Proof of Work (PoW) là gì? Cùng tìm hiểu về Proof of Work

Proof of Work (PoW) hay bằng chứng công việc là một trong những cơ chế đồng thuận được sử dụng trong mạng blockchain để đạt được sự đồng thuận trong việc xác nhận các giao dịch và tạo ra các khối mới trong chuỗi.

Trong bằng chứng công việc các miner cạnh tranh với nhau để xác thực các giao dịch và được thưởng.

Khả năng được chọn để tạo ra khối tiếp theo phụ thuộc vào sức mạnh tính toán.

Bạn nghe câu này thường xuyên nhưng không hiểu nó có nghĩa là gì? Đừng lo, bạn không phải là người duy nhất. Vậy Proof-of-Work là gì? Chúng ta hãy giải thích nó một cách đơn giản.

Proof-of-Work (PoW) là một thuật toán đồng thuận cho các mạng blockchain và là mô hình đồng thuận cơ bản của Bitcoin. Bitcoin là loại tiền điện tử đã mở đường cho việc sử dụng PoW.

Nói chung, PoW dựa trên việc chuyển đổi điện năng thành một “trọng lượng” kỹ thuật số trong blockchain. Nhờ đó, các blockchain PoW như Bitcoin có được chi phí khó bị làm giả và do đó là một cấu trúc khuyến khích tạo thành nền tảng cho một mạng phân tán BFT, có khả năng chịu lỗi Byzantine (do đó còn được gọi là mạng BFT cho “Byzantine Fault Tolerant”).

Hiểu sự đồng thuận thông qua sách trắng của Nakamoto

Cách dễ nhất để hiểu các cơ chế PoW là thông qua lăng kính của Nakamoto Consensus của Bitcoin, vốn từ lâu đã được coi là ví dụ điển hình thành công và bền vững về triển khai PoW.

PoW dựa trên một câu đố toán học để tìm ra một giá trị dưới một ngưỡng nhất định (“Nonce”) tạo ra khối tiếp theo được gửi đến mạng. Người lãnh đạo khối, người tạo ra khối tiếp theo, được chọn theo định dạng xổ số tương ứng trực tiếp với sức mạnh tính toán được họ đóng góp cho quá trình (“Hash”). Satoshi Nakamoto giải thích điều này trong white paper Bitcoin của mình:

“Quy trình Proof-of-Work cũng giải quyết vấn đề đại diện trong các quyết định đa số. Nếu đa số dựa trên nguyên tắc “một địa chỉ IP, một phiếu bầu”, thì nó có thể bị đánh bại bởi bất kỳ ai có thể đặt chỗ nhiều địa chỉ IP. Ngược lại, với Proof-of-Work, về cơ bản là “một CPU, một phiếu bầu”. Quyết định đa số được đại diện bởi chuỗi dài nhất, trong đó đã đầu tư nhiều công sức Proof-of-Work nhất. Nếu đa số năng lượng CPU được kiểm soát bởi các nút trung thực, thì chuỗi trung thực sẽ phát triển nhanh nhất và vượt qua tất cả các chuỗi cạnh tranh.”  – Sách trắng của Satoshi Nakamoto

Chuỗi dài nhất đã đóng góp nhiều công sức nhất – nghĩa là nhiều năng lượng (Hashes) – khiến việc phát hiện nó trở nên đơn giản.

Có hai thành phần chính tham gia vào mô hình đồng thuận PoW: Miner và Người vận hành Full Node.

Miner

Miner là những người tham gia mạng blockchain sử dụng sức mạnh tính toán của họ để xác minh các giao dịch và tạo ra các khối mới. Họ được thưởng bằng Bitcoin cho công việc của mình.

Trong mỗi vòng 10 phút, các miner cạnh tranh với nhau để tạo ra khối tiếp theo. Người miner đầu tiên giải được một câu đố toán học phức tạp sẽ tạo ra khối mới và nhận được phần thưởng. Có hai lý do chính khiến miner có động lực để trung thực:

Đầu tiên, các thợ mỏ đã đầu tư chi phí vào phần cứng đắt tiền để giải thuật toán khai thác Bitcoin bằng cách cố gắng tìm ra giải pháp thông qua các phép tính liên tục (brute Force), rất tốn năng lượng. Nếu những người khai thác hành động gian lận và cố gắng phá hoại quy trình khai thác, làm tổn hại đến uy tín của Bitcoin, thì khoản đầu tư vào phần cứng của họ sẽ trở nên đắt đỏ hơn vì ROI tính bằng BTC từ phần thưởng khối sẽ có giá trị thấp hơn trước. Điều này dẫn chúng ta thẳng đến lý do thứ hai. Người khai thác kiếm được phần thưởng khối trực tiếp bằng BTC thay vì tiền tệ truyền thống. Do đó, họ đầu tư một nguồn tài nguyên thực (năng lượng điện) vào việc sản xuất BTC, từ đó thúc đẩy tính quý giá chống hàng giả nhằm củng cố toàn bộ mô hình bảo mật của Bitcoin. Ngoài ra, blockchain còn thu được một số loại giá trị thực, vì những người khai thác sẵn sàng tiêu thụ không chỉ tiền tệ pháp định (dưới dạng phần cứng) mà còn là tài nguyên thực sự trong sản xuất BTC. Chính sách phát hành và tiền tệ của Bitcoin sau đó gắn liền với quá trình khai thác, khiến chúng gần như không thể thay đổi nếu sức mạnh băm của mạng tăng lên mức hiện nay. Bitcoin được các nhà khai thác đưa vào thị trường một cách tao nhã theo giá giao ngay Bitcoin, vì các nhà khai thác cần bán một số cổ phần nắm giữ của họ để kiếm lợi nhuận và thanh toán các hóa đơn.

Người vận hành Full Node

Thành phần thứ hai trong PoW là những người vận hành Full Node, tức là những người dùng mà hàng ngày vận hành các nút đầy đủ (gọi là “Full Nodes”). Full Nodes là các phần mềm client chạy phần mềm Bitcoin và tự động xác nhận cũng như phân phối các giao dịch và khối trong mạng lưới. Thông qua việc sử dụng các bằng chứng mật mã và áp dụng các quy tắc đồng thuận của Bitcoin, những người vận hành Full Node trở thành trung tâm của mạng lưới, hoạt động như những người xác nhận cuối cùng của trạng thái mạng. Các client Full Node cũng có thể là các client đào mỏ, và các client này từ chối các khối và giao dịch không hợp lệ trong mạng lưới. PoW đã bị chỉ trích vì cấu trúc tiêu thụ năng lượng của nó và khả năng xử lý thấp khi thực hiện các giao dịch On-Chain, tuy nhiên, cũng có một số điều kiện. Chẳng hạn, phần lớn việc đào Bitcoin được thực hiện bằng năng lượng tái tạo, và việc cân nhắc giữa chi phí năng lượng và giá trị tổng cảng của Bitcoin cùng việc tạo ra sự giàu có là một nhiệm vụ phức tạp. Dù sao, PoW vẫn là một đổi mới quan trọng trong lĩnh vực thiết kế dựa trên máy tính và lý thuyết trò chơi. Mô hình PoW của Bitcoin là một biện pháp an ninh, nơi mà các ưu đãi của lý thuyết trò chơi, xử lý dữ liệu phân tán, đồng thuận xã hội, kinh tế thị trường và bằng chứng mật mã đều được kết hợp. Đó là sự đổi mới mà đặt Blockchain vào vị thế có khả năng hoạt động dựa trên một đồng thuận an toàn, bền vững và phân tán, và thực tế là Bitcoin đã tồn tại hơn mười năm là bằng chứng đủ cho điều này. Nếu bạn quan tâm đến PoW và Blockchain, chúng tôi khuyến khích bạn tìm hiểu thêm về chủ đề này, bằng cách đọc các nguồn thông tin uy tín và cập nhật trên internet. Bạn có thể tham khảo một số nguồn sau:

• [Proof of Work Explained]: Một bài viết chi tiết và dễ hiểu về PoW, bao gồm cách thức hoạt động, lịch sử, ứng dụng và ví dụ.
• [Proof of Work vs Proof of Stake: Basic Mining Guide]: Một bài viết so sánh giữa PoW và PoS, bao gồm ưu nhược điểm, ví dụ và triển vọng của hai thuật toán.
• [Proof of Work Algorithms]: Một danh sách các thuật toán PoW khác nhau được sử dụng trong các hệ thống Blockchain khác nhau, bao gồm Bitcoin, Ethereum, Monero, Zcash và nhiều hơn nữa.

Tham khảo thêm các trường hợp ứng dụng Blockchain [wpr-template id=”7124″]