Trong thế giới kỹ thuật số đầy biến động, nơi thông tin được chia sẻ và sao chép dễ dàng, việc đảm bảo tính toàn vẹn và an ninh của dữ liệu là điều tối quan trọng. Proof of Work (PoW) đã nổi lên như một giải pháp đột phá, đóng vai trò là trụ cột cho các blockchain phi tập trung, từ Bitcoin đến Ethereum. Trong bài viết ngyaf hôm nay hãy cùng Betomon tìm hiểu về Proof of Work (PoW) là gì? Cùng với đó là tầm quan trọng của Proof of Work (PoW) trong Blockchain nhé!
Proof of Work (PoW) là gì?
Proof of Work (hay bằng chứng công việc) là một thuật toán đời đầu và được sử dụng khá nhiều trong các Blockchain. Là một cơ chế đồng thuận được sử dụng trong các hệ thống blockchain để xác nhận giao dịch và bảo mật mạng lưới. Nói một cách đơn giản, PoW là một quá trình tính toán phức tạp đòi hỏi các máy tính phải giải quyết những bài toán toán học khó khăn để nhận được quyền xác nhận giao dịch.
Khi người dùng tiền mã hóa muốn chuyển token cho nhau trên blockchain được phát triển dựa trên mô hình PoW, hệ thống mạng lưới của blockchain này sẽ sử dụng một sổ cái phân quyền để đưa các giao dịch vào một block cụ thể. Tuy nhiên, quá trình xác nhận giao dịch và sắp xếp block yêu cầu sự tham gia của con người.
Ví dụ: Đồng coin đầu tiên ứng dụng cơ chế Proof of Work chính là Bitcoin (BTC), ra mắt bởi Satoshi Nakamoto. Nhờ một số đặc điểm về hashrate, halving mà Bitcoin đã trở thành đồng tiền vua và một tài sản được nhiều nhà đầu tư săn đón.
Proof of Work hoạt động như thế nào?
Bạn có thể hình dung Proof of Work như một cuộc đua tìm vàng số. Trong cuộc đua này, các thợ đào (miner) sẽ cạnh tranh nhau để giải một bài toán phức tạp. Mặt khác, điều kiện để có một bài toán phù hợp là bài toán đó phải vừa đủ khó để các thợ đào phải bỏ ra một khoản thời gian, công sức nhất định nhằm phòng ngừa các cuộc tấn công vào mạng lưới mà cũng không quá phức tạp rồi ảnh hưởng đến thời gian giao dịch. Hàm băm (Hash function) sẽ là đáp án cho câu hỏi này.
Hash function, Hashrate là các thuật ngữ khá lạ lẫm đúng không. Ở đây mình sẽ không đi sâu vào vấn đề này mà chỉ nêu một số điểm cần biết về Hash Function đối với blockchain:
Hàm băm có khả năng biến bất kỳ dữ liệu nào (dù là một văn bản ngắn hay một bộ phim dài) thành một chuỗi ký tự có độ dài cố định. Chuỗi ký tự này gọi là giá trị băm (hash value). Đặc điểm của hàm băm là tính một chiều. Bạn không thể nào đoán được đầu vào mặc dù có đoạn mã đầu ra.
Các blockchain sẽ sử dụng một bộ mã Hash Function (với Bitcoin là SHA 256) để đưa ra đề toán. Đề toán ở đây là các dãy số đầu ra và việc của các thợ đào sẽ là việc đoán đầu vào là gì. Để làm được điều đó, người thợ đào phải chạy chương trình thử để đoán từng kí tự đầu vào để làm sao ra đúng được đáp án đã cho. Và việc này đơn thuần chỉ dựa vào đoán, thử và lập lại, bởi việc này chắc chắn không thể đoán được.
Trong PoW, các thợ đào sẽ phải tìm một số (nonce) để khi kết hợp với dữ liệu của khối (block) và đưa qua hàm băm, thì giá trị băm thu được phải nhỏ hơn một giá trị mục tiêu nhất định. Giá trị mục tiêu này được điều chỉnh để đảm bảo rằng trung bình cứ 10 phút sẽ có một khối mới được tạo ra, người thợ đào giải được bài toán block đó sẽ nhận lại phần thưởng là Bitcoin của block đó và phí giao dịch trong block đó.
Ưu và nhược điểm của Proof of Work
Ưu điểm
- Tập trung vào tính cạnh tranh và đối mới
Cuộc đua khai thác Bitcoin không chỉ là cuộc chiến giành lấy những đồng coin mà còn là cuộc chạy đua không ngừng nghỉ để tìm ra công nghệ tiên tiến nhất. Sự cạnh tranh khốc liệt này đã trở thành động lực thúc đẩy sự phát triển vượt bậc của các loại chip khai thác, góp phần nâng cao hiệu năng tính toán toàn cầu, mang lại lợi ích cho những ngành khác.
- Tận dụng nguồn năng lượng dư thừa
Việc khai thác tiền điện tử tạo điều kiện cho một số cộng đồng tận dụng và hưởng lợi ích từ nguồn năng lượng dư thừa, góp phần tạo động lực kinh tế cho vùng.
- Tính bảo mật cao
Đồng thời, cơ chế đồng thuận PoW cũng đảm bảo tính bảo mật và minh bạch cho hệ thống tiền điện tử, tạo niềm tin cho người dùng trên toàn thế giới. PoW sẽ đòi hỏi phí tài nguyên và phần cứng liên tục, thay vì một khoản phí để tham gia như PoS. Giá trị Bitcoin ngày càng tăng lên đã khuyến khích nhiều nhà khai thác tham gia vào mạng lưới, đồng thời tăng sức mạnh và tính bảo mật của nó.
Nhược điểm
- Tiêu thụ nhiều năng lượng
Mặc dù việc khai thác Bitcoin đã góp phần thúc đẩy sự phát triển của các nguồn năng lượng tái tạo, nhưng tiêu thụ năng lượng lớn vẫn là một thách thức đáng kể. Điều đó đã trở thành vấn đề khiến nhiều nhà môi trường chỉ trích. Quá trình khai thác liên tục đòi hỏi một lượng điện năng khổng lồ, gây áp lực lên lưới điện và tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nếu không được quản lý chặt chẽ.
Tuy nhiên, việc tiêu thụ không đồng nghĩa với việc gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Có nhiều báo cáo, nghiên cứu cho thấy rằng những thợ đào Bitcoin sử dụng những nguồn năng lượng khác nhau trong quá trình khai thác của mình. Theo thống kê ước tính rằng năng lượng tái tạo chiếm khoảng 50%-70% tổng lượng điện năng khai thác.
- Rác thải điện tử
Các công cụ dùng để khai thác PoW thường hoạt động hết công suất 24/7. Nhiệt độ cao, độ ẩm và hệ thống thông gió không đủ tại địa điểm khai thác có thể làm giảm tuổi thọ của thiết bị.
Bên cạnh đó, những nhà sản xuất chip ASIC vẫn miệt mài phát triển chip mới, loại bỏ chip cũ, biến chúng thành rác thải điện tử.
- Tốc độ chậm và khó mở rộng
Nếu so sánh với PoS, PoW có tốc độ xử lý giao dịch chậm, rất khó để mở rộng và chi phí cao hơn.
Cấu tạo của cơ chế Proof of Work
Thợ đào – miner
“Thợ đào” là những người tham gia mạng lưới blockchain sử dụng cơ chế đồng thuận bằng chứng công việc (Proof of Work – PoW). Họ đóng vai trò như những “công nhân” không ngừng làm việc, tận dụng sức mạnh tính toán của máy tính để giải quyết những bài toán mật mã phức tạp. Mỗi khi một bài toán được giải, một khối giao dịch mới được tạo ra và thêm vào chuỗi blockchain. Để đổi lại những nỗ lực này, thợ đào sẽ nhận được phần thưởng là các đồng tiền điện tử.
“Work” trong PoW đại diện cho năng lực tính toán mà các node đóng góp để xác nhận một khối giao dịch mới. Sức mạnh này được thể hiện trong hàm băm mật mã SHA-256, tạo nên sự khác biệt cho PoW so với các cơ chế đồng thuận khác.
Một thuật toán quan trọng, được gọi là điều chỉnh độ khó, đảm bảo mạng lưới mất một khoảng thời gian cố định để xác nhận các khối giao dịch mới. Điều chỉnh này diễn ra khoảng mỗi 2016 khối (khoảng 2 tuần) để duy trì thời gian khối ổn định là 10 phút. Đáng chú ý, việc cá nhân người đào gia nhập hoặc rời khỏi mạng lưới không ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ khó trong các khoảng thời gian ngắn.
Phần thưởng – block reward
Khi một thợ đào thành công trong việc tìm ra một “chìa khóa” mật mã phù hợp để “mở khóa” một khối giao dịch mới, họ sẽ được mạng lưới blockchain trao thưởng. Quá trình xác nhận này ngăn chặn các hành động gian lận như lặp chi (double-spending).
Hiện nay, người đào nhận được một phần thưởng cố định là 6,25 BTC/block, cùng với các phí giao dịch người dùng. Cấu trúc thưởng này là động lực cho thợ đào tranh giành tham gia vào hệ thống PoW, khuyến khích tính trung thực, vì bất kỳ cố gắng can thiệp vào hệ thống đều sẽ dẫn đến lãng phí tài nguyên.
Cứ sau một khoảng thời gian nhất định, lượng Bitcoin mà một thợ đào nhận được khi tìm thấy một khối mới sẽ giảm một nửa. Hiện tượng này được gọi là “halving”. Mục đích của việc halving là để giới hạn tổng cung Bitcoin và duy trì giá trị ổn định cho đồng tiền này. Mặc dù halving có thể làm giảm lợi nhuận của các thợ đào, nhưng đồng thời nó cũng giúp giảm áp lực lên mạng lưới và tạo điều kiện cho Bitcoin phát triển bền vững.
Nền kinh tế về đào Bitcoin không hề đơn giản. Có rất nhiều yếu tố tài chính tác động khiến người đào tiếp tục hoạt động, ngay cả khi không có lời nhuận rõ ràng.
Tầm quan trọng của Proof of Work
Proof of Work (PoW) đóng vai trò như một nền tảng vững chắc cho sự tin tưởng trong các hệ thống blockchain. Cơ chế này yêu cầu các thợ đào phải thực hiện một lượng công việc tính toán khổng lồ để tạo ra các khối giao dịch mới. Việc cạnh tranh công bằng này đảm bảo rằng không ai có thể dễ dàng thao túng hệ thống, từ đó tạo ra một môi trường minh bạch và đáng tin cậy. Ở mỗi block, độ khó của các thuật toán sẽ có sự điều chỉnh. Điều đó giúp đảm bảo các block mới được tạo ra với tốc độ ổn định, giúp duy trì nguồn cung và khuyến khích các thợ đào.
Tuy nhiên, chính các nguồn lực hữu hạn như sức mạnh tính toán, năng lượng, thời gian đã hạn chế khả năng mở rộng của PoW.
Tổng kết
Như vậy, Proof of Work là giải pháp ban đầu cho vấn đề chi tiêu hai lần và đã được chứng minh là đáng tin cậy và an toàn. Hy vọng qua bài viết này anh em đã hiểu hơn về khái niệm, cách hoạt động và tầm quan trọng của Proof of Work qua đó có thể vận dụng vào quá trình trade coin để ra được những quyết định chính xác và hiệu quả nhất. Theo dõi Betomon để biết thêm nhiều kiến thức bổ ích xoay quanh các vấn đề trên nền tảng crypto bạn nhé!
 là gì? Đánh giá chi tiết về Proof of Work (PoW) trong Blockchain){kind=link}