Proof of Elapsed Time (PoET) là gì? Tìm hiểu về thuật toán đồng thuận PoET -

Proof of Elapsed Time – Bằng chứng về thời gian đã trôi qua (PoET) là một thuật toán đồng thuận (consensus algorithm) được phát triển bởi Intel, và nó được sử dụng để giải quyết vấn đề chọn ngẫu nhiên người thực hiện khối mới trong mạng blockchain.

Nội dung

Proof of Elapsed Time (PoET) là gì?

Proof of Elapsed Time (PoET) là một thuật toán đồng thuận được sử dụng trong blockchain, nhằm giảm thiểu việc tiêu tốn năng lượng và tài nguyên tính toán so với Proof of Work (PoW) thông qua việc sử dụng chip phần cứng đặc biệt và các khoảng thời gian ngẫu nhiên để lựa chọn các nút tham gia tạo khối mới.

PoET dựa trên một giao thức chạy dài hạn (longest-chain protocol) tương tự như Proof of Work (PoW) của Bitcoin. Tuy nhiên, thay vì sử dụng việc giải các bài toán tính toán phức tạp như PoW, PoET sử dụng một phương pháp ngẫu nhiên để chọn ra những người tham gia (participants) trong mạng để tạo khối mới.

Cơ chế hoạt động của PoET dựa vào sự sử dụng của chip phần cứng đặc biệt (hardware enclaves), như Intel Software Guard Extensions (SGX). Các nút trong mạng sẽ cạnh tranh để tạo một “dấu thời gian” (elapsed time) dựa vào việc tính toán mã hóa và chờ đợi trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên. Nút nào tìm ra “dấu thời gian” nhanh nhất sẽ được chọn để tạo khối tiếp theo và được thưởng bằng các đồng tiền số của mạng.

Sự ngẫu nhiên trong việc chọn “dấu thời gian” làm cho việc đào mới trở nên công bằng và an toàn hơn so với PoW, mà không cần tốn năng lượng và tài nguyên tính toán lớn. PoET cũng đảm bảo tính trung thực của các nút trong mạng, vì nếu một nút cố gắng gian lận bằng cách tạo nhiều “dấu thời gian” hơn một cách không hợp lệ, việc sử dụng chip phần cứng đặc biệt sẽ ngăn cản nút này thực hiện được điều đó.

Xem thêm: Proof of History (PoH) là gì? Tìm hiểu toàn tập thuật toán PoH

Ai là người tạo ra Proof of Elapsed Time (PoET)?

PoET là một phần của nền tảng Hyperledger Sawtooth, một dự án mã nguồn mở của Linux Foundation tập trung vào việc xây dựng các mạng blockchain doanh nghiệp. Nó được phát triển bởi một nhóm kỹ sư tại Intel và được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 2016.

Những vấn đề mà Proof of Elapsed Time (PoET) muốn giải quyết?

Proofs of Elapsed Time (PoET) nhằm giải quyết một số vấn đề quan trọng trong lĩnh vực blockchain, bao gồm:

Bảo mật: PoET giúp đảm bảo tính toàn vẹn của blockchain bằng cách sử dụng một quá trình chọn ngẫu nhiên người nào sẽ được thêm vào danh sách những người xác nhận các giao dịch trong blockchain. Việc chọn ngẫu nhiên này không thể dự đoán được trước, và do đó, không ai có thể kiểm soát được quyền kiểm soát blockchain.
Tiết kiệm năng lượng: PoET được thiết kế để tiêu thụ một lượng năng lượng tối thiểu. Trong một số thuật toán khác, cần phải sử dụng năng lượng lớn để giải quyết các bài toán phức tạp. PoET sử dụng hệ thống chờ ngẫu nhiên để xác định người được chọn xác nhận giao dịch, điều này tiết kiệm rất nhiều năng lượng.
Cân bằng phân tán: PoET giúp đảm bảo rằng việc chọn người xác nhận giao dịch trong blockchain là công bằng và phân tán. Việc chọn người xác nhận dựa vào ngẫu nhiên, giúp mỗi cá nhân hoặc tổ chức có cơ hội bằng nhau để tham gia quá trình này.
Hiệu suất và tốc độ: PoET được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất và tốc độ xác nhận giao dịch. Việc chọn người xác nhận ngẫu nhiên giúp tránh sự cạnh tranh về khối lượng tính toán, làm giảm thời gian chờ đợi xác nhận giao dịch và cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống.

Xem thêm: Proof of address là gì? Tìm hiểu về thuật ngữ Proof of address

Proof of Elapsed Time (PoET) hoạt động như thế nào?

Proof of Elapsed Time (PoET) hoạt động bằng cách yêu cầu các tham gia trong mạng chờ một khoảng thời gian ngẫu nhiên và cạnh tranh để giải quyết một bài toán máy tính khó nhằn. Người tham gia nào có thời gian chờ ngắn nhất và giải quyết bài toán nhanh nhất sẽ được chọn làm người tạo khối tiếp theo.

Dưới đây là các bước hoạt động của Proof of Elapsed Time (PoET):

Bước 1 – Cài đặt:

Mỗi nút trong mạng được cài đặt với một phần mềm PoET. Điều này cho phép nút chạy quy trình PoET để tham gia vào việc tạo khối.

Bước 2 – Chờ ngẫu nhiên:

Mỗi nút đang cạnh tranh để tạo khối sẽ chọn một khoảng thời gian chờ ngẫu nhiên. Việc chọn ngẫu nhiên này đảm bảo tính ngẫu nhiên và công bằng trong việc lựa chọn người tạo khối.

Bước 3 – Điều kiện hợp lệ:

Sau khi nút chờ trong khoảng thời gian đã chọn, nút sẽ tạo một thẻ chứng nhận (enclave quote) để chứng minh rằng nó đã thực hiện chờ trong khoảng thời gian cụ thể. Thẻ này được tạo bởi TEE (Trusted Execution Environment) trên chip Intel SGX (Software Guard Extensions) và bảo đảm tính toàn vẹn của dữ liệu.

Bước 4 – Giải bài toán:

Sau khi có thẻ chứng nhận hợp lệ, nút tiếp tục giải một bài toán máy tính khó nhằn. Việc giải bài toán này yêu cầu tài nguyên tính toán, và người giải quyết nhanh nhất sẽ thắng cuộc.

Bước 5 – Người thắng cuộc:

Nút giải quyết bài toán nhanh nhất và có thẻ chứng nhận hợp lệ sẽ được chọn làm người tạo khối và thêm khối mới vào blockchain.

Điều quan trọng là việc chờ và giải bài toán được thực hiện trong TEE của Intel SGX, điều này đảm bảo tính toàn vẹn và bảo mật của dữ liệu, và ngăn chặn việc gian lận trong quá trình tạo khối. PoET tận dụng lợi thế của phần cứng có khả năng chạy mã không thể sửa đổi để cung cấp một cơ chế chống gian lận hiệu quả và công bằng trong việc chọn người tạo khối.

Xem thêm: Proof of Location (PoL) là gì? Tìm hiểu thuật toán đồng thuận PoL

Những thành phần chính trong Proof of Elapsed Time (PoET)?

Các thành phần chính trong Proof of Elapsed Time (PoET) bao gồm:

Hardware Security Module (HSM): Đây là một phần cứng bảo mật mạnh mẽ và đáng tin cậy. HSM thường được cài đặt trên các thiết bị máy tính hay server và sử dụng các cơ chế bảo mật để giữ cho thông tin bên trong an toàn, không thể truy cập từ bên ngoài.
Enclave: Là một vùng bộ nhớ được bảo vệ và cô lập trên chip xử lý của HSM. Enclave đảm bảo rằng các hoạt động được thực hiện bên trong không bị can thiệp từ các ứng dụng hay tiến trình khác.
Trusted Execution Environment (TEE): Đây là môi trường thực thi đáng tin cậy trong HSM. Nó đảm bảo rằng quá trình sinh số ngẫu nhiên được thực hiện một cách công bằng và không có sự can thiệp từ bên ngoài.
Verifiable Delay Function (VDF): Đây là một hàm tính toán mà việc tính toán giá trị của nó tốn mất một khoảng thời gian xác định. VDF trong PoET được sử dụng để tạo ra chứng thời gian, và quá trình này không thể được rút ngắn hay tối ưu hóa.

Xem thêm: Proof of Burn (PoB) là gì? Tìm hiểu về bằng chứng đốt cháy?

Những ưu và nhược điểm của Proof of Elapsed Time (PoET)?

Những ưu điểm:

Dưới đây là những ưu điểm chính của PoET:

Hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng: PoET sử dụng cơ chế chờ ngẫu nhiên (random wait) để lựa chọn một nhà sản xuất khối mới (block producer) cho mỗi khối. Nhà sản xuất khối đầu tiên hoàn thành việc này sẽ có quyền thực hiện việc xác minh giao dịch và tạo khối mới. Không giống như các thuật toán khác như Proof of Work (PoW) yêu cầu máy tính phải tiêu tốn năng lượng rất nhiều để tìm một giải pháp hợp lệ, PoET chỉ yêu cầu một khoảng thời gian chờ ngẫu nhiên, giúp tiết kiệm năng lượng hơn.
Tính công bằng: PoET cung cấp cơ hội công bằng cho tất cả các thợ đào hoặc nhà sản xuất khối tham gia. Bằng cách chờ ngẫu nhiên, không ai có thể biết được thời gian chính xác khi họ sẽ được chọn. Điều này giúp tránh việc một số cá nhân hoặc nhóm thợ đào có lợi thế không công bằng trong việc tạo khối.
Bảo mật: PoET bảo vệ chống lại các cuộc tấn công chống lại quy trình chọn nhà sản xuất khối bằng cách sử dụng một bộ ngẫu nhiên tạo ra bởi một bên thứ ba đáng tin cậy (trusted enclaves). Điều này giúp ngăn chặn việc thay đổi thời gian chờ một cách bất hợp pháp và tạo ra sự công bằng trong hệ thống.
Dễ triển khai: PoET không yêu cầu việc cài đặt phần cứng đặc biệt hoặc thiết bị chuyên dụng như PoW. Thay vào đó, nó sử dụng cơ chế mềm hơn, giúp dễ dàng triển khai trên nhiều nền tảng và hạ tầng.
Phát triển tài nguyên: PoET khai thác sự phát triển của các bên thứ ba như Intel SGX (Software Guard Extensions) hoặc TEE (Trusted Execution Environments) để cung cấp môi trường tin cậy cho việc tạo ra bộ ngẫu nhiên.

Những nhược điểm:

Dưới đây là một số nhược điểm của Proof of Elapsed Time (PoET):

Tin cậy vào bên thứ ba: PoET yêu cầu sự tin cậy vào bên thứ ba để tạo ra bộ ngẫu nhiên, chẳng hạn như Intel SGX hoặc TEE. Điều này làm tăng mức độ phức tạp và tiềm ẩn nguy cơ an ninh. Nếu bên thứ ba không được xem là đáng tin cậy hoặc bị xâm phạm, sẽ có thể làm suy yếu tính an toàn của cơ chế PoET.
Tiêu tốn tài nguyên phần cứng: Mặc dù PoET không tiêu tốn năng lượng như Proof of Work (PoW), nhưng nó vẫn yêu cầu các tài nguyên phần cứng đặc biệt như Intel SGX để tạo bộ ngẫu nhiên. Điều này có thể làm tăng chi phí triển khai và giới hạn tính khả dụng của hệ thống trên các nền tảng không hỗ trợ phần cứng này.
Thiếu tính phi tập trung tuyệt đối: PoET không hoàn toàn loại bỏ vấn đề về tập trung quyền lực. Nhà sản xuất khối vẫn phải đợi một thời gian ngẫu nhiên để được chọn, nhưng nếu một nhà sản xuất khối có nguồn tài nguyên mạnh hơn so với những người khác, khả năng họ được chọn sẽ cao hơn. Điều này có thể dẫn đến tình trạng tập trung quyền lực trong tay một số nhà sản xuất khối.
Hiệu năng trễ: PoET dựa vào việc chờ ngẫu nhiên để chọn nhà sản xuất khối mới. Nếu nhà sản xuất khối đầu tiên không hoàn thành nhiệm vụ tạo khối, quá trình chờ ngẫu nhiên phải được thực hiện lại, điều này có thể làm giảm hiệu năng và tốc độ của hệ thống.
Khả năng tấn công 51%: Tương tự như các cơ chế khác dựa trên việc chọn nhà sản xuất khối, PoET cũng có nguy cơ bị tấn công 51%. Nếu một thực thể hoặc nhóm kiểm soát hơn 50% sức mạnh tính toán của mạng, họ có thể chiếm quyền kiểm soát và thực hiện các cuộc tấn công bất lợi cho hệ thống.

Xem thêm: Proof of Weight (PoWeight) là gì? Tìm hiểu về thuật toán đồng thuận PoWeight

So sánh giữa PoET với PoW và PoS?

PoET (Proof of Elapsed Time) là một thuật toán đồng thuận trong lĩnh vực blockchain, còn PoW (Proof of Work) và PoS (Proof of Stake) cũng là hai thuật toán đồng thuận phổ biến trong việc xác nhận giao dịch và thêm các khối mới vào chuỗi blockchain. Dưới đây là sự so sánh giữa PoET, PoW và PoS:

1. Proof of Work (PoW):

PoW là thuật toán đồng thuận đầu tiên và nổi tiếng nhất được sử dụng trong Bitcoin và nhiều blockchain khác.
Để tạo một khối mới, các máy đào (miners) phải giải một bài toán tính toán phức tạp, gọi là “bài toán khó” (puzzle). Người máy đào đầu tiên giải được bài toán đó có quyền thêm khối mới vào blockchain và nhận được phần thưởng.
Điểm yếu của PoW là tiêu thụ năng lượng cao và đòi hỏi cấu hình phần cứng đắt đỏ để đào được.

2. Proof of Stake (PoS):

PoS thay đổi cách thức đồng thuận bằng cách dựa vào việc sở hữu tiền mã hóa (stake) của người tham gia hơn là sức mạnh tính toán.
Thay vì giải các bài toán tính toán như PoW, PoS chọn ngẫu nhiên một người tham gia để thêm khối mới dựa trên số lượng tiền mã hóa họ đang sở hữu. Các người dùng có nhiều tiền hơn cơ hội cao hơn để được chọn.
PoS tiết kiệm năng lượng so với PoW, vì không cần giải các bài toán tính toán phức tạp.

3. Proof of Elapsed Time (PoET):

PoET là một cải tiến của PoW nhưng giảm thiểu tiêu thụ năng lượng bằng cách sử dụng mô phỏng chờ đợi (simulated wait time) thay vì giải bài toán tính toán phức tạp.
Mỗi node (nút) trong mạng đặt một thời gian chờ đợi ngẫu nhiên, và node nào có thời gian chờ đợi ngắn nhất sẽ được chọn làm người thêm khối mới vào blockchain.
PoET giảm thiểu tiêu thụ điện năng so với PoW nhưng vẫn đảm bảo tính phân tán và an toàn của mạng.

Tóm lại:

PoW dựa vào sức mạnh tính toán và tiêu thụ năng lượng cao.
PoS dựa vào việc sở hữu tiền mã hóa và tiết kiệm năng lượng.
PoET là phiên bản cải tiến của PoW, giảm thiểu tiêu thụ năng lượng bằng cách sử dụng mô phỏng chờ đợi thay vì tính toán phức tạp.

Xem thêm: Proof of Trust (PoT) là gì? Tìm hiểu về thuật toán đồng thuận Proof of Trust

Những đồng coin sử dụng Proof of Elapsed Time (PoET)?

Một số đồng coin được biết đến sử dụng PoET bao gồm:

Hyperledger Sawtooth: Đây là một nền tảng blockchain mã nguồn mở được phát triển bởi Tổ chức Linux. PoET là một trong hai thuật toán đồng thuận được hỗ trợ bởi Hyperledger Sawtooth, thuật toán còn lại là Proof of Stake (PoS).
IOTA: IOTA là một dự án mã nguồn mở tập trung vào Internet of Things (IoT) và không sử dụng blockchain truyền thống. Thay vào đó, IOTA sử dụng một cấu trúc gọi là Tangle, và PoET được sử dụng trong quá trình chứng thực giao dịch.
Quorum: Quorum là một phiên bản của Ethereum được phát triển bởi J.P. Morgan và sử dụng PoET làm thuật toán đồng thuận để xác minh khối.

Xem thêm: Proof of Space (PoSpace) là gì? Tìm hiểu về thuật toán đồng thuận PoSpace

Lời kết

Proof of Elapsed Time (PoET) đã chứng minh là một trong những phương pháp đáng tin cậy và tiềm năng để đạt được sự minh bạch, công bằng và bảo mật trong các mạng phân tán. PoET đã được phát triển để giải quyết vấn đề bảo mật của Proof of Work (PoW) mà không tốn phí năng lượng cao. Nhờ vào khả năng hiệu quả của nó trong việc xác minh thời gian đã trôi qua, PoET đang được sử dụng trong nhiều ứng dụng từ blockchain đến các hệ thống phân tán khác.

PoET đã tạo ra một tiến bộ quan trọng trong việc đảm bảo tính công bằng trong mạng, loại bỏ sự ưu tiên và sự chênh lệch giữa các tham gia viên. Điều này giúp tăng cường lòng tin và sự đồng thuận giữa các bên trong hệ thống, đồng thời tránh được các vấn đề như tấn công 51% trong Proof of Work.

Tuy PoET đã mang lại nhiều lợi ích, chúng ta vẫn cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển để nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của phương pháp này. Đồng thời, việc đảm bảo tính minh bạch trong việc triển khai và quản lý PoET là một yếu tố then chốt. Chúng ta cần đảm bảo rằng việc thực hiện PoET không bị áp dụng một cách thiên vị và được cộng đồng đồng thuận chấp nhận.

Cuối cùng, PoET đóng góp quan trọng vào sự tiến bộ của công nghệ phân tán và cách mà chúng ta xây dựng và duy trì mạng lưới phân tán. Sự phát triển tiếp tục của PoET và các phương pháp tương tự sẽ tạo nên nền tảng vững chắc cho việc xây dựng các ứng dụng phân tán trong tương lai.

Với tâm huyết và sự cam kết của cộng đồng, chúng ta sẽ tiếp tục tối ưu hóa PoET và mang lại sự cải tiến đáng kể cho hệ thống phân tán. Hãy cùng nhau xây dựng một tương lai hứa hẹn với PoET và công nghệ phân tán, nơi sự công bằng, minh bạch và bảo mật được đảm bảo, và mọi người đều có thể hưởng lợi từ cuộc cách mạng kỹ thuật số này.

Xem thêm: Proof of Retrievability (PoR) là gì? Tìm hiểu về thuật toán đồng thuận PoR

Rate this post