Proof of Work là gì? Đây là một trong hai cơ chế đồng thuận phổ biến nhất trên blockchain, song hành cùng Proof of Stake. PoW đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo tính bảo mật và ngăn chặn hành vi gian lận trên mạng lưới. Tuy nhiên, không phải trader mới nào cũng nắm vững cách thức hoạt động của thuật toán này. Nếu bạn đang tìm kiếm một hướng dẫn dễ hiểu về Proof of Work (PoW), hãy cùng khám phá những kiến thức cơ bản nhất trong bài viết dưới đây!
Proof of Work là gì?
Bằng chứng công việc là gì? Proof of Work hay bằng chứng công việc là một cơ chế về sự đồng thuận đầu tiên được xây dựng dành riêng cho hệ thống của blockchain và hiện tại đang được áp dụng rộng rãi ở lĩnh vực tiền mã hoá. Satoshi Nakamoto đã thiết lập PoW vào Bitcoin thành công trong năm 2009, thời điểm đó cho đến nay PoW đã có vị trí vững chắc với vai trò là một phương thức đồng thuận được áp dụng nhiều nhất ở không gian Cryptocurrency.
Cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW) bao gồm những thợ đào (còn được gọi là những node) gia nhập vào quá trình chứng thực giao dịch. Họ sẽ cạnh tranh nhau để gìn quyền xác thực cũng như bổ sung giao dịch vào những block ở chuỗi Blockchain, sau đó phần thưởng sẽ được phân bổ tùy thuộc vào mạng lưới.
Ví dụ: Những thợ đào ở nền tảng Ethereum đã xác thực giao dịch, chuyển chúng đến những block đồng thời nhận phần thưởng ở dạng ETH.
Lịch sử hình thành và phát triển của Proof of Work
Tuy người đầu tiên dùng Proof of Work (PoW) vào Bitcoin là Satoshi Nakamoto, nhưng người sáng tạo nên khái niệm này thì không phải là ông. Vậy người tạo nên định nghĩa cho PoW là ai và nó được hoạch định phát triển như thế nào?
Bên dưới là các giai đoạn quan trọng đối với lịch sử của Proof of Work:
- Năm 1993 là thời điểm lần đầu tiên ý tưởng về PoW được nhắc đến ở nghiên cứu của Moni Naor và Cynthia, trong bài viết có tựa “Pricing via Processing or Combatting Junk Mail”. Đề tài nghiên cứu trên tập trung vào hoạt động chống lại những cuộc tấn công dạng DoS và DDoS cùng email rác.
- Năm 1997, cơ chế HashCash được giới thiệu bởi Adam Back – biện pháp ngăn chặn double spending protection (chi tiêu 2 lần) ở whitepaper của ông.
- Năm 2004, khái niệm về Bằng chứng công việc được Hal Finney tích hợp vào lĩnh vực tiền mã hoá bằng cơ chế có tên là “Reusable Proof of Work”.
- Bắt đầu kể từ năm 2009 từ ý tưởng mà Finney để lại, Satoshi Nakamoto đã áp dụng ý tưởng đó để đẩy mạnh tăng trưởng cho cơ chế PoW vào Bitcoin. Tiếp đó, Proof of Work đã giữ vững vị trí là một trong các cơ chế đồng thuận phổ biến nhất ở hệ sinh thái tiền điện tử.
Những điểm đặc trưng của cơ chế Proof of Work (PoW) là gì?
Để hiểu rõ hơn vì sao cơ chế Proof of Work lại đóng vai trò quan trọng trong thế giới blockchain, chúng ta hãy cùng khám phá những đặc điểm nổi bật nhất của nó:
Cạnh tranh khốc liệt trong hoạt động đào coin
Hầu hết trader Crypto đều từng nghe tới khái niệm “đào coin”, nhưng không phải ai cũng hình dung hết mức độ cạnh tranh trong quá trình khai thác dưới mô hình Proof of Work (PoW). Đào coin thực chất là một cuộc đua khốc liệt, nơi mà những cá nhân hay nhóm sở hữu sức mạnh tính toán lớn hơn sẽ có lợi thế rõ rệt. Chính vì vậy, nhiều thợ đào lựa chọn tham gia các mining pool để gộp tài nguyên với nhau, tăng khả năng giành phần thưởng từ việc khai thác.
Tiêu hao năng lượng ở mức rất cao
Một trong những nhược điểm nổi bật của cơ chế Proof of Work chính là việc tiêu thụ lượng điện năng cực kỳ lớn. Các thống kê từ Đại học Cambridge chỉ ra rằng, mức điện tiêu thụ của riêng mạng Bitcoin đã tương đương với nhu cầu của nhiều quốc gia nhỏ. Tuy nhiên, nếu so sánh rộng hơn, các trung tâm dữ liệu và hệ thống mạng công nghiệp hiện nay còn tiêu tốn điện năng cao hơn nhiều so với Bitcoin.
Tốc độ xử lý giao dịch chậm hơn các cơ chế khác
Proof of Work cũng nổi tiếng với tốc độ xác thực giao dịch khá chậm. Ví dụ, mạng Bitcoin vốn hoạt động dựa trên PoW cần trung bình khoảng 10 phút mới tạo ra được một block mới. Trong khi đó, những blockchain ứng dụng cơ chế Proof of Stake như Ethereum có thể hoàn thành quá trình này chỉ trong vòng 12 giây. Đây cũng là lý do khiến nhiều dự án mới đang dần ưu tiên các mô hình tiết kiệm thời gian hơn.
Cơ chế vận hành của PoW là gì?
Để có thể xác nhận giao dịch ghi lại chúng lên blockchain, những thợ đào cần phải cạnh tranh để xử lý các bài toán khó. Quá trình vận hành của PoW gồm những bước sau đây:
- Tạo khối giao dịch: Mỗi loại đồng tiền mã hoá sẽ có blockchain riêng, cụ thể là mỗi khối giao dịch sẽ liên kết một hàm băm (hash) cụ thể. Hash này chuyển đổi nguồn dữ liệu giao dịch sang dạng chuỗi mã dạng thập lục phân, lưu trữ dữ liệu của những giao dịch thuộc khối.
- Tìm giải pháp: Những Miner (thợ đào) đang cố gắng tìm ra biện pháp cho phép tính cụ thể, thông thường là tìm ra giá trị hash nhỏ hơn hay bằng mức đã được tạo ra trước đó.
- Khai thác: Miner dùng những máy tính mạnh mẽ nhằm tiến hành phép tính liên tục một cách nhanh chóng, với mục đích là tìm ra được giá trị hash có thể thỏa mãn cho độ khó của hệ thống (nonce).
- Xác thực và nhận phần thưởng: Miner đầu tiên thành công giải quyết được bài toán sẽ được xác nhận và nhận về phần thưởng, thường là loại tiền vừa được phát hành. Song song đó, những giao dịch của khối sẽ được chứng thực và ghi lại lên blockchain.
- Tiếp tục quy trình: Quy trình trên duy trì vòng lặp với hoạt động những khối mới được tạo nên và bổ sung vào blockchain. Miner sẽ tiếp tục cạnh tranh nhau để xử lý những bài toán cũng như khai thác thêm những đồng tiền.
Quy trình này sẽ đảm bảo về tính an toàn cũng như ổn định cho mạng lưới của blockchain. Nhưng Proof of Work cũng đòi hỏi năng lượng lớn cũng như đầu tư cho thiết bị được khai thác, tạo nên sự lo lắng về tác động đối với môi trường.
Ưu điểm và hạn chế của cơ chế bằng chứng công việc (PoW) là gì?
Sau khi đã hiểu tổng quan về Proof of Work là gì, bước tiếp theo thì hãy cùng BlogTrading tìm hiểu rõ hơn về những ưu điểm và hạn chế của cơ chế này. Đây là yếu tố quan trọng giúp trader cân nhắc mức độ phù hợp của PoW khi tham gia vào các mạng blockchain sử dụng cơ chế đồng thuận này.
Ưu điểm ở Proof of Work là gì?
- Bảo mật mạnh mẽ: Proof of Work (PoW) đẩy mạnh tính bảo mật đối với mạng lưới blockchain thông qua việc tạo khó khăn đối với những hành vi xâm nhập. Do yêu cầu tính toán phức tạp, những hacker phải chi một khoản đầu tư khá lớn cùng năng lượng để triển khai tấn công một cách hiệu quả.
- Tính phân quyền (tính phi tập trung): Bằng chứng công việc đóng góp vào hoạt động duy trì tính phi tập trung ở mạng lưới blockchain, toàn bộ cá nhân hay tổ chức đều không được phép kiểm soát hoàn toàn hệ thống. Quyền khai thác cũng như xác thực được chia đều cho mọi người.
- Khả năng chống lại kiểm duyệt: Proof of Work giúp chống lại sự kiểm duyệt trong giao dịch khi những thợ đào nhận được động lực lớn để chứng thực tất cả giao dịch là hợp lệ.
Hạn chế ở Proof of Work là gì?
- Tiêu tốn nguồn năng lượng lớn: Quá trình triển khai ở PoW đòi hỏi nguồn năng lượng sử dụng rất cao, có thể tác động tiêu cực vào môi trường.
- Tốc độ xử lý giao dịch chậm: Proof of Work có thể làm chậm tốc độ xử lý những giao dịch so với những phương pháp cơ chế đồng thuận khác.
- Chi phí khai thác phần thưởng cao: Nhằm gia nhập quá trình khai thác PoW, thợ đào phải đầu tư nhiều năng lượng và phần cứng, kéo theo chi phí khai thác bị đẩy lên cao.
- Nguy cơ quyền lực bị tập trung: Do chi phí để khai thác khá cao mà một số nhóm miner sẽ có khả năng chiếm ưu thế cũng như kiểm soát đa phần về sức mạnh, ảnh hưởng đến mạng lưới.
Proof of Work (PoW) có gì khác biệt với Proof of Stake (PoS)?
Proof of Work là cơ chế về sự đồng thuận đầu tiên trong không gian tiền mã hoá. Năm 2012 sự ra mắt của Proof of Stake (PoS) bởi Peercoin đã đe doạ thay thế PoW. PoS vận hành thông qua việc chọn những validator dựa trên số lượng token được họ staking thành công hay khoá ở trong mạng.
Không giống với PoW, PoS không đòi hỏi cao về sức mạnh tính toán nên khả năng mở rộng của nó tốt hơn. PoS có tốc độ giải quyết những giao dịch nhanh hơn với mức phí khá thấp mà năng lượng tiêu hao cũng ít hơn. Đặc tính này đã làm cho những dự án áp dụng PoS tạo được thiện cảm hơn với cộng đồng. Hoạt động staking tiền mã hoá cũng dễ dàng hơn hoạt động đào coin vì không tốn chi phí cho thiết bị đào.
Tuy PoS đem đến nhiều ưu điểm về mặt chi phí và hiệu suất nhưng xét về tính bảo mật thì Proof of Work vẫn được đánh giá cao hơn. Vấn đề tiềm ẩn tạo nên sự lo lắng của nhà đầu tư về PoS chính là những cá nhân được sở hữu số lượng lớn tiền mã hoá sẽ chi phối được mạng lưới, điều sẽ không bao giờ xảy ra ở PoW.
Bên dưới là bảng so sánh sự khác biệt rõ ràng nhất của hai cơ chế đồng thuận trên:
| Tiêu chí | Cơ chế Proof of Work (PoW) | Cơ chế Proof of Stake (PoS) |
| Người xác thực | Những thợ đào sẽ đảm nhận vai trò xác thực ở hệ thống. | Quy trình xác thực được tiến hành bởi những cá nhân gia nhập staking token, còn được gọi là validator. |
| Cách nhận thưởng | Các Miner thành công xác nhận những giao dịch sẽ được nhận phần thưởng ở dạng đồng coin và mức phí giao dịch. | Các Validator sẽ được nhận thưởng khi hoàn thành staking và đóng góp vào việc bảo vệ mạng lưới. |
| Chi phí và năng lượng | Môi trường cạnh tranh cao, tiêu hao nhiều năng lượng cùng khả năng tính toán. | Cơ chế vận hành ít tốn năng lượng cùng sức mạnh tính toán hơn những phương pháp khác. |
Minh hoạ cho việc áp dụng cơ chế đồng thuận Proof of Work
Khi đề cập đến Proof of Work (PoW) là gì đa phần dêud sẽ nghĩ ngay đến Bitcoin. Bên dưới là ví dụ minh hoạ cho việc Bitcoin sử dụng cơ chế bằng chứng công việc nhằm đảm bảo cho tính toàn vẹn ở blockchain:
- Khi những giao dịch của Bitcoin được triển khai, nó sẽ được tập hợp lại thành một khối đồng thời đi qua quá trình xác minh tính bảo mật. Thuật toán Proof of Work đảm nhận trách nhiệm xây dựng một hash cho khối đó. Thuật toán mà Bitcoin sử dụng là SHA-256 và kết quả là những hàm băm được tạo ra sẽ có độ dài là 64 ký tự.
- Những Miner cạnh tranh cùng nhau để tìm thấy hàm băm với giá trị thấp hơn mức mục tiêu được đề ra. Người đầu tiên xử lý được bài toán đồng thời tạo ra được hàm băm hợp lệ thì khối mới đó sẽ được thêm vào Blockchain của Bitcoin. Phần thưởng người này nhận được sẽ là Bitcoin dưới hình dạng đồng coin mới được nền tảng tạo ra.
- Thuật toán Proof of Work của Bitcoin đặt mục tiêu bổ sung khối mới cho chuỗi sau mỗi 10 phút. Do đó mà hệ thống sẽ điều chỉnh độ khó trong việc khai thác dựa vào tốc độ mà những thợ mỏ thêm khối vào nền tảng. Đối với tình huống mà quá trình khai thác diễn ra quá nhanh thì mức độ khoa sẽ được nâng lên, quy định được siết chặt hơn làm cho việc giải hàm băm không còn dễ dàng. Trái lại, khi tốc độ khai thác bị chậm đi thì độ khó sẽ được giảm xuống kích thích quá trình đào coin diễn ra nhanh hơn.
Những loại tiền mã hoá đang sử dụng cơ chế PoW
Bitcoin không phải là đồng coin duy nhất ở mạng lưới blockchain sử dụng cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW). Theo dữ liệu thống kê thì tổng vốn hoá những dự án tiền mã hoá dựa vào PoW tính đến nay đạt hơn 528 tỷ USD. Việc này chứng minh những dự án Proof of Work đang chiếm thị phần khoảng 50% trên tổng vốn hoá của thị trường crypto, mức tổng hiện nay là 1,05 tỷ USD.
Mặc dù cơ chế PoW có những ưu điểm nhất định, nhưng cũng có nhiều vấn đề khiến nó không được ưa chuộng cho các dự án tiền điện tử mới. Tuy nhiên, vẫn có một số dự án lớn hiện đang và đã áp dụng PoW như:
Tuy cơ chế của PoW đem lại các ưu điểm nổi bật nhưng cũng xảy ra nhiều vấn đề làm nó kém được ưa chuộng đối với những dự án tiền mã hoá mới. Nhưng hiện nay vẫn có một vài dự án lớn đã và đang ứng dụng PoW như:
Litecoin (LTC)
Đây được xem là một phiên bản fork của nền tảng Bitcoin, cụ thể là mã nguồn gốc sẽ được sao chép cùng điều chỉnh nhằm phát triển cho dự án mới. Tương tự Bitcoin, Litecoin cũng ứng dụng cơ chế Halving với mục đích giảm dần phần thưởng được khai thác theo thời gian. Cho đến đầu tháng 8, nền tảng Litecoin đã cắt giảm phân nửa phần thưởng đối với mỗi khối, hiện tại chỉ còn 6,25 LTC
Dogecoin (DOGE)
Đây là đồng memecoin nhận được khá nhiều sự ưu ái từ CEO của Tesla, tỷ phú Elon Musk. Có nhiều thông tin đồn đoán xoay quanh việc Dogecoin đang lên kế hoạch chuyển đổi cơ chế từ PoW thành PoS, nhưng đến hiện tại thì nhóm phát triển của dự án vẫn chưa đưa ra bất cứ thông tin gì xác nhận các tin đồ này.
Ethereum PoW (ETHW)
Dự án Ethereum PoW khá đặc biệt. Ethereum đã đổi từ cơ chế PoW qua PoS vào tháng 9/2022 làm cho nhiều miner gặp khó khăn trong việc tìm kiếm những cơ hội mới, tệ hơn nữa là thất nghiệp. Nhằm đối phó cho sự thay đổi lớn này đã có một nhóm miner đến từ Trung Quốc tiến hành fork Ethereum trước thời điểm cơ chế thay đổi và tạo nên Ethereum PoW. Hiện tại thì dự án này vẫn đang hoạt động và có mức vốn hoá trong khoảng 150 triệu USD.
Triển vọng tương lai của Proof of Work
Hiện nay, tương lai của cơ chế Proof of Work (PoW) vẫn là chủ đề được thảo luận sôi nổi trong cộng đồng blockchain. Dù PoW đã tồn tại và vận hành ổn định suốt nhiều năm, cơ chế này liên tục đối mặt với các chỉ trích liên quan đến mức tiêu hao năng lượng lớn và nguy cơ tập trung hóa quyền lực khai thác. Tuy vậy, PoW vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì an ninh mạng lưới cho nhiều blockchain lớn. Trong giai đoạn sắp tới, một số xu hướng phát triển liên quan đến PoW có thể định hình lại vị thế của cơ chế này.
Proof of Stake – Đối thủ cạnh tranh trực tiếp với Proof of Work
Một trong những áp lực lớn nhất đối với PoW đến từ sự trỗi dậy mạnh mẽ của cơ chế Proof of Stake (PoS). Khác với PoW, PoS không yêu cầu các nút mạng giải bài toán phức tạp mà thay vào đó, lựa chọn validator dựa trên lượng tài sản cam kết stake. Điều này giúp tiết kiệm đáng kể tài nguyên năng lượng và thúc đẩy sự phân tán quyền lực trong mạng lưới. Ethereum đã hoàn tất quá trình chuyển đổi hoàn toàn sang Proof of Stake thông qua bản cập nhật The Merge vào năm 2022 và đến nay hệ thống PoS trên Ethereum vẫn vận hành ổn định.
Nỗ lực giảm mức tiêu thụ năng lượng
Mặc dù vấn đề tiêu hao điện năng vẫn còn là thách thức đối với PoW, nhưng nhiều sáng kiến mới đang góp phần làm giảm tác động này. Các trang trại khai thác hiện nay đang tận dụng ngày càng nhiều nguồn năng lượng tái tạo như thủy điện, năng lượng mặt trời và năng lượng gió.
Bên cạnh đó, xu hướng tận dụng năng lượng dư thừa từ các ngành công nghiệp, đặc biệt là từ khai thác dầu khí hoặc nhiệt thải công nghiệp, cũng đang được nhân rộng. Đây được xem là hướng đi khả thi nhằm cân bằng giữa yêu cầu bảo mật mạng lưới và yêu cầu bền vững về môi trường.
Proof of Work vẫn có chỗ đứng riêng
Dù nhiều nền tảng blockchain mới đang lựa chọn các cơ chế tiết kiệm năng lượng hơn, PoW vẫn giữ vai trò không thể thay thế trong một số trường hợp. Bitcoin vẫn dựa hoàn toàn vào Proof of Work để đảm bảo an ninh và tính phi tập trung. Vai trò của Bitcoin như một tài sản lưu trữ giá trị ngày càng được khẳng định và phần lớn sức mạnh này đến từ tính bảo mật cao mà PoW mang lại. Do đó, trong bức tranh tổng thể, PoW sẽ tiếp tục tồn tại, nhưng sẽ phát triển song song cùng những xu hướng công nghệ mới hơn.
Xem thêm: Proof of Authority là gì? Tìm hiểu cơ chế đồng thuận nhanh và tiết kiệm điện năng
Kết luận
Proof of Work không chỉ là nền tảng đầu tiên của blockchain mà còn đóng vai trò cốt lõi trong việc bảo vệ mạng lưới và duy trì tính phi tập trung. Dù phải đối mặt với các thách thức về tốc độ xử lý và tiêu thụ năng lượng, PoW vẫn chứng minh được giá trị bền vững trong crypto. Do đó, hiểu rõ cơ chế Proof of Work là gì sẽ giúp nhà đầu tư, trader và người dùng tiền mã hóa đưa ra quyết định sáng suốt hơn khi tham gia vào thị trường blockchain.
