Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn một hướng dẫn cơ bản về Proof of Work. Bạn sẽ tìm hiểu về mục đích của nó, sự khác biệt giữa Proof of Work và Proof of Stake, và nhiều thông tin khác.
Để thuận tiện hơn trong việc điều hướng, hãy xem mục lục:
- Chứng minh công việc là gì?
- Tại sao chúng ta cần PoW?
- Double-spend là gì?
- Cơ chế Proof of Work (PoW) hoạt động như thế nào?
- Bằng chứng công việc (Proof of Work) so với Bằng chứng cổ phần (Proof of Stake)
- Kết luận
- Câu hỏi thường gặp
Chứng minh công việc là gì?
Chứng minh công việc (PoW, viết tắt) là một cơ chế đồng thuận (còn được gọi là) thuật toán đồng thuận) được sử dụng trong tiền điện tử. Nó có tác dụng ngăn chặn. chi tiêu kép. Chứng minh công việc (Proof of Work) thường được gọi là phương pháp bảo mật sổ cái của một loại tiền điện tử.
Là thuật toán đồng thuận đầu tiên được tạo ra, Proof of Work vẫn được coi là thuật toán đồng thuận chủ đạo so với các thuật toán đồng thuận khác. Satoshi Nakamoto, , Bitcoin Người sáng lập đã giới thiệu PoW vào năm 2008. Tuy nhiên, trên thực tế, công nghệ đã làm cho PoW trở nên khả thi đã được biết đến từ trước. trước thời kỳ.
Ví dụ nổi tiếng nhất về thuật toán PoW trong thời kỳ trước khi tiền điện tử ra đời là HashCash của Adam Back. Nó hoạt động như một công cụ để giảm số lượng thư rác bằng cách yêu cầu người gửi thực hiện một lượng tính toán nhất định trước khi gửi email. Lượng sức mạnh tính toán này tương đối thấp đối với một người gửi email cá nhân, nhưng nó tăng đột biến đối với những người gửi hàng loạt email.
Tại sao chúng ta cần Bằng chứng công việc?
Để trả lời câu hỏi này, trước tiên chúng ta cần xem xét cách thức Công nghệ blockchain các tác phẩm.
Trong mạng Bitcoin, người dùng cần hệ thống xác nhận giao dịch vì khi họ phát sóng giao dịch của mình lên mạng, các giao dịch đó không được xác nhận ngay lập tức. Các giao dịch cần phải trở thành một phần của hệ thống blockchain trước tiên. Vì blockchain là một cơ sở dữ liệu mở, mỗi người dùng có thể theo dõi lịch sử của tất cả các khoản tiền trong mạng. Cách đơn giản nhất để hình dung là một cuốn sổ ghi chép.
Đây là ý tưởng:
- Bạn và ba người bạn khác cùng sử dụng chung một cuốn sổ tay;
- Bốn người các bạn sử dụng sổ ghi chép này để theo dõi các giao dịch và xem mỗi người chi tiêu bao nhiêu tiền;
- Để mỗi giao dịch mới được coi là hợp lệ, khi thực hiện giao dịch đó, bạn phải tham chiếu đến giao dịch trước đó đã cung cấp nguồn vốn;
- Vì vậy, nếu một trong những người bạn của bạn cố gắng thực hiện giao dịch bằng cùng một số tiền – giao dịch đó sẽ được coi là không hợp lệ và sẽ bị chặn.
Nhưng đây là vấn đề – hệ thống như vậy chỉ có thể hoạt động cho một nhóm nhỏ những người quen biết nhau và có thể đạt được thỏa thuận khi thực hiện giao dịch, đồng thời ghi chép chi tiết của mình vào một sổ ghi chép chung để đảm bảo tính minh bạch và có thể truy vết hoàn toàn cho các hoạt động của họ. Nhưng nếu bạn muốn áp dụng điều tương tự cho một nhóm người dùng trực tuyến lớn, chẳng hạn như 10.000 người trở lên thì sao? Trong trường hợp này, phương pháp sổ ghi chép sẽ không hiệu quả vì không ai muốn để người lạ quản lý các giao dịch.
Và đó là lý do tại sao mạng lưới tiền điện tử cần có hệ thống Proof of Work (PoW). Cơ chế này hoạt động như một rào cản ngăn người dùng chi tiêu các tài sản mà họ không có quyền chi tiêu. Thuật toán PoW kết hợp lý thuyết trò chơi và mật mã học, cho phép người dùng blockchain Bitcoin cập nhật dữ liệu giao dịch Bitcoin một cách nghiêm ngặt theo hệ thống.
Cơ chế Proof of Work (PoW) hoạt động như thế nào?
Khai thác là gì?
Để hiểu cách Proof of Work thực sự hoạt động, trước tiên chúng ta cần tìm hiểu về khái niệm khai thác (mining).
Khi thêm giao dịch vào blockchain, bạn không thể thêm chúng riêng lẻ – bạn phải gom chúng vào các khối. Ngay khi các giao dịch xuất hiện trong mạng lưới, quy trình như sau: chúng phải được thêm vào một loại khối cụ thể gọi là khối ứng cử viên. Sau đó, khối ứng viên này sẽ chờ quá trình xác thực để trở thành khối hợp lệ – tức là được thêm vào blockchain.
Tạo ra một khối mới không phải là quá trình rẻ nhất. Nó đòi hỏi một nguồn lực nhất định, đó là sức mạnh tính toán. Hoặc sức mạnh khai thác, vì người tạo ra khối được gọi là thợ đào. Một thợ đào (sử dụng máy tính hiện đại có đủ sức mạnh xử lý) giải quyết một bài toán tính toán được gọi là "bài toán tính toán" – tức là, băm Dữ liệu của khối.
Hashing dữ liệu của khối là gì? Điều này có nghĩa là xử lý dữ liệu thông qua một hàm băm để tạo ra một mã băm khối. Sau khi được xử lý qua các hàm băm, một khối mới sẽ nhận được mã duy nhất của nó – một loại dấu vân tay. Dấu vân tay này cung cấp một danh tính riêng biệt cho dữ liệu đầu vào của khối của bạn.
Bạn không thể trích xuất dữ liệu đầu vào từ một hàm băm khối. Tuy nhiên, nếu bạn biết dữ liệu đầu vào, bạn có thể xác định xem khối đó có chính xác hay không. Tất cả những gì bạn cần làm là xử lý dữ liệu đầu vào qua hàm băm và đảm bảo rằng kết quả đầu ra hoàn toàn trùng khớp.
Chứng minh công việc (Proof of Work) yêu cầu giá trị băm dữ liệu phải thỏa mãn các điều kiện nhất định. Để đảm bảo giá trị băm dữ liệu thỏa mãn các điều kiện này, bạn cần chạy nó qua hàm băm. Nếu sau khi kiểm tra, dữ liệu không khớp, bạn cần điều chỉnh nó bằng cách thay đổi một chút. Điều quan trọng cần lưu ý là ngay cả việc thay đổi một ký tự cũng sẽ tạo ra sự khác biệt lớn, khiến kết quả đầu ra trở nên hoàn toàn không thể dự đoán được.
Điều quan trọng nhất là việc tạo ra một khối là một tác vụ mà bạn không thể dự đoán trước. Tất cả đều phụ thuộc vào việc băm một số giao dịch cùng với các dữ liệu quan trọng khác. Điều bạn luôn cần là kết hợp một tập dữ liệu cố định với một phần dữ liệu biến đổi. Nếu thiếu phần dữ liệu biến đổi này, kết quả băm của bạn sẽ luôn không thay đổi.
Dữ liệu biến đổi mà chúng ta đã đề cập được gọi là một nonce. Đó là một con số thay đổi mỗi lần, tạo ra các giá trị băm khác nhau. Quá trình này được gọi là khai thác.
Vậy khai thác là gì?
- Khai thác là quá trình thu thập dữ liệu blockchain và thực hiện hàm băm (hashing) với một giá trị ngẫu nhiên (nonce) nhằm tìm kiếm một giá trị băm cụ thể. Khi một thợ đào tìm thấy giá trị băm phù hợp với các điều kiện do giao thức quy định, họ sẽ được quyền phát sóng các khối mới vào mạng lưới. Đồng thời, blockchain được cập nhật bởi các người dùng khác trong mạng lưới bằng cách thêm các khối mới.
Các điều kiện phải được đáp ứng trong quá trình khai thác tiền điện tử khác nhau tùy thuộc vào loại tiền điện tử. Ví dụ, có những loại tiền điện tử có điều kiện khai thác cực kỳ khó khăn. Tất cả đều phụ thuộc vào... tốc độ băm Của mạng lưới – tỷ lệ băm càng cao, việc tìm kiếm một giá trị băm hợp lệ càng khó khăn. Điều này là một phần của thiết kế – nếu tỷ lệ băm thấp, các thợ đào sẽ tìm thấy đồng tiền quá nhanh, và số lượng của họ sẽ tăng trưởng nhanh chóng.
Tuy nhiên, việc khai thác không phải là không thể. Ý tưởng là nó nên có độ khó vừa phải. Nếu không, sẽ không có lý do gì để các thợ đào khác tham gia. Khai thác là một cuộc cạnh tranh. Mỗi ngày, các thợ đào cạnh tranh với nhau. Công việc mà các thợ đào thực hiện cuối cùng sẽ được thưởng, điều này khích lệ họ tiếp tục khai thác.
Như chúng tôi đã đề cập trước đó, khai thác (tức là giải một bài toán toán học) đòi hỏi lượng sức mạnh tính toán khổng lồ. Nhưng đó chưa phải là tất cả. Như bạn đã biết, máy tính cần điện để hoạt động. Vì vậy, điều này khiến việc khai thác trở thành một nhiệm vụ tốn kém về chi phí điện năng. Nhưng có tin tốt – các hash hợp lệ sẽ được thưởng. Điều này có nghĩa là mỗi khi một thợ đào tìm thấy một hash hợp lệ, họ sẽ nhận được phần thưởng khối. tiền điện tử.
Cryptography khóa công khai là gì?
Dựa trên tất cả các thông tin đã nêu trên, chúng ta có thể rút ra các kết luận sau:
- Khai thác tiền điện tử tốn kém (thiết bị khai thác + lượng điện năng tiêu thụ đáng kể)
- Các thợ đào nhận được phần thưởng khối khi tìm thấy các khối hợp lệ.
- Với dữ liệu đầu vào, người dùng blockchain có thể xác minh tính hợp lệ của khối mà không cần sử dụng quá nhiều sức mạnh xử lý CPU.
Nhưng vấn đề là luôn có những người muốn đi con đường dễ dàng. Trong trường hợp này, những người muốn thử gian lận. Điều đó có thể xảy ra không? Một người có thể tạo ra một số giao dịch giả mạo, gộp chúng vào một khối và thoát khỏi việc tạo ra một khối hợp lệ mới? Về mặt kỹ thuật, câu trả lời là có. Nhưng có cách để ngăn chặn những kẻ xấu lợi dụng blockchain công khai cho mục đích cá nhân của họ.
Để xác minh xem người dùng có quyền chi tiêu quỹ hay không, một cơ chế mã hóa đặc biệt được sử dụng – đó là mã hóa khóa công khai. Nguyên lý hoạt động như sau:
- Khi tạo một giao dịch, người dùng phải Ký vào đây.;
- Chữ ký là công khai và bất kỳ người dùng nào cũng có thể truy cập vào nó;
- Người dùng khác có thể so sánh chữ ký với khóa công khai – nếu chúng khớp nhau, thì giao dịch là hợp lệ;
- Người dùng cũng có thể kiểm tra xem người tạo giao dịch có thực sự có thể chi tiêu số tiền của họ hay không và liệu tổng số tiền đầu ra có thấp hơn tổng số tiền đầu vào hay không.
Để biết thêm chi tiết, Xin vui lòng đọc bài viết này..
Mạng lưới sẽ xóa bất kỳ khối giao dịch không hợp lệ nào, dẫn đến tổn thất tài chính lớn. Vì vậy, gian lận trong mạng lưới blockchain thực sự rất tốn kém. Và đó chính là ý tưởng cơ bản đằng sau cơ chế Proof of Work (và các cơ chế đồng thuận khác):
- Cơ chế đồng thuận PoW khiến việc gian lận trở nên tốn kém, nhưng mặt khác, nó khuyến khích bạn hành động trung thực, từ đó thu được lợi nhuận lớn.
Giao dịch kép là gì?
Khi nói về Proof of Work, có một thuật ngữ cơ bản mà bạn cần biết. Thuật ngữ đó là "double-spending".
A chi tiêu kép Đây cơ bản là một quỹ mà người dùng cố gắng chi tiêu nhiều hơn một lần. Đây là thuật ngữ phổ biến trong các giao dịch tiền điện tử. Lý do là vì tiền điện tử không giống như tiền pháp định – tức là tiền thực sự tồn tại trong thế giới vật lý. Cuối cùng, mọi người tham gia vào tiền điện tử đều phải thừa nhận rằng chúng không có giá trị thực tế trong thế giới vật lý. Tuy nhiên, vì nhiều lý do, tiền điện tử đã trở nên phổ biến trong vài năm qua, dẫn đến cơn sốt tiền điện tử và vô số kỹ thuật lừa đảo. Một trong những kỹ thuật đó là chi tiêu kép.
Hãy làm rõ điều này:
- Bạn không thể thanh toán hai lần bằng tiền mặt, nhưng bạn CÓ THỂ (ít nhất là thử) sử dụng cùng một quỹ tiền điện tử để thực hiện các giao dịch Bitcoin (điều này, tất nhiên, là một hành vi lừa đảo).
Hãy tưởng tượng tình huống sau: bạn mua một tách cà phê và thanh toán bằng tiền mặt. Bây giờ, nếu bạn muốn mua thêm một tách cà phê khác, bạn sẽ không thể sử dụng cùng một tờ tiền đô la đó để thanh toán, vì nó đã được nhân viên thu ngân nhận và lưu trữ trong máy tính tiền. Bạn cũng không thể sử dụng tờ tiền đó tại một cửa hàng khác vì lý do đã được nêu trước đó.
Nhưng với tiền điện tử, bạn có thể thực hiện điều đó. Vì tiền điện tử chỉ là một chuỗi các số 0 và 1 (tức là dữ liệu được nén trong một tệp tin), bạn có thể sao chép dữ liệu này và gửi email cho bao nhiêu người tùy thích. Đó là lý do tại sao việc có các cơ chế ngăn chặn việc sử dụng cùng một số tiền ở nhiều nơi khác nhau là vô cùng quan trọng. Nếu không có các cơ chế này, việc chi tiêu kép sẽ phá hủy một loại tiền tệ.
Để biết thêm thông tin về việc chi tiêu kép, Đọc hướng dẫn này.
Bằng chứng công việc (Proof of Work) so với Bằng chứng cổ phần (Proof of Stake)
Như chúng tôi đã đề cập ở trên, Proof of Work (PoW) không phải là thuật toán đồng thuận duy nhất hiện có. Trong phần này của hướng dẫn, chúng tôi sẽ tìm hiểu về một đối thủ tiềm năng của thuật toán Proof of Work – Bằng chứng cổ phần.
Proof of Stake là gì?
Proof of Stake (PoS) là một cơ chế đồng thuận phổ biến khác cho phép xác thực giao dịch và đạt được sự đồng thuận. Tuy nhiên, PoS sử dụng một phương pháp hoàn toàn khác so với PoW. Khác với Proof of Work, Proof of Stake hoạt động hoàn toàn trên môi trường ảo.
Điều này có nghĩa là trong khi PoW yêu cầu một lượng lớn sức mạnh tính toán để thực hiện hàm chi phí CPU (hoặc giải quyết một bài toán tính toán), đặc điểm chính của PoS là sử dụng các validator. Các validator khóa một khoản đặt cọc để ngăn chặn gian lận. Sau đó, các validator cần quyết định khối tiếp theo sẽ được thêm vào chuỗi là gì. Sau đó, họ đặt cược vào các khối đã chọn. Nếu một khối xuất hiện trong chuỗi, các validator sẽ nhận được phần thưởng tương ứng với tổng số đặt cọc.
PoS có tốt hơn PoW không?
Chứng minh cổ phần (Proof of Stake) vẫn chưa được tích hợp đầy đủ vào các blockchain tiền điện tử. Và một trong những blockchain đầu tiên thực hiện điều này là mạng Ethereum. Cộng đồng Ethereum đang mong đợi chuyển đổi từ Chứng minh công việc (Proof of Work) sang Chứng minh cổ phần (Proof of Stake) trong tương lai gần. Lý do là Chứng minh công việc tiêu tốn quá nhiều điện năng – chức năng định giá CPU yêu cầu nhiều sức mạnh khai thác hơn so với việc xác minh giao dịch thông qua PoS. Và càng nhiều thợ đào tham gia vào các nhóm khai thác, càng cần nhiều sức mạnh hơn.
Nhiều người trên toàn thế giới đang lo ngại về mức tiêu thụ năng lượng này. Đó là lý do tại sao blockchain Ethereum muốn áp dụng cơ chế Proof of Stake trong nỗ lực hướng tới một giải pháp thân thiện với môi trường.
Một điểm khác trong cuộc cạnh tranh giữa PoW và PoS là tốc độ (số lượng giao dịch mỗi giây). Với Proof of Stake, người dùng có thể gửi và nhận tiền chỉ trong vài giây, trong khi quá trình Proof of Work mất nhiều thời gian hơn đáng kể. Ngoài ra, yếu tố này cũng ảnh hưởng đến sự gia tăng của phí giao dịch trong các mạng lưới tiền điện tử.
Cuối cùng, vấn đề an ninh cũng cần được xem xét. Liệu Proof of Stake (PoS) có an toàn hơn Proof of Work (PoW) không? Câu trả lời là có. Nhờ vào giao thức CASPER, PoS có tiềm năng an toàn hơn PoW. Hơn nữa, các cuộc tấn công của hacker vào các hệ thống dựa trên PoS sẽ trở nên đắt đỏ hơn, do đó ít xảy ra hơn.
Kết luận
Ngày xưa, Proof of Work (PoW) là cơ chế ban đầu để phát hiện chi tiêu kép trong phạm vi Bitcoin blockchain. Kết hợp mật mã học, Hàm băm, Và lý thuyết trò chơi, PoW tạo ra một hoạt động an toàn hơn trong một mạng lưới phi tập trung, tạo ra một hệ thống đồng thuận phân tán ổn định.
Câu hỏi thường gặp
Proof of Work là gì?
Protocol PoW là cơ chế xác thực giao dịch trong hệ thống tiền điện tử phi tập trung. Với Proof of Work, việc thực hiện giao dịch kép – một thủ đoạn lừa đảo sử dụng cùng một khoản tiền cho nhiều giao dịch – trở nên không thể thực hiện được.
Sự khác biệt giữa Proof of Stake và Proof of Work là gì?
Có hai điểm khác biệt chính giữa hai giao thức đồng thuận phổ biến nhất. Điểm khác biệt đầu tiên là Proof of Stake áp dụng phương pháp tiết kiệm năng lượng hơn, trong khi Proof of Work yêu cầu lượng điện năng lớn để hoạt động. Điểm khác biệt thứ hai là Proof of Stake tiềm năng an toàn hơn nhờ giao thức CASPER và chi phí ngày càng tăng của các cuộc tấn công hacker.
Bạn muốn nói gì khi nhắc đến “bài toán toán học”?”
Giải quyết một “bài toán toán học” là quá trình khai thác tiền điện tử. Các thợ đào trên toàn thế giới sử dụng thiết bị tính toán đắt tiền và tiêu thụ lượng điện năng lớn để “khai thác” bitcoin (và các loại tiền điện tử khác) bằng cách xử lý lượng dữ liệu khổng lồ để tạo ra các đơn vị mới và thêm chúng vào blockchain.
Token PoW là gì?
Token PoW là một loại “tiền tệ” được sử dụng như một hình thức thanh toán ảo trong một số ứng dụng như email. Nếu một email có token PoW được đính kèm, điều này có nghĩa là email đó không chứa spam. Token PoW cũng được sử dụng cho Chứng minh Công việc Tái sử dụng (Reusable Proof of Work). Vì vậy, về mặt kỹ thuật, token PoW là một phần của hệ thống chống spam.