Khi ngành công nghiệp blockchain chuyển từ mạng lưới chuyển giao giá trị đơn giản sang hạ tầng dài hạn, hiệu suất năng lượng của cơ chế đồng thuận và tính công bằng phần cứng đã trở thành những vấn đề trọng yếu. Mô hình PoW của Bitcoin mang lại mức bảo mật cực kỳ cao, nhưng từ lâu đã vấp phải tranh cãi về tập trung hóa ASIC và tiêu thụ năng lượng lớn. PoS giảm mức tiêu thụ năng lượng nhưng lại dẫn đến tập trung quyền lực stake.
Trong bối cảnh đó, PoST của Mạng lưới Chia đại diện cho một hướng đi mới giữa PoW và PoS, thể hiện một thiết kế gắn chặt với blockchain xanh và hạ tầng bền vững.
Bằng chứng Không gian là gì
Bằng chứng Không gian (PoS—không nhầm lẫn với Bằng chứng cổ phần) là thành phần đầu tiên của PoST. Logic cốt lõi của nó sử dụng không gian lưu trữ ổ cứng để tham gia xác thực khối.
Trong mạng lưới Chia, người dùng phải tạo trước các tệp Plot. Plot là một cấu trúc dữ liệu mật mã được tính toán sẵn, lưu trữ trên ổ cứng. Khi mạng lưới đưa ra một thử thách khối mới, các node nhanh chóng tìm kiếm Plot cục bộ và gửi Bằng chứng gần nhất với giá trị mục tiêu.
Mạng lưới xác định xác suất nhận phần thưởng khối dựa trên tỷ lệ không gian lưu trữ hiệu dụng của node.
$P(\text{phần thưởng khối}) \propto \frac{\text{Không gian lưu trữ được phân bổ}}{\text{Tổng không gian mạng lưới}}$
Không giống PoW truyền thống, Bằng chứng Không gian không yêu cầu tính toán tần suất cao liên tục, do đó các node tiêu thụ ít năng lượng hơn đáng kể trong giai đoạn farming thông thường.
Tuy nhiên, Bằng chứng Không gian có những vấn đề tiềm ẩn. Ví dụ, kẻ tấn công có thể tái tạo nhanh chóng khối lượng lớn bằng chứng lưu trữ có thể xâm phạm bảo mật mạng lưới. Vì vậy, Chia giới thiệu một cơ chế lớp thứ hai: Bằng chứng Thời gian.
Bằng chứng Thời gian là gì
Bằng chứng Thời gian là thành phần xác thực thời gian của PoST. Mục tiêu chính của nó là đảm bảo các khối được tạo theo đúng thứ tự thời gian thực.
Chia sử dụng một cấu trúc mật mã gọi là Hàm Trì hoãn Có thể Xác thực (VDF) để triển khai bằng chứng thời gian. Đặc điểm của VDF:
- Không thể song song hóa tính toán để tăng tốc.
- Quá trình xác thực nhanh hơn nhiều so với quá trình tạo.
- Các thao tác phải thực hiện tuần tự.
Điều này có nghĩa là ngay cả kẻ tấn công có nguồn lực phần cứng khổng lồ cũng không thể nhanh chóng tạo ra nhiều bằng chứng thời gian thông qua tính toán song song.
Trong mạng lưới Chia, các node tạo VDF được gọi là Timelord. Timelord không quyết định người đề xuất khối; chúng cung cấp một trật tự thời gian thống nhất cho toàn bộ mạng lưới, tăng cường khả năng chống tái tổ chức chuỗi.
Về mặt cấu trúc, Bằng chứng Không gian xác định "ai có thể tạo ra khối", trong khi Bằng chứng Thời gian xác định "thứ tự thời gian mà các khối phải được hoàn tất".
Quy trình vận hành hoàn chỉnh của PoST là gì?
Hoạt động của PoST thường bao gồm bốn giai đoạn:
Giai đoạn Plotting
Người dùng trước tiên tạo các tệp Plot. Quá trình này bao gồm tính toán trước mở rộng và ghi vào ổ cứng cục bộ. Sau khi được tạo, các tệp Plot vẫn có thể sử dụng lâu dài.
Giai đoạn Farming
Khi mạng lưới đưa ra một thử thách khối mới, Farmer tìm kiếm các tệp Plot cục bộ và gửi Bằng chứng gần nhất với mục tiêu thử thách.
Giai đoạn xác thực thời gian VDF
Timelord tạo một bằng chứng thời gian VDF dựa trên kết quả khối hiện tại, đảm bảo các khối không thể được tái tạo nhanh chóng theo cách song song.
Giai đoạn xác nhận khối
Mạng lưới cuối cùng xác nhận khối mới dựa trên kết quả kết hợp của Bằng chứng Không gian và Bằng chứng Thời gian, phân phối phần thưởng XCH cho Farmer.
Trong suốt quá trình này, mức tiêu thụ năng lượng duy trì chủ yếu đến từ Plotting, không phải Farming hàng ngày. Do đó, mức sử dụng điện năng vận hành dài hạn của Chia thường thấp hơn các mạng PoW truyền thống.
Tại sao PoST được gọi là cơ chế đồng thuận xanh?
PoST được coi rộng rãi là cơ chế đồng thuận xanh vì nó không dựa vào cạnh tranh tỷ lệ băm cao liên tục.
Khai thác Bitcoin yêu cầu ASIC chạy liên tục, tiêu thụ lượng điện đáng kể. Ngược lại, giai đoạn Farming của Chia chủ yếu liên quan đến đọc ổ cứng, khiến mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày thấp hơn đáng kể.
Ngoài ra, PoST cho phép các thiết bị HDD thông thường tham gia, giảm nguy cơ độc quyền máy khai thác hiệu suất cao.
Tuy nhiên, "xanh" không có nghĩa là không tiêu thụ tài nguyên. Cơn sốt Chia ban đầu đã gây ra việc sử dụng SSD ồ ạt cho Plotting tần suất cao, dẫn đến một số SSD cấp tiêu dùng nhanh chóng bị mòn do áp lực ghi. Điều này đã thúc đẩy thị trường đánh giá lại lợi ích môi trường dài hạn của PoST.
Do đó, các thuộc tính xanh của PoST thể hiện rõ hơn trong giai đoạn vận hành dài hạn so với giai đoạn Plotting ban đầu.
PoST, PoW và PoS khác nhau như thế nào?
PoST thường được so sánh với PoW của Bitcoin và PoS của Ethereum.
| Khía cạnh so sánh |
PoST |
PoW |
PoS |
| Tài nguyên cốt lõi |
Không gian lưu trữ |
Tỷ lệ băm |
Tài sản đã stake |
| Mức tiêu thụ năng lượng |
Thấp hơn |
Cao hơn |
Thấp hơn |
| Nguồn gốc bảo mật |
Bằng chứng Không gian + Thời gian |
Cạnh tranh tỷ lệ băm |
Phạt kinh tế |
| Mạng lưới đại diện |
Chia |
Bitcoin |
Ethereum |
| Yêu cầu phần cứng |
HDD / SSD |
ASIC / GPU |
Node xác thực |
| Rủi ro tập trung hóa |
Tập trung tài nguyên lưu trữ |
Tập trung ASIC |
Tập trung stake của nhà đầu tư lớn |
Ưu điểm cốt lõi của PoW là bảo mật đã được kiểm chứng lâu dài, nhưng đi kèm tiêu thụ năng lượng cao. PoS cải thiện hiệu quả nhưng phụ thuộc nhiều hơn vào các ưu đãi kinh tế và cấu trúc quản trị.
PoST cố gắng sử dụng tài nguyên lưu trữ năng lượng thấp để đạt được mô hình bảo mật tương tự Thuật toán Đồng thuận Nakamoto, nhờ đó có được danh xưng "con đường đồng thuận thứ ba".
Liệu PoST có giải quyết hoàn toàn vấn đề tập trung hóa blockchain không?
PoST giảm tập trung hóa ASIC nhưng không loại bỏ hoàn toàn rủi ro tập trung tài nguyên.
Khi mạng lưới Chia phát triển, các trung tâm dữ liệu lớn và farm lưu trữ chuyên nghiệp tham gia, nghĩa là tài nguyên lưu trữ cũng có thể đạt được lợi thế kinh tế nhờ quy mô.
Ngoài ra, các node Timelord yêu cầu CPU hiệu suất cao hơn, tạo ra rào cản kỹ thuật.
Do đó, PoST phân bổ lại chi phí giữa các tài nguyên khác nhau thay vì loại bỏ hoàn toàn tập trung hóa.
Tuy nhiên, so với các mạng PoW thống trị bởi ASIC, PoST vẫn cải thiện cơ hội tham gia cho người dùng thông thường.
Tổng kết
Bằng chứng Không gian và Thời gian (PoST), cơ chế đồng thuận blockchain được Mạng lưới Chia sử dụng, duy trì bảo mật mạng thông qua bằng chứng không gian lưu trữ và bằng chứng thời gian. Cấu trúc cốt lõi của nó bao gồm Bằng chứng Không gian, Bằng chứng Thời gian, VDF và node Timelord, nhằm tìm kiếm một sự cân bằng mới giữa bảo mật, phi tập trung và hiệu quả năng lượng.
Câu hỏi thường gặp
Bằng chứng Không gian có giống với Bằng chứng cổ phần không?
Không. Bằng chứng Không gian sử dụng không gian lưu trữ; Bằng chứng cổ phần sử dụng tài sản đã stake. Chúng là các cơ chế khác nhau.
Tại sao Chia cần Bằng chứng Thời gian?
Vì chỉ dựa vào không gian lưu trữ không thể ngăn chặn hiệu quả một số cuộc tấn công dựa trên thời gian và tái tổ chức chuỗi. VDF cung cấp một trật tự thời gian thống nhất.
VDF là gì?
VDF (Hàm Trì hoãn Có thể Xác thực) là một cấu trúc bằng chứng thời gian mật mã không thể song song hóa để tăng tốc.
Timelord làm gì trong Chia?
Timelord tạo bằng chứng thời gian VDF và duy trì trật tự thời gian thống nhất cho mạng lưới.
PoST có thực sự thân thiện với môi trường hơn không?
So với PoW truyền thống, PoST có mức tiêu thụ năng lượng vận hành dài hạn thấp hơn, nhưng giai đoạn Plotting vẫn tạo ra áp lực ghi SSD cao.
