Đây là bài viết đầu tiên trong số hai bài báo đi sâu hơn vào cuộc tranh luận muôn thuở giữa các thuật toán đồng thuận bằng chứng cổ phần và bằng chứng công việc. Phần này sẽ tập trung vào những vấn đề cơ bản, đồng thời thảo luận về vấn đề tập trung của cải và bất bình đẳng, vốn thường là trung tâm của bất kỳ cuộc tranh luận nào của cộng đồng..
Bitcoin (BTC) và nhiều loại tiền điện tử ban đầu được sinh ra như một hệ thống bằng chứng công việc thuần túy.
Proof-of-stake lần đầu tiên được tiên phong vào năm 2013 bởi Peercoin, một dự án tồn tại cho đến ngày nay.
Đóng góp của Peercoin vào sự phổ biến của PoS có thể bị Ethereum (ETH) lấn át và mục tiêu của nó là chuyển đổi từ PoW – hóa ra là một chặng đường rất dài. Các dự án như Cardano (ADA) hoàn toàn tránh PoW, quyết định PoS sau khi sử dụng phương pháp tiếp cận chính thức để đánh giá cơ chế đồng thuận.
Cộng đồng Bitcoin và Monero (XMR) vẫn là một số trong những người ủng hộ trung thành nhất cho việc khai thác và chứng minh công việc.
Thuật toán đồng thuận là gì?
Trong bất kỳ blockchain nào, thuật toán đồng thuận được thiết kế để giải quyết vấn đề lòng tin giữa những người tham gia mạng. Được sử dụng để thanh toán, thuật toán đồng thuận là mảnh ghép cuối cùng trong câu đố mật mã phức tạp giúp tiền điện tử hoạt động.
Các tính năng cơ bản của giao dịch, chẳng hạn như quyền sở hữu và số tiền, dễ dàng xác minh với sự trợ giúp của mật mã khóa công khai, hoạt động thông qua các thuộc tính toán học cơ bản.
Các thuật toán đồng thuận tồn tại để giảm thiểu cuộc tấn công “chi tiêu gấp đôi”, trong đó kẻ xấu có thể chi tiêu cùng một đồng tiền hai lần (hoặc bất kỳ số lần nào). Giải quyết vấn đề này đòi hỏi một quyết định cân nhắc xem chi tiêu nào trong hai chi tiêu là hợp lệ.
Không có giải pháp toán học thuần túy nào cho vấn đề này. Thay vào đó, các thuật toán đồng thuận sử dụng sự kết hợp của mật mã và các động lực kinh tế để duy trì một mạng chức năng.
Sự đồng thuận của Bitcoin dựa trên một quy tắc đơn giản – chuỗi khối dài nhất là chuỗi khối hợp lệ duy nhất. Hệ thống sau đó được gọi là Đồng thuận Nakamoto, để vinh danh người sáng lập ẩn danh của Bitcoin.
Để làm cho khái niệm hoạt động, việc thêm các khối vào mỗi chuỗi phải tương đối khó. Đây là nơi bằng chứng công việc và khai thác xuất hiện. Mỗi khối được bảo mật thông qua các kỹ thuật mật mã yêu cầu người khai thác cam kết sức mạnh tính toán để thêm khối.
Vì sức mạnh tính toán tỷ lệ thuận với việc sử dụng điện, Bitcoin được bảo đảm trực tiếp bởi một đại lượng vật lý cơ bản – năng lượng.
Theo bằng chứng cổ phần, mạng lưới tự bảo đảm thông qua cam kết cổ phần – một lượng vốn nhất định dưới dạng mã thông báo của chính mạng lưới. Tính bảo mật của nó có nghĩa là bắt nguồn trực tiếp từ giá trị kinh tế được nhận thức của mạng – việc mua phần lớn cổ phần đắt như thế nào.
Nhưng mạng PoW cũng có mối tương quan chặt chẽ giữa giá trị kinh tế và bảo mật. Người khai thác nhận được tiền xu như một phần thưởng, có nghĩa là giá trị của đồng xu càng cao, họ càng kiếm được nhiều tiền.
Những người khai thác mới được khuyến khích bổ sung thêm phần cứng và tiêu tốn nhiều năng lượng hơn để nhận được phần thưởng của họ – điều này giúp tăng tính bảo mật. Theo thời gian, lợi nhuận của mỗi thợ mỏ cá nhân có xu hướng đạt đến trạng thái cân bằng kinh tế do giá điện quyết định.
Do đó, lượng điện dành riêng cho việc khai thác phụ thuộc vào tỷ lệ phát thải và vốn hóa thị trường của đồng xu, trong khi phần lớn nó được tách ra khỏi hiệu suất hoặc hoạt động của mạng. Nhiều người đề xuất PoS coi đây là vấn đề lớn nhất của PoW.
Vấn đề năng lượng
Cointelegraph đã nói chuyện với Aggelos Kiayias, nhà khoa học chính của IOHK, một trong những thực thể đằng sau Cardano, để tìm hiểu thêm về quyết định sử dụng PoS của họ. Cô ấy nói:
“Các khía cạnh tiêu thụ năng lượng và chi phí của các blockchains Proof of Work chắc chắn là một vấn đề cần cân nhắc. Có vẻ như tự nhiên khi nghĩ: “liệu có thể nhận được một giao thức có kiểu cấu hình tương tự, chẳng hạn như blockchain của Bitcoin, nhưng bằng cách nào đó lại không có cùng mức tiêu hao năng lượng?”
Mức tiêu thụ điện của việc khai thác Bitcoin là đáng kể, với công nghệ mới nhất ước tính từ tháng 7 năm 2019, đặt nó ở giá trị hàng năm là 70 terawatt-giờ. Con số này gần với tổng lượng điện sử dụng của một nước châu Âu nhỏ như Áo – mặc dù nếu xét theo góc độ thì nó cũng chỉ bằng 0,28% con số toàn cầu.
Tác động môi trường đang được tranh cãi, với một báo cáo tháng 7 năm 2019 ước tính rằng 74% hoạt động khai thác Bitcoin được thực hiện thông qua các nguồn tái tạo. Những người ủng hộ PoW trong Monero và Bitcoin thường xuyên tranh luận rằng năng lượng được sử dụng trong khai thác không phải là "lãng phí," vì nó là cần thiết để đảm bảo khả năng phục hồi và phân cấp của thuật toán đồng thuận.
Jake Yocom-Piatt, trưởng dự án của Decred, đồng ý với những lo ngại về môi trường nhưng không tin rằng PoS nhất thiết phải là câu trả lời. Nói chuyện với Cointelegraph, anh ấy nói:
“PoW thực sự không thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, cần phải xem xét rằng đó là hệ thống đồng thuận đầu tiên và đơn giản nhất được đề xuất. Chắc chắn có nhiều cách để cải thiện PoW trong tương lai. “
Mặc dù bằng chứng cổ phần cũng liên quan đến việc tiêu thụ năng lượng cho quá trình ủy quyền, nhưng nó thường được đồng ý là ít tốn năng lượng hơn nhiều so với giải pháp bằng chứng công việc tương đương. Tuy nhiên, nhiều ý kiến cho rằng nó thỏa hiệp quá nhiều thứ để đạt được điều này.
Lịch sử PoS đáng tin cậy
Theo Yocom-Piatt, PoS thuần túy có thể đảo ngược, có nghĩa là lịch sử của nó có thể bị thay đổi. Điều này tương tự như một đối số được đưa ra trong Năm 2015 giấy bởi Andrew Poelstra, một nhà toán học tại công ty phát triển Bitcoin Blockstream.
Poelstra lập luận rằng người dùng không thể dựa vào bằng chứng cổ phần để tuyên bố rằng một khối cụ thể là hợp lệ – vì bản thân cổ phần đó phụ thuộc vào các cổ phần trước đó trong chuỗi khối đó, mà cuối cùng không dựa trên gì cả. Anh đã viết:
“Bởi vì không có thời gian chung (và đối với người dùng mới, không có lịch sử chung), không có cách nào để phân biệt những người dùng‘ hiện tại ’đang nắm giữ tiền tệ với những người dùng‘ đang ’nắm giữ tiền tệ đó”.
Ngược lại, lịch sử PoW có thể được xác minh bằng toán học là chính xác và chỉ có thể bị làm giả bằng cách tạo lại toàn bộ lịch sử khai thác của nó. Theo ghi nhận của Poelstra, những người ủng hộ PoS sẽ lập luận rằng miễn là lịch sử ngắn hạn có thể được bảo mật, những thay đổi trong các khối cũ sẽ “mâu thuẫn với lịch sử mà những người tham gia hệ thống ghi nhớ”.
Theo ông, điều này “thay đổi mô hình tin cậy từ mô hình của Bitcoin” thành một mô hình mà sự đồng thuận dựa vào các đồng nghiệp luôn trực tuyến. Trong khi anh ấy tin rằng điều này về mặt lý thuyết có thể hoạt động, anh ấy lập luận rằng mô hình ủy thác như vậy “dễ bị áp lực pháp lý, các cuộc tấn công vào các thực thể‘ đáng tin cậy ’và các cuộc tấn công mạng” – nói ngắn gọn là nó ít chống kiểm duyệt và phi tập trung hơn..
Những người đề xuất PoS đồng ý rằng một khía cạnh nhất định của sự đồng thuận và điều phối xã hội ngoài giao thức là cần thiết để duy trì tính bảo mật của nó, nhưng họ cho rằng hệ thống PoW cuối cùng cũng dựa vào sự đồng thuận xã hội.
Không có người chiến thắng rõ ràng trong dòng lập luận này. Đây là một cuộc tranh luận triết học xoay quanh ý kiến của mỗi cá nhân về việc liệu chủ động dựa vào sự đồng thuận của xã hội có phải là một thỏa hiệp có thể chấp nhận được để giảm mức sử dụng điện hay không. Có lẽ vì lý do này mà cuộc tranh luận đã chuyển sang các chủ đề gây tranh cãi khác.
Mua lại cổ phần so với mua lại công việc
Công bằng kinh tế là một điểm thường được tranh luận đối với cả hai loại đồng thuận. Phù hợp với nguyên tắc phân quyền, cả hai bên đều tìm cách giảm thiểu các vấn đề như tiếp cận không công bằng với hệ sinh thái hoặc sự chênh lệch giàu nghèo ngày càng tăng.
Proof-of-stake thường được coi là một hệ thống mà “người giàu trở nên giàu có hơn” do cách nó thưởng cho quyền sở hữu vốn. Trong một Reddit AMA, Các đại diện của Ethereum Foundation lập luận rằng điều ngược lại là đúng:
“Trong cả hai cơ sở, việc sở hữu một tài sản cho phép tìm kiếm lợi nhuận từ tài sản đó. Sự khác biệt giữa cả hai là trong PoS, ánh xạ vốn để thu lợi trực tiếp và công bằng hơn nhiều (tức là mua mã thông báo, mã khóa, thực hiện nhiệm vụ, đạt được X). Ở đâu trong PoW, việc lập bản đồ vốn để thu được phụ thuộc nhiều vào các yếu tố ngoài giao thức ”.
Trong mạng Cardano, Kiayias nhấn mạnh rằng PoS không phân biệt giữa “đô la của người giàu” và “đô la của người nghèo”. Anh ấy đã giải thích:
“Các hệ thống Proof of Work, nếu bạn nhìn vào chúng, không thể cung cấp cho bạn một phiên bản bình đẳng hoàn hảo [của sự đồng thuận] […] Trong khi trong hệ thống Proof of Stake, về nguyên tắc, bạn có thể gặp tình huống chỉ có một đô la trong túi sức mạnh của người nghèo sẽ tương đương với một đô la trong túi của người giàu. “
Giám đốc điều hành của Equilbalance, một dự án thiết kế một stablecoin thuật toán trên EOS, cũng đồng ý với lập luận của Ethereum Foundation:
“Tôi hoàn toàn ủng hộ đánh giá này. Việc nắm giữ các mã thông báo có khả năng thay thế cao không tạo ra bất kỳ rào cản gia nhập nào và không dẫn đến bất kỳ loại chênh lệch nào miễn là các mã thông báo đã cho có thể truy cập được trên thị trường mở. ”
Họ chia sẻ quan điểm rằng việc khai thác làm tăng chênh lệch giàu nghèo do sự tích tụ của các yếu tố “ngoài giao thức”. Giảm giá hàng loạt, quyền truy cập sớm hoặc thậm chí độc quyền vào phần cứng mới – tất cả những điều này làm cho bằng chứng công việc vốn dĩ không công bằng, theo nhiều người đề xuất PoS.
Alejandro De La Torre, VP tại Poolin, hiện là nhóm khai thác Bitcoin lớn nhất, tin rằng điều hoàn toàn ngược lại – rằng lợi thế của giao thức bổ sung làm cho bằng chứng công việc trở nên công bằng. Nói chuyện với Cointelegraph, anh ấy nói:
“Theo ý kiến của tôi, khả năng tạo ra một con chip mới, tăng tốc hệ điều hành của một giàn khai thác, hoặc theo nghĩa đen là bất kỳ khám phá nào khác mang lại lợi thế cho bạn trong khai thác PoW về cơ bản là lý do tại sao PoW là giao thức ‘kinh tế tiền điện tử’ công bằng hơn. […] PoS chỉ dựa vào việc có tài sản cốt lõi; và bạn càng có nhiều thì bạn càng kiếm được nhiều. Không có cách nào khác để cải thiện tình hình của bạn trong khai thác PoS, tất nhiên là chỉ cần mua thêm tài sản được đặt cọc cơ bản ”.
Bình đẳng về cơ hội là điều quan trọng
Cointelegraph cũng đã nói chuyện với Campbell R. Harvey, giáo sư kinh doanh quốc tế tại Đại học Duke, để tìm hiểu thêm về khái niệm chênh lệch kinh tế và cách nó liên quan đến cơ chế đồng thuận. Tóm tắt quan điểm của mình về khoảng cách chênh lệch giàu nghèo trong kinh tế học chuỗi khối, anh ấy nói:
“Đúng vậy, một chỉ trích của PoS là người giàu ngày càng giàu hơn. Trong PoW, đó là một hoạt động kinh doanh nhiều hơn với các thợ đào không cần giữ BTC, ETH, v.v. Trong PoS, bạn cần phải nắm giữ ”.
Harvey lập luận rằng hai hệ thống có bản chất kinh tế khác nhau, tập trung vào khía cạnh hoạt động kinh doanh của PoW – nơi mà các thợ đào có thể có lợi nhuận âm, bị vượt mặt hoặc thất bại hoàn toàn. Anh ấy đã giải thích:
“Tôi không nghĩ rằng khai thác hiện đại là một yếu tố quan trọng để phân phối của cải. Thật vậy, một lượng lớn khai thác trở nên lỗi thời không phải vì tuổi tác mà vì sự biến động của giá BTC ”.
Khi được hỏi liệu chiết khấu hàng loạt có góp phần tạo ra chênh lệch giàu nghèo hay không, ông trả lời rằng đó là một hiện tượng kinh tế bình thường được gọi là hiệu quả quy mô. Theo ông, khai khoáng “không khác bất kỳ ngành nào khác”.
Harvey sau đó giải thích rằng bất bình đẳng giàu nghèo thường được mong đợi trong bất kỳ hệ thống thị trường tự do nào do “thiên phú bẩm sinh khác biệt về kỹ năng” và may mắn. Anh ấy tiếp tục:
“Chúng ta thường tập trung vào sự bất bình đẳng về cơ hội hơn là sự giàu có. Trong thị trường tự do, bất kỳ ai có ý tưởng tốt sẽ có thể lọt vào top 1%. ”
Từ quan điểm cơ hội, hệ thống bằng chứng cổ phần nói chung là công bằng. Harvey đã chỉ ra mô hình bằng chứng cổ phần được ủy quyền làm ví dụ, trong đó “ngay cả những người nắm giữ nhỏ cũng có thể tham gia vào phần thưởng của người khai thác bằng cách ủy quyền một số cổ phần của họ”.
Mặc dù vậy, các nhóm cố định và mô hình ủy quyền thường có trong bất kỳ hệ thống PoS nào và chúng cũng có thể được thực hiện thông qua các biện pháp ngoài giao thức – tương tự như các nhóm khai thác PoW.
Nhưng De La Torre lập luận rằng bình đẳng về cơ hội cũng áp dụng cho ngành khai thác ASIC. Anh ấy đã giải thích:
“Trong lịch sử, máy móc tồn tại tốt ba hoặc bốn năm trước khi chúng bị lỗi thời – hỏng hóc, độ khó quá cao, v.v. […] Giống như chúng ta đang thấy bây giờ, với sự kết thúc của kỷ nguyên [Bitmain] S9 hùng mạnh, toàn bộ chu kỳ của ngành công nghiệp khai thác lại bắt đầu. Chu kỳ này là sự ra đời của các thợ đào mới, hệ điều hành [hệ điều hành] mới, nguồn cung cấp điện rẻ hơn trên toàn cầu. Chu kỳ này cũng mang lại những người tham gia mới muốn tận dụng lợi thế của việc khai thác PoW. ”
Khai thác không phải lúc nào cũng giống nhau
Kristy Leigh-Minehan, cựu giám đốc công nghệ của Genesis Mining và là một trong những người tạo ra ProgPow, tin rằng nhiều mối quan tâm về bình đẳng chống lại PoW có liên quan cụ thể đến khai thác ASIC. Khi sử dụng phần cứng của người tiêu dùng để khai thác, tính khả dụng rộng rãi của chúng làm giảm nhiều hành vi cạnh tranh được cho là không công bằng. Cô ấy đã giải thích:
“CPU và GPU có các chuỗi cung ứng hiện tại được sử dụng để phân phối cho hàng trăm nghìn cá nhân, mỗi ngày, trên khắp thế giới. Vì vậy, khi bạn xây dựng một thuật toán Proof of Work tận dụng lợi thế của phần cứng đó, bạn đang gánh vác chuỗi cung ứng và kênh phân phối đó, thay vì tạo và phát minh ra của riêng bạn. ”
Theo quan điểm của cô ấy, việc đảm bảo rằng “Alice và Bob có cùng khả năng kiếm tiền” là yếu tố quan trọng trong việc thiết kế một thuật toán PoW phù hợp. Cô thừa nhận rằng các thợ đào sẽ luôn có xu hướng chuyên môn hóa và tối ưu hóa hoạt động của họ, vì vậy, chìa khóa là đảm bảo rằng các thợ đào cạnh tranh công bằng “về phía CapEx”.
Chi tiêu vốn, hoặc CapEx, cho ASIC có thể được giảm đáng kể đối với những người chơi lớn do hiệu ứng quy mô. Mặt khác, GPU và các phần cứng tiêu dùng khác rẻ hơn nhiều và dễ tìm kiếm nguồn hơn đối với những người bình thường, theo Minehan.
Đóng góp cơ bản của PoW
Minehan là một người tin tưởng mạnh mẽ vào sự đóng góp vào hoạt động mạng từ các thợ đào GPU – đặc biệt là từ rất sớm. Cô ấy nhấn mạnh rằng “con người không muốn chi tiêu tiền fiat kiếm được khó khăn của họ cho tiền internet kỳ diệu.” Mặt khác, cô ấy tin rằng đóng góp bằng sức mạnh máy tính đã sở hữu là một đề xuất phù hợp hơn nhiều.
Trên thực tế, khái niệm cung cấp tiền xu ban đầu, về cơ bản là chi tiêu tiền pháp định cho “tiền internet kỳ diệu”. Nhưng điều này không thể tự nó xảy ra – đó là kết quả của nền tảng được đặt ra bởi Bitcoin và Ethereum.
Người trước đây đã hợp pháp hóa toàn bộ khái niệm “tiền internet kỳ diệu”. Hơn 17 tháng đã trôi qua giữa Bitcoin khối genesis vào tháng 1 năm 2009 và giao dịch bánh pizza Bitcoin nổi tiếng vào ngày 22 tháng 5 năm 2010 – lần đầu tiên cung cấp cho BTC một giá trị fiat.
Ethereum được xây dựng dựa trên điều này bằng cách trở thành một trong những ICO đầu tiên vào năm 2013 và chứng minh rằng khái niệm này có thể hoạt động.
Việc phân phối Bitcoin ban đầu về cơ bản là không thể trong môi trường đặt cược. Minehan lập luận rằng chỉ sau khi mạng được ổn định, quá trình chuyển đổi sang đặt cược mới có thể xảy ra.
Yocom-Piatt cũng nhấn mạnh PoW là “nguồn entropy chất lượng cao” để đảm bảo phân phối mã thông báo công bằng. Peercoin cũng dựa vào PoW để phân phối ban đầu.
Các hệ thống khác nhau, không nhất thiết phải tốt hơn hoặc kém hơn
Tóm lại, các cuộc tranh luận về sự bình đẳng kinh tế của bằng chứng cổ phần và bằng chứng công việc có lẽ là cách nhìn sai về nó, như Harvey đề xuất. Khó có thể kết luận rằng một hệ thống này tập trung vào sự giàu có hơn hệ thống kia.
Trong hầu hết các hệ thống PoW, các thợ đào có thể giành được lợi thế không công bằng so với những người khác – nhưng họ cũng có thể thất bại và mất toàn bộ khoản đầu tư mà không phải do lỗi của họ, một điều thường không thể xảy ra trong các hệ thống PoS.
Yocom-Piatt, người có dự án lai, đã tóm tắt rằng “PoS thuần túy về cơ bản khác với PoW thuần túy”.
Ông lập luận rằng việc lai chúng cho phép Decred hưởng lợi từ những gì tốt nhất của cả hai thế giới. Phía PoW “hoạt động tốt như một phương tiện để đánh dấu thời gian” và do đó đảm bảo tính bất biến, nhưng PoS vẫn cần thiết để điều chỉnh các động lực cho quản trị.
Yocom-Piatt tin rằng lợi ích của các thợ đào không phù hợp chặt chẽ với tiền điện tử như đối với các nhà khai thác, điều này dẫn đến “những thiếu sót trong bối cảnh quản trị”.
Kinh nghiệm của Decred có thể cho thấy việc tranh luận PoS đối lập với PoW là sai lầm. Kết hợp cả hai dường như để củng cố bất kỳ điểm yếu nào được nhận thấy mà chúng có thể có riêng lẻ – điều không áp dụng được cho các cuộc tranh luận blockchain khác, chẳng hạn như Ethash so với ProgPow.
Nhưng từ quan điểm quản trị, việc tiếp quản sàn giao dịch gần đây của Steem đã nhấn mạnh rằng những người kiểm soát các mã thông báo nhất thiết phải là chủ sở hữu của các mã thông báo đó.
Phần thứ hai của loạt bài này sẽ giới thiệu chuyên sâu về cách thức hoạt động của quản trị trong PoS và PoW.