Tác giả: Người đóng góp Decred, Richard Red

Cơ chế đồng thuận của blockchain được sử dụng để đảm bảo rằng những người tham gia đồng ý về trạng thái hiện tại của blockchain một cách nhất quán. Cơ chế đồng thuận xác định các nút nào có thể thêm các khối giao dịch mới và một trong những mục tiêu chính của nó là đảm bảo rằng chuỗi khối không bị viết lại.

Đồng thuận bằng chứng công việc (POW)

Blockchain với bằng chứng công việc sự đồng thuận (như Bitcoin) chỉ có thể được tạo ra bởi những người khai thác, những người triển khai phần cứng và tìm ra cách giải quyết một cách hiệu quả một vấn đề toán học cụ thể. Mỗi khi người khai thác hoàn thành dự đoán hợp lệ, mạng blockchain có thể chấp nhận khối mà họ đã xây dựng. Mặc dù các thợ mỏ có thể chọn một trong hai chuỗi để thực hiện tính toán, nhưng mạng chỉ chấp nhận chuỗi có nhiều bằng chứng công việc nhất (tức là có nhiều hàm băm hoặc tính toán nhất) là hợp pháp. Điều này có nghĩa là những người khai thác được khuyến khích khai thác trên chuỗi dài nhất và khi họ phát hiện ra một khối mới hợp lệ, họ sẽ cố gắng tìm giải pháp về cách xây dựng trên khối mới.

Khó khăn trong việc viết lại blockchain nằm ở vai trò của nó như một sổ cái ghi lại các giao dịch tài chính. Khi một giao dịch gửi tiền đến ví xuất hiện trong một khối và các khối khác (đã được xác nhận) đã được xây dựng trên khối đó, thì khối (giao dịch) đó sẽ không thể được viết lại.

Nếu một thực thể kiểm soát đủ sức mạnh băm để tấn công "chuỗi thực", nó có thể thay thế chuỗi mới nhất bằng cách xây dựng lại khối "cũ". Các khối thực hiện việc viết lại (hoặc xây dựng lại) chuỗi khối . Sau đây là mô tả ngắn gọn về loại tấn công này, còn được gọi là tấn công 51%:

Kẻ tấn công trước tiên gửi tiền vào sàn giao dịch, giao dịch được ghi lại trong khối X và sau đó kẻ tấn công bắt đầu Xây dựng một chuỗi song song khác của riêng mình (không phát khối lên mạng). Khi đạt đến số lượng xác nhận cần thiết cho giao dịch gửi tiền, kẻ tấn công sẽ chuyển đổi mã thông báo sang loại tiền tệ khác và rút chúng khỏi sàn giao dịch. Khi giao dịch rút tiền hoàn tất, kẻ tấn công sẽ giải phóng một chuỗi song song được xây dựng độc lập và nếu chuỗi khối này có nhiều PoW (khối) hơn chuỗi ban đầu, mạng sẽ chấp nhận nó như một chuỗi hợp pháp, trong khi chuỗi khối ban đầu ( (chứa mã của kẻ tấn công) giao dịch nạp tiền) sẽ trở thành phiên bản lịch sử và biến mất. Kẻ tấn công sau đó có thể tự do sử dụng lại mã thông báo.

Vì thợ đào là thực thể duy nhất có thể thêm khối trực tiếp vào chuỗi khối trong các loại tiền điện tử giống PoW nên điều này mang lại cho họ vai trò quan trọng trong quản trị. Nếu các quy tắc đồng thuận cần được sửa đổi trong mạng blockchain, chúng phải được hỗ trợ bởi phần lớn các ví dụ tính toán băm. Một "soft fork" yêu cầu có đủ thợ mỏ xác định lại các quy tắc đồng thuận mới để người dùng có thể giao dịch và mong đợi giao dịch của họ được xử lý chính xác và dữ liệu giao dịch được đóng gói theo khối. "Hard fork" sẽ chia mạng blockchain ban đầu thành hai phần và hầu hết các thợ mỏ đều chấp nhận rằng "chuỗi có PoW của công việc là chuỗi chính xác" và các thợ mỏ sẽ có quyền quyết định chuỗi nào được coi là hợp pháp.

Đồng thuận Bằng chứng Cổ phần (POS)

Đồng thuận Bằng chứng Cổ phần là một cách khác để quyết định những người khai thác nào có thể thêm một cách mới để chặn và xác minh trạng thái hiện tại của chuỗi khối. Giải quyết vấn đề thông qua bằng chứng cổ phần, thay vì cạnh tranh giữa những người khai thác, xác định nhà sản xuất khối tiếp theo thông qua một số cơ chế dựa trên số lượng mã thông báo (hoặc "cổ phần") trong ví. Quá trình đồng thuận dựa trên nguyên tắc những người có lợi ích cao nhất sẽ đưa ra những quyết định có trách nhiệm và hợp lý cho toàn bộ mạng lưới.

Sự đồng thuận về bằng chứng cổ phần giúp loại bỏ nhu cầu về các hoạt động khai thác tiêu tốn nhiều năng lượng, nhưng việc thiếu chi tiêu năng lượng đáng kể sẽ tạo ra một vấn đề khác, đôi khi được gọi là “không liên quan . ”Lấy fork làm ví dụ, POS giả ("giả mạo" thường được sử dụng thay vì "đào") sẽ được khai thác trên hai chuỗi riêng biệt, vì chi phí tạo ra một chuỗi khác là rất nhỏ, vì vậy họ có thể kiếm được lợi nhuận trên cả hai chuỗi chuỗi cùng một lúc. Đây là một vấn đề đối với mạng blockchain, vì mục đích của cơ chế đồng thuận là chỉ nhận ra rằng có một chuỗi hợp pháp và chỉ nhận ra trạng thái của chuỗi hợp pháp.

Bằng chứng cổ phần có một số vấn đề khác với việc phân phối mã thông báo. Công cụ khai thác PoW có chi phí cao (phần cứng, điện) và thường cần bán một phần lớn số token mà họ khai thác để đáp ứng các chi phí này. Do đó, nhiều đồng tiền khai thác được có thể được mua trên thị trường và không được người khai thác tích trữ. Chi phí làm giả bằng chứng cổ phần rất thấp và họ không cần bán số token mà họ có được để duy trì hoạt động của mạng. Những người nắm giữ cổ phần lớn tham gia bằng chứng cổ phần có xu hướng tăng tỷ lệ mã thông báo đang lưu hành vì họ thu được số lượng lớn phần thưởng và phí giao dịch từ người dùng mạng. Điều này được ví như chế độ phong kiến, nơi mạng được sở hữu và kiểm soát bởi những người nắm giữ mã thông báo lớn và người dùng phải trả phí cho việc sử dụng của họ. Trong POS, một số hạn chế thường được đặt ra để người dùng thông thường không thể trực tiếp tham gia vào sự đồng thuận bằng chứng cổ phần.

PoW/PoS lai

Mục tiêu của bằng chứng công việc kết hợp và bằng chứng- hệ thống cổ phần là kết hợp Cả hai đều có điểm mạnh và cân bằng điểm yếu của nhau. Decred là một trong số ít tiền điện tử sử dụng hỗn hợp các cơ chế đồng thuận PoW và PoS, đồng thời tích hợp chúng để tạo ra cơ chế đồng thuận đa yếu tố và kết hợp.

Theo một nghĩa nào đó, "Masternode coin" cũng là một cơ chế kết hợp, bởi vì chúng có thành phần bằng chứng công việc có thể nhận dạng được, thực hiện vai trò tương tự như Bitcoin và là các nút đặc biệt bổ sung các vai trò. Các nút đặc biệt này cũng thường giữ một số lượng token nhất định làm tài sản thế chấp để chứng minh rằng chúng có thể đáng tin cậy và mang lại lợi ích tốt nhất cho mạng, tương tự như cơ chế bằng chứng cổ phần. Dash là mã thông báo masternode ban đầu và gọi mô hình này là Bằng chứng dịch vụ. Bài viết này tập trung vào các thành phần có bằng chứng cổ phần kết hợp, do đó, nó sẽ không thảo luận về phạm vi mã thông báo có tính đến mã thông báo masternode hoặc bằng chứng dịch vụ.

Thành phần PoW của Decred tương tự như các dự án dựa trên PoW khác và sử dụng hàm băm Blake-256. Thành phần PoS của Decred và cách nó xây dựng một blockchain khá độc đáo và đáng được giải thích thêm.

Để tham gia bằng chứng cổ phần của Decred, chủ sở hữu phải khóa DCR của họ và mua "vé". Giá vé lẻ được thiết lập theo cơ chế giống như thị trường, với hệ thống nhằm đạt được một số lượng vé nhất định (40.960) - nếu vượt số lượng mục tiêu thì giá sẽ tăng, nếu không đạt số lượng đó thì giá sẽ giảm. Khi người dùng mua vé, DCR mà họ sử dụng sẽ bị khóa (tức là họ không thể chi tiêu số tiền đó) và thời gian khóa kéo dài cho đến khi vé của họ được bỏ phiếu bằng lệnh gọi hàm giả ngẫu nhiên hoặc cho đến khi vé hết hạn sau khoảng 142 ngày. Điều này tạo ra chi phí cơ hội cho cơ chế PoS, một cách để đảm bảo rằng những người bỏ phiếu PoS có được cơ hội công bằng trong trò chơi và hành động vì lợi ích tốt nhất của mạng.

Những người tham gia PoS (còn được gọi là cử tri hoặc các bên liên quan) có thể đóng ba vai trò khác nhau: từ chối bỏ phiếu, bỏ phiếu về những thay đổi đối với quy tắc đồng thuận và sử dụng hệ thống xếp hạng Politeia Hãy bỏ phiếu quản lý cấp độ dự án. Vai trò đầu tiên, “từ chối bỏ phiếu”, là cách trực tiếp nhất để cử tri PoS tham gia duy trì sự đồng thuận.

Bỏ phiếu trong một khối

Khi người khai thác PoW tìm thấy một khối hợp lệ, chúng sẽ được phát trên mạng và để khối được coi là hợp lệ, nó phải có ít nhất 3 trong số 5 phiếu bầu được chọn ngẫu nhiên trong khối. Người bỏ phiếu PoS được yêu cầu giữ ví của họ luôn mở và phải trả lời (hoặc nhờ nhà cung cấp dịch vụ bỏ phiếu đại diện cho họ) khi phiếu bầu của họ được gọi. Khi một vé POS nhất định được gọi để bình chọn và phản hồi, chủ nhân của nó sẽ nhận được phần thưởng.

Khi vé được gọi, chúng sẽ bỏ phiếu cho các giao dịch thông thường của khối trước đó, chọn chấp nhận hoặc từ chối chúng. Các nút trên mạng sẽ không coi khối mới là hợp lệ cho đến khi nhận được ít nhất 3 phiếu bầu. Nếu đa số vé từ chối bỏ phiếu cho giao dịch ở khối trước đó, chúng sẽ được trả lại vào mempool. Các giao dịch thông thường này bao gồm phần thưởng dành cho người khai thác PoW, nhưng không dành cho người bỏ phiếu PoS.

Do đó, người bỏ phiếu PoS có quyền tước phần thưởng của người khai thác mà không ảnh hưởng đến lợi nhuận của chính họ. Điều này hạn chế sức mạnh của các công cụ khai thác PoW và ngăn họ giả mạo các quy tắc đồng thuận của mạng, những quy tắc này phải được các bên liên quan bỏ phiếu. Trên thực tế, khi phát hiện hành vi độc hại hoặc không hiệu quả, người bỏ phiếu PoS có thể "phủ quyết" các hành vi khai thác độc hại này bằng cách bỏ phiếu. Bằng cách này, những người khai thác PoW độc hại sẽ bị ngăn chặn giả mạo giao dịch và nhận phần thưởng bất hợp pháp.

Lớp xác minh PoS này có thể cải thiện đáng kể tính bảo mật của mạng và bảo vệ khỏi hầu hết các cuộc tấn công. Phương pháp phổ biến được sử dụng trong hầu hết các cuộc tấn công chi tiêu gấp đôi là viết lại chuỗi khối bằng cách thay thế chuỗi hiện có bằng hoạt động khai thác riêng tư và lén lút, sau đó xuất bản nó sau một khoảng thời gian và khiến các giao dịch trong chuỗi "cũ" không hợp lệ (tức là Họ có thể chi tiêu gấp đôi). Vì các khối Decred yêu cầu đầu vào gồm các vé được chọn ngẫu nhiên để được coi là hợp lệ và các khối không thể được xây dựng bởi người khai thác PoW cho đến khi nhận được đầu vào này, nên người khai thác PoW không thể khai thác bí mật trừ khi họ cũng kiểm soát hầu hết các vé (xem bài viết bên dưới) .

Việc thiết kế cơ chế PoW/PoS lai có thể làm tăng đáng kể chi phí của các cuộc tấn công mạng vì kẻ tấn công phải phá vỡ hai hệ thống độc lập cùng một lúc. Đặc biệt nếu thành phần PoS được cấu hình để chỉ nhận được vé một cách chậm rãi. Mỗi khối chỉ có thể mua một số lượng vé hạn chế và việc mua số lượng lớn vé sẽ khiến giá tăng mạnh. Ngoài ra, khi cần mua vé, số tiền dùng để mua chúng sẽ bị khóa, khóa tiền của kẻ tấn công để tấn công và khiến chúng có nguy cơ mất giá.

Việc các bên liên quan được chọn ngẫu nhiên bỏ phiếu cho mỗi khối có nghĩa là chuỗi khối phải được chia sẻ với các nút nơi tất cả người tham gia khai thác, do đó tăng cường tính bảo mật của mạng. Cơ chế kết hợp của Decred được thiết kế để cung cấp cho các bên liên quan sức mạnh vượt xa các công cụ khai thác PoW.

Bỏ phiếu sửa đổi đồng thuận

Quyết định ngay từ đầu đã quyết định để các bên liên quan của PoS trở thành khu vực lực lượng ra quyết định chi phối trong quản trị blockchain. Việc sửa đổi hoặc viết các quy tắc đồng thuận yêu cầu quá trình nâng cấp phê duyệt, qua đó các quy tắc đồng thuận của mạng chỉ có thể được sửa đổi sau khi bỏ phiếu. Và những thay đổi chỉ có thể được thực hiện nếu có ít nhất 75% phiếu bầu đồng ý. Quá trình bắt đầu nếu một tỷ lệ phần trăm nhất định người khai thác (95%) và cử tri (75%) đang chạy phần mềm nâng cấp và thực hiện các thay đổi tiềm năng đối với các quy tắc. Nếu đề xuất sửa đổi nhận được hơn 75% sự ủng hộ sau thời gian bỏ phiếu 4 tuần thì nó sẽ được chấp nhận, nếu không thì sẽ bị từ chối và nếu số lượng phiếu bầu không đủ thì việc bỏ phiếu sẽ bắt đầu lại. Nếu đề xuất được chấp nhận, các sửa đổi đối với cơ chế đồng thuận sẽ được kích hoạt sau một tháng.

Quản lý dự án: Politeia

Phần thưởng khối của Decred được chia thành phần thưởng cho người khai thác PoW (60%), phần thưởng cho người bỏ phiếu PoS (30%) và Kho bạc (10%), được sử dụng để tài trợ cho những người đóng góp phần mềm nguồn mở phát triển dự án. Người giữ vé có quyền bỏ phiếu về cách sử dụng phần tiền này, những tính năng nào cần được thêm vào và đưa ra quyết định thông qua nền tảng Politeia.

Suy nghĩ tóm tắt

Vì người bỏ phiếu PoS nhận được 30% phần thưởng khối nên họ không thể đơn giản nắm giữ vốn sở hữu hiện có trong khi duy trì thị phần tương đối của họ trong lưu thông DCR. Hầu hết DCR mới có được bằng cách khai thác từ các công cụ khai thác PoW, do đó giảm bớt vấn đề “không liên quan” của chúng trong hệ thống PoS và cũng đóng vai trò của chúng trong việc bảo vệ mạng. Người khai thác phải bán hầu hết phần thưởng họ nhận được để duy trì chi phí hoạt động, vì vậy phương pháp này đảm bảo nguồn cung DCR hợp lý trên thị trường.

Blockchain Decred trình bày một mô hình kiến trúc độc đáo và là một trong những ví dụ nổi tiếng nhất về hệ thống PoW/PoS lai. Cùng với những thay đổi đáng kể trong cơ chế đồng thuận PoS trong nhóm, các dự án trong tương lai được triển khai thông qua cơ chế PoW/PoS lai cũng rất độc đáo và sẽ không nhất thiết phải tuân theo khuôn khổ Decred hiện tại.