Thuật toán đồng thuận Blockchain

Blockchain là công nghệ cốt lõi của rất nhiều loại tiền mã hoá. Trong đó, thuật toán đồng thuận đóng vai trò một phần thiết yếu của công nghệ này. Một thuật toán đồng thuận tốt đảm bảo khả năng kháng lỗi và tính bảo mật của toàn bộ hệ thống phân tán blockchain.

I. Thuật toán đồng thuận Blockchain là gì?

Thuật toán đồng thuận blockchain có thể được định nghĩa là một cơ chế mà qua đó các nút phân tán trong hệ thống đều đạt được sự đồng thuận. Trong cấu trúc truyền thống, sự đồng thuận hiếm khi là vấn đề nhờ vào sự tồn tại của cơ quan trung ương. Trái lại, trong một hệ thống phân tán như blockchain, mỗi giao điểm vừa là máy chủ vừa là không gian lưu trữ dữ liệu. Vì vậy, mỗi giao điểm phải trao đổi thông tin với giao điểm khác để đạt được sự đồng thuận.

II. Khác nhau giữa thuật toán đồng thuận (consensus agreement) và giao thức (protocol)

Tuy hai từ này vẫn được dùng trao đổi qua lại với nhau, nhưng thực tế hai từ này không phải là một. Theo định nghĩa đơn giản, giao thức (protocol) là những luật lệ cơ bản của blockchain. Và thuật toán đồng thuận là một cơ chế mà những luật lệ của giao thức sẽ được tuân theo.

Công nghệ blockchain được sử dụng phổ biến nhất trong các hệ thống tài chính, ngân hàng. Ngoài ra, nó cũng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, tương thích cho từng trường hợp sử dụng khác nhau. Trong bất cứ ngữ cảnh nào thì mạng blockchain sẽ được xây dựng trên một giao thức. Giao thức này sẽ giúp định rõ cách thức mà hệ thống sẽ hoạt động. Vì vậy, tất cả những phần của hệ thống và các đối tượng tham gia sẽ phải tuân theo các quy tắc cơ bản của giao thức.

Trong khi giao thức xác định những luật lệ, thuật toán biểu thị cho hệ thống những bước phải thực hiện để tuân theo đúng luật lệ và đem lại kết quả như mong muốn.

Ví dụ: Thuật toán đồng thuận Blockchain sẽ xác định sự hợp lệ của các giao dịch và khối. Trong đó:
– Bitcoin, Ethereum là những giao thức.
– Bằng chứng công việc (PoW) và bằng chứng cổ phần (PoS) là những thuật toán đồng thuận của hai giao thức trên.

III. Các thuật toán đồng thuận Blockchain

Sau đây là hai thuật toán đồng thuận phổ biến nhất:

1. Bằng chứng công việc – Proof of Work (PoW)

Bằng chứng công việc là thuật toán đồng thuận đầu tiên được tạo ra. PoW được sử dụng cho Bitcoin và nhiều loại tiền mã hoá khác. Thuật toán PoW là phần thiết yếu trong quá trình khai thác các loại coins.

PoW sẽ lựa chọn một giao điểm để tạo ra khối mới trong mỗi vòng đồng thuận thông qua sự cạnh tranh nỗ lực băm. Trong mỗi cuộc cạnh tranh, mỗi giao điểm phải tham gia giải đáp thuật toán. Giao điểm nào thành công đầu tiên dành được quyền tạo ra khối mới.

Rất khó để giải thành công một thuật toán PoW. Các giao điểm cần không ngừng điều chỉnh giá trị nonce để tìm ra đáp án đúng. Quá trình này đòi hỏi rất nhiều nỗ lực băm.

Thuật toán đồng thuận PoW đảm bảo rằng các thợ đào chỉ có thể xác nhận một khối giao dịch mới và thêm nó vào blockchain nếu các nút phân tán của mạng đạt được sự đồng thuận. Sự đồng thuận ở đây mang ý nghĩa rằng hàm băm khối được đưa ra bởi thợ đào là một bằng chứng công việc hợp lệ.

2. Bằng chứng cổ phần – Proof of Stake (PoS)

Thuật toán đồng thuận PoS được tạo ra vào năm 2011. PoS là một giải pháp thay thế cho PoW.

Trong PoS, việc lựa chọn giao điểm để tạo ra khối phụ thuộc vào tỷ lệ cổ phần của những người tham gia. Chứ không bằng lượng công suất tính toán. Điều khác biệt từ PoW là những giao điểm này không cần điều chỉnh nonce nhiều lần. Chìa khoá để giải thuật toán nằm ở tỷ lệ cổ phần.

Thợ đào sẽ đặt cọc tiền vào các giao dịch bằng cách khóa khoản tiền mã hóa đó lại. Thợ đào được chọn để hoàn thành block dựa trên nhiều tiêu chí. Cụ thể như giá trị mà họ đặt vào mạng lưới so với tổng giá trị của mạng lưới hoặc thời gian mà khoản tiền mã hóa sẽ bị khóa. Những tiêu chí này nhằm đảm bảo người thợ đào phù hợp với lợi ích lâu dài của cả mạng lưới.

Bài viết có sử dụng thông tin từ ScienceDirect, Binance Academy và Bitcoin Vietnam News

Minh N.