Phép thuật của sự tin tưởng: Cơ chế đồng thuận hoạt động như thế nào để mọi người "đạt được sự nhất trí"?

Chúng tôi vừa mới khám phá ra cơ chế hoạt động tinh tế của nó: “Hộp ghi chép kho báu” (khối) của blockchain hoạt động như thế nào thông qua “dấu vân tay ma thuật” (băm) liên kết chặt chẽ với nhau, tạo ra một sổ cái không thể phá vỡ.

Nhưng điều này để lại cho chúng ta một câu hỏi vừa thú vị vừa vô cùng quan trọng: Trong “làng trung thực” của chúng ta, vì mọi người đều là người ghi chép, vậy khi một trang mới đầy giao dịch sẵn sàng được thêm vào chuỗi, thì ai sẽ đưa ra quyết định cuối cùng? Ai sẽ đảm nhận vai trò “Chủ tịch ghi chép”, để đóng dấu trang này và nhận phần thưởng?

Nếu mọi người cùng cố gắng thêm trang của riêng mình cùng lúc, toàn bộ sổ cái sẽ ngay lập tức rơi vào hỗn loạn, xuất hiện hàng trăm, hàng nghìn phiên bản “chính thức” mâu thuẫn lẫn nhau. Hệ thống sẽ sụp đổ vì vậy.

Để tránh tình trạng hỗn loạn này, các cư dân phải phát minh ra một phương pháp công bằng và an toàn để đi đến thống nhất về “ai sẽ thêm khối tiếp theo” — đó chính là đạt được “sự đồng thuận”. Phương pháp này chính là “phép thuật tin tưởng” thực sự trong thế giới blockchain, mang tên gọi là cơ chế đồng thuận (Consensus Mechanism).

Loại thi đấu đầu tiên: Trò chơi “Tìm kho báu vĩ đại” (Chứng minh công việc - Proof of Work, PoW)

Vì mục đích công bằng, các trưởng lão trong làng đã thiết kế cuộc thi đầu tiên. Quy tắc rất đơn giản, nhưng quá trình thì cực kỳ gian khổ.

Mỗi khi một trang sổ cái (một khối) đầy và cần đóng dấu, các trưởng lão sẽ lấy một chiếc “chìa khóa vàng” có số hiệu đặc biệt, rồi chôn nó ở một góc ngẫu nhiên trong vùng đất hoang rộng lớn phía sau làng.

Quy tắc thi đấu: Tất cả những ai muốn trở thành “Chủ tịch ghi chép” đều có thể mang theo cuốc và xẻng, đi đào đất! Ai đào được chiếc “chìa khóa vàng” đó đầu tiên, chạy về trung tâm làng, trình diện và đọc to số hiệu đúng trên chìa khóa, người đó sẽ thắng cuộc.

Người chiến thắng sẽ có quyền duy nhất để đóng dấu trang sổ cái hiện tại, và nhận phần thưởng là một con gà béo mập.

Trò chơi “tìm kho báu” tưởng chừng đơn giản này chính là tinh hoa của chứng minh công việc (Proof of Work).

Chúng ta hãy phân tích bí mật của trò chơi này:

“Công việc” nằm ở đâu? —— Ở việc “đào đất”. Đây không phải là câu đố mẹo, mà là một công việc hoàn toàn dựa vào thể lực. Ai có sức mạnh lớn, dụng cụ tốt, đào nhanh hơn (tương ứng với sức mạnh tính toán của máy tính trong thế giới thực), thì khả năng tìm được chìa khóa sẽ cao hơn. Quá trình này tiêu tốn rất nhiều tài nguyên thực tế —— mồ hôi và sức lực của cư dân (tương ứng với điện năng và phần cứng của máy tính).

Việc xác minh cực kỳ đơn giản —— quá trình đào được chìa khóa có thể mất vài ngày đêm, gian khổ vô cùng. Nhưng một khi ai đó tìm ra rồi, việc xác nhận họ có thực sự tìm ra hay không lại cực kỳ dễ dàng. Chỉ cần họ đưa chìa khóa cho mọi người xem, tất cả mọi người lập tức có thể xác nhận số hiệu có đúng hay không. Đây chính là đặc tính then chốt của PoW: khó để hoàn thành, nhưng dễ để xác minh.

Làm thế nào để đảm bảo an toàn? —— An ninh của hệ thống dựa trên “chi phí lớn” của việc “đào đất”. Tên vô lại Tào Tháo lại muốn làm điều xấu. Hắn muốn tự tạo ra một chuỗi sổ cái giả để lừa mọi người. Để làm được điều này, hắn không chỉ phải giả mạo nội dung sổ cái, mà còn phải giả mạo mỗi trang sổ cái của hắn, kèm theo một chiếc “chìa khóa vàng” tương ứng. Điều này có nghĩa là tốc độ đào đất của hắn phải nhanh hơn tất cả mọi người còn lại trong làng cộng lại! Hắn phải có hơn 51% “sức mạnh tính toán” của toàn làng. Trong thực tế, điều này gần như không thể thực hiện được, vì chi phí bỏ ra (mua vô số dụng cụ đào và thuê vô số công nhân) sẽ là một con số thiên văn.

Trong thế giới PoW, những người tham gia thi đấu, chúng ta gọi là “thợ mỏ (Miner)”, quá trình này gọi là “đào mỏ (Mining)”. Bitcoin, đồng tiền mã hóa nổi tiếng nhất thế giới, chính là áp dụng quy tắc “trò chơi tìm kho báu” này. Nó rất công bằng, rất an toàn, nhưng cũng rõ ràng có nhược điểm —— tiêu tốn năng lượng quá lớn! Toàn bộ đất đai trong làng đều bị đào thủng hết.

Loại thi đấu thứ hai: Trò chơi “Rút thăm giàu có” thanh lịch (Chứng minh cổ phần - Proof of Stake, PoS)

Nhiều năm sau, cư dân trong làng cảm thấy việc đào đất hàng ngày quá mệt mỏi, lại còn gây hại cho môi trường. Vì vậy, những người trẻ thông minh hơn đã phát minh ra một phương thức thi đấu mới, tiết kiệm năng lượng hơn.

Lần này, không dựa vào sức mạnh, mà dựa vào “trách nhiệm” và “uy tín”.

Quy tắc thi đấu: Muốn tham gia thi đấu? Được thôi. Bạn không cần phải đi đào đất nữa, nhưng cần phải chứng minh rằng bạn trung thành và có đóng góp cho làng. Làm thế nào để chứng minh? Bằng tài sản của bạn.

“Đặt cược tài sản”: Trước tiên, bạn tự nguyện lấy một phần tài sản của mình (ví dụ 100 con gà), gửi vào “hộp bảo hiểm công cộng” của ủy ban làng, được khóa bằng phép thuật. Hành động này gọi là “đặt cọc” (Staking). Càng gửi nhiều tài sản, chứng tỏ bạn càng tin tưởng vào tương lai của làng, “độ uy tín” của bạn càng cao.

“Rút thăm ngẫu nhiên”: Khi cuộc thi bắt đầu, hệ thống sẽ như một máy rút thăm, dựa trên số lượng tài sản “đặt cọc” của mọi người, tiến hành rút thăm ngẫu nhiên. Bạn đặt nhiều gà hơn, tương đương với việc bạn mua nhiều “vé số”, khả năng trở thành “Chủ tịch ghi chép” càng cao.

Phân rõ thưởng phạt:

Thưởng: Nếu bạn trúng thưởng, và trung thực, chính xác trong việc ghi chép, bạn sẽ nhận được con gà nhỏ làm phần thưởng.

Phạt (!!!): Nhưng nếu bạn trúng thưởng rồi, mà cố ý gian lận trong sổ cái (ví dụ như tự ghi thêm vài con dê), hệ thống sẽ phát hiện ra hành vi không trung thực của bạn ngay lập tức. Là hình phạt, số gà đã gửi vào “hộp bảo hiểm công cộng” của bạn sẽ bị hệ thống thu giữ và tiêu hủy! Hình phạt nghiêm khắc này gọi là “phạt tước” (Slashing).

Đây chính là logic của chứng minh cổ phần (Proof of Stake).

Nó an toàn ở chỗ nào?

An ninh của PoS không còn dựa vào tiêu thụ năng lượng khổng lồ nữa, mà dựa vào chi phí kinh tế khổng lồ.

Trong hệ thống PoS, hành vi xấu sẽ tốn kém vô cùng. Một kẻ muốn làm điều xấu, phải có và đặt cọc một lượng tài sản khổng lồ, để có quyền ghi chép. Nhưng nếu hắn lợi dụng quyền đó để làm điều xấu, số tài sản lớn đã đặt cọc của hắn sẽ bị tịch thu, hắn sẽ là người đầu tiên mất sạch vốn. Cơ chế này đảm bảo rằng tất cả những người có quyền ghi chép đều có động lực mạnh mẽ để duy trì tính trung thực và ổn định của hệ thống, vì chính mạng sống của họ đã “đặt cọc” vào đó.

Trong thế giới PoS, những người tham gia thi đấu, chúng ta gọi là “người xác thực (Validator)”. Ethereum, nền tảng hợp đồng thông minh lớn nhất thế giới, hiện đã thành công chuyển đổi từ PoW sang cơ chế PoS.

Cuộc đối đầu của hai phép thuật

Kết luận

Vì vậy, bạn thân mến, cơ chế đồng thuận chính là “quy tắc nghị sự” của blockchain, là linh hồn của nó. Nó là một mạng lưới phi tập trung, duy trì trật tự, thống nhất ý chí, tiến về phía trước trong một quy trình dân chủ mà không cần có lãnh đạo trung ương.

Dù là PoW tiêu tốn năng lượng khổng lồ, hay PoS dựa trên việc đặt cọc tài sản khổng lồ, mục tiêu của chúng đều giống nhau: sử dụng một mô hình kinh tế tinh tế để khuyến khích hành vi ghi chép trung thực, khiến các hành vi tấn công ác ý trở nên vô lợi, thậm chí là mất sạch vốn.

Giờ đây, chúng ta đã hiểu nền tảng niềm tin của blockchain (băm, khối, chuỗi), cũng như phép thuật quản trị của nó (cơ chế đồng thuận). Tiếp theo, đã đến lúc chúng ta khám phá xem, trên những nền móng vững chắc này, đã xây dựng nên những “kiến trúc vĩ đại” nào rồi. **$DOGE **$HOT **$NMR **