọi thay đổi đối với quy tắc đồng thuận của mạng chỉ có thể được áp dụng sau khi nó đã trải qua quá trình bỏ phiếu. Những thay đổi chỉ có thể được thực hiện nếu nhận được sự chấp thuận của ít nhất 75% số phiếu biểu quyết. Quá trình này bắt đầu khi một tỷ lệ nhất định thợ mỏ (95%) và cử tri (75%) chạy phần mềm cập nhật với các thay đổi quy tắc ẩn. Nếu một đề xuất nhận được 75% sự ủng hộ sau thời gian bỏ phiếu 4 tuần thì nó sẽ được chấp nhận, nếu không thì nó sẽ bị từ chối và nếu nó không có bất kỳ phiếu bầu đa số nào thì cuộc bỏ phiếu lại sẽ bắt đầu. Nếu đề xuất được chấp nhận, thay đổi quy tắc sẽ có hiệu lực trong vòng một tháng.
Quản lý dự án: Politeia
Phần thưởng khối trong Decred được phân phối giữa các thợ mỏ PoW (60%), cử tri PoS (30%) và Kho bạc (10%) để tài trợ cho việc phát triển phần mềm nguồn mở phù hợp với mục tiêu của dự án. Người giữ vé có quyền bỏ phiếu về cách chi tiêu quỹ này, những tính năng nào cần được bổ sung và đặt ra chính sách bằng cách sử dụng nền tảng Politeia.
Phần kết luận
Vì người bỏ phiếu PoS nhận được 30% phần thưởng khối nên họ không thể duy trì tỷ lệ tương đối của mình trong DCR đang lưu hành chỉ bằng cách đặt cược. Phần lớn DCR mới được tạo sẽ được gửi đến các thợ đào PoW để đổi lấy vai trò của họ trong việc bảo mật mạng và giảm thiểu vấn đề “không có gì đặt cọc” trong hệ thống PoS. Người khai thác thường phải bán một phần đáng kể phần thưởng họ nhận được để trang trải chi phí hoạt động, đảm bảo rằng có đủ nguồn cung DCR trên thị trường.
Chuỗi khối Decred trình bày một kiến trúc độc đáo và là một trong những ví dụ đáng chú ý nhất về hệ thống PoW/PoS lai. Giống như các dự án đồng thuận PoS là một nhóm rộng lớn với những khác biệt đáng kể bên trong, các dự án trong tương lai sử dụng phương pháp tiếp cận PoW/PoS kết hợp cũng sẽ là duy nhất và không nhất thiết phải tuân theo khuôn khổ Decred.
