Proof of Stake (POS) là gì? Tìm hiểu toàn tập về thuật toán PoS

Proof of Stake (POS) là một thuật toán đồng thuận được sử dụng trong các mạng blockchain để xác nhận các giao dịch và tạo ra các khối mới trong chuỗi. POS khác với thuật toán Proof of Work (POW) của Bitcoin, nơi các khối mới được tạo ra thông qua quá trình khai thác mỏ. Bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu về Proof of Stake là gì? Những ưu điểm và nhược điểm của PoS.

Nội dung

Proof of Stake (POS) là gì?

Proof of Stake (PoS – Bằng chứng cổ phần) là một thuật ngữ trong lĩnh vực blockchain và được sử dụng để miêu tả một cách thức xác thực giao dịch mới hơn so với Proof of Work (PoW) – một phương pháp khác được sử dụng trong hầu hết các blockchain hiện tại.

Trong PoS, việc xác thực các giao dịch và khai thác các khối mới được thực hiện bởi các cá nhân hoặc tổ chức sở hữu một số lượng token hoặc coin cụ thể trong blockchain đó. Các cá nhân này được gọi là “validator” hoặc “staker”. Các staker phải đặt một số lượng token hoặc coin của họ như là một đặt cược, và họ sẽ nhận được một phần thưởng nếu họ tham gia vào quá trình xác thực giao dịch hoặc khai thác khối mới.

Điều này có nghĩa là việc xác thực và khai thác không phụ thuộc vào việc sử dụng sức mạnh tính toán để giải quyết các bài toán khó như trong PoW, mà thay vào đó dựa trên tỷ lệ lượng token hoặc coin mà các staker đặt cược. Điều này có lợi cho môi trường vì nó giảm thiểu việc sử dụng năng lượng tính toán, tuy nhiên nó cũng có thể dẫn đến một số vấn đề khác, như việc tập trung quyền kiểm soát vào một số ít người sở hữu nhiều token hoặc coin.

Proof of Stake (PoS) hoạt động như thế nào?

Trong Proof of Stake (PoS), các nhà đóng góp vào việc xác thực các giao dịch và tạo khối mới không cần phải sử dụng công nghệ khai thác đồng tiền ảo như trong Proof of Work (PoW). Thay vào đó, các người dùng phải đặt cọc một số tiền ảo của mình để đóng góp vào việc xác thực các giao dịch và tạo khối mới trên blockchain.

Các người dùng đóng góp vào việc xác thực giao dịch bằng cách đặt cọc một số lượng tiền ảo vào một địa chỉ đặc biệt được gọi là “staking address”. Sau đó, họ sẽ sử dụng phần mềm đồng thuận để tham gia vào quá trình xác thực các giao dịch và tạo khối mới.

Trong quá trình xác thực giao dịch, các nhà đóng góp sẽ kiểm tra tính hợp lệ của các giao dịch và đảm bảo rằng không có giao dịch trùng lặp hay gian lận. Sau đó, họ sẽ thêm các giao dịch đã được xác thực vào khối mới và chữ ký của mình sẽ được thêm vào khối đó.

Khi một khối mới được tạo ra, các nhà đóng góp vào việc tạo khối sẽ được chọn ngẫu nhiên từ các địa chỉ đặt cọc. Số tiền đặt cọc của mỗi người dùng sẽ ảnh hưởng đến xác suất họ được chọn để tạo khối mới. Sau đó, những người được chọn sẽ tạo ra khối mới và nhận được phần thưởng từ quá trình này.

Một lợi ích của PoS là nó tiết kiệm năng lượng hơn so với PoW, vì không cần phải sử dụng năng lượng tính toán để giải quyết các bài toán khó như trong PoW. Ngoài ra, PoS cũng giúp giảm thiểu nguy cơ tấn công 51% và các vấn đề liên quan đến trang bị đồng thời làm giảm đáng kể chi phí cho việc đầu tư trang bị khai thác. Tuy nhiên, PoS vẫn còn những vấn đề về tính bảo mật và trung thực của nó, và hiện vẫn đang được nghiên cứu và phát triển để nâng cao tính ổn định và đáng tin cậy của hệ thống.

Lịch sử hình thành Proof of Stake (PoS)

Proof of Stake (PoS) được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 2011 bởi nhà phát triển Sunny King và Scott Nadal khi họ tạo ra đồng tiền ảo Peercoin. Peercoin là đồng tiền ảo đầu tiên sử dụng PoS như cơ chế đồng thuận chính thức thay vì PoW.

Sau đó, PoS đã được triển khai trong các đồng tiền ảo khác như Blackcoin (2014), NXT (2013), và BitShares (2014). Đồng tiền ảo Ethereum, một trong những đồng tiền ảo lớn nhất theo vốn hóa thị trường, đã chuyển sang PoS từ Proof of Work (PoW) sau đó là bản cập nhật Ethereum 2.0 vào tháng 12 năm 2020.

Tuy nhiên, trước khi PoS trở thành một cơ chế đồng thuận phổ biến, nó đã phải đối mặt với nhiều thách thức và tranh luận về tính bảo mật và trung thực của nó. Một số người tin rằng PoS có thể dẫn đến tình trạng tập trung quyền lực và độc quyền của một số nhà đầu tư lớn, trong khi một số người khác tin rằng PoS có thể bị tấn công bằng cách tấn công bên trong của các nhà đóng góp vào việc xác thực giao dịch. Do đó, PoS vẫn đang được nghiên cứu và phát triển để tối ưu hóa tính bảo mật và trung thực của nó.

Các thành phần của hệ thống Proof of Stake (PoS)

Hệ thống Proof of Stake (PoS) bao gồm các thành phần sau:

Đồng coin: Là đơn vị cơ bản để tham gia vào quá trình đồng thuận và đào coin trong hệ thống PoS.
Staking: Là quá trình giữ coin trong ví để xác thực các giao dịch trên mạng và thu được phần thưởng. Việc staking được thực hiện bằng cách đặt coin vào một ví PoS và giữ coin trong ví đó trong một khoảng thời gian nhất định.
Validator: Là người hoặc tổ chức thực hiện xác thực các giao dịch trên mạng. Validator cần phải đặt cọc một số lượng coin để đảm bảo tính trung thực và khả năng tham gia vào quá trình xác thực.
Delegator: Là người giữ coin và ủy quyền cho một validator để thay mặt cho họ xác thực các giao dịch trên mạng. Delegator cũng có thể được thưởng tương tự như validator nếu validator của họ thực hiện thành công quá trình xác thực.
Epoch: Là một chu kỳ thời gian nhất định trong hệ thống PoS. Trong mỗi epoch, các validator và delegator sẽ thực hiện các hoạt động xác thực giao dịch và nhận được phần thưởng tương ứng.
Randomness beacon: Là một cơ chế để tạo ra số ngẫu nhiên để chọn validator trong quá trình xác thực giao dịch. Cơ chế này giúp ngăn chặn các tấn công bên trong bằng cách ngăn chặn một validator độc quyền được chọn liên tục.

Tất cả các thành phần này cùng hoạt động để tạo ra một hệ thống đồng thuận trong Proof of Stake (PoS). Quá trình này giúp giảm thiểu sức mạnh tính toán cần thiết để đào coin, giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ và giúp tăng tính bảo mật của mạng.

Những ưu & Nhược điểm của Proof of Stake (PoS)?

Những ưu điểm:

Proof of Stake (PoS) có một số ưu điểm so với Proof of Work (PoW), đặc biệt là:

Tiết kiệm năng lượng: So với PoW, PoS tiêu tốn ít năng lượng hơn đáng kể. Vì không có quá trình tính toán phức tạp như PoW, PoS không yêu cầu máy tính phải chạy một số lượng lớn phép tính để giải quyết các vấn đề toán học. Điều này giúp giảm đáng kể nhu cầu về năng lượng và giảm tác động của đào coin đối với môi trường.
Cải thiện tốc độ xử lý giao dịch: PoS cũng có thể xử lý giao dịch nhanh hơn so với PoW. Vì các giao dịch được xác thực bởi các validator thay vì các máy tính đào, do đó thời gian xác thực và xác nhận các giao dịch có thể nhanh hơn.
Bảo mật cao hơn: PoS giúp tăng tính bảo mật của mạng bằng cách yêu cầu validator đặt cọc coin để tham gia vào quá trình xác thực. Nếu một validator thực hiện hành vi không trung thực, họ sẽ mất coin của mình. Điều này khuyến khích các validator hoạt động trung thực và tránh các hành vi xấu.
Khả năng phân cấp và phân quyền: PoS cũng cho phép người dùng giữ coin để đóng vai trò validator hoặc delegator, điều này tạo ra sự phân cấp và phân quyền trong mạng. Điều này có thể giúp tăng tính phi tập trung của mạng và giảm khả năng bị tấn công bởi các nhóm độc quyền.
Ứng dụng trong DeFi: PoS đã trở thành một phần quan trọng của hệ sinh thái DeFi, vì nó giúp tăng tính bảo mật và tính khả dụng của các ứng dụng DeFi. Nhờ đó, PoS có thể trở thành một giải pháp tốt cho các ứng dụng tài chính phi tập trung và được sử dụng rộng rãi trong tương lai.

Tóm lại, PoS có nhiều ưu điểm so với PoW, đặc biệt là trong việc tiết kiệm năng lượng, cải thiện tốc độ xử lý giao dịch, tăng tính bảo mật, khả năng phân cấp, phân quyền và ứng dụng trong DeFi.

Những nhược điểm:

Mặc dù Proof of Stake (PoS) có nhiều ưu điểm, nhưng nó cũng có một số nhược điểm, bao gồm:

Trở thành tài sản phổ biến: Vì PoS yêu cầu validator đặt cọc coin để tham gia vào quá trình xác thực, điều này có thể khiến coin trở thành tài sản phổ biến, do đó giá trị của chúng có thể tăng đột ngột. Điều này có thể gây ra sự bất ổn cho thị trường và giúp cho việc tấn công mạng trở nên dễ dàng hơn.
Phân bố không công bằng: Một số người cho rằng PoS có thể dẫn đến sự phân bố coin không công bằng hơn so với PoW. Vì các nhà đầu tư giàu có hoặc các tổ chức có thể mua nhiều coin để đặt cọc và trở thành validator, do đó họ có quyền kiểm soát mạng hơn những người khác.
Thời gian phục hồi hệ thống: Trong PoS, nếu một validator hoặc một nhóm validator có hành vi không trung thực, họ sẽ mất coin của mình. Điều này có thể làm giảm số lượng validator hoạt động trong mạng và cần phải có thời gian để thay thế bằng các validator mới. Trong khoảng thời gian này, mạng có thể không hoạt động tốt, gây ra sự bất ổn cho hệ thống.
Sự phụ thuộc vào số lượng coin đang đặt cọc: Trong PoS, validator càng có nhiều coin đặt cọc, thì họ càng có quyền kiểm soát mạng. Điều này có thể tạo ra sự khác biệt lớn giữa các validator và gây ra sự bất bình đẳng trong mạng.

Tóm lại, PoS có một số nhược điểm như sự phân bố không công bằng, sự phụ thuộc vào số lượng coin đang đặt cọc, thời gian phục hồi hệ thống và trở thành tài sản phổ biến. Tuy nhiên, nhiều nhà phát triển và cộng đồng blockchain đang nghiên cứu và phát triển các giải pháp để giải quyết các vấn đề này.

Những vấn đề mà Proof of Stake (PoS) muốn giải quyết?

Proof of Stake (PoS) được thiết kế để giải quyết một số vấn đề của Proof of Work (PoW), một trong những thuật toán khai thác blockchain phổ biến nhất hiện nay. Các vấn đề mà PoS muốn giải quyết bao gồm:

Tiêu thụ năng lượng: Trong PoW, việc khai thác yêu cầu một lượng lớn năng lượng để giải các thuật toán phức tạp, làm tăng đáng kể chi phí khai thác và ảnh hưởng đến môi trường. PoS sử dụng cách tiếp cận khác để giải quyết vấn đề này bằng cách yêu cầu validator đặt cọc coin thay vì giải các thuật toán phức tạp.
Độ tin cậy: PoW có thể bị tấn công bởi các đào tạo khối bất trung thực, những người cố gắng tạo ra các khối có chứa giao dịch không hợp lệ. Trong PoS, các validator được yêu cầu đặt cọc coin, và nếu họ cố gắng thực hiện các hành vi không trung thực, họ sẽ mất coin của mình. Việc đặt cọc này giúp tăng tính đáng tin cậy của hệ thống.
Khả năng mở rộng: PoW có thể gặp phải vấn đề về khả năng mở rộng khi số lượng người dùng và giao dịch tăng lên, do đó có thể dẫn đến tình trạng chậm hoặc ngưng hoạt động. PoS có thể giải quyết vấn đề này bằng cách tăng cường hiệu suất hệ thống và giảm đáng kể thời gian xác nhận giao dịch.
Phân quyền: PoW có thể dẫn đến sự tập trung quyền lực vào các đào tạo khối lớn, những người có thể có ảnh hưởng đến quyết định trong mạng. PoS có thể giải quyết vấn đề này bằng cách phân bổ quyền lực dựa trên số lượng coin được đặt cọc bởi các validator, giúp tăng tính phân quyền của mạng.

Tóm lại, PoS được thiết kế để giải quyết một số vấn đề của PoW, bao gồm tiêu thụ năng lượng, độ tin cậy, khả năng mở rộng và phân quyền. PoS đang trở thành một lựa chọn phổ biến trong việc tạo ra các blockchain mới và cũng được sử dụng trong các blockchain hiện có để nâng cao hiệu suất và tính bảo mật của hệ thống. Tuy nhiên, PoS cũng có một số nhược điểm, bao gồm khả năng tấn công 51% và vấn đề độ trung thực của validator. Ngoài ra, việc đặt cọc coin có thể làm giảm tính minh bạch của hệ thống do các validator có thể có lợi ích bên ngoài trong quá trình đánh giá các giao dịch. Để giải quyết các vấn đề này, các nhà phát triển đang tiếp tục phát triển các phiên bản mới của PoS với tính năng và tính năng bảo mật tốt hơn.

So sánh Proof of Stake (PoS) với Proof of Work (PoW)

Proof of Stake (PoS) và Proof of Work (PoW) là hai hệ thống khác nhau để tạo ra các blockchain và đảm bảo tính bảo mật của chúng. Dưới đây là một số so sánh giữa PoS và PoW:

Độ phổ biến: PoW được sử dụng phổ biến hơn PoS, vì nó được sử dụng trong các blockchain lớn như Bitcoin và Ethereum.
Độ phức tạp tính toán: PoW yêu cầu các thiết bị đào phải thực hiện các phép tính phức tạp để giải quyết các khối mới, trong khi PoS chỉ đơn giản là đặt cọc coin để trở thành validator.
Tính bảo mật: PoW được coi là đảm bảo tính bảo mật cao hơn PoS, vì khó khăn trong việc tấn công 51% trong PoW cao hơn. Tuy nhiên, PoS cũng có tính bảo mật cao và các nhà phát triển đang nỗ lực để nâng cao tính bảo mật của PoS.
Tiêu thụ năng lượng: PoW tiêu tốn nhiều năng lượng hơn PoS, do đó PoS được xem là giải pháp tiết kiệm năng lượng hơn.
Tính khả dụng: PoS có thể đáp ứng được nhu cầu mở rộng mạng lưới tốt hơn PoW, bởi vì nó không yêu cầu sự đầu tư lớn vào phần cứng đào và các vấn đề liên quan đến mật độ xếp chồng của các thợ đào.

Cách đào coin PoS như thế nào?

Trong Proof of Stake (PoS), việc đào coin không phải dựa trên việc giải mã các khối mới bằng sức mạnh tính toán như Proof of Work (PoW). Thay vào đó, các chủ sở hữu coin phải giữ coin của mình trong một ví tiền điện tử và thực hiện một số hoạt động để xác thực các giao dịch trên mạng. Quá trình này được gọi là “staking”.

Các bước để đào coin PoS như sau:

Tạo một ví tiền điện tử cho coin PoS mà bạn muốn đào.
Mua hoặc kiếm được một số coin PoS để giữ trong ví của bạn.
Mở phần mềm ví tiền điện tử và chọn tùy chọn “staking” hoặc “delegate”.
Chọn một nhà đóng góp nếu có và cung cấp địa chỉ đến nơi lưu trữ coin của bạn.
Chờ đợi để xác thực các giao dịch trên mạng và nhận phần thưởng coin PoS tương ứng.

Trong quá trình đào coin PoS, các chủ sở hữu coin cũng có thể bị phạt nếu họ không thực hiện các hoạt động xác thực đúng cách hoặc nếu họ cố gắng thực hiện các hoạt động gian lận trên mạng. Do đó, việc đảm bảo tính bảo mật và trung thực trong quá trình đào coin PoS rất quan trọng để tránh các rủi ro trong quá trình đầu tư và giao dịch coin PoS.

Những dự án sử dụng Proof of Stake (PoS)

Hiện nay, có nhiều dự án blockchain sử dụng Proof of Stake (PoS) để giải quyết các vấn đề của Proof of Work (PoW) và tăng tính khả dụng của blockchain. Dưới đây là một số dự án tiêu biểu sử dụng PoS:

Ethereum 2.0: Đây là phiên bản nâng cấp của Ethereum, đang chuyển đổi từ PoW sang PoS. Ethereum 2.0 được phát triển để tăng tính bảo mật, tính khả dụng và hiệu suất của blockchain.
Cardano: Đây là một dự án blockchain được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình Haskell và sử dụng PoS để giải quyết các vấn đề về năng lượng và tốc độ của PoW. Cardano được thiết kế để hỗ trợ các ứng dụng phi tập trung và được xem là một trong những dự án blockchain tiên tiến nhất.
Polkadot: Đây là một dự án blockchain khác sử dụng PoS và được phát triển để giải quyết các vấn đề về tính khả dụng và tính mở rộng của blockchain. Polkadot cung cấp một cơ chế giao tiếp giữa các blockchain khác nhau và cho phép các dự án khác sử dụng công nghệ PoS để tăng tính khả dụng và tính bảo mật.
Cosmos: Đây là một dự án blockchain khác sử dụng PoS để tăng tính khả dụng của blockchain. Cosmos cung cấp một cơ chế cho phép các blockchain khác nhau giao tiếp với nhau và được sử dụng để tạo ra các ứng dụng phi tập trung.
Tezos: Đây là một dự án blockchain sử dụng PoS để giải quyết các vấn đề về tính bảo mật và tính khả dụng của PoW. Tezos cung cấp một nền tảng blockchain để tạo ra các ứng dụng phi tập trung và được thiết kế để hỗ trợ việc phát triển các hợp đồng thông minh.