Bài học chính
Bằng chứng công việc (PoW) là một cơ chế đồng thuận được tạo ra để ngăn chặn chi tiêu gấp đôi trong các hệ thống thanh toán kỹ thuật số.
PoW là một phần quan trọng của quy trình khai thác, bao gồm việc thêm các khối giao dịch mới vào chuỗi khối và tạo ra các đơn vị tiền điện tử mới.
Bitcoin và nhiều loại tiền điện tử khác sử dụng PoW như một phương pháp để bảo mật mạng và dữ liệu blockchain của họ.
Giới thiệu
Nói tóm lại, Proof of Work (PoW) là một cơ chế được tạo ra để ngăn chặn chi tiêu gấp đôi trong hệ thống thanh toán kỹ thuật số. Bitcoin và nhiều loại tiền điện tử khác sử dụng PoW như một phương pháp để bảo mật mạng và dữ liệu blockchain của họ. Các cơ chế như vậy thường được gọi là thuật toán đồng thuận hoặc cơ chế đồng thuận vì chúng liên quan đến nhiều bên đạt được sự đồng thuận mà không cần phải tin tưởng lẫn nhau.
Proof of Work là thuật toán đồng thuận đầu tiên xuất hiện và nó vẫn là một trong những thuật toán quan trọng nhất cùng với Proof of Stake (PoS). PoW được Satoshi Nakamoto giới thiệu trong sách trắng Bitcoin năm 2008, nhưng bản thân công nghệ này đã được hình thành từ rất lâu trước đó.
HashCash của Adam Back là một ví dụ ban đầu về thuật toán Proof of Work trong thời kỳ chưa có tiền điện tử. Bằng cách yêu cầu người gửi thực hiện một chút tính toán trước khi gửi email, người nhận có thể giảm thiểu thư rác. Tính toán này hầu như không tốn kém gì đối với người gửi hợp pháp nhưng sẽ nhanh chóng tăng thêm chi phí cho ai đó gửi email hàng loạt.
Chi tiêu gấp đôi là gì?
Chi tiêu gấp đôi xảy ra khi cùng một khoản tiền được chi tiêu nhiều lần. Thuật ngữ này hầu như chỉ được sử dụng trong bối cảnh tiền kỹ thuật số – xét cho cùng, bạn sẽ gặp khó khăn khi chi tiêu cùng một loại tiền mặt hai lần.
Khi bạn trả tiền cho một ly cà phê ngày hôm nay, bạn sẽ giao tiền mặt cho nhân viên thu ngân, người này có thể sẽ khóa nó trong sổ đăng ký. Bạn không thể đến quán cà phê bên kia đường và trả tiền cho một ly cà phê khác với cùng hóa đơn. Tuy nhiên, trong các hệ thống tiền kỹ thuật số, bạn có khả năng có thể làm được.
Bạn chắc chắn đã sao chép một tập tin máy tính trước khi sử dụng lệnh sao chép và dán. Bạn cũng có thể dễ dàng gửi cùng một tệp qua email cho hàng chục người. Vì tiền kỹ thuật số chỉ là dữ liệu nên bạn cần ngăn mọi người chi tiêu gấp đôi, tức là sao chép và chi tiêu cùng một đơn vị ở những nơi khác nhau. Một hệ thống thanh toán kỹ thuật số không ngăn chặn được việc chi tiêu gấp đôi sẽ sụp đổ ngay lập tức.
Để có cái nhìn sâu hơn về chi tiêu gấp đôi, hãy xem Giải thích về chi tiêu gấp đôi.
Tại sao bằng chứng công việc lại cần thiết?
Nếu bạn đã đọc bài viết của chúng tôi về công nghệ blockchain, bạn sẽ biết rằng người dùng tiền điện tử liên tục truyền tải các giao dịch lên mạng. Tuy nhiên, những giao dịch này không được coi là hợp lệ ngay lập tức. Điều đó chỉ xảy ra khi chúng được xác nhận và thêm vào blockchain.
Ví dụ: chuỗi khối Bitcoin hoạt động như một cơ sở dữ liệu giao dịch công khai (sổ cái) mà mọi người dùng đều có thể xem. Hãy hình dung nó như thế này: bạn và ba người bạn có một cuốn sổ ghi chú để theo dõi các giao dịch bitcoin của mình. Bất cứ khi nào một trong các bạn muốn thực hiện chuyển giao giá trị, bạn hãy viết nó ra:
Alice trả cho Bob 5 BTC; Bob trả cho Carol 2 BTC, v.v.
Tuy nhiên, mỗi khi bạn thực hiện một giao dịch, bạn sẽ đề cập đến giao dịch từ nơi tiền đến. Vì vậy, nếu Bob trả cho Carol 2 BTC thì mục nhập thực sự sẽ giống như sau:
Bob trả cho Carol 2 BTC có được từ giao dịch trước đó với Alice.
Bây giờ, chúng ta đã có cách để theo dõi đơn vị BTC. Nếu Bob cố gắng thực hiện một giao dịch khác bằng chính 2 BTC mà anh ấy vừa gửi cho Carol, mọi người sẽ biết ngay lập tức. Nhóm sẽ không cho phép thêm giao dịch vào sổ ghi chú vì 2 BTC đó đã được sử dụng hết.
Bây giờ, điều này có thể hoạt động tốt trong một nhóm nhỏ. Mọi người đều biết nhau nên có thể họ sẽ đồng ý về việc ai trong số bạn bè nên thêm giao dịch vào sổ ghi chú. Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta muốn một nhóm gồm 10.000 người tham gia? Ý tưởng về sổ ghi chú không có quy mô tốt vì không ai muốn tin tưởng giao cho một người lạ quản lý nó.
Đây là lúc Proof of Work xuất hiện. Nó đảm bảo rằng người dùng không tiêu tiền mà họ không có quyền chi tiêu. Bằng cách sử dụng kết hợp lý thuyết trò chơi và mật mã, thuật toán PoW cho phép mọi người cập nhật chuỗi khối theo các quy tắc của hệ thống.
PoW hoạt động như thế nào?
Hãy tưởng tượng rằng sổ ghi chú của chúng ta trong ví dụ trên là blockchain. Nhưng chúng tôi không thêm từng giao dịch một – thay vào đó, chúng tôi gộp chúng thành các khối. Chúng tôi thông báo các giao dịch lên mạng và sau đó người dùng tạo khối sẽ đưa chúng vào khối ứng cử viên. Các giao dịch sẽ chỉ được coi là hợp lệ khi khối ứng viên của chúng trở thành khối được xác nhận, nghĩa là nó đã 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. Nó tốn kém và khó khăn, nhưng nó cũng có thể bổ ích. Phần thưởng khối được tạo từ phí giao dịch từ người dùng và bitcoin hoàn toàn mới được tạo bởi giao thức.
Cơ chế Bằng chứng công việc yêu cầu người khai thác (người dùng tạo khối) đầu tư các tài nguyên như điện và sức mạnh tính toán để băm dữ liệu của khối ứng cử viên của họ cho đến khi tìm thấy giải pháp cho câu đố.
Băm dữ liệu của khối có nghĩa là chuyển nó qua hàm băm để tạo ra hàm băm khối. Hàm băm khối hoạt động giống như một “dấu vân tay” – đó là thông tin nhận dạng cho dữ liệu đầu vào của bạn 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 chúng thành một khối ứng cử viên và chuyển dữ liệu của khối thông qua hàm băm để tạo ra hàm băm hợp lệ. Nếu họ tìm được hàm băm hợp lệ cho khối ứng viên của mình, họ sẽ phát nó lên mạng, thêm khối vào chuỗi khối và thu thập phần thưởng khai thác.
Khi một người khai thác phát khối ứng viên và hàm băm của họ lên mạng, những người tham gia mạng khác sẽ lặp lại quy trình băm để xác minh rằng đầu ra thực sự hợp lệ.
Mặc dù phải mất vô số nỗ lực băm để tìm ra hàm băm hợp lệ, nhưng việc bất kỳ ai xác nhận rằng hàm băm được tạo là chính xác là chuyện bình thường. Họ chỉ cần gửi cùng một đầu vào (dữ liệu khối) thông qua hàm băm và kiểm tra xem đầu ra có giống nhau không.
Trong Bằng chứng công việc, bạn phải cung cấp dữ liệu có hàm băm phù hợp với các điều kiện nhất định. Nhưng bạn không biết làm thế nào để đạt được điều đó. Tùy chọn duy nhất của bạn là chuyển dữ liệu của bạn qua hàm băm và kiểm tra xem nó có khớp với các điều kiện hay không. Nếu không, bạn sẽ phải thay đổi dữ liệu của mình một chút để có được hàm băm khác. Việc thay đổi ngay cả một ký tự trong dữ liệu của bạn sẽ dẫn đến một kết quả hoàn toàn khác, vì vậy không có cách nào dự đoán kết quả đầu ra có thể là gì.
Kết quả là, nếu bạn muốn tạo một khối, bạn đang chơi trò chơi đoán. Bạn thường lấy thông tin về tất cả các giao dịch mà bạn muốn thêm và một số dữ liệu quan trọng khác, sau đó băm tất cả lại với nhau. Nhưng vì tập dữ liệu của bạn sẽ không thay đổi nên bạn cần thêm một phần thông tin có thể thay đổi. Nếu không, bạn sẽ luôn nhận được hàm băm giống như đầu ra. Dữ liệu biến đổi này là cái mà chúng tôi gọi là nonce. Đó là một con số mà bạn sẽ thay đổi sau mỗi lần thử, vì vậy, mỗi lần bạn sẽ nhận được một hàm băm khác nhau.
Tóm lại, khai thác là quá trình thu thập dữ liệu blockchain và băm nó cùng với một nonce cho đến khi bạn tìm thấy một hàm băm cụ thể. Nếu bạn tìm thấy hàm băm thỏa mãn các điều kiện do giao thức đặt ra, bạn có quyền phát khối mới lên mạng. Tại thời điểm này, những người tham gia khác trong mạng sẽ cập nhật chuỗi khối của họ để bao gồm khối mới.
Đối với các loại tiền điện tử lớn hiện nay, các điều kiện để đáp ứng là vô cùng khó khăn. Tốc độ băm trên mạng càng cao thì càng khó tìm được hàm băm hợp lệ. Điều này được thực hiện để đảm bảo rằng các khối không được tìm thấy quá nhanh.
Như bạn có thể tưởng tượng, việc cố gắng đoán số lượng lớn các giá trị băm có thể tốn kém trên máy tính của bạn. Bạn đang lãng phí chu trình tính toán và điện năng. Nhưng giao thức sẽ thưởng cho bạn tiền điện tử nếu bạn tìm thấy hàm băm hợp lệ.
Hãy tóm tắt lại những gì chúng ta biết cho đến nay:
Khai thác rất khó khăn và tốn kém nhưng cung cấp bảo mật cho mạng.
Những người khai thác quản lý để tạo ra một khối hợp lệ sẽ được thưởng bằng tiền điện tử và phí giao dịch mới được phát hành.
Việc tạo một hàm băm hợp lệ cần có thời gian nhưng những người dùng khác có thể dễ dàng kiểm tra tính hợp lệ của nó bằng cách lặp lại quy trình băm.
Càng xa càng tốt. Nhưng nếu bạn cố gắng gian lận thì sao? Điều gì ngăn cản bạn đưa một loạt giao dịch gian lận vào khối và tạo ra hàm băm hợp lệ?
Đó là lúc mật mã khóa công khai phát huy tác dụng. Chúng tôi sẽ không đi sâu vào bài viết này nhưng hãy xem Mật mã khóa công khai là gì? để có cái nhìn toàn diện về nó. Nói tóm lại, có một số thủ thuật mã hóa gọn gàng cho phép bất kỳ người dùng nào xác minh xem ai đó có quyền chuyển số tiền mà họ đang cố gắng chi tiêu hay không.
Khi bạn tạo một giao dịch, bạn ký nó. Bất kỳ ai trên mạng đều có thể so sánh chữ ký của bạn với khóa chung và kiểm tra xem chúng có khớp hay không. Họ cũng sẽ kiểm tra xem bạn có thực sự có thể chi tiêu số tiền của mình hay không và tổng đầu vào của bạn có cao hơn tổng đầu ra của bạn hay không (tức là bạn không chi tiêu nhiều hơn số tiền bạn có).
Bất kỳ khối nào bao gồm giao dịch không hợp lệ sẽ bị mạng tự động từ chối. Thậm chí bạn sẽ phải trả giá đắt nếu cố gắng gian lận. Bạn sẽ lãng phí tài nguyên của chính mình mà không nhận được bất kỳ phần thưởng nào.
Trong đó ẩn chứa vẻ đẹp của Proof of Work: việc gian lận sẽ tốn kém nhưng hành động trung thực sẽ mang lại lợi nhuận. Bất kỳ người khai thác hợp lý nào cũng sẽ tìm kiếm lợi tức đầu tư của họ, vì vậy họ có thể hành xử theo cách có nhiều khả năng mang lại doanh thu hơn.
Bằng chứng công việc (PoW) so với Bằng chứng cổ phần (PoS)
Có nhiều thuật toán đồng thuận ngoài PoW, nhưng một trong những thuật toán phổ biến nhất là Proof of Stake (PoS). Khái niệm này có từ năm 2011 và đã được triển khai trong Ethereum và một số giao thức khác.
Trong hệ thống Proof of Stake, người khai thác được thay thế bằng người xác thực. Không có hoạt động khai thác liên quan và không có cuộc đua đoán giá trị băm. Thay vào đó, người dùng được chọn ngẫu nhiên – nếu được chọn, họ phải đề xuất (hoặc “giả mạo”) một khối. Nếu khối hợp lệ, họ sẽ nhận được phần thưởng được tạo thành từ phí từ các giao dịch của khối.
Tuy nhiên, không phải bất kỳ người dùng nào cũng có thể được chọn – giao thức chọn họ dựa trên một số yếu tố. Để đủ điều kiện, người tham gia phải khóa cổ phần, đây là số tiền được xác định trước bằng tiền bản địa của blockchain. Tiền đặt cược có tác dụng giống như tiền bảo lãnh: giống như bị cáo đưa ra một số tiền lớn để ngăn cản họ bỏ qua phiên tòa, những người xác nhận sẽ khóa tiền đặt cọc để ngăn cản việc gian lận. Nếu họ hành động không trung thực, cổ phần của họ (hoặc một phần trong số đó) sẽ bị lấy đi.
Bằng chứng cổ phần có một số lợi ích so với Bằng chứng công việc. Điều đáng chú ý nhất là lượng khí thải carbon nhỏ hơn – vì không cần trang trại khai thác công suất cao trong PoS nên lượng điện tiêu thụ chỉ bằng một phần nhỏ so với lượng tiêu thụ trong PoW.
Điều đó nói lên rằng, PoS không có thành tích giống như PoW. Mặc dù có thể bị coi là lãng phí nhưng việc khai thác là thuật toán đồng thuận duy nhất đã được thử nghiệm trong hơn một thập kỷ. Kể từ khi ra mắt, PoW của Bitcoin đã đảm bảo các giao dịch trị giá hàng nghìn tỷ đô la. Để nói chắc chắn liệu PoS có thể sánh ngang với tính bảo mật của nó hay không, việc đặt cược cần phải được kiểm tra đúng cách trong thời gian dài.
Bớt tư tưởng
Proof of Work là giải pháp ban đầu cho vấn đề chi tiêu gấp đôi và đã được chứng minh là đáng tin cậy và an toàn. Bitcoin đã chứng minh rằng chúng ta không cần các thực thể tập trung để ngăn chặn việc chi tiêu cùng một số tiền hai lần. Với việc sử dụng thông minh mật mã, hàm băm và lý thuyết trò chơi, những người tham gia vào môi trường phi tập trung có thể thống nhất về trạng thái của cơ sở dữ liệu tài chính.
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 này được cung cấp cho bạn trên cơ sở “nguyên trạng” chỉ nhằm mục đích thông tin chung và giáo dục mà không có đại diện hay bảo đảm dưới bất kỳ hình thức nào. Nó không nên được hiểu là lời khuyên về tài chính, pháp lý hoặc chuyên môn khác, cũng như 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 bạn từ các cố vấn chuyên môn thích hợp. Trong trường hợp bài viết được đóng góp bởi người đóng góp bên thứ ba, xin lưu ý rằng những quan điểm thể hiện đó thuộc về người đóng góp bên thứ ba và không nhất thiết phản ánh quan điểm của Binance Academy. Vui lòng đọc tuyên bố từ chối trách nhiệm đầy đủ của chúng tôi ở đây để biết thêm chi tiết. 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 lấy 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 về bất kỳ tổn thất nào bạn có thể phải gánh chịu. Tài liệu này không nên được hiểu là lời khuyên về tài chính, pháp lý hoặc chuyên môn khác. Để biết thêm thông tin, hãy xem Điều khoản sử dụng và Cảnh báo rủi ro của chúng tôi.
