Thuật toán đồng thuận là gì? Đặc điểm và nội dung

Đối với các công nghệ blockchain, việc có một thuật toán đồng thuận hiệu quả là cần thiết để đảm bảo rằng tất cả các tham gia trong mạng lưới đều đồng ý về trạng thái chính xác của hệ thống.

Vậy Thuật toán đồng thuận là gì? Hãy cùng CryptoViet Info tìm hiểu qua bài viết sau nhé!

Thuật toán đồng thuận là gì?

Thuật toán đồng thuận (consensus algorithm) trong lĩnh vực mật mã học (cryptography) là một quy trình được sử dụng để đạt được sự thống nhất giữa các tham gia trong một hệ thống phân tán, đặc biệt là trong các hệ thống blockchain.

Trong các hệ thống blockchain như Bitcoin và Ethereum, thuật toán đồng thuận được sử dụng để đảm bảo rằng tất cả các nút (nodes) trong mạng đồng ý về trạng thái của hệ thống và các giao dịch được thực hiện một cách chính xác và an toàn. Thuật toán đồng thuận giúp giải quyết vấn đề trust (sự tin tưởng) và reach consensus (đạt được sự đồng thuận) giữa các nút trong mạng.

Có nhiều loại thuật toán đồng thuận được sử dụng trong các hệ thống blockchain, bao gồm Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS), Delegated Proof of Stake (DPoS), và nhiều thuật toán khác. Mỗi thuật toán có cách thức hoạt động riêng và đòi hỏi các phần tử trong mạng thực hiện một số công việc cụ thể để đạt được sự đồng thuận.

Tại sao thuật toán đồng thuận là quan trọng trong blockchain?

Trong một hệ thống blockchain, không có một tổ chức hay cá nhân nào kiểm soát toàn bộ quyết định. Thay vào đó, quyết định được đưa ra dựa trên sự thỏa thuận của mạng lưới ngang hàng (peer-to-peer). Việc đạt được sự đồng thuận trong một mạng lưới phân tán như vậy là một thách thức lớn.

Thuật toán đồng thuận giúp giải quyết vấn đề này bằng cách xác định cách thức các tham gia trong mạng lưới đưa ra quyết định chung về trạng thái của hệ thống. Nó đảm bảo rằng mọi người trong mạng lưới đều có thể tin tưởng vào tính toàn vẹn và an toàn của dữ liệu trên blockchain.

Lịch Sử Phát Triển Của Thuật Toán Đồng Thuận

Lịch sử phát triển của thuật toán đồng thuận trong blockchain có một hành trình phức tạp và đa dạng, điều này liên quan đến sự tiến bộ của công nghệ và sự cần thiết để xây dựng một hệ thống phi tập trung an toàn và tin cậy.

Ban đầu, thuật toán đồng thuận đơn giản nhất được sử dụng trong blockchain là Proof of Work (PoW). PoW đã được ứng dụng thành công trong Bitcoin, đồng tiền mã hóa đầu tiên ra đời vào năm 2009. Với PoW, người tham gia mạng blockchain phải giải quyết một vấn đề tính toán phức tạp để chứng minh rằng họ đã dành được quyền tạo khối mới. 

Quá trình này giao tiếp qua việc tiêu tốn năng lượng tính toán và sự cạnh tranh giữa các máy tính trong mạng. Một khi một khối mới được tạo, nó được liên kết với khối trước đó, tạo thành chuỗi khối.

Tuy nhiên, PoW đòi hỏi năng lượng rất lớn và gây ra một số vấn đề môi trường. Do đó, các nhà nghiên cứu đã phát triển thuật toán Proof of Stake (PoS) như một phương pháp thay thế. Trong PoS, đồng tiền mã hóa được staked (đặt cược) bởi người tham gia mạng blockchain và người có số lượng lớn đồng tiền này có nhiều khả năng được chọn làm người tạo khối mới. Điều này giúp giảm thiểu nhu cầu về năng lượng tính toán so với PoW và cải thiện tốc độ xác nhận giao dịch.

Sau PoS, các thuật toán đồng thuận khác cũng đã xuất hiện như Delegated Proof of Stake (DPoS), Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), và Proof of Authority (PoA). Mỗi thuật toán này đều có những ưu điểm và hạn chế riêng, nhằm đáp ứng các yêu cầu khác nhau của các ứng dụng blockchain.

Ngoài ra, còn có sự phát triển của các thuật toán đồng thuận mới như Proof of Elapsed Time (PoET), Proof of Capacity (PoC), và Proof of Burn (PoB). Các thuật toán này tiếp tục mang đến những tiến bộ trong việc giảm thiểu sự tiêu tốn năng lượng và tăng cường tính phi tập trung của mạng blockchain.

Trong tương lai, có thể xuất hiện những thuật toán đồng thuận mới khác để đáp ứng các yêu cầu và thách thức của công nghệ blockchain. Sự phát triển của thuật toán đồng thuận trong blockchain là một lĩnh vực quan trọng và đang tiếp tục được nghiên cứu và cải tiến bởi cộng đồng blockchain toàn cầu.

Các thuật toán đồng thuận hiện nay

1. Thuật toán Proof of Work (PoW)

Thuật toán Proof of Work là thuật toán đồng thuận đầu tiên được sử dụng trong Bitcoin và nhiều hệ thống blockchain khác. Đây là một phương pháp đòi hỏi các thợ mỏ (miners) phải giải quyết các bài toán tính toán phức tạp để xác nhận các giao dịch và tạo ra khối mới.

Cách hoạt động của Proof of Work

Khi một giao dịch mới được thực hiện, các thợ mỏ trong mạng lưới sẽ cạnh tranh với nhau để giải quyết bài toán tính toán. Người giải quyết bài toán đầu tiên sẽ được tặng một khoản thưởng và giao dịch mới này sẽ được chèn vào khối tiếp theo của blockchain.

Việc phải giải quyết bài toán tính toán phức tạp đòi hỏi sự tiêu tốn năng lượng và tài nguyên máy tính, điều này đảm bảo tính công bằng và an toàn của mạng lưới. Tuy nhiên, đồng thuận bằng Proof of Work cũng có nhược điểm là tốn kém về năng lượng và không phù hợp cho các ứng dụng có quy mô lớn.

• Đọc thêm: Proof of Work là gì? Tìm hiểu các vấn đề của Proof of Work

2. Thuật toán Proof of Stake (PoS)

Thuật toán Proof of Stake đã được đưa ra nhằm giải quyết nhược điểm của Proof of Work. Thay vì dựa trên việc giải quyết bài toán tính toán, Proof of Stake xác định quyền kiểm soát một khối mới dựa trên số lượng tiền điện tử mà người tham gia đang sở hữu.

Cách hoạt động của Proof of Stake

Thay vì cạnh tranh để giải quyết bài toán tính toán phức tạp, trong Proof of Stake, người tham giasẽ phải "gửi cọc" một số lượng tiền điện tử của họ như một đảm bảo cho việc xác nhận và tạo khối mới. Người gửi cọc nhiều tiền điện tử hơn sẽ có cơ hội kiểm soát khối mới lớn hơn.

Việc sử dụng Proof of Stake giúp tiết kiệm năng lượng hơn so với Proof of Work, vì không cần thực hiện các tính toán phức tạp. Ngoài ra, nó cũng giúp ngăn chặn việc tấn công 51% (51% attack), trong đó một cá nhân hay một tổ chức chiếm được hơn 50% quyền kiểm soát mạng lưới.

• Đọc thêm: Proof of Stake là gì? So sánh PoW và PoS

3. Thuật toán Delegated Proof of Stake (DPoS)

Delegated Proof of Stake là một biến thể của Proof of Stake. Thay vì mỗi người tham gia trong mạng lưới có quyền kiểm soát và tạo khối, DPoS ủy quyền quyền kiểm soát này cho một số lượng nhất định các đại diện được bầu chọn.

Cách hoạt động của Delegated Proof of Stake

Trong DPoS, cộng đồng chọn ra một số lượng nhỏ các nhà ủy quyền (delegates) để đại diện cho mạng lưới. Các nhà ủy quyền này sẽ có trách nhiệm kiểm soát và tạo khối trong mạng lưới blockchain. Mỗi nhà ủy quyền có một số lượng bầu cử (vote) từ người dùng, và số phiếu bầu này sẽ xác định quyền kiểm soát của họ.

DPoS có thể cung cấp hiệu suất cao hơn và tốc độ xử lý nhanh hơn so với các thuật toán khác. Tuy nhiên, việc phụ thuộc vào các nhà ủy quyền có thể gây ra rủi ro liên quan đến sự tập trung quyền lực.

Đọc thêm: Delegated Proof of Stake là gì? (DPoS) Định nghĩa và đặc điểm

Kết luận

Vậy là bạn đã tìm hiểu qua bài viết Thuật toán đồng thuận là gì? Đặc điểm và nội dung. CtyptoViet Info hy vọng bài viết sẽ cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích nhất.

Thuật toán đồng thuận trong blockchain là yếu tố then chốt để đảm bảo tính tin cậy và an toàn của hệ thống. Các thuật toán như Proof of Work, Proof of Stake và Delegated Proof of Stake đóng vai trò quan trọng trong việc xác định cách thức quyết định chung của mạng lưới blockchain.

Proof of Work đã chứng minh được tính hiệu quả trong Bitcoin, trong khi Proof of Stake và DPoS cung cấp các phương pháp tiết kiệm năng lượng và tăng tốc độ xử lý. Việc lựa chọn thuật toán đồng thuận phù hợp là tùy thuộc vào mục đích và yêu cầu của từng dự án blockchain cụ thể.

Thông qua việc sử dụng các thuật toán đồng thuận này, blockchain đã trở thành công nghệ cách mạng có khả năng thay đổi cách chúng ta tương tác, giao dịch và lưu trữ dữ liệu. Với tính bảo mật và tính toàn vẹn cao, blockchain có tiềm năng để ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Tìm hiểu thêm:

• Proof of History là gì? Khám phá sự thay đổi trong thời gian
• Proof of Authority là gì?  (PoA) Khái niệm và cách hoạt động
• (PoC) Proof of Capacity là gì? Những điều cần biết về PoC