Cơ sở triển vọng phi tập trung của các công nghệ blockchain là các giao thức đồng thuận. Các giao thức này tạo ra một hệ thống thỏa thuận hay quy tắc cho một blockchain.

Một trong những lời hứa lớn nhất của blockchain đó là một hệ thống không cần tin cậy (trustless) sử dụng cộng đồng để xác minh xem các giao dịch có phải là thực hay không. Nhưng làm thế nào các blockchain làm được điều này? Các mạng khác nhau sử dụng các phương pháp khác nhau và những phương pháp đó được gọi là giao thức đồng thuận (consensus protocol). Về cơ bản, giao thức đồng thuận là các quy tắc mà mạng hoạt động.

Chúng ta hãy cùng tìm hiểu xem giao thức đồng thuận là gì, cách hoạt động và các loại giao thức phổ biến nhất đang được sử dụng hiện nay.

Các giao thức đồng thuận là gì?

Một blockchain hoặc sổ cái phân tán, được trải rộng trên các node có nhiệm vụ xác minh các giao dịch trên mạng. Đây là một trong những ý tưởng quan trọng về blockchain và mang lại cho công nghệ này khả năng phi tập trung độc đáo.

Do đó, bất kỳ ai cũng có thể gửi thông tin được lưu trữ vào một blockchain, điều quan trọng là phải có các quy trình có thể đảm bảo mọi người đồng ý về thông tin cần thêm và thông tin nào cần loại bỏ. Những quy tắc này, về cơ bản được gọi là giao thức đồng thuận, xác minh các giao dịch và giúp giữ an toàn cho mạng.

Theo truyền thống, một giao thức đồng thuận được thiết lập trước khi blockchain được tạo lần đầu tiên, nhưng một số mạng như Ethereum, đang thay đổi giao thức đồng thuận đang áp dụng trong khi mạng đang hoạt động. Hãy cùng tìm hiểu thêm về giao thức đồng thuận trong bài viết này.

Các giao thức đồng thuận hoạt động như thế nào?

Giao thức đồng thuận ở trung tâm (heart) của mạng blockchain cung cấp một phương pháp cụ thể để xác minh xem một giao dịch có phải là thật hay không. Giao thức đồng thuận cung cấp một phương pháp để xem xét và xác nhận dữ liệu nào nên được thêm vào blockchain. Bởi vì các mạng blockchain thường không có cơ quan tập trung quyết định ai đúng hay sai, các node trên một blockchain đều phải đồng ý về trạng thái của mạng, tuân theo các quy tắc hoặc giao thức được xác định trước.

Giao thức đồng thuận mà Bitcoin sử dụng là Proof-of work (PoW), quy trình khai thác (mining) block xác nhận mỗi giao dịch. Các loại giao thức đồng thuận khác bao gồm Proof-of-Stake (PoS) và Proof-of-Authority (PoA).

Đồng thuận có thể được định nghĩa là sự đồng ý, giao thức là các quy tắc. Theo một cách đơn giản thì các giao thức đồng thuận có thể được xem như “các quy tắc thỏa thuận”.

Các giao thức đồng thuận làm gì?

Ngăn chặn một đối tượng nắm quyền kiểm soát

Nếu một mạng đạt được sự đồng thuận thì tất cả các node tham gia đều đồng ý về trạng thái của một blockchain. Do đó, dữ liệu được ghi lại là "sự thật" và blockchain có thể hoạt động với ngày càng nhiều dữ liệu được thêm vào khi các giao dịch diễn ra hoặc các smart contract được thực thi.

Nếu vẫn còn mơ hồ về cách hoạt động của blockchain, người đọc cũng có thể tham khảo thêm tại đây.

Cho phép người dùng tin tưởng lẫn nhau một cách phi tập trung mà không cần bên thứ ba kiểm soát

Giao thức đồng thuận ngăn một đối tượng duy nhất kiểm soát blockchain hoặc làm sai lệch "sự thật" của những giao dịch cần được ghi lại.

Gian lận lập chi (double spending) là một ví dụ về những việc có thể xảy ra nếu một đối tượng cố gắng kiểm soát toàn bộ mạng bằng cách tạo phiên bản blockchain của riêng mình. Ví dụ: kẻ tấn công (attacker) có thể tiêu xài Bitcoin, sau đó thay đổi block do được ghi lại trên blockchain để giao dịch không được ghi nhận. Kẻ tấn công có thể tung ra khắp nơi phiên bản blockchain của họ, trừ lịch sử chi tiêu. Kẻ tấn công có thể đã sử dụng một số Bitcoin, nhưng số tiền này sẽ không được ghi nhận là đã chi tiêu trên chain và có thể được sử dụng lại.

PoW là giao thức đồng thuận của Bitcoin, ngăn sự việc trên xảy ra vì khi phiên bản đó của blockchain được so sánh với các phiên bản khác được tổ chức trên các node khác và phiên bản đó sẽ bị các node khác từ chối.

Một số loại giao thức đồng thuận phổ biến nhất là gì?

Proof-of-Work (PoW): Blockchain đầu tiên là Bitcoin đã sử dụng PoW. Để xác thực các giao dịch với các Bitcoin blockchain “miner", miner chạy các node giải quyết các vấn đề về mật mã (cryptographic) hoặc toán học bằng cách sử dụng máy tính. Miner giải quyết một vấn đề, xác thực và kích hoạt một bản ghi (record) block sẽ được thưởng bằng bitcoin.

Proof-Of-Stake (PoS): Ethereum đang chuyển từ PoW sang PoS. Trong PoS có các "forger" thay vì miner. Các forger này stake một lượng tài sản crypto để có cơ hội (dựa trên xác suất) trở thành block validator. Forger thành công nhận được phần thưởng từ phí giao dịch block liên quan. Việc staking tài sản crypto của riêng mình vào một block giúp forger không cố gắng xâm hại mạng vì họ sẽ mất tài sản staking nếu được chứng minh là thêm giao dịch vào mạng một cách không chính xác.

Delegated Proof-of-Stake (DPoS): Phương thức này hoạt động theo cách tương tự như PoS. Tuy nhiên, thay vì sử dụng xác suất, crypto holder có thể bỏ phiếu dựa trên số tài sản của mình để chỉ định người đại diện xác thực. Những đại diện này thực hiện bảo mật và xác thực blockchain, các đại diện không cần tài sản crypto của riêng mình nhưng cần phiếu bầu. Giao thức đồng thuận này mang tính tập trung hơn các giao thức khác. DPoS được sử dụng bởi BitShares, Steem và EOS.

Proof-of-Authority (PoA): giao thức này có thể xem là mang tính tập trung hơn nữa, PoA có block validator được xác định trước. Các block mới trên một blockchain chỉ được tạo ra khi các validator chiếm đa số. Giao thức này tương tự như PoS. Validator được biết đến một cách công khai và chịu trách nhiệm về việc xác định vai trò và tính đủ điều kiện của mình để xác thực PoS. Elysian là một blockchain mới sử dụng PoA cũng như một số Ethereum testnet hoặc blockchain thử nghiệm cũng đang sử dụng PoA.

Tương lai của giao thức đồng thuận

Cũng như các công nghệ blockchain, giao thức đồng thuận đang phát triển để đối mặt với những thách thức khác nhau mà mạng phi tập trung mang lại. Không có giao thức nào là hoàn hảo và mỗi giao thức đồng thuận đều có những đánh đổi riêng.

PoW được sử dụng bởi Bitcoin, giao thức này sử dụng một lượng lớn sức mạnh xử lý của máy tính và do đó tiêu hao nhiều điện năng, ngoài ra cũng cần một thời gian dài để xác minh xem một giao dịch có phải là thật hay không, nghĩa là POW không tốt cho việc sử dụng hàng ngày. Có nhiều giải pháp đang được xây dựng dựa trên Bitcoin để giải quyết vấn đề này chẳng hạn như Lightning Network.

Ngoài ra còn có khái niệm phi tập trung để xem xét. PoW có tính phi tập trung rất cao vì nhiều node xác thực các block theo cách toán học. Tuy nhiên, các mạng mới hơn, chọn tính tập trung để giúp cải thiện tốc độ. Luôn luôn có một cuộc tranh luận đang diễn ra ở trung tâm của cộng đồng blockchain về mức độ tập trung hóa có thể chấp nhận được, cuộc tranh luận này sẽ tiếp tục diễn ra trong một thời gian dài.