Proof of Stake (PoS) là gì? Cơ chế hoạt động của PoS ra sao và tại sao nó lại được sử dụng nhiều trong lĩnh vực tiền mã hóa? Hãy cùng tìm hiểu thêm về PoS qua bài viết dưới đây.

Proof of Stake (Pos) là gì?

Proof of Stake (PoS) là một loại thuật toán đồng thuận, được nhiều blockchain sử dụng nhằm đạt được sự đồng thuận phân tán và cho phép người dùng kiếm được phần thưởng cho việc xác thực các khối trên blockchain. Có thể hiểu đơn giản là người dùng sẽ ký gửi (Stake) một lượng tài sản nhất định để trở thành Validator (người xác thực) của Blockchain.

 

Proof of Stake giảm thiểu lượng công việc tính toán cần thiết để xác minh các block và giao dịch. Phương thức này hoàn toàn trái ngược với Proof of Work, vốn luôn đặt nặng vấn đề phần cứng mining đắt tiền và tiêu tốn nhiều năng lượng.

Proof of Stake là gì
Proof of Stake là gì

PoS thay đổi quy trình xác minh block bằng cách tận dụng máy chủ của holder nên không cần phải làm nhiều công việc tính toán. Theo đó, bằng cách stake, khóa một loại tài sản nhất định, người dùng có thể trở thành người xác thực (Validator) các block và nhận về phần thưởng xác thực.

 

Sau đó, token được mang đi staking sẽ đóng vai trò là tài sản thế chấp và có thể bị phá hủy nếu validator có hành vi gian dối, không trung thực hoặc lười biếng. Ngoài ra, người xác thực cũng chịu trách nhiệm kiểm tra tính hợp lệ của các block mới và đôi khi validator cũng sẽ tạo cũng như chuyển tiếp thông tin từ một node trong mạng lưới blockchain đến các node khác.

 

Validator sẽ được chọn ngẫu nhiên nhằm xác nhận giao dịch và xác minh thông tin block. Đây cũng là điểm khác biệt với PoW vốn sử dụng cơ chế phần thưởng dựa trên cạnh tranh.

Proof of Stake giảm thiểu lượng công việc tính toán cần thiết để xác minh các block và giao dịch
Proof of Stake giảm thiểu lượng công việc tính toán cần thiết để xác minh các block và giao dịch

Lý do Proof of Stake ra đời

Đồng tiền mã hóa đầu tiên được ra đời trên thị trường là Bitcoin, sử dụng thuật toán đồng thuận Proof of Work. Theo đó, PoW cho phép thợ đào (miner) xác thực giao dịch và tạo block mới bằng cách thực hiện tính toán dựa trên sức mạnh máy tính. Từ đó, máy đào chuyên dụng với cấu hình khủng và hiệu năng cao đã được tạo ra để giúp thợ đào cạnh tranh đào coin.

 

Tuy nhiên, cộng đồng crypto đã nhanh chóng nhận ra những yếu điểm và bất lợi của thuật toán POW. Năm 2011, diễn đàn Bitcointalk là nơi đầu tiên nảy sinh ra ý tưởng một thuật toán mới với tên gọi Proof-of-Stake (POS), giải quyết một số vấn đề mà thuật toán POW gặp phải.

 

Đến năm 2012, đồng coin đầu tiên sử dụng PoS ra đời. Đó chính là Peercoin (PPC). Từ đó đến nay, đã có hàng trăm đồng coin sử dụng thuật toán PoS.

Giá đồng PPC tính đến ngày 16/07
Giá đồng PPC tính đến ngày 16/07

Đáng chú ý là nhiều đồng coin ban đầu sử dụng thuật toán PoW, nhưng đang chuyển đổi dần sang POS vì những ưu điểm của thuật toán mới. Nổi tiếng nhất trong số này chính là Ethereum (ETH).

 

Sự ra đời của PoS đã phần nào giải quyết nhược điểm còn tồn tại ở PoW. Không tự nhiên mà hầu hết dự án crypto sau này đều ứng dụng PoS thay vì thuật toán quen thuộc PoW. 

 

Với Proof of Work, người dùng cần đặc biệt đầu tư cho phần cứng nếu muốn giành lợi thế trong quá trình khai thác. Hệ quả tất yếu là nhiều tổ chức đào coin chuyên nghiệp sẽ đua nhau đầu tư dàn thiết bị khủng tiêu tốn năng lượng. Ngoài ra, các nhóm khai thác này còn khuyến khích thành viên tham gia đóng góp tài nguyên để nâng cao hiệu quả khai thác.

 

Tuy nhiên, với thuật toán Proof of Stake, người dùng không cần phải đầu tư mạnh tay vào phần cứng. Thay vào đó, user cần đóng góp cổ phần và nhận phần thưởng theo công sức họ đóng góp. 

 

Mức tiêu thụ điện năng cũng giảm xuống rõ rệt so với PoW. Điều này trái ngược hoàn toàn với các mạng Blockchain như Bitcoin khi phải tiêu tốn một lượng điện năng cực lớn chỉ để đào coin. Theo một nghiên cứu mới đây đã cho biết, tổng lượng điện năng để duy trì hoạt động của mạng Bitcoin nhiều hơn điện năng tiêu thụ điện năng tại hơn 159 quốc gia.

PoS tiêu tốn ít điện năng hơn so với PoW
PoS tiêu tốn ít điện năng hơn so với PoW

Cơ chế hoạt động của Proof of Stake

Với PoS, thay vì khai thác token mới, người dùng có thể xác thực các giao dịch để đổi lấy phần thưởng. Số lượng phần thưởng tỷ lệ thuận với số token mà người dùng nắm giữ. Điều này có nghĩa là những người nắm giữ lượng token nhiều hơn sẽ có động lực lớn hơn để xác thực các giao dịch, vì họ có thể kiếm được nhiều phần thưởng hơn.

 

Phần thưởng này có thể đến từ lạm phát token dự án (đã được phân định sẵn trong token allocation, hoặc vô hạn như Ethereum 1.0, Mina Protocol,…). Một số khác thì sử dụng phí giao dịch như Terra đã nói trên.

 

Có nhiều cách để thực hiện PoS, nhưng phương pháp phổ biến nhất là "Bằng chứng cổ phần được ủy quyền" (DPoS). Với DPoS, người dùng bỏ phiếu cho validator, validator này sau đó sẽ chịu trách nhiệm xác minh các giao dịch và cam kết chúng với blockchain. Validator được thưởng phí giao dịch và họ cũng phải có một lượng token nhất định để đạt điều kiện cho vị trí của mình.

Cơ chế staking trên PoS
Cơ chế staking trên PoS

Hệ thống này được thiết kế để ngăn chặn sự tập trung hóa, vì những người xác nhận được cộng đồng lựa chọn thay vì được chỉ định bởi một thực thể duy nhất. Điều đó cũng có nghĩa là người dùng có thể kiếm được phần thưởng ngay cả khi họ không nắm giữ một số lượng lớn token, vì họ có thể chỉ cần ủy thác phiếu bầu của mình cho validator.

 

Hiện nay, việc Staking không chỉ đơn thuần gói gọn trong Blockchain, mà nó cũng đưa vào những dự án thông thường với mục đích giảm lưu thông nguồn cung, giảm áp lực bán. Đổi lại, người dùng chấp nhận khóa token cũng sẽ nhận được phần thưởng là token dự án.

 

Cách này hiện đang được áp dụng rất rộng rãi, nhưng đây là một con dao hai lưỡi:

 

  • Nếu trong thời gian khóa, dự án hoạt động tốt và chứng minh được vì sao người dùng cần giữ token và không bán, thì sau chu kỳ khóa, sẽ không có áp lực bán.
  • Ngược lại, nếu trong khoảng thời gian này mà vẫn không có gì thay đổi, khả năng cao họ sẽ xả hết cả token thưởng cùng với gốc, dự án sẽ bị tổn thất nặng hơn.

Ưu và khuyết điểm của Proof of Stake

Ưu điểm

Proof of Stake có các ưu điểm sau:

 

  • Không yêu cầu máy tính có cấu hình cao. Bất kỳ ai cũng có thể thiết lập các node chuyên biệt trên máy tính hoặc server (máy chủ) của riêng mình mà không cần bị giới hạn bởi yêu cầu về cấu hình máy.
  • Đôi khi có thể ủy quyền cho Validator, nghĩa là người dùng gửi coin cho Validator để họ có thêm quyền vote, và người gửi cũng nhận được một phần phần thưởng mà không cần thực hiện bất kỳ hành động nào. Điều này tạo ra một sự tiện lợi cho người dùng.
  • Tăng khả năng mở rộng và tốc độ giao dịch, cải thiện tính phân quyền vì việc validate có thể được thực hiện bởi bất cứ ai stake token trong mạng, tạo ra một mạng lưới phi tập trung với nhiều người tham gia.
  • Proof of Stake tiết kiệm môi trường hơn, không đòi hỏi tiêu thụ nhiều điện để hoạt động như Proof of Work (Bitcoin chẳng hạn). Điều này cũng tạo ra một ưu điểm về mặt bảo vệ môi trường.
Proof of Stake có nhiều ưu điểm nổi bật hơn so với Proof of Work
Proof of Stake có nhiều ưu điểm nổi bật hơn so với Proof of Work

Nhược điểm

Tuy nhiên, PoS cũng có một số nhược điểm:

 

  • Khi ủy quyền hoặc làm Validator, thì người dùng sẽ được thêm số lượng coin, nhưng sẽ bị giam vốn hoặc đôi khi bị mất giá coin và số lượng bù vào cũng không đủ hòa vốn. Khi người dùng không thực hiện đúng hành động thì lợi nhuận sẽ không được đảm bảo.
  • Sẽ có trường hợp unlock cần phải đợi một khoảng thời gian, có thể là 1 tuần, hay 2 tuần,… Điều này sẽ làm người dùng trở tay không kịp khi giá coin điều chỉnh. Ví dụ như khi stake FTT token trên sàn FTX nếu unlock cần tốn 2 tuần; LUNA unstake trên Terra Station tốn 15 ngày,… Những trường hợp này sẽ giảm sự linh hoạt của người dùng.
  • Việc khóa token này liên quan đến quản trị, do đó, ai khóa càng nhiều token thì tiếng nói của người đó sẽ có trọng lượng hơn, đó chính là lý do vì sao Validator cần người dùng ủy thác token cho họ. Điều này dẫn đến trường hợp Blockchain mang tính tập trung: Một số ít người có quyền hạn quá lớn, họ có quyền phủ quyết các hoạt động quản trị ảnh hưởng tới lợi ích của họ thông qua hoạt động bỏ phiếu quản trị.
  • Tính bảo mật kém vì ai cũng có thể trở thành validators chỉ bằng cách sở hữu lượng lớn token, khiến mạng dễ bị tấn công 51%. Ngoài ra, những validators này cũng có cơ hội lạm dụng quyền lực của mình.
  • Thiết lập hệ thống phức tạp vì cần có sự phối hợp đáng kể giữa tất cả các bên liên quan để hệ thống Proof of Stake có thể hoạt động hiệu quả.
Ưu và khuyết của PoS
Ưu và khuyết của PoS

So sánh Proof of Stake và Proof of Work

Có một vài điểm khác biệt cốt lõi khi so sánh hai cơ chế đồng thuận này.

 

 

Proof of Work (PoW)

Proof of Stake (PoS)

Thiết bị cần thiết

Thiết bị đào

Chỉ cần lượng tiền nhất định

Tiêu thụ năng lượng

Cao

Thấp

Xu hướng

Tập trung hóa

Tính phi tập trung

Phương pháp xác thực

Bằng chứng tính toán

Stake tiền mã hóa

Proof of Work (PoW) và Proof of Stake (PoS) là hai thuật toán quan trọng trong blockchain. Mỗi thuật toán có những ưu điểm và nhược điểm riêng.

 

Về thiết bị cần thiết, Proof of Work yêu cầu một thiết bị đào đặc biệt để thực hiện quá trình đào, trong khi Proof of Stake không yêu cầu bất kỳ thiết bị nào. Thay vào đó, để tham gia vào quá trình chứng minh giao dịch, người dùng cần phải stake một số tiền nhất định của mã hoá.

 

Tuy nhiên, Proof of Work tiêu thụ năng lượng cao hơn so với Proof of Stake, do đó, Proof of Stake là một giải pháp bền vững hơn cho blockchain.

 

Xu hướng của Proof of Work là tập trung hóa, điều này có nghĩa là các nhà đầu tư lớn có thể kiểm soát mạng lưới blockchain. Trong khi đó, Proof of Stake có tính phi tập trung hơn, vì bất kỳ ai đều có thể tham gia vào quá trình chứng minh giao dịch nếu họ có đủ số tiền stake.

 

Phương pháp xác thực của Proof of Work là bằng chứng tính toán, trong khi Proof of Stake sử dụng phương pháp stake tiền mã hóa. Cả hai phương pháp đều có thể đảm bảo tính toàn vẹn của mạng lưới blockchain, tuy nhiên, Proof of Stake lại có tính bảo mật cao hơn do không yêu cầu sức mạnh tính toán lớn như Proof of Work.

 

Tuy nhiên, có rất nhiều cơ chế Proof of Stake khác nhau trên các blockchain. Mỗi cơ chế sẽ có thêm các đặc điểm riêng.

Loại tiền mã hóa đang sử dụng PoS

PoS đã từng bước chiếm ngôi đầu, trở thành một cơ chế đồng thuận hiệu quả, nhanh chóng và tốn ít tài nguyên. Những ưu điểm này đã khiến nhiều đồng tiền mã hóa, blockchain chuyển sang PoS. Dưới đây là một số đồng tiền phổ biến nhất sử dụng PoS làm cơ chế đồng thuận:

 

  • Ethereum (ETH): Ethereum 2.0 là bản nâng cấp của blockchain Ethereum, với sự chuyển mình từ giao thức đồng thuận PoW sang PoS. Ethereum Foundation đã ra mắt Beacon Chain để đưa PoS lên nền tảng Ethereum.
  • Tezos (XTZ): Tezos là một blockchain hàng đầu khác sử dụng PoS làm cơ chế đồng thuận. Người dùng Tezos có thể ủy quyền của họ cho những người tham gia khác đang tham gia vào quá trình tạo block và chứng thực.
  • Tron (TRX): Tron là một trong những nền tảng blockchain phổ biến nhất ở khu vực Châu Á Thái Bình Dương. Tron sử dụng giao thức đồng thuận Bằng chứng cổ phần được ủy quyền (DPoS), theo đó một số siêu đại diện sẽ được bầu lên để duy trì và bảo trì mạng blockchain.

 

Bên cạnh đó, có thể kể đến Nxt (NXT), Algorand (ALGO), Cosmos (ATOM), Peercoin (PPC), Steem (STEEM), BNB Smart Chain (BNB), Solana (SOL), Avalanche (AVA), Polkadot (DOT)…

Một số token PoS phổ biến hiện nay
Một số token PoS phổ biến hiện nay

Các biến thể của Proof of Stake

Như đã chia sẻ, Proof of Stake (PoS) là một hệ thống tạo block mới trên mạng blockchain, trong đó các node đóng góp token để đồng thuận và tạo block mới trên mạng. Có nhiều biến thể của PoS được phát triển để giải quyết các vấn đề khác nhau trong quá trình đồng thuận và tạo block mới trên mạng blockchain. Dưới đây là một số biến thể phổ biến của PoS:

 

  • Pure Proof of Stake: Đây là biến thể cơ bản nhất của PoS, trong đó các node đóng góp token để đồng thuận và tạo block mới trên mạng. Node được chọn ngẫu nhiên để tham gia vào quá trình đồng thuận và nhận phần thưởng tương ứng. Tuy nhiên, với biến thể này, việc chọn node ngẫu nhiên có thể dẫn đến việc một số node không đủ đáng tin cậy tham gia vào quá trình đồng thuận, ảnh hưởng đến tính bảo mật của mạng.
  • Delegated Proof of Stake: Biến thể này sử dụng cơ chế bỏ phiếu để chọn ra các đại diện của người dùng để tham gia vào quá trình đồng thuận và tạo block mới. Các đại diện được chọn sẽ đóng góp token và nhận phần thưởng cho quá trình đồng thuận. DPOS được sử dụng trong nhiều mạng blockchain phổ biến như BitShares và EOS. Với biến thể này, việc chọn đại diện có thể giúp đảm bảo tính bảo mật của mạng, tuy nhiên, cũng có thể dẫn đến việc quyền lực tập trung vào một số đại diện.
  • Leased Proof of Stake: Trong biến thể này, các node có thể cho phép người khác sử dụng token của mình để đóng góp vào mạng và nhận phần thưởng cho quá trình đồng thuận. Điều này giúp đảm bảo tính linh hoạt và khả năng mở rộng của mạng PoS. Các node có thể chia sẻ token của mình với người dùng khác để tăng cường sức mạnh và tính bảo mật của mạng.
  • Proof of Authority: Proof of Authority (POA) là một biến thể khác của PoS, trong đó các node được chọn bởi các tổ chức tin cậy thay vì chọn ngẫu nhiên như trong các biến thể khác của PoS. Các node được chọn sẽ được phép đóng góp và tham gia vào quá trình đồng thuận và tạo block mới trên mạng. Với biến thể này, việc chọn các node được thực hiện bởi các tổ chức tin cậy, giúp tăng tính bảo mật của mạng, đồng thời giảm thiểu các rủi ro liên quan đến việc chọn node ngẫu nhiên.
DPoS là một trong những biến thể phổ biến nhất trong hệ sinh thái PoS
DPoS là một trong những biến thể phổ biến nhất trong hệ sinh thái PoS

Tại sao Ethereum 2.0 sử dụng Proof of Stake?

Ethereum 2.0 Serenity (Nâng cấp Ethereum PoS) là một trong những bản nâng cấp được chờ đợi nhất trong cộng đồng blockchain. Nhờ đó, Ethereum cuối cùng cũng đang giải quyết các lỗ hổng về khả năng mở rộng và hiệu quả của mạng lưới.

 

Lý do chính để Ethereum chuyển sang PoS là nhằm đẩy nhanh thời gian tạo block. Vì các blockchain sử dụng PoS chỉ tốn một khoảng thời gian tương đối ngắn để đạt được sự đồng thuận, nên nó có thể giúp tăng thông lượng tổng thể của mạng.

 

Không chỉ vậy, đội ngũ dự án còn nhắm đến mục tiêu xa hơn khi quyết định sẽ tăng cường hơn nữa tốc độ tạo block thông qua sharding, trong đó mọi chain phân đoạn đơn lẻ sẽ có khả năng xử lý giống như mạng Ethereum 1.0 tiền nhiệm của nó.

 

Nói tóm lại, việc chuyển sang giao thức PoS sẽ giúp Ethereum 2.0 có khả năng mở rộng hơn, hiệu quả hơn và sẵn sàng đáp ứng mọi nhu cầu giao dịch.

Tiến trình nâng cấp lên Ethereum 2.0
Tiến trình nâng cấp lên Ethereum 2.0

Tổng kết

Proof of Stake (PoS) là một cơ chế đồng thuận được ưa chuộng nhất trong thế giới blockchain nhờ vào những ưu điểm vượt trội về tính bảo mật, tiết kiệm năng lượng và tính phi tập trung. Hệ thống Proof of Stake không chỉ giúp giảm thiểu sự lãng phí năng lượng mà còn giúp tăng tính bảo mật cho hệ thống blockchain. Ngoài ra, PoS cũng cho phép các chủ sở hữu token có thể tham gia vào quá trình đồng thuận một cách dễ dàng hơn so với Proof of Work (PoW).

 

Mặc dù Bitcoin hiện tại đang sử dụng PoW, nhiều chuyên gia cho rằng đây không phải là một cơ chế đồng thuận tối ưu trong thời đại hiện nay. Việc chuyển đổi từ PoW sang PoS không phải là một quá trình đơn giản và sẽ mất thời gian. Tuy nhiên, với ưu điểm vượt trội của mình, PoS sẽ ngày càng chiếm ưu thế và trở thành một trong những cơ chế đồng thuận được sử dụng rộng rãi trong tương lai.