Mục lục

Bên cạnh cơ chế Proof of Stake, Proof of Work là một trong những thuật toán đã xuất hiện từ rất sớm và đã được sử dụng rộng rãi trong các blockchain hiện nay, điển hình là Bitcoin. Vậy Proof of Work là gì? Hãy cùng kienthuctrader tìm hiểu trong bài viết này nhé!

Proof of Work là gì?

Proof of Work (PoW) hay còn được gọi là bằng chứng công việc, là một cơ chế đồng thuận tiên phong được phát triển trong lĩnh vực blockchain và đã trở nên phổ biến trong cộng đồng tiền điện tử. Satoshi Nakamoto đã thành công áp dụng PoW cho Bitcoin vào năm 2009, từ đó, PoW đã trở thành một trong những cơ chế đồng thuận phổ biến nhất trong ngành crypto.

PoW kết hợp các thợ đào (hoặc còn gọi là node) tham gia vào quá trình cạnh tranh để xác thực các giao dịch và sau đó ghi chúng vào các khối (block) trên blockchain, sau đó nhận được phần thưởng tương ứng trên mạng lưới.

Ví dụ: trong mạng lưới Ethereum, các thợ đào xác nhận các giao dịch trên Ethereum, đưa chúng vào các khối và nhận được Ether (ETH) như là phần thưởng.

Proof of Work ra đời như thế nào?

Mặc dù là người đầu tiên áp dụng cơ chế Proof of Work trong lĩnh vực tiền điện tử, tuy nhiên Satoshi Nakamoto không phải là người tạo ra ý tưởng ban đầu về PoW. Ý tưởng đầu tiên về PoW được hình thành từ nghiên cứu và công trình của các nhà học giả trước đó.

Ý tưởng sơ khai nhất về PoW được thể hiện trong bản luận “Pricing via Processing or Combatting Junk Mail” của hai nhà học giả Cynthia Dwork và Moni Naor vào một thời điểm không xác định cụ thể, với mục tiêu là chống lại các cuộc tấn công từ chối dịch vụ (DoS, DDoS) và Spam Email.

Năm 1997: Adam Back đã trình bày cơ chế chống “Double Spending Protection” trong Whitepaper của HashCash.
Năm 2004: Hal Finney đã áp dụng ý tưởng của Back vào tiền điện tử, qua cơ chế được gọi là “Reusable Proof of Work”.
Năm 2009: Satoshi Nakamoto đã sử dụng và phát triển ý tưởng của Finney để tạo ra cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW) dành cho Bitcoin.
Kể từ đó đến nay, PoW đã trở thành một trong những cơ chế đồng thuận phổ biến nhất trong hệ sinh thái tiền điện tử.

Cách hoạt động của Proof of Work là gì?

PoW là một thuật toán đồng thuận được sử dụng để mạng đồng ý về tính hợp lệ của các giao dịch trong blockchain. Trong mạng blockchain, mỗi giao dịch cần phải được xác thực trước khi được thêm vào blockchain.

Proof of Work là phương pháp đầu tiên và phổ biến nhất để thực hiện điều này. Trong phương pháp này, các thợ đào sẽ cạnh tranh với nhau để giải quyết các bài toán phức tạp, từ đó xác thực các giao dịch. Thợ đào giải quyết các bài toán này nhanh nhất sẽ nhận được phần thưởng dưới dạng đồng coin mới được khai thác trên mạng lưới.

Mỗi loại tiền điện tử đều có một blockchain, đó là một sổ cái công khai được hình thành từ các khối giao dịch. Trong tiền điện tử với cơ chế Proof of Work, mỗi khối giao dịch có một hàm băm (hash) cụ thể. Băm là một hàm toán học được sử dụng để tạo ra số thập lục phân được mã hóa bao gồm 64 ký tự và đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính toàn vẹn của blockchain.

Để khối được xác nhận, người khai thác tiền điện tử phải tạo ra một hàm băm mục tiêu nhỏ hơn hoặc bằng giá trị băm của khối.

Để thực hiện điều này, thợ đào sử dụng các thiết bị khai thác để thực hiện các phép tính một cách nhanh chóng, với mục đích là trở thành người đầu tiên xác thực giao dịch thành công và nhận được phần thưởng tiền điện tử.

Một số đồng tiền điện tử sử dụng cơ chế PoW

Bitcoin không phải là mạng duy nhất sử dụng cơ chế đồng thuận PoW này. Theo thống kê của CoinCodex, hiện tại tổng vốn hóa của các dự án tiền điện tử sử dụng PoW ước đạt hơn 1,29 tỷ USD. Điều này đồng nghĩa với việc trong khi tổng vốn hóa thị trường tiền điện tử hiện đang ở mức khoảng 2,33 tỷ USD, thì các dự án sử dụng PoW chiếm khoảng 50%.

Một số dự án lớn đã và đang sử dụng PoW bao gồm:

Litecoin (LTC): Được tạo ra dựa trên mã nguồn của Bitcoin, Litecoin áp dụng cơ chế Halving tương tự như Bitcoin.
Dogecoin (DOGE): Một dự án meme coin đã nhận được sự quảng bá từ Elon Musk. Dù có tin đồn về việc chuyển từ PoW sang PoS, nhưng founder của dự án đã phủ nhận.
Ethereum PoW (ETHW): Ethereum đã chính thức bỏ PoW để chuyển sang PoS từ tháng 9/2022. Tuy nhiên, một nhóm miner Trung Quốc đã fork mạng Ethereum trước khi chuyển đổi và thành lập Ethereum PoW, với vốn hóa dao động ở mức khoảng 150 triệu USD theo CoinCodex.

Ưu điểm và nhược điểm của Proof of Work là gì?

1. Ưu điểm

Bảo mật cao: PoW đóng vai trò quan trọng trong việc bảo mật mạng lưới blockchain bằng cách tạo ra một môi trường khó khăn cho các cuộc tấn công. Với yêu cầu tính toán cao, các hacker sẽ phải đầu tư rất nhiều chi phí và năng lượng để thực hiện một cuộc tấn công thành công. Điều này làm cho việc tấn công mạng trở nên vô cùng khó khăn và không hiệu quả.

Tính phi tập trung: PoW giúp mạng lưới blockchain trở nên phi tập trung hơn, có nghĩa là không có một thực thể nào có thể kiểm soát hoặc chi phối mạng lưới. Mọi người đều có thể tham gia vào quá trình khai thác và xác minh giao dịch, từ đó tạo ra một hệ thống phân quyền và công bằng.
Khả năng chống kiểm duyệt: PoW cũng giúp chống lại việc kiểm duyệt giao dịch bởi vì các thợ đào được động viên bằng cách nhận được phần thưởng tiền điện tử. Điều này tạo ra động lực cho họ để xác minh tất cả các giao dịch hợp lệ, đồng thời ngăn chặn các hành động gian lận và kiểm duyệt không công bằng.

2. Nhược điểm

Tiêu thụ năng lượng cao: Quá trình khai thác PoW tiêu tốn rất nhiều năng lượng, điều này có thể gây hại cho môi trường. Việc sử dụng một lượng lớn năng lượng để tính toán các phép toán phức tạp trong quá trình khai thác không chỉ làm tăng chi phí mà còn làm gia tăng lượng khí thải carbon.
Tốc độ giao dịch chậm: PoW có thể dẫn đến tốc độ giao dịch chậm hơn so với các cơ chế đồng thuận khác. Việc đợi cho một khối mới được tạo và xác nhận có thể mất nhiều thời gian, đặc biệt là trong các mạng lưới có nhiều giao dịch cần được xử lý.
Chi phí khai thác cao: Việc tham gia vào quá trình khai thác PoW có thể tốn kém do yêu cầu về phần cứng và năng lượng cao. Điều này có thể làm cho việc tham gia trở nên không khả thi hoặc không có lợi nhuận đối với những người muốn tham gia vào hoạt động này.

Nguy cơ tập trung hóa: Do chi phí khai thác cao, có thể dẫn đến việc một số nhóm thợ đào lớn có thể kiểm soát phần lớn sức mạnh khai thác và ảnh hưởng đến mạng lưới. Điều này có thể gây ra nguy cơ tập trung hóa, làm mất đi tính phi tập trung và độc lập của mạng lưới blockchain.

Sự khác nhau giữa Proof of Stake và Proof of Work là gì?

Cơ chế Proof of Work (PoW) là cơ chế đồng thuận tiền điện tử đầu tiên. Một phương thức thay thế là Proof of Stake (PoS) đã xuất hiện vào năm 2012 với sự ra mắt của Peercoin. Proof of Stake là một cơ chế đồng thuận chọn ra người xác minh giao dịch dựa trên số lượng token họ đã stake hoặc khóa trong mạng.

PoS không đòi hỏi sức mạnh tính toán như PoW nên nó có khả năng mở rộng cao hơn. Ngoài ra, PoS cũng có thể xử lý các giao dịch nhanh hơn với mức phí thấp hơn và sử dụng ít năng lượng hơn, điều này làm cho các dự án tiền điện tử sử dụng PoS trở nên thân thiện với môi trường hơn. Việc stake tiền điện tử cũng dễ dàng hơn nhiều so với việc đào coin vì quá trình stake không đòi hỏi các thiết bị tính toán đắt tiền.

Tuy nhiên, cơ chế PoW được chứng minh là có mức độ bảo mật cao hơn. Một vấn đề tiềm ẩn với PoS là các bên nắm giữ số lượng tiền điện tử lớn có thể kiểm soát mạng lưới, đây là vấn đề mà PoW không gặp phải.

Một số điểm khác biệt chính của 2 cơ chế này là:

1. Proof of Work

Quá trình xác thực được thực hiện bởi một mạng lưới thợ đào
Thợ đào xác thực giao dịch thành công được nhận phần thưởng dưới dạng coin và phí giao dịch
Tính cạnh tranh sử dụng nhiều năng lượng và sức mạnh tính toán

2. Proof of Stake

Quá trình xác thực được thực hiện bởi những người tham gia staking token (validator)
Các validator nhận được phần thưởng cho việc staking và bảo mật mạng lưới
Ít sử dụng sức mạnh tính toán và năng lượng hơn

Tầm quan trọng của Proof of Work trong thị trường Crypto

Như tên gọi của nó, PoW tạo ra một cơ chế đồng thuận mà trong đó mọi người phải xác nhận các giao dịch theo một quy trình nhất định để bảo vệ mạng lưới blockchain. Tầm quan trọng của PoW dựa trên các yếu tố sau:

PoW cung cấp động lực cho các thợ đào thông qua việc trả thưởng cho các khối mới được tạo ra. Do đó, các thợ đào phải làm việc có trách nhiệm và xác minh các giao dịch một cách chính xác. Nếu có sai sót, các node khác sẽ thay thế khối của họ và các thợ đào đó sẽ không nhận được phần thưởng.

Để tham gia vào mạng lưới, các thợ đào cần có một hệ thống máy tính mạnh mẽ và nguồn năng lượng ổn định để giải quyết các bài toán. Một thợ đào tấn công mạng lưới và thành công có thể dẫn đến đồng coin của blockchain đó bị giảm giá, và điều này sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến thợ đào đó.
PoW biến blockchain thành một mạng lưới đáng tin cậy hơn nơi mà người dùng có thể giao dịch trực tiếp với nhau mà không cần sự can thiệp của bất kỳ bên thứ ba nào. Việc xác minh giao dịch được phân phối cho tất cả người dùng trong mạng lưới, không yêu cầu sức mạnh quyền lực hay tài chính, mỗi người đều có thể trở thành một thợ đào.
PoW cũng làm cho việc tấn công vào mạng lưới trở nên khó khăn hơn. Để tấn công thành công, một người phải kiểm soát hơn 50% sức mạnh tính toán trên toàn mạng lưới, điều này sẽ đòi hỏi một khoản đầu tư lớn và rất khó để trở thành hiện thực.

Tương lai của Proof of Work sẽ ra sao?

Do những nhược điểm của Proof of Work mà các phương thức khác như PoS, Delegated Proof of Stake (dPoS), Proof of Elapsed Time (PoET), Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT),… đang được phát triển để tăng cường tính xác thực và giảm tiêu tốn năng lượng.

Thậm chí, Ethereum cũng đang phát triển phiên bản Ethereum 2.0 dựa trên cơ chế Proof of Stake để giải quyết các vấn đề hiện tại như tiêu tốn năng lượng cao và khả năng mở rộng thấp của Proof of Work.

Mặc dù việc tiêu tốn năng lượng gây ra tác động tiêu cực đến môi trường, nhưng nếu nhìn ở góc độ tích cực, điều này cũng có thể tăng giá trị của một đồng coin trên Blockchain. Sự khó khăn và tốn kém trong quá trình đào tạo coin làm tăng giá trị của chúng, bởi vì việc đào chúng quá dễ dàng và ít tốn kém có thể làm giảm giá trị của đồng coin. Điều này là lý do tại sao Bitcoin vẫn đang sử dụng cơ chế Proof of Work.

Kết luận

Qua bài viết Proof of Work là gì, có thể thấy Proof of Work (PoW) là một cơ chế đồng thuận đầu tiên và phổ biến nhất trong thế giới tiền điện tử. PoW đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tính toàn vẹn của mạng lưới blockchain và xác nhận tính hợp lệ của các giao dịch. Tuy nhiên, PoW cũng có một số hạn chế như tiêu tốn năng lượng cao, tốc độ giao dịch chậm và nguy cơ tập trung hóa.