Lịch sử và sự phát triển của Proof-of-Stake

Các quan điểm được thể hiện ở đây là của riêng tác giả và không nhất thiết đại diện cho các quan điểm của Cointelgraph.com

Proof of Stake (PoS) lần đầu tiên được Sunny King và Scott Nadal giới thiệu trong một bài báo vào năm 2012 và nhằm giải quyết vấn đề tiêu thụ năng lượng cao của hoạt động khai thác Bitcoin. Vào thời điểm đó, chi phí trung bình 150.000 đô la một ngày để duy trì mạng Bitcoin. Hôm nay, con số này là 6,7 triệu đô la đáng kinh ngạc (nếu chúng ta giả định chi phí 0,12 đô la / watt và nhân nó với ước tính 56.209.833 KWh điện mà mạng Bitcoin đã tiêu thụ vào ngày 13 tháng 10 năm 2017).

Thay vì dựa vào công việc phụ thuộc vào năng lượng của các thợ đào để thêm khối, Sunny và Scott đã đề xuất một phương pháp thay thế được gọi là “đặt cược” trong đó thuật toán xác định sẽ chọn các nút dựa trên số lượng đồng tiền mà một cá nhân có. Nói cách khác, những người đặt cược sẽ có nhiều cơ hội được chọn để thêm một khối vào chuỗi và gặt hái phần thưởng nếu họ “đặt cọc” nhiều tiền hơn trong ví của mình. Họ hy vọng điều này sẽ tránh được chi phí năng lượng ngày càng tăng và khó khai thác hashrate. Tuy nhiên, cơ chế đồng thuận mới của họ không phải là không có các vấn đề riêng của nó.

Bốn vấn đề với PoS

Có bốn thách thức chính trong việc thiết kế hệ thống Proof of Stake:

  1. Phân phối. Vì phần thưởng khối sẽ được chuyển cho người tạo, nên bạn phân phối tiền ban đầu như thế nào?
  2. Độc quyền hóa. Những người có một lượng tiền đáng kể sẽ thu được phần lớn tất cả các loại tiền trong tương lai.
  3. Tấn công 51%. Cũng giống như cách Proof of Work (PoW) phải cảnh giác với cuộc tấn công 51% từ một người khai thác, PoS cũng phải cảnh giác với một người khai thác có tỷ trọng 51% cổ phần.
  4. Không có gì ở Cổ phần (NoS). PoS thêm một khối khi một nút đáp ứng một tập hợp các điều kiện bao gồm trọng lượng cổ phần. Tuy nhiên, đồng xu phân tách khi hai nút đáp ứng các điều kiện này cùng một lúc. Sau đó, fork được giải quyết bằng cách các nút khác ký một trong hai giao dịch. Vấn đề giả định của NoS nảy sinh khi 99% tất cả các nút ký vào cả hai chuỗi vì không có chi phí (không có gì nguy hiểm) để xác minh các giao dịch này. Do đó, người đặt cược 1% có thể có khả năng “chi tiêu gấp đôi” bằng cách thanh toán bằng tiền trên một chuỗi nhưng sau đó xác minh chuỗi kia.

Do đó, có thể hiểu được sự phát triển của PoS khi mỗi đồng xu cố gắng giải quyết những vấn đề này theo cách riêng của chúng. Bây giờ chúng ta sẽ xem xét Peercoin.

Peercoin

PPC

Sunny King đã tạo ra Peercoin (PPC) vào năm 2013 để trở thành tiền điện tử đầu tiên thực hiện Proof of Stake trong khi vẫn giữ Proof of Work (PoW). Nó giải quyết 4 vấn đề của PoS theo những cách sau:

  1. Phân phối. Peercoin sử dụng phân phối giảm dần dựa trên PoW. Ban đầu, PoW được nhấn mạnh nhiều cho giai đoạn phân phối ban đầu của PPC nhưng kể từ đó đã giảm dần.
  2. Độc quyền hóa. Tuổi tiền xu đã được thực hiện để ngăn chặn những người tạo ra nhiều tiền xu thống trị phần thưởng.
  3. 51% các cuộc tấn công. Chuỗi của PPC được bảo mật hoàn toàn bằng PoS mặc dù nó là một chuỗi kết hợp. Các cuộc tấn công rất khó xảy ra bởi vì việc thực hiện một cuộc tấn công là vô cùng tốn kém. Kẻ tấn công phải mua hoặc hối lộ 51% số tiền đặt cọc một cách hiệu quả để thực hiện hành động này. Bất kỳ cuộc tấn công nào cũng sẽ làm mất giá đáng kể đồng tiền và khiến những kẻ tấn công phải trả giá rất lớn.
  4. Không có gì ở Stake. Các nhà phát triển PPC không tin rằng điều này sẽ xảy ra. Tuy nhiên, Sunny đã triển khai các “trạm kiểm soát” tùy chọn lúc đầu trong trường hợp có một cuộc tấn công thành công. Giờ đây, mạng lưới của UBND tỉnh đã hoàn thiện, các trạm kiểm soát đang trong quá trình loại bỏ dần.

Blackcoin

BLK

Giai đoạn tiếp theo của lịch sử PoS này được coi là một giao thức bằng chứng cổ phần thuần túy mà không có bất kỳ khai thác nào và được NXT triển khai lần đầu tiên vào ngày 24 tháng 11 năm 2013. Tuy nhiên, hãy xem xét một đồng tiền khác, Blackcoin, cũng là một bằng chứng thuần túy về cổ phần đã được phát hành ngay sau đó vì nó có giao thức đơn giản hơn và có giai đoạn phân phối ban đầu công bằng hơn.

Blackcoin được tạo ra bởi Pavel Vasin (còn gọi là Rat4) và được phát hành vào tháng 2 năm 2014. Khi Rat4 quyết định tạo BLK, anh ấy đã đề ra loại bỏ tuổi tiền xu và PoW. Ông tin rằng tuổi của đồng xu sẽ làm tăng cơ hội xảy ra cuộc tấn công 51% cổ phần vì các đồng tiền cũ hơn sẽ cần ít hơn 51% số tiền đặt cược để tạo ra một đợt fork. Ông cũng tin rằng tuổi tiền xu không khuyến khích người dùng đặt cược một cách nhất quán. Thay vào đó, các nhà sản xuất được khuyến khích ở lại ngoại tuyến trong 90 ngày để tối đa hóa cơ hội nhận được cổ phần, do đó làm cho mạng kém an toàn hơn. Việc triển khai giao thức PoS v.2 của Rat4 giải quyết bốn vấn đề của PoS theo những cách sau:

  1. Phân phối. BLK đã trải qua giai đoạn Bằng chứng công việc tạm thời mà không cần khai thác trước để đảm bảo phân phối công bằng.
  2. Độc quyền hóa. Điều này đã được giải quyết thông qua một giai đoạn phân phối công bằng.
  3. 51% các cuộc tấn công. Việc mua đủ số xu để thực hiện cuộc tấn công này là vô cùng đắt đỏ. Ngoài ra, đồng tiền sẽ mất giá trị đáng kể.
  4. Không có gì ở Stake. BLK dev cũng tin rằng đây không phải là một mối đe dọa. Tuy nhiên, BLK bao gồm các trạm kiểm soát để bảo vệ chống lại hard fork. Các trạm kiểm soát sẽ bị xóa trong PoS 3.

Ether

ETH

Kể từ Blackcoin, đã có một số lần lặp lại giao thức PoS. Ví dụ: Bitshares là người đầu tiên triển khai Bằng chứng cổ phần được ủy quyền. Nhưng lần lặp lại mới nhất của PoS là nỗ lực của Ethereum (ETH) tại PoS. Động lực để ETH chuyển đổi chủ yếu là mong muốn hướng tới một hệ thống phi tập trung và thân thiện với môi trường hơn. Nếu Máy ảo Ethereum thực sự được sử dụng trên toàn thế giới, thì chi phí điện hàng ngày 6,7 triệu đô la hiện tại của Bitcoin sẽ nhanh chóng bị vượt qua.

Hệ thống PoS của Ethereum sẽ triển khai PoS kiểu Byzantine Dung sai lỗi (BFT). Người xác nhận sẽ được chỉ định ngẫu nhiên phần thưởng khối, tuy nhiên, sự đồng thuận được hình thành thông qua một quy trình nhiều vòng trong đó mọi người xác nhận bỏ phiếu cho một chuỗi. Ethereum KHÔNG sử dụng Proof of Stake vào lúc này và đã có một số nghi ngờ về việc liệu nó có thực sự được triển khai hay không. Với điều đó đã được nói, đây là cách Ethereum hy vọng sẽ giải quyết bốn vấn đề liên quan đến PoS:

  1. Phân phối. ETH đã được phân phối với khoảng 70% được bán trong đợt ICO của nó vào năm 2014, chiếm 70% tổng số Ether đang lưu hành. Mười một triệu đã được trao cho Ethereum Foundation và tiếp tục phân phối qua PoW.
  2. Độc quyền hóa. ETH đã được phân phối. Một cách khác mà ETH hy vọng sẽ giải quyết được vấn đề này là khóa các đồng tiền trong một hợp đồng thông minh để đặt cược. Do đó, việc đặt cược đi kèm với chi phí thanh khoản.
  3. 51% tấn công. Như đã đề cập ở trên, việc mua hoặc hối lộ các nút để tham gia vào một cuộc tấn công 51% là vô cùng tốn kém. Nếu một cuộc tấn công xảy ra, Michael Gubik đề xuất sử dụng các diễn đàn xã hội / kinh doanh / trao đổi để chọn một trong các chuỗi phân nhánh trong Câu hỏi thường gặp về Proof of Stake trên github của Ethereum.
  4. Không có gì ở Stake. Người xác thực sẽ không được nhận dạng khi ký các blockchains mồ côi vì họ sẽ bị trừng phạt.

Phần kết luận

Đã có nhiều lần lặp lại PoS đầy đủ chức năng và an toàn trong lịch sử tiền điện tử từ Hybrid PoS-PoW đến PoS thuần túy đến PoS được ủy quyền. PoS kiểu BFT là nỗ lực mới nhất để giải quyết bốn vấn đề chính xung quanh giao thức do Sunny và Mark đề xuất ban đầu. Mỗi đồng tiền phản ánh một cách tiếp cận khác nhau và mỗi loại đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng. Tuy nhiên, việc chuyển sang PoS phản ánh một bước đi triết lý lớn hơn trong thế giới tiền điện tử hướng tới một hệ thống phi tập trung và thân thiện với môi trường hơn.

* Điều quan trọng cần lưu ý là PoW có những lo ngại về bảo mật của riêng nó, chủ đề nằm ngoài phạm vi của bài viết này. Ngoài ra, một lời cảm ơn đặc biệt đến Nagalim từ PPC và mindphuck từ BLK cho cái nhìn sâu sắc của họ. Cũng cảm ơn Michael Gubik vì đã viết lên Github.

** Bài viết được viết bởi chủ sở hữu tiền điện tử, một nhà tổ chức tiền điện tử và nhà tổ chức cộng đồng cho quần chúng.