Proof of Work (PoW) là gì? Các thành phần tham gia trong cơ chế đồng thuận PoW

Thuật ngữ Proof of Work (PoW) dịch ra có nghĩa là bằng chứng công việc. Trong giới đầu tư Crypto thì đây là một thuật toán đồng thuận đóng một vai trò rất quan trọng đối với Bitcoin và Blockchain. Vậy Proof of Work (PoW) là gì? Cùng Giavang.com tìm hiểu về các thành phần tham gia trong cơ chế đồng thuận PoW cũng như đánh giá điểm mạnh, điểm yếu của cơ chế này ra sao nhé!

Proof of Work (PoW) là gì?

Proof of Work (PoW) dịch ra nghĩa tiếng Việt là bằng chứng công việc. Đây là một trong những cơ chế đồng thuận phổ biến đầu tiên được thiết lập trên blockchain. Trong cơ chế Proof of Work, các thợ đào (node) cần phải cạnh tranh với nhau để hoàn thành giao dịch trên mạng lưới và sau đó lấy phần thưởng.

Ví dụ: Các thợ đào của Ethereum sẽ xác nhận các giao dịch trên Ethereum, sau đó đưa vào block và nhận về ETH làm phần thưởng.

Vào năm 2009, Satoshi Nakamoto – người được mệnh danh là “cha đẻ của Bitcoin” đã áp dụng thành công cơ chế đồng thuận Proof of Work lên đồng tiền điện tử này. Kể từ đó trở về sau, PoW được nhiều người biết đến nhiều hơn và hiện đã trở thành một trong những cơ chế đồng thuận phổ biến nhất trong thế giới tiền điện tử.

Bitcoin là gì? Nắm chắc kiến thức trong 5 phút

Blockchain là gì? Tìm hiểu ứng dụng của nó trong thực tiễn

Satoshi Nakamoto là ai? Bí ẩn về cha đẻ Bitcoin

Proof of Work ra đời như thế nào?

Tuy Satoshi Nakamoto là người áp dụng cơ chế đồng thuận PoW này thành công đầu tiên nhưng trên thực tế ông không phải là người phát minh ra ý tưởng về cơ chế PoW. 

Ý tưởng sơ khai nhất của PoW đến từ hai nhà học giả Cynthia Dwork và Moni Naor do chính họ thể hiện trong bản luận “Pricing via Processing or Combatting Junk Mail”. Nội dung bản luận này đề cập đến 2 vấn đề chính đó là việc chống lại các cuộc tấn công từ chối dịch vụ (DoS, DDoS) và vấn đề Spam Email.  

Dưới đây là các mốc thời gian quan trọng về quá trình ra đời của cơ chế PoW:

• Năm 1997: Adam Back trình bày cơ chế chống “Double Spending Protection” trong Whitepaper của HashCash.
• Năm 2004: Thông qua cơ chế gọi là “Reusable Proof of Work”, Hal Finney đã áp dụng khái niệm PoW vào tiền điện tử như một giải pháp bảo mật.
• Năm 2009: Sử dụng ý tưởng trước đó của Finney, Satoshi Nakamoto đã tạo nên cơ chế đồng thuận PoW dành cho Bitcoin.
• Từ năm 2009 đến nay: Cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW) đã trở thành cơ chế đồng thuận phổ biến trong thế giới tiền điện tử.

Các thành phần của cơ chế Proof of Work

Thợ đào 

Thợ đào là những người tham gia vào quá trình tính toán, còn “đào” là từ dùng để diễn tả quá trình giải các phép toán phức tạp. Để giải được các phép toán nối tiếp nhau, cần phải có một cộng đồng các thợ đào thì mới có thể thực hiện được một khối lượng công việc khổng lồ như vậy. 

Nút mạng (Node)

Để giải những phép toán phức tạp, mỗi node cần phải có một khoảng thời gian nhất định. Điều này dẫn đến việc sẽ tiêu tốn một lượng điện khổng lồ, gây hại cho môi trường.

Người kiểm định (Validator)

Thông thường, người kiểm định sẽ mất khoảng trung bình từ 40 – 60 phút để chấp thuận giao dịch trên mạng lưới blockchain dưới cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW).

Cơ chế hoạt động của Proof of Work

Bản chất của Proof of Work là việc xác nhận rằng bằng chứng làm việc của ai đó có thể được sử dụng trong toàn bộ mạng lưới blockchain thông qua việc tiêu tốn tài nguyên và năng lượng trong thế giới thực.

Theo đó, một Node cần phải giải quyết một bài toán phức tạp và chứng minh rằng nó đã hoàn thành bài toán này để được xác nhận một giao dịch. Nếu giao dịch được xác nhận thành công, tiếp theo giao dịch đó sẽ được add vào block và gắn với các block trước đó trong chuỗi.

Các bước chính của cơ chế Proof of Work (PoW) như sau:

1. Một người dùng gửi một giao dịch đến mạng.
2. Các thợ đào sẽ sử dụng các máy đào để giải quyết một bài toán phức tạp và nhanh chóng gửi đáp án đúng về mạng.
3. Các Node khác trong mạng sẽ có nhiệm vụ xác nhận rằng kết quả của bài toán đã được giải quyết chính xác hay chưa.
4. Khi kết quả giao dịch được xác nhận, giao dịch sẽ được add vào block mới và gắn các block trước đó trong chuỗi.

Ưu và nhược điểm của Proof of Work

Ưu điểm của Proof of Work

• Đảm bảo sự an toàn của mạng lưới

Khi PoW ngày càng trở nên phổ biến và được sử dụng rộng rãi thì cũng đồng nghĩa với việc rằng khối lượng giao dịch sẽ ngày càng tăng lên. Do đó, PoW đã yêu cầu các siêu máy tính mạnh mẽ để giải quyết các bài toán phức tạp. Mục đích là để cho việc xâm nhập lấy cắp thông tin là điều không thể xảy ra.

• Thúc đẩy đội ngũ thợ đào 

Việc giải quyết các thuật toán cao cấp với nhiều giao dịch trong hệ thống dẫn đến các khối lượng công việc từ đó cũng sẽ ngày càng cao. Tuy nhiên, điều này cũng không thể làm khó được PoW khi họ có một đội ngũ thợ đào chuyên nghiệp và làm việc dựa trên tinh thần cạnh tranh. 

Ngoài ra, khi các thợ đào làm việc với năng suất càng cao thì phần thưởng mà họ nhận được cũng sẽ tương xứng với những nỗ lực mà họ đã bỏ ra. Điều này tạo thành một nguồn động lực thúc đẩy các thợ đào làm việc năng suất và xử lý giao dịch nhanh hơn.

• Công bằng và minh bạch

Trong việc xác nhận giao dịch và tạo khối mới, PoW cho phép các thợ đào cạnh tranh công bằng với nhau nhằm để cải thiện và nâng cao tính bạch của hệ thống.

Nhược điểm của Proof of Work

• Tốc độ xử lý chậm trễ

Mỗi khối Block sẽ bao gồm một số lượng giao dịch nhất định và chờ được xử lý để tạo ra một Block mới. Thông thường, mỗi một lần xác nhận giao dịch sẽ cần tầm khoảng 10 phút để xử lý. Do đó, khi số lượng giao dịch ngày càng tăng lên thì thời gian để xác nhận các giao dịch đó cũng sẽ lâu hơn.

• Tiêu tốn quá nhiều tài nguyên

Khi một mạng lưới ngày càng phát triển, điều đó đồng nghĩa với việc số lượng giao dịch sẽ ngày một tăng cao thì bài toán ngày càng khó giải. Và để giải quyết những bài toán phức tạp đó PoW đã yêu cầu rất nhiều tài nguyên như năng lượng điện, các thiết bị máy móc để có thể vận hành được các máy đào. Điều này đã gây nên tổn hại không ít đến môi trường.

• Khả năng bị tấn công 51%

Đây là một vấn đề cực kỳ nghiêm trọng và đối với các blockchain sử dụng cơ chế PoW cũng sẽ rất có thể gặp phải cuộc tấn công 51% này.

Như đã đề cập ở trên, cơ chế hoạt động của PoW chủ yếu dựa trên sức mạnh tính toán. Do đó, khi một tổ chức/cá nhân sở hữu hơn 51% tổng sức mạnh tính toán của mạng lưới thì về cơ bản họ sẽ nắm được quyền kiểm soát mạng lưới. Điều này có nghĩa là các cá nhân/tổ chức đó sẽ nắm quyền trong việc xác nhận sai lệch các bằng chứng, dẫn đến xảy ra tình trạng double spending (chi tiêu kép) và gây thiệt hại rất lớn trên mạng lưới. 

Xem thêm: 51% Attack là gì? Đặc điểm hoạt động và cách phòng tránh

Đối với các mạng lưới nhỏ, lượng miner không quá nhiều sẽ chiếm phần lớn khả năng xảy ra tình huống tấn công 51% nhất. Ngược lại, tấn công 51% sẽ rất khó xảy ra trên các mạng lưới blockchain lớn chẳng hạn như Bitcoin. Bởi lẽ để chiếm được sức mạnh tính toán trên những mạng lưới này cần phải tiêu tốn một khoản chi phí rất lớn (hơn 1 triệu đô/giờ đối với mạng lưới của Bitcoin).   

Dưới đây là bảng chi phí để thực hiện một cuộc tấn công 51% mà bạn có thể tham khảo:

Một số dự án làm theo cơ chế đồng thuận Proof of Work

Như đã đề cập ở phần định nghĩa về Proof of Work thì Bitcoin là đồng coin tiên phong trong việc ứng dụng cơ chế PoW, được ra mắt bởi Satoshi Nakamoto và đã đạt được kết quả vượt mong đợi. Kể từ đó trở về sau, trên thị trường tiền mã hóa thì PoW đã trở nên phổ biến hơn nhiều với đa dạng các nền tảng. Hệ thống Proof of Work trên mạng Bitcoin còn có tên gọi khác là Hashcash.

Tiếp theo là Ethereum, một nền tảng điện toán phân toán, mã nguồn mở dựa trên công nghệ blockchain do Vitalik Buterin tạo nên. Với sự bùng nổ của Smart Contract (Hợp đồng thông minh), sau Bitcoin thì Ethereum chính là đồng coin lớn thứ hai và hiện tại vẫn đang phát triển không ngừng.

Ngoài hai đồng coin nổi bật trên thì hiện nay cũng đã có thêm một số nền tảng khác áp dụng cơ chế PoW có thể kể đến như: LTC (Litecoin), XMR (Monero), DOGE (Dogecoin).

Tương lai của Proof of Work

Tuy PoW cũng có một số khuyết điểm nhưng ngày nay đã có thêm nhiều phương thức khác được phát triển như POS ,dPOS, PoET, PBFT,…để đẩy nhanh tính xác thực và giảm việc tiêu tốn năng lượng. 

Một điểm trừ khác nữa của PoW là việc tiêu tốn quá nhiều năng lượng đã gây nên một số các tác động tiêu cực đến môi trường. Tuy nhiên, nếu nhìn điều này dưới góc độ tích cực thì đây chính là nguyên nhân giúp cho giá trị của một đồng coin của blockchain được nâng lên cao.

Lời kết 

Như vậy, trong bài viết trên Giavang.com vừa cung cấp đến bạn toàn bộ những thông tin về cơ chế đồng thuận Proof of Work. Mong rằng với những thông tin được chia sẻ trong bài viết trên có thể giúp bạn hiểu rõ hơn về thuật ngữ Proof of Work vô cùng phổ biến trong lĩnh vực Crypto này cũng như thu thập được những thông tin bổ ích. Chúc bạn thành công!