Hiểu về Bằng Chứng Cổ Phần: Cách Hoạt Động của Cơ Chế Đồng Thuận và Tại Sao Nó Vẫn Gây Tranh Cãi

Khi các mạng blockchain hoạt động mà không có các trung gian truyền thống, chúng cần một hệ thống đáng tin cậy để xác minh các giao dịch và tạo ra các khối mới. Đây là nơi các cơ chế đồng thuận phát huy tác dụng, và một trong những cơ chế được thảo luận nhiều nhất ngày nay là bằng chứng cổ phần (proof of stake). Khác với tiền nhiệm của nó là bằng chứng công việc (proof of work), bằng chứng cổ phần cho phép các thành viên mạng—gọi là validator—xác nhận các giao dịch bằng cách thể hiện cam kết của họ với mạng thông qua việc nắm giữ tiền điện tử thay vì sức mạnh tính toán. Cơ chế này đã trở thành trung tâm của nhiều hệ thống blockchain, đặc biệt là sự chuyển đổi của Ethereum vào tháng 9 năm 2022, nhưng vẫn còn gây tranh cãi rất nhiều trong ngành.

Cách hoạt động của Proof of Stake như một giao thức đồng thuận

Nguyên tắc cốt lõi của proof of stake rất đơn giản: các validator khóa tiền điện tử của họ—gọi là “cổ phần”—để có quyền xác nhận các giao dịch và tạo ra các khối mới. Quá trình lựa chọn không dựa trên ngẫu nhiên mà dựa trên xác suất: các validator có cổ phần lớn hơn có khả năng cao hơn được chọn để thêm khối tiếp theo vào chuỗi.

Khi một validator được chọn, họ phải xác minh từng giao dịch trong khối, đảm bảo tính hợp lệ, ngăn chặn chi tiêu gấp đôi, và xác nhận rằng người gửi có số dư đủ. Sau khi xác minh, khối được thêm vào blockchain và validator thành công nhận phần thưởng là các token tiền điện tử mới. Cấu trúc phần thưởng này tạo ra động lực tài chính cho hành vi trung thực: các validator cố gắng phê duyệt các giao dịch gian lận sẽ đối mặt với nguy cơ mất một phần hoặc toàn bộ số tiền đã stake.

Sự đồng thuận trong mạng proof of stake đạt được khi đa số validator đồng ý về trạng thái của blockchain. Nếu một validator gửi một khối mâu thuẫn với ý kiến của đa số, khối đó sẽ bị từ chối và validator đó sẽ phải chịu các hình phạt tài chính. Cơ chế này—thường gọi là “slashing”—đóng vai trò như một biện pháp răn đe chống lại hành vi độc hại, khiến hoạt động gian lận về mặt kinh tế trở nên phi lý.

So sánh Proof of Stake với Proof of Work

Mối quan hệ giữa proof of stake và proof of work đã đóng vai trò trung tâm trong sự phát triển của blockchain. Proof of work, cơ chế đồng thuận của Bitcoin, yêu cầu các thợ mỏ giải các câu đố toán học phức tạp—một quá trình đòi hỏi nhiều tài nguyên tính toán và điện năng. Người khai thác đầu tiên giải được câu đố sẽ có quyền tạo ra khối và nhận phần thưởng tương ứng.

Cả hai cơ chế đều cố gắng giải quyết vấn đề của các Tướng lĩnh Byzantine—làm thế nào để đạt được thỏa thuận trong một hệ thống phân tán mà một số thành viên có thể không đáng tin cậy. Tuy nhiên, chúng sử dụng các phương pháp tiếp cận hoàn toàn khác nhau.

Trong proof of work, an ninh được duy trì thông qua độ khó tính toán của việc tấn công mạng. Để thành công trong việc chi tiêu gấp đôi coin trên Bitcoin, kẻ tấn công cần kiểm soát hơn 51% tổng sức mạnh tính toán của mạng—một rào cản về mặt kinh tế rất lớn khi xem xét các tỷ đô la đã đầu tư vào hạ tầng khai thác trên toàn thế giới.

Proof of stake sử dụng một mô hình an ninh khác. Ethereum triển khai “khối checkpoint” định kỳ, với tính cuối cùng đạt được khi hai phần ba validator phê duyệt trạng thái của giao dịch. Cách tiếp cận này loại bỏ tiêu thụ năng lượng của proof of work trong khi vẫn duy trì an ninh thông qua các hình phạt kinh tế.

Các cấu trúc khuyến khích cũng khác biệt rõ rệt. Proof of work dựa trên các khuyến khích tích cực: thợ mỏ kiếm phần thưởng cho hành vi trung thực nhưng chỉ mất cơ hội nếu họ sai phạm. Proof of stake thực hiện cả hai: phần thưởng staking cho hành vi đúng đắn và hình phạt tiêu cực nếu hành vi gian lận. Sự kết hợp này tạo ra hậu quả tài chính trực tiếp hơn cho hành vi sai trái.

Vấn đề tập trung của cải

Mặc dù có những tuyên bố về hiệu quả, proof of stake đặt ra những lo ngại đáng kể về phân quyền mạng lưới. Vấn đề cốt lõi: những người giàu có hơn sẽ tích lũy nhiều quyền kiểm soát và phần thưởng hơn.

Trong hệ thống proof of stake, các validator sở hữu nhiều tiền điện tử hơn sẽ được chọn nhiều hơn để xác nhận khối và nhận phần thưởng. Điều này tạo ra một vòng lặp tự củng cố: validator giàu có kiếm được nhiều hơn, tích lũy nhiều hơn crypto, và có khả năng cao hơn trong lần chọn tiếp theo. Kết quả thường được gọi là “người giàu càng giàu hơn”, nơi mà sự chênh lệch về của cải ban đầu trở nên cố hữu và ngày càng lớn theo thời gian.

Các nghiên cứu từ các công ty phân tích blockchain ghi nhận sự tập trung này. Khi xem xét phân phối validator của Ethereum, một số ít các thực thể staking kiểm soát phần lớn quyền xác nhận. Sự tập trung quyền lực này mâu thuẫn với các nguyên tắc phân quyền đã thúc đẩy công nghệ blockchain ngay từ đầu.

Một yếu tố góp phần khác là “vấn đề pre-mine”. Nhiều loại tiền điện tử proof of stake, bao gồm Ethereum, đã phân bổ lượng token đáng kể cho các nhà sáng lập, nhà đầu tư ban đầu và nhóm phát triển trước khi ra mắt công khai. Những người này bắt đầu với lợi thế khổng lồ, khiến gần như không thể để các người tham gia sau có thể tích lũy quyền kiểm soát tương đương. Trong khi các blockchain proof of work cũng có thể sử dụng pre-mining, thì các tác động của sự tập trung này rõ rệt hơn trong hệ thống proof of stake vì không có các rào cản tính toán liên tục, nên của cải ban đầu trực tiếp chuyển thành quyền kiểm soát lâu dài.

Những chỉ trích chính đối với cơ chế proof of stake

Ngoài vấn đề tập trung của cải, còn có một số thách thức khác cần xem xét nghiêm túc:

Hạn chế phân quyền: Trong proof of work, an ninh của mạng phụ thuộc không chỉ vào các thợ mỏ mà còn vào các node đầy đủ do các thành viên cá nhân vận hành. Các node này xác nhận blockchain và có thể từ chối bất kỳ chuỗi nào có khối không hợp lệ. Cuộc chiến về kích thước khối của Bitcoin năm 2017 là ví dụ điển hình: các nhà vận hành node đã phát động phong trào “soft fork do người dùng kích hoạt” nhằm ngăn các thợ mỏ thực hiện các thay đổi giao thức mong muốn. Điều này chứng tỏ rằng các thợ mỏ không thể kiểm soát mạng một cách đơn phương. Các hệ thống proof of stake thiếu mô hình an ninh kép này, chủ yếu dựa vào validator mà không có các kiểm tra dựa trên node tương đương.

Nguy cơ tấn công 51%: Trong khi tấn công 51% proof of work đòi hỏi kiểm soát một nửa sức mạnh tính toán toàn cầu—một nhiệm vụ kinh tế khổng lồ—thì tấn công 51% proof of stake chỉ cần kiểm soát 51% token đã stake. Đối với nhiều mạng, đây là một rào cản thấp hơn đáng kể để kiểm soát độc hại.

Vấn đề Nothing-at-Stake: Về lý thuyết, các validator trong proof of stake ít có gì để mất khi stake vào nhiều phiên bản cạnh tranh của blockchain cùng lúc. Nếu một phiên bản trở thành chuẩn, họ được thưởng; nếu phiên bản khác thắng, họ vẫn nhận thưởng trên chuỗi đó. Điều này có thể ngăn cản quá trình đạt thỏa thuận, mặc dù hầu hết các hệ thống hiện đại đều có các biện pháp phòng ngừa cho tình huống này.

Độ phức tạp và rủi ro kỹ thuật: Proof of stake tồn tại dưới nhiều dạng—delegated PoS, leased PoS, pure PoS—mỗi dạng cố gắng giải quyết các vấn đề khác nhau. Sự phát triển đa dạng các cơ chế phức tạp này làm tăng khả năng xuất hiện các lỗ hổng chưa lường trước và các rủi ro về an ninh. Độ phức tạp cao hơn thường đi kèm với khả năng thất bại lớn hơn.

Ảnh hưởng môi trường thực tế: Trong khi thường được mô tả là thân thiện với môi trường hơn proof of work, các hệ thống proof of stake chuyển đổi tiêu thụ năng lượng thay vì loại bỏ hoàn toàn. Chúng tập trung năng lượng vào các trung tâm dữ liệu và hoạt động validator, và khi hàng nghìn blockchain hoạt động đồng thời sử dụng các hệ thống proof of stake không hiệu quả, tác động môi trường chung của chúng trở nên đáng kể—dù ở dạng khác so với proof of work.

Proof of Work của Bitcoin vẫn kiên cường

Sau sự chuyển đổi của Ethereum vào tháng 9 năm 2022 sang proof of stake, các nhà vận động bảo vệ môi trường bắt đầu thúc đẩy các thay đổi tương tự cho Bitcoin. Chiến dịch “Change the Code” của Greenpeace, được tài trợ bởi các công ty blockchain bao gồm Ripple Labs, đã kêu gọi Bitcoin từ bỏ proof of work và giảm thiểu “tiêu thụ năng lượng cực đoan” của nó.

Tuy nhiên, thiết kế của Bitcoin phản ánh một lựa chọn có chủ đích nhằm ưu tiên an ninh và phân quyền hơn là tối ưu hóa năng lượng. Cơ chế proof of work, thay vì lãng phí, còn thúc đẩy phát triển và triển khai hạ tầng năng lượng tái tạo. Các thợ mỏ Bitcoin liên tục tìm kiếm nguồn điện rẻ hơn, tạo ra nhu cầu cho các nguồn năng lượng bị bỏ hoang—các nhà máy thủy điện xa xôi, khí đốt thải ra ngoài lẽ ra sẽ bị đốt cháy, và các dự án gió/năng lượng mặt trời ở những nơi không có lưới điện. Cơ chế thị trường này thúc đẩy hiệu quả năng lượng và đổi mới năng lượng tái tạo theo cách mà hệ thống proof of stake tập trung không thể làm được.

Hơn nữa, mã nguồn của Bitcoin được thiết kế kiến trúc để chống lại các thay đổi về giao thức. Việc chuyển đổi từ proof of work sang proof of stake sẽ đòi hỏi sự đồng thuận của hàng nghìn nhà phát triển, thợ mỏ và các node vận hành độc lập—một điều gần như không thể thực hiện được do cộng đồng cam kết mạnh mẽ với mô hình bảo mật proof of work.

Kết luận: Song hành trong một hệ sinh thái blockchain đa dạng

Cuộc tranh luận giữa proof of stake và proof of work phản ánh những câu hỏi sâu sắc hơn về những đặc tính quan trọng nhất trong một hệ thống tiền tệ. Cả hai cơ chế đồng thuận đều giải quyết vấn đề cốt lõi của sự đồng thuận phân tán, nhưng chúng tối ưu hóa cho các giá trị khác nhau.

Proof of stake ưu tiên hiệu quả và tốc độ giao dịch, và đã được triển khai thành công trong nhiều mạng lớn. Proof of work ưu tiên an ninh thông qua bằng chứng tính toán và khả năng chống tập trung, dù phải trả giá bằng năng lượng tiêu thụ.

Thay vì tuyên bố ai thắng, hệ sinh thái tiền mã hóa hưởng lợi từ việc hỗ trợ cả hai hệ thống. Sự cam kết của Bitcoin với proof of work, bất chấp áp lực bên ngoài muốn thay đổi, cho thấy rằng các cơ chế đồng thuận khác nhau có thể cùng tồn tại và phục vụ các mục đích khác nhau. Đối với những người ưu tiên bảo vệ của cải, bao gồm tiếp cận tài chính và nguyên tắc tiền tệ vững chắc, proof of work cung cấp các đặc tính mà proof of stake chưa thể hoàn toàn tái tạo: phân quyền thực sự qua đa dạng phần cứng, an ninh minh bạch qua đầu tư vào công việc, và khả năng chống lại sự tập trung của cải vốn có trong hệ thống stake-based.

Khi công nghệ blockchain trưởng thành, các ưu điểm tương đối của các phương pháp tiếp cận cạnh tranh này sẽ tiếp tục định hình sự phát triển của ngành và lựa chọn mạng lưới trong những năm tới.