Bằng chứng công việc ( Proof of Work – POW ) là gì ?
Bằng chứng công việc (Proof of Work – POW) mô tả một hệ thống đòi hỏi một nỗ lực không đáng kể nhưng khả thi để ngăn chặn việc sử dụng năng lực điện toán phù phiếm hoặc độc hại, như gửi email spam hoặc khởi động các cuộc tấn công từ chối dịch vụ. Khái niệm này đã được Hal Finney điều chỉnh thành tiền vào năm 2004 thông qua ý tưởng “bằng chứng tái sử dụng công việc”. Sau khi được giới thiệu vào năm 2009, bitcoin đã trở thành ứng dụng đầu tiên được áp dụng rộng rãi cho ý tưởng của Finney (Finney cũng là người nhận giao dịch bitcoin đầu tiên). Bằng chứng về công việc cũng là nền tảng của nhiều loại tiền điện tử khác.
Bằng chứng công việc ( Proof of Work – POW ) hoạt động như thế nào ?
Giải thích này sẽ tập trung vào bằng chứng công việc vì nó hoạt động trong mạng bitcoin. Bitcoin là một loại tiền kỹ thuật số được củng cố bởi một loại sổ cái phân tán được gọi là “blockchain”. Sổ cái này chứa một bản ghi của tất cả các giao dịch bitcoin, được sắp xếp theo các “khối” liên tiếp để không người dùng nào được phép sử dụng bất kỳ khoản giữ nào của họ hai lần. Để tránh giả mạo, sổ cái là công khai, hoặc “phân phối”; một phiên bản thay đổi sẽ nhanh chóng bị người dùng khác từ chối.
Cách mà người dùng phát hiện giả mạo trong thực tế là thông qua băm, các chuỗi số dài đóng vai trò là bằng chứng của công việc. Đặt một tập hợp dữ liệu nhất định thông qua hàm băm (bitcoin sử dụng SHA-256) và nó sẽ chỉ tạo ra một hàm băm. Do “hiệu ứng tuyết lở”, tuy nhiên, ngay cả một thay đổi nhỏ đối với bất kỳ phần nào của dữ liệu gốc sẽ dẫn đến một hàm băm hoàn toàn không thể nhận ra. Dù kích thước của tập dữ liệu gốc là bao nhiêu, hàm băm được tạo bởi một hàm đã cho sẽ có cùng độ dài. Hàm băm là hàm một chiều: nó không thể được sử dụng để lấy dữ liệu gốc, chỉ để kiểm tra xem dữ liệu đã tạo ra hàm băm có khớp với dữ liệu gốc hay không.
Việc tạo ra bất kỳ hàm băm nào cho một tập hợp các giao dịch bitcoin sẽ là chuyện nhỏ đối với một máy tính hiện đại, vì vậy để biến quá trình này thành “công việc”, mạng bitcoin đặt ra một mức độ “khó khăn” nhất định. Cài đặt này được điều chỉnh sao cho một khối mới được “khai thác” – được thêm vào blockchain bằng cách tạo ra một hàm băm hợp lệ – khoảng 10 phút một lần. Việc thiết lập độ khó được thực hiện bằng cách thiết lập “mục tiêu” cho hàm băm: mục tiêu càng thấp, tập băm hợp lệ càng nhỏ và càng khó tạo ra một mục tiêu. Trong thực tế, điều này có nghĩa là hàm băm bắt đầu bằng một chuỗi số không dài: ví dụ, hàm băm cho khối # 429818 là
000000000000000004dd3426129639082239efd583b5273b1bd75e8d78ff2e8d.
Khối đó chứa 2.012 giao dịch chỉ liên quan đến hơn 1.000 bitcoin, cũng như tiêu đề của khối trước đó. Nếu người dùng thay đổi một số tiền giao dịch bằng 0,0001 bitcoin, hàm băm kết quả sẽ không thể nhận ra và mạng sẽ từ chối gian lận.
Vì một tập hợp dữ liệu nhất định chỉ có thể tạo một hàm băm, làm thế nào để những người khai thác đảm bảo họ tạo ra một hàm băm dưới mục tiêu? Họ thay đổi đầu vào bằng cách thêm một số nguyên, được gọi là nonce (“số được sử dụng một lần”). Khi tìm thấy hàm băm hợp lệ, nó sẽ được phát lên mạng và khối được thêm vào blockchain.
Khai thác là một quá trình cạnh tranh, nhưng nó là một cuộc quay xổ số nhiều hơn là một cuộc đua. Trung bình, một người nào đó sẽ tạo ra bằng chứng công việc có thể chấp nhận cứ sau mười phút. Các công cụ khai thác gộp lại với nhau để tăng cơ hội khai thác các khối, tạo ra phí giao dịch và trong một thời gian giới hạn, phần thưởng của bitcoin mới được tạo.
Bằng chứng công việc khiến việc thay đổi bất kỳ khía cạnh nào của blockchain trở nên vô cùng khó khăn, vì một sự thay đổi như vậy sẽ yêu cầu khai thác lại tất cả các khối tiếp theo. Điều này cũng gây khó khăn cho người dùng hoặc nhóm người dùng trong việc độc quyền hóa sức mạnh tính toán của mạng, vì máy móc và năng lượng cần thiết để hoàn thành các hàm băm rất tốn kém.
Ưu điểm của PoW
Tác động của yếu tố bên ngoài. Với cơ chế PoW, việc sản xuất và lưu thông tiền đòi hỏi các nhân tố bên ngoài như năng lượng và phần cứng. Bạn không thể thu hồi hao tổn năng lượng hoặc sản lượng của phần cứng.
Khá đơn giản để tạo mỏ đào. Bạn chỉ cần lấy các hàm băm mà máy tính khác đã tính toán, kết hợp chúng thành một tổ hợp hàm băm lớn, từ đó nhiều máy tính băm cùng nhau và phân chia lợi nhuận.
PoW rất hữu ích cho các khu vực có điện năng thặng dư, như Trung Quốc với các đập thủy điện.
Bảo vệ khỏi các cuộc tấn công Ddos và ảnh hưởng của các phần tiền điện tử thuộc sở hữu của thợ mỏ trong khả năng giải nén.
PoW áp đặt một số hạn chế nhất định đối với hành động của những người tham gia, bởi vì các chức năng đòi hỏi quyền hạn đáng kể.
Cho dù bạn có bao nhiêu tiền trong ví của mình, quan trọng là phải có khả năng tính toán lớn hơn để giải quyết vấn đề và hình thành các khối mới. Điều đó có nghĩa là những người nắm giữ vốn lớn không thể đưa ra quyết định cho toàn bộ mạng lưới.
Nhược điểm của PoW
PoW không thể sử dụng trên các thiết bị nhỏ và yếu như điện thoại thông minh. Các thiết bị này không chỉ thiếu không gian lưu trữ hàng trăm gigabyte dữ liệu blockchain mà chúng cũng không đủ năng lực tính toán để đào hiệu quả. Pin điện thoại sẽ cạn rất nhanh nhưng không thực sự hoàn thành được gì.
Đào bằng PoW rất chậm. Với Bitcoin thì cứ 10 phút một block, và chỉ các giao dịch vừa trong block đó mới được xử lý. Còn mọi thứ khác phải đợi block tiếp theo. Hậu quả là thời gian chờ đợi kéo dài hoặc phí giao dịch đắt đỏ (những giao dịch tốn phí giao dịch cao hơn được xử lý nhanh hơn).
PoW đang tiêu tốn một lượng điện năng khổng lồ. Chỉ đào một block đơn lẻ đã tiêu thụ nhiều điện hơn so với nhu cầu của một số quốc gia trong cả một năm. Điều này sẽ chỉ trở nên tồi tệ hơn. Tính phụ thuộc của tiền mã hóa trên điện năng là không bền vững trong hầu hết các môi trường ổn định nhất. Sự phụ thuộc này cũng có nghĩa là: hóa đơn tiền điện cao hơn hoặc giới hạn do chính phủ áp đặt lên các loại hình tiêu thụ điện có thể “khai tử” toàn bộ một đồng tiền kỹ thuật số.
PoW cho phép hành động đào tập trung. Trung Quốc chiếm đến 80% năng lực băm Bitcoin của thế giới, và nếu họ phối hợp các cartel (tổ chức các thành viên tự nguyện liên kết theo phương thức cam kết đồng thuận nhằm thống trị quyền lực kinh tế) vào nguồn lực chung thì chúng ta đã chứng kiến cuộc tấn công 80% chứ không phải tấn công 51% (cuộc tấn công vào blockchain bởi nhóm thợ đào kiểm soát nhiều hơn 50% sức mạnh khai thác của mạng lưới).
Bởi vì phần thưởng block tiếp tục giảm, các thợ đào càng nhận được ít token từ một blockchain đã được đào. Đồng thời, càng nhiều người tham gia đào thì mức độ khó tăng lên, vì vậy sẽ càng khó đào hơn. Điều này khiến việc đào coin ngày càng tốn kém hơn so với lợi nhuận khiến người ta rời khỏi hệ thống. Đồng tiền mật mã tự phá hoại chính nó. Năng lực băm thấp trong cộng đồng thợ đào cũng tăng khả năng xảy ra tấn công 51%.
Ví dụ: Bitcoin vẫn có thể tăng trưởng đến 25.000 USD hoặc 50.000 USD trong 5 năm tới, nhưng khi các giao dịch được chuyển ngoài chuỗi đến các giải pháp như Lightning Network (được thiết kế để giao dịch một lượng nhỏ tiền bên lề, không cần chờ đợi xác thực trên chuỗi chính, do đó cũng bỏ lệ phí giao dịch ra khỏi chuỗi chính), việc đào thậm chí mang lại ít lợi nhuận hơn. Với phần thưởng block đang tiến về 0 và không còn phí giao dịch, điều này sẽ tiếp tục “tiếp tay” cho các thợ đào rời khỏi mạng lưới, gây nguy cơ tấn công 51% hoặc đình trệ tổng số.
Xem thêm: Proof of Stake (PoS) là gì ?
