Proof of Stake (PoS) được giới thiệu vào năm 2011 tại diễn đàn Bitcointalk nhằm đưa ra hướng giải quyết cho vấn đề nhức nhối của cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW) của Bitcoin vào lúc đó. PoS đã được chứng minh sẽ là giải pháp tương lai cho PoW khi có khả năng giải quyết hiệu quả các vấn đề Bitcoin đang gặp phải, cụ thể là mức tiêu thụ điện năng quá lớn sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.
Proof of Stake là gì?
Proof of Stake là quá trình lựa chọn ngẫu nhiên các ‘Node’ (người xác thực) trong hệ thống để tham gia quá trình xác thực các giao dịch trong khối, ký xác nhận khối và đưa vào chuỗi khối (blockchain).
Các node được lựa chọn được gọi là ‘Validator’. Quá trình lựa chọn sẽ thông qua các yếu tố như: tính ngẫu nhiên, số lượng coin các Node tham gia quá trình đăng ký xác thực và độ tuổi của các Node.
Quá trình lựa chọn
- Tính ngẫu nhiên của PoS sẽ đảm bảo tính công bằng cho các node tham gia ngược lại với cơ chế đồng thuận PoW – khi các Node có lợi thế về hiệu suất (năng lượng) sẽ có cơ hội cao hơn để xác thực khối. Với PoS các Node được lựa chọn ngẫu nhiên để tham gia xác thực thường là các Node có tỉ lệ hàm băm (hashrate) thấp nhất.
- Số lượng coin các Node nắm giữ cũng là yếu tố quyết định Node có được lựa chọn hay không. Cơ chế PoS buộc người xác thực phải ký gửi một số lượng coin nhất định để đảm bảo tính xác thực ở mức cao nhất và đảm bảo tính cạnh tranh công bằng khi phần thưởng nhận về trong PoS là tất cả phí giao dịch diễn ra khối.
- Độ tuổi coin của Node là khoảng thời gian các Node tham gia ký gửi coin được yêu cầu đến khi có cơ hội được lựa chọn. Độ tuổi được dựa trên công thức nhân số ngày các coin được giữ làm cổ phần với số lượng các coin đó.
Ba yếu tố trên sẽ là các điểm then chốt trong quá trình lựa chọn một Node trở thành Validator, đóng góp vào quá trình xác thực các giao dịch trong khối và thêm vào chuỗi khối (blockchain).
Proof of Stake hoạt động như thế nào?
Ban đầu người tham gia phải ký gửi một lượng coin vào hệ thống hay được gọi là Mining Pool, số lượng ký gửi càng nhiều sẽ gia tăng cơ hội trở thành Validator. Lúc này quá trình lựa chọn sẽ được diễn ra, dựa trên 3 yếu tố then chốt được đề cập ở trên mà các Nodes trở thành Validators.
Công việc của Validator là xác nhận các giao dịch có trong khối, ký xác nhận, thêm khối vào chuỗi khối và cuối cùng là nhận phần thưởng. Phần thưởng ở đây sẽ là các phí giao dịch trong khối đó. Trong trường hợp Validators xác nhận sai hoặc vi phạm hệ thống (hack) sẽ mất toàn bộ số coin đã ký gửi và không thể trở thành Validator trong một khoảng thời gian nhất định. Phần thưởng nhận được thường sẽ ít hơn số lượng coin Validator đó đã ký gửi nhằm đảm bảo tính an toàn cho hệ thống khi bị tấn công, phần lỗ cũng sẽ nhiều hơn lãi nếu vi phạm xác thực.
Phần thưởng sẽ được trao cho Validator sau khi từ bỏ quyền xác thực trong một khoảng thời gian nhất định để đề phòng trường hợp Validator làm giả xác thực và trốn chạy.
Tấn công mạng lưới thông qua tỉ lệ nắm giữ – 51% Attack
Tấn công 51% là một tổ chức hoặc cá nhân có lượng nắm giữ số lượng coin chiếm hơn 50% coin trong toàn hệ thống. Lúc này, tổ chức hoặc cá nhân đó có quyền ghi đè lên cơ chế đồng thuận của mạng lưới và thực hiện các hành vi độc hại như double spending hay giao dịch OTC (giao dịch ngoài luồng) số lượng lớn coin trong hệ thống.
Về cơ bản chiếm giữ 51% số lượng coin trong hệ thống rất khó vì phải trả rất lớn chi phí về năng lượng hay chi phí để sở hữu hơn 50% trên tổng khối lượng coin nếu coin đó có giá trị thị trường cao.
Ưu điểm và nhược điểm của Proof of Stake
Ưu điểm:
- Thân thiện với môi trường: PoS không đòi hỏi quá nhiều máy chủ tham gia quá trình khai thác – vốn tiêu thụ nguồn điện năng rất lớn để giải các thuật toán với mục đích đóng một khối.
- Tính bảo mật cao: Khi các điều kiện để tấn công hệ thống là quá khó (phải nắm giữ hơn 50% tổng số lượng coin) và sẽ mất toàn bộ số lượng coin khi tấn công thất bại khiến phần thiệt hại nặng nề hơn phần thưởng đáng lẻ nhận được.
- Phí giao dịch thấp: Do không phải trả cho các thợ đào (PoW) nên chi phí giao dịch được giảm đáng kể.
Nhược điểm:
- Tính phi tập trung: Do số lượng coin được ký gửi là một trong những yếu tố then chốt để lựa chọn làm Validator – người nắm giữ nhiều số lượng coin sẽ có tiếng nói có trọng lượng hơn, điều này làm mất đi tính phi tập trung của dự án khi các nhà phát triển dự án phải nghe theo ý của những người nắm giữ số lượng coin lớn.
- Khóa coin/token: Người tham gia quá trình xác thực sẽ phải ký gửi coin của mình trong một khoảng thời gian cố định vào hệ thống và được khóa số lượng coin đó. Điều này có thể gây thiệt hại nếu giá trị của đồng coin giảm nhưng không thể cắt lỗ.
Kết luận
Cơ chế đồng thuận Proof of Stake là một bước tiến lớn trong quá trình giải quyết các vấn đề mà PoW đang gặp phải liên quan đến môi trường, phí giao dịch, và tính công bằng (các thợ đào PoW với máy đào nhanh và mạnh có lợi thế lớn hơn rất nhiều khi tham gia quá trình đào coin và nhận thưởng). Ngày càng có nhiều giải pháp hơn trong việc giải quyết các vấn đề mà các ông lớn Bitcoin hay Ethereum đang gặp phải và hướng đến một môi trường lành mạnh và tươi sáng hơn cho thị trường tiền điện tử.
