Cơ chế đồng thuận: Làm thế nào Blockchain đạt được sự tin cậy?

[Đỗ Xuân Trường]

Trong một mạng lưới phi tập trung như blockchain, không có một cơ quan trung ương nào để xác nhận các giao dịch hay quyết định trạng thái đúng của sổ cái. Thay vào đó, tất cả các thành viên trong mạng lưới phải đạt được sự đồng thuận về một phiên bản duy nhất, đáng tin cậy của chuỗi khối. Đó chính là vai trò của cơ chế đồng thuận.
Cơ chế đồng thuận là tập hợp các quy tắc và thuật toán mà các nút (node) trong mạng lưới blockchain sử dụng để đồng ý về tính hợp lệ của các giao dịch và thứ tự các khối được thêm vào chuỗi. Nói cách khác, chúng là chìa khóa để duy trì tính toàn vẹn, bảo mật và sự tin cậy của một blockchain phi tập trung.

Tại sao cần cơ chế đồng thuận?

• Chống gian lận: Ngăn chặn việc một bên cố gắng chi tiêu cùng một số tiền hai lần (double-spending).
• Duy trì tính toàn vẹn: Đảm bảo tất cả các nút trong mạng lưới đều có cùng một bản sao chính xác và cập nhật của sổ cái.
• Bảo mật: Bảo vệ mạng lưới khỏi các cuộc tấn công của những kẻ độc hại muốn thay đổi dữ liệu hoặc kiểm soát mạng lưới.
• Phi tập trung: Cho phép mạng lưới hoạt động mà không cần một bên trung gian đáng tin cậy.

Các cơ chế đồng thuận phổ biến

Có nhiều cơ chế đồng thuận khác nhau, mỗi loại có ưu và nhược điểm riêng. Dưới đây là hai loại phổ biến và quan trọng nhất:

1. Proof of Work (PoW) – Bằng chứng công việc

PoW là cơ chế đồng thuận đầu tiên và nổi tiếng nhất, được sử dụng bởi Bitcoin và trước đây là Ethereum.

• Cách hoạt động:
  • Các "thợ đào" (miners) cạnh tranh nhau để giải một bài toán mật mã phức tạp.
  • Việc giải bài toán này đòi hỏi một lượng lớn sức mạnh tính toán (công việc).
  • Thợ đào đầu tiên giải được bài toán sẽ được quyền thêm khối giao dịch mới vào chuỗi và nhận phần thưởng (tiền điện tử mới được tạo ra và phí giao dịch).
  • Các nút khác trong mạng sẽ xác minh giải pháp và đồng ý về khối mới.
• Ưu điểm: Cực kỳ an toàn, phi tập trung cao, đã được chứng minh qua thời gian.
• Nhược điểm: Tiêu tốn rất nhiều năng lượng (do phải giải bài toán), tốc độ giao dịch chậm, khả năng mở rộng hạn chế.

2. Proof of Stake (PoS) – Bằng chứng cổ phần

PoS là một giải pháp thay thế hiệu quả năng lượng hơn so với PoW, được Ethereum chuyển đổi sang vào năm 2022 (The Merge).

• Cách hoạt động:
  • Thay vì cạnh tranh bằng sức mạnh tính toán, các "người xác thực" (validators) được chọn để tạo khối mới dựa trên số lượng tiền điện tử mà họ "đặt cược" (stake) vào mạng lưới.
  • Càng đặt cược nhiều, khả năng được chọn làm người xác thực càng cao.
  • Nếu người xác thực hoạt động không trung thực, họ có thể bị mất một phần hoặc toàn bộ số tiền đã đặt cược (slashing).
• Ưu điểm: Hiệu quả năng lượng hơn nhiều, tốc độ giao dịch nhanh hơn, khả năng mở rộng tốt hơn.
• Nhược điểm: Có thể dẫn đến sự tập trung tài sản (những người có nhiều coin hơn có tiếng nói lớn hơn), một số lo ngại về bảo mật khi mới ra mắt (đã được cải thiện đáng kể).

Các cơ chế đồng thuận khác

Ngoài PoW và PoS, còn có nhiều cơ chế đồng thuận khác đang được phát triển và sử dụng cho các mục đích cụ thể:

• Delegated Proof of Stake (DPoS): Người nắm giữ coin bỏ phiếu cho một nhóm nhỏ các "nhân chứng" để xác thực giao dịch, thường nhanh hơn PoS thuần túy.
• Proof of Authority (PoA): Các nút xác thực là những thực thể được cấp phép và đáng tin cậy (thường dùng trong blockchain riêng tư hoặc liên minh).
• Proof of History (PoH): Sử dụng dấu thời gian để tăng tốc độ và hiệu quả (ví dụ: Solana).

Cơ chế đồng thuận là xương sống của mọi mạng blockchain, đảm bảo rằng tất cả các thành viên đều đồng ý về một phiên bản sự thật duy nhất. Sự lựa chọn cơ chế đồng thuận có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất, bảo mật và mức độ phi tập trung của một blockchain. Khi công nghệ tiếp tục phát triển, chúng ta sẽ thấy sự ra đời của nhiều cơ chế đồng thuận sáng tạo và hiệu quả hơn.