Proof of Work không chỉ là một thuật ngữ kỹ thuật, mà còn là nền tảng của nhiều hệ thống tiền điện tử, mang lại sự minh bạch và độ tin cậy. Hãy cùng BitcoinVN News khám phá khái niệm “Proof of Work là gì?” để hiểu rõ về ý nghĩa và cách cơ chế này ảnh hưởng đến các khía cạnh khác nhau trong thế giới tiền điện tử.
Cơ chế đồng thuận Proof of Work là gì?
Tiền điện tử không phụ thuộc vào cơ quan kiểm soát tập trung để xác minh giao dịch và dữ liệu mới trên blockchain. Thay vào đó, chúng sử dụng mạng lưới phân tán của những người tham gia để xác thực và thêm giao dịch vào các khối mới trên chuỗi. Proof of Work là một cơ chế đồng thuận để chọn những thợ đào xác minh dữ liệu mới và thưởng tiền điện tử khi họ thực hiện nhiệm vụ này một cách chính xác và không gian lận hệ thống.
Proof of Work là một thuật toán phần mềm được sử dụng để đảm bảo tính hợp lệ của các khối trong blockchain, đòi hỏi mức sức mạnh tính toán đặc biệt. Theo Amaury Sechet, nhà sáng lập tiền điện tử eCash, đây là một cơ chế đồng thuận giúp ẩn danh trong các mạng lưới phi tập trung tin tưởng lẫn nhau.
“Work” trong Proof of Work: Hệ thống yêu cầu các thợ đào phải cạnh tranh với nhau để trở thành người đầu tiên giải các câu đố toán học. Người chiến thắng trong cuộc đua này được chọn để thêm dữ liệu hoặc giao dịch mới nhất vào blockchain. Và họ chỉ nhận được phần thưởng là tiền điện tử mới sau khi những người tham gia khác trong mạng xác minh rằng dữ liệu được thêm vào chuỗi là chính xác và hợp lệ.
Tại sao Proof of Work lại quan trọng?
Năm 2008, Ông Satoshi Nakamoto – nhà sáng lập Bitcoin – đã công bố sách trắng giới thiệu về giao thức Proof of Work là gì và các thông tin quan trọng về nó. Đây cũng là một trong những giao thức đầu tiên cho phép giao dịch ngang hàng an toàn mà không cần sự tham gia của bên thứ ba.
Cơ chế này ngăn chặn việc một số tiền điện tử được chi tiêu 2 lần (giả sử bạn tiêu 1 USD lần 1 nhưng hệ thống chưa kịp ghi lại lịch sử giao dịch, thì bạn có thể tận dụng thời gian trống khi giao dịch chưa ghi lại này để tiêu 1 USD đó lần thứ 2) thông qua việc khuyến khích các thợ đào xác minh tính toàn vẹn của các giao dịch tiền điện tử mới trước khi thêm chúng vào sổ cái phân tán là blockchain.
Nguyên lý hoạt động của Proof of Work
Trong hệ thống ngân hàng truyền thống, sự tin tưởng dựa vào ngân hàng để xác nhận và di chuyển số tiền chính xác giữa các tài khoản. Ngược lại, trong thế giới của tiền điện tử, không có ngân hàng hoặc tổ chức nào đảm bảo sự tin tưởng. Thay vào đó, thợ đào và Proof of Work đảm bảo giao dịch minh bạch và chính xác trên blockchain.
Cơ chế Proof of Work yêu cầu thợ đào sử dụng tài nguyên máy tính để đổi lấy quyền lợi.
Vậy cách thức hoạt động của Proof of Work là gì?
- Giao dịch mới được nhóm lại với nhau: Người dùng mua và bán tiền điện tử, và dữ liệu từ các giao dịch này được gom thành một khối.
- Thợ đào cạnh tranh để xử lý khối mới: Thợ đào tiền điện tử cạnh tranh để trở thành người đầu tiên giải một bài toán phức tạp. Bằng cách chứng minh rằng họ đã thực hiện công việc tính toán – được gọi là hash – người đào giành được quyền xử lý khối giao dịch.
- Một thợ đào được chọn để thêm khối mới: Có một mức độ ngẫu nhiên trong việc quyết định thợ đào nào giành được quyền xử lý khối. Người chiến thắng được thưởng tiền điện tử mới và thêm một khối mới vào blockchain.
Thợ đào giải các bài toán phức tạp để kiếm phần thưởng. Đây là những bài toán tốn nhiều công sức, đòi hỏi sức mạnh máy tính và tiêu tốn nhiều năng lượng để giải. Vì thợ đào đã đầu tư đáng kể vào thiết bị máy tính và chi phí năng lượng cần thiết, họ có động lực xác thực giao dịch chính xác.
Tại sao cần những câu đố phức tạp trong cơ chế Proof of Work?
Việc đào coin cũng giống như việc xử lý một thuật toán vô cùng phức tạp, người đào cần phải mua các thiết bị để xử lý và mã hóa các chuỗi khối này. Để tránh việc lợi dụng để đào coin, các thuật toán khó này giúp cân bằng chi phí đào và lợi nhuận đào Coin không có sự chênh lệch đáng kể, nhằm tạo tính ổn định cho thị trường, tránh trường hợp thuật toán quá đơn giản khiến số lượng người đào coin tăng cao, gây mất tính ổn định của cả hệ thống.
PoW dùng thuật toán đồng thuận của mình để phân tích các khối dữ liệu và nhu cầu mà các khối này đưa ra. Sau khi xử lý đưa ra câu trả lời cho 1 khối thì hệ thống sẽ xem xét xem câu trả lời đó có đúng không.
- Nếu đúng thì nó sẽ thưởng coin cho các thợ mỏ. Các khối dữ liệu sau khi mã hóa sẽ làm bằng chứng công việc cho người thợ mỏ này, nếu các khối mới được tạo thì các khối sẽ tự động liên kết với nhau tạo thành một chuỗi khối.
- Nếu máy chủ nghi ngờ một cuộc tấn công từ chối dịch vụ DDOS hoặc Spam, hệ thống sẽ yêu cầu một số Node xác định tính toán lại các hàm băm. Nếu các Node gửi các chuỗi giá trị của hàm băm không chính xác hoặc chậm thì hệ thống sẽ ghi nhận và bắt đầu xử lý.
Vậy một Proof of Work sẽ giải quyết các bài toán nào để có thể mã hóa các câu đố mà hệ thống đưa ra?
- Hàm băm: Mã hóa các 1 dữ liệu đầu vào thành dữ liệu đầu ra. Để các dữ liệu đầu ra này khi đến được nguồn đích. Sau đó có thể xử lí để trở về các dữ liệu ban đầu.
- Nhân tử số nguyên: Trình bày một số dưới dạng phép nhân của hai số nguyên tố khác.
Ví dụ: 581 = 19×31
Ngoài các phép phân tách số 3 chữ số hệ thống Bitcoin có thể cần xử lý các số liệu phức tạp hơn từ các con số nhiều hơn 9 con số.
Khi mạng Blockchain ngày càng phát triển, nó đang phải đối mặt với nhiều khó khăn hơn. Các thuật toán cần sức mạnh để giải quyết các thuật toán khó hơn cho hệ thống. Đây cũng là một trong những hạn chế mà chúng ta cần khắc phục để phát triển hơn trong tương lai.
Vai trò bể khai thác Coin (Mining Pool) trong Proof of Work là gì?
Trên thực tế, nhóm các thợ mỏ sẽ nhận được Coin khi tìm ra hàm băm hợp lệ đầu tiên cho một khối cần mã hóa. Mặc dù phần thưởng khối được cấp cho người khai thác đầu tiên phát hiện ra hàm băm hợp lệ nhưng xác suất để một cá nhân không có nhiều thiết bị khai thác mỏ để tạo các khối là rất thấp, chưa tính đến việc bạn phải cạnh tranh với các thợ mỏ khác. Vì vậy bạn cần tìm một bể khai thác coin phù hợp để tăng cơ hội giải đáp câu đố trong thời gian ngắn nhất.
Các thợ mỏ nếu làm việc theo nhóm sẽ giúp xử lí nhanh hơn, đồng thời các thợ mỏ cũng được chia phần thưởng bằng nhau theo mọi người trong nhóm, theo số lượng công việc họ đóng góp vào việc tìm thấy một khối mới.
Những lời phê bình về cơ chế Proof of Work
Hệ thống Proof of Work đã thu hút khá nhiều chỉ trích, chủ yếu xoay quanh việc chúng tiêu thụ điện năng khổng lồ:
- Nhu cầu về năng lượng: Theo tờ New York Times, vào năm 2009, bạn có thể đào một Bitcoin bằng máy tính để bàn thông thường với lượng điện không đáng kể. Nhưng đến năm 2021, bạn sẽ cần tiêu thụ lượng điện bằng với lượng điện một ngôi nhà của người Mỹ sử dụng trong 9 năm để đào 1 Bitcoin.
- Tính tập trung: Do nhu cầu tính toán và năng lượng khổng lồ của Bằng chứng công việc, các hoạt động đào tiền điện tử đã tập trung vào các tổ chức lớn. Điều này có khả năng dẫn đến việc một vài thực thể kiểm soát phần lớn hoạt động tiền điện tử.
Top 5 đồng tiền điện tử sử dụng Proof of Work
Khoảng 64% tổng vốn hóa thị trường của toàn bộ các loại tiền điện tử sử dụng Proof of Work để xác thực giao dịch. Một số loại tiền điện tử phổ biến nhất bao gồm:
Sự khác biệt của cơ chế Proof of Stake và So sánh Proof of Work là gì?
Proof of Work và Proof of Stake là 2 cơ chế đồng thuận trong tiền điện tử, nhưng chúng có những điểm khác biệt:
| Tính năng | Bằng chứng công việc (Proof of Work) | Bằng chứng cổ phần (Proof of Stake) |
| Người tham gia mạng | Thợ đào | Kiểm tra viên |
| Xác thực giao dịch | Giải các bài toán phức tạp | Khóa một lượng tiền nhất định |
| Phần thưởng | Coin mới | Coin mới và phí giao dịch |
| Nhu cầu năng lượng | Cao | Thấp |
| Tập trung | Có thể bị tập trung | Khó bị tập trung hơn |
| Khả năng mở rộng | Thấp | Cao hơn |
| Phân phối token | Dựa vào sức mạnh tính toán | Dựa vào lượng coin sở hữu |
Mặc dù cả PoW và PoS đều có những ưu nhược điểm riêng, nhưng PoS ngày càng được ưa chuộng do hiệu quả về năng lượng, khả năng mở rộng và tính phân cấp cao hơn. Nhiều dự án tiền điện tử mới đang sử dụng PoS hoặc các biến thể của chúng, và có thể PoS sẽ là cơ chế đồng thuận chủ đạo trong tương lai.
Kết luận
Hy vọng rằng bài viết này giúp bạn hiểu được Proof of Work là gì và cơ chế hoạt động của chúng. Mặc dù chưa hoàn hảo, nhưng PoW đóng vai trò đảm bảo chỉ có các giao dịch hợp pháp được ghi vào blockchain góp phần bảo vệ tính bảo mật của blockchain khỏi các cuộc tấn công tiềm ẩn.
Nếu cần thêm bất kỳ kiến thức nào về cơ chế bằng chứng công việc PoW, mời bạn tham gia ngay cộng đồng của BitcoinVN tại https://t.me/bitcoinvn_community
Nguồn: Forbes
