Proof of work là gì? Giải thích mọi thắc mắc về Proof of work

Nếu như các bạn đang tìm hiểu về lĩnh vực tiền mã hóa (cryptocurrency) ắt hẳn cũng đang thắc mắc, băn khoăn không biết các cơ chế đồng thuận Blockchain như Leased Proof of Stake, Proof of Important, Delegated Proof of Stake… có gì khác nhau. Đặc biệt, cơ chế đồng thuận Proof of work có ảnh hưởng như thế nào đến khả năng mở rộng và tính an toàn của mỗi nền tảng tiền mã hóa. Để đón đầu được xu hướng đầu tư năm 2021, hãy cùng Tuduyinvest.com khám phá và hiểu thêm về PoW nhé!

1. Proof là gì? Hiểu về Proof of work

Proof là gì? Nghĩa của từ proof trong tiếng việt có nghĩa là bằng chứng, chứng từ hay sự kiểm chứng. Trong lĩnh vực tài chính, “Proof” có nghĩa là sự kiểm chứng, nó đóng vai trò rất quan trọng trong giao dịch tài chính, đồng thời là một trong những công nghệ tiên tiến được áp dụng trong tài chính với độ bảo mật và sự kiểm chứng trong giao dịch được nâng lên tầng cao mới.

Proof of work (Bằng chứng công việc) được kí hiệu là PoW – “Tiên phong” của giao thức đồng thuận. Cơ chế này chủ yếu dựa vào những hệ thống khai thác mỏ và các siêu máy tính. Đòi hỏi thợ đào (miner) phải giải những hàm mật mã, phương trình toán học khó, phức tạp nhằm hợp thức hóa Block và nhận lại phần thưởng phần trăm chi phí trong từng giao dịch dưới dạng coin hay token mới phát hành. Tiêu biểu cho Proof of work là đồng Bitcoin. Đây là cách mà thợ mỏ hay gọi là “đào Bitcoin”.

Hiểu ngắn gọn, Proof of work là bằng chứng hay chứng chỉ công việc đã hoàn thành để giúp bạn có thể thực hiện quyền truy cập cho khối giao dịch tiếp theo (tương đương như một tấm vé cho cánh cửa sắp tới).

Proof of work là cơ chế đồng thuận đầu tiên được tạo ra bởi người tiên phong Bitcoin là Satoshi Nakamoto. Ban đầu, PoW chỉ được tạo ra nhằm ngăn chặn những tấn công mạng lưới hay lạm dụng dịch vụ như spam. Cho đến 2009, những nhà sáng lập Bitcoin đã sáng suốt khi sử dụng Proof of work cho thuật toán đồng thuận giúp xác minh giao dịch và khai báo các Block mới trên Blockchain. Từ đó PoW trở thành thuật toán đồng thuận phổ biến rộng rãi trong nhiều loại tiền mã hóa.

“Bằng chứng công việc” được cung cấp khi bạn làm những việc sau đây:

• Sử dụng hệ thống máy móc cấu hình cao.

• Tiêu thụ điện, tiêu thụ năng lượng nhiều thì sẽ giải được các thuật toán nhanh hơn và chính xác hơn.

• Người nào đưa ra block được xác nhận thì sẽ nhận phần thưởng là coin hoặc token.

1.2. Cách thức vận hành Proof of work

Nói một cách dễ hiểu, các thợ mỏ trong mạng lưới sẽ cạnh tranh lẫn nhau để giải các bài toán phức tạp, những hàm mật mã khó bằng cách sử dụng sức mạnh của hệ thống. Sau khi tìm được lời giải họ sẽ khai báo block đó lên mạng lưới để các thợ mỏ khác thực hiện việc xác minh xem lời giải đó đã chính xác hay chưa.

Ví dụ:

Bitcoin là một hệ thống nền tảng Blockchain được duy trì bởi một tập hợp các công việc từ các Node phân tán. Một số Node trong đó là Miner, họ sẽ chịu trách nhiệm bổ sung các Block mới trên Blockchain. Để thực hiện được điều đó, các thợ mỏ phải liên tục suy đoán và thử dãy số giả ngẫu nhiên (Nonce). Những con số này khi được kết hợp với dữ liệu cung cấp từ Block và đi qua hàm Hash. Khi qua hàm Hash, họ bắt buộc phải đưa ra được những kết quả phù hợp với các điều kiện cho trước. Chẳng hạn, hàm Hash phải bắt đầu bằng 4 số 0 và khi tìm được kết quả các node hay thợ mỏ khác sẽ xác minh sự chính xác của kết quả đó. Nếu hợp lệ, thợ mỏ đưa ra Block sẽ nhận được phần thưởng.

Tuy nhiên có khá nhiều vấn đề bất cập trên Blockchain. Trong trường hợp bài toán quá dễ dàng để giải thì khả năng cao hệ thống sẽ bị tấn công, các giao dịch thường bị giả mạo. Còn trong trường hợp bài toán quá phức tạp thì không tránh khỏi việc hệ thống sẽ bị tắc nghẽn và giao dịch không được thực hiện do Block không được tạo ra. Để tránh gặp những vấn đề như trên, Proof of work sẽ điều chỉnh độ khó phù hợp với tốc độ khai tác của miners.

1.3. Proof of work được áp dụng vào đâu?

Hầu hết những ứng dụng Blockchain hiện nay đều đang tích hợp sử dụng mô hình PoW. Nhiều cryptocurrency (tiền mã hóa) hiện nay đã ứng dụng PoW và nổi tiếng nhất vẫn phải kể đến là Bitcoin – danh xưng đầu tiên đặt nền móng cho cơ chế đồng thuận này. Hashcash là tên gọi của PoW trong Bitcoin. Bên cạnh Bitcoin còn có Litecoin, Ethereum, Dogecoin hay Monero cũng sử dụng bằng chứng công việc – PoW.

2. Cách thức tích hợp thuật toán PoW vào Blockchain

2.1. Hướng dẫn giải bài toán phức tạp PoW được đề ra trên Blockchain

Những bài toán Proof of work đề ra trên Blockchain hầu hết đều được giải quyết qua 3 cách như sau:

• Integer Factorization (phân tích/thừa số nguyên): tìm số mà biết nó là tích của 2 chữ số khác nhau.

• Hash Function: tìm giá trị băm tương ứng với giá trị đầu vào đã được định trước. Cùng 1 đầu vào chắc chắn sẽ cho ra cùng 1 kết quả.

• Guided tour puzzle protocol – (giao thức mã hóa): trong trường hợp hệ thống nghi ngờ sắp có cuộc tấn công, giao thức này sẽ tính toán lại Hash Function theo thứ tự nhất định và quy trình này sẽ trở thành tìm chuỗi Hash Function tương ứng.

Hướng dẫn cách triển khai cơ chế đồng thuận Proof of work trong Blockchain như sau:

Các thợ đào sẽ tìm cách giải những phương trình toán học khó, phức tạp để tạo ra các block, sau đó sẽ bắt đầu xác nhận giao dịch xem đã chính xác hay chưa. Để làm được điều đó thợ đào phải biết cách tìm giải pháp thông qua sức mạnh tính toán. Đương nhiên, nếu những node có sức mạnh tính toán khủng thì khả năng tìm ra đáp án sẽ nhanh nhất. Quá trình xác thực block sẽ được thêm vào ngay sau khi block mới được công bố. Để đảm bảo được tính bảo mật và xây dựng một block hợp lệ nên Hash của block này sẽ nằm trong Hash của block kia.

2.2. Mục đích quan trọng của PoW đối với Blockchain

• Giữ vững mức độ bảo mật mạng lưới: PoW có tác dụng ngăn chặn những mạng lưới khỏi cuộc tấn công Denial of Service (DoS). PoW đa cài đặt những giới hạn cực cao trên mạng lưới để nếu hackers có ý định tấn công thì chắc chắn phải mất nhiều thời gian để đo lường, tính toán. Bên cạnh đó, có thể hackers sẽ phải trả chi phí rất cao cho cuộc tấn công này.

• Ít tác động đến khả năng khai thác của thợ đào: Trong hệ thống Blockchain, người có tiền chưa chắc đã là người đào giỏi. Bởi vậy bạn chỉ cần có đủ năng lực, kỹ năng máy tính để giải bài toán là có thể tìm ra Block.

• Đảm bảo không ai được xâm phạm khoản chi tiêu bản thân không sở hữu: Tại Blockchain người dụng có thể theo dõi và cập nhật số tiền của họ.

Ví dụ: Bạn A,B,C có chung cuốn sổ kế toán, sổ thu chi chung. Bất cứ ai khi tiêu tiền đều phải ghi chép đầy đủ số tiền đó. Quá trình ghi chép với số lượng ít người tham gia có vẻ rất đơn giản nhưng trong trường hợp nhiều người cùng lúc (khoảng 100.000 người) liệu như vậy có còn dễ dàng hay không. Trước những vấn đề đó, cơ chế đồng thuận PoW được ra đời.

3. Ưu và nhược điểm khi sử dụng Proof of work

3.1. Ưu điểm

• Đảm bảo sự an toàn của toàn mạng do các cuộc tấn công DdoS và tránh được những tác động đến tiền kỹ thuật số. 

• Phát hiện nhanh những spammers

• Hệ thống mạng Blockchain nhờ có Proof of work có thể vững vàng trước các cuộc tấn công: trong trường hợp muốn tạo khối giả thì hackers phải sử dụng hệ thống tài nguyên máy tính khổng lồ mới có thể đánh sập

• Thúc đẩy, hỗ trợ đội ngũ đào coin

• Proof of work giúp nguồn thông tin xuất hiện trên Blockchain bảo đảm tính chính xác, rõ ràng và minh bạch.

• Proof of work rất có lợi cho những đạp thủy điện và những khu vực sở hữu điện năng thặng dư

3.2. Nhược điểm

• Tốn thời gian: bởi người khai thác cần kiểm tra nhiều lần giá trị Nonce.

• Rác thải công nghiệp khó phân hủy gây ra ô nhiễm môi trường: sau quá trình giải những thuật toán vô cùng phức tạp thì máy tính gần như không sử dụng tiếp được nữa, vô hình chung những máy đào như vậy lại trở thành rác thải công nghiệp. 

• Giao dịch lâu dài: PoW không phải là một giao dịch tức thời bởi phải mất thời gian khá lâu để thực hiện khai thác thành công

• Chi phí thực hiện thuật toán Proof of work là tương đối cao: để xử lý những bài toán phức tạp, thiết bị máy tính thông thường không thể đảm nhận được vì vậy cần đầu tư thiết bị chuyên dụng

• Tốn nguồn năng lượng: một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng mức năng lượng mà Bitcoin đã tiêu thụ vào PoW có thể ngang bằng với 1 quốc gia nhỏ. Với mức năng lượng lớn đó rất dễ dẫn đến hiện tượng phát thải khí CO2 và hiệu ứng nhà kính sẽ sớm được tạo ra.

4. Proof of Stake so với Proof of Work?

Trên thực tế, không một ai có thể dám chắc cơ chế nào vượt trội hơn, và có thể hoàn toàn thay thế cái còn lại. Bởi cả hai đều có những ưu và nhược điểm bù trừ lẫn nhau. Thay vì yêu cầu bằng chứng cho một thách thức thì PoS (Proof of Stake) lại yêu cầu sở hữu một số tiền nhất định. Tức là, nếu bạn sở hữu nhiều Bitcoin bạn sẽ có nhiều quyền khai thác.

Tuy nhiên xét về ưu điểm, Proof of Stake được sáng tạo nhằm ưu việt khả năng tiêu tốn năng lượng ít hơn PoW. Lượng khí thải CO2 của PoS thải ra nhỏ hơn rất nhiều lần. Hơn thế Proof of Stake còn tăng được lượng coin trong thời gian nắm giữ. PoS cho phép thợ đào sử dụng bất kỳ chiếc máy tính nào họ có mà không cần yêu cầu cấu hình cao. Do đó, chi phí đào coin giảm đi tương đối nhiều.

Dù có ưu việt hơn PoW về mặt tiền bạc, giá trị nhưng PoS vẫn vướng phải những nhược điểm về khả năng bảo mật. PoS gặp rất nhiều rủi ro về các phương thức lừa đảo. Bên cạnh đó, mức lãi không chính xác tuyệt đối nên có thể bị lỗ nếu tỉ giá stake thấp hơn tỉ lệ trượt giá.

5. Tổng hợp những câu hỏi về Proof of Work

6. Tạm kết

Đọc đến đây, chắc chắn các bạn đã nắm bắt được tầm quan trọng cũng như thông tin thiết yếu về thuật toán đồng thuận này. Cho dù còn nhiều thiếu sót nhưng Proof of Work vẫn được coi là giao thức đồng thuận thành công nhất hiện nay. Trong tương lai không xa sẽ có rất nhiều giao thức đồng thuận tối ưu hơn và để nắm bắt được sớm nhất đừng quên theo dõi website Tuduyinvest.com nhé! Nếu có bất kỳ câu hỏi hay thắc mắc nào hãy để lại email hoặc comment ở bài viết dưới đây, chúng tôi sẵn sàng giải đáp ngay cho bạn.