Thuộc tính hoàn tất giao dịch của Cardano
Ngày 08 tháng 06 năm 2023 - Chia sẻ bài viết này trên Twitter | Facebook | Telegram
Nhóm thiết kế đồng thuận của mạng phải cân bằng cẩn thận từng tính năng. Những gì là thuận lợi từ một quan điểm này có thể là bất lợi từ một quan điểm khác. Không thể thiết kế một giải pháp tốt nhất duy nhất mà không có nhược điểm. Chỉ có tập trung vào nghiên cứu và các tiến bộ công nghệ mới cho phép chúng ta tiến gần hơn đến giải pháp lý tưởng. Cardano sử dụng Proof-of-Stake kiểu Nakamoto, có nghĩa là, giao dịch của Cardano có thuộc tính Probabilistic Finality (Hoàn tất theo phân phối xác suất). Hãy đến và đọc điều này có nghĩa là gì và những lợi thế và bất lợi là gì.
- Nhóm IOG ưu tiên sự an toàn và bảo mật hơn tốc độ giao dịch cho phiên bản PoS hiện tại.
- Các mạng PoS hiện đại sẽ là kết hợp các lợi ích của tính Probabilistic and Provable Finality.
- Ouroboros Leios sẽ là thiết kế để đạt tới điều đó.
Giao dịch "hoàn tất" (Finality)
Xem thêm bài Hiểu về tính hoàn tất của giao dịch
Bạn có thể biết rằng mỗi giao dịch mà người dùng gửi sẽ dần dần được truyền qua mạng phân tán tới tất cả các node của các nhà sản xuất khối. Nếu một giá trị muốn được chuyển từ địa chỉ này sang địa chỉ khác, thì giao dịch đó phải được đưa vào khối và khối đó phải nằm trong blockchain. Để một giao dịch được coi là đã được hoàn tất (được hoàn thành, được xác thực chắc chắn), khối chứa giao dịch cũng phải đã được hoàn tất.
Hãy định nghĩa tính đã được hoàn tất của giao dịch và tính đã được hoàn tất của khối có nghĩa là gì.
Tính đã được hoàn tất của giao dịch đề cập đến điểm mà tại đó một giao dịch cụ thể trong mạng blockchain được coi là đã được hoàn tất là không thể thay đổi và không thể bị đảo ngược hoặc vô hiệu hóa. Nó đại diện cho sự đảm bảo rằng một giao dịch đã được chèn vào một khối và được coi là một phần vĩnh viễn trong lịch sử của blockchain. Khi một giao dịch đạt được mục đích đã được hoàn tất, nó thường được chấp nhận là đã được xử lý và không thay đổi.
Thuộc tính đã được hoàn tất của một giao dịch phụ thuộc vào thuộc tính đã được hoàn tất của khối mà nó được đưa vào.
Tính đã được hoàn tất của khối liên quan đến sự xác nhận và tính lâu dài của toàn bộ khối trong blockchain. Nó đại diện cho điểm mà tại đó một khối giao dịch được coi là bất biến và không thể sửa đổi hoặc loại bỏ. Khi một khối đạt được mục đích đã được hoàn tất, tất cả các giao dịch có trong khối đó cũng được coi là đã được hoàn tất.
Vai trò của sự đồng thuận mạng
Thuộc tính đã được hoàn tất của khối rất quan trọng vì nội dung của khối là không thay đổi. Sự đồng thuận của mạng được sử dụng để đảm bảo rằng các node trong mạng đạt được sự đồng thuận đa số về việc thêm một khối mới. Vì vậy, một blockchain về cơ bản chỉ là một chuỗi các khối liền kề có thứ tự không thay đổi. Chính xác hơn, bất biến từ một thời điểm nhất định.
Từ quan điểm về tính đã được hoàn tất, điều quan trọng là tại thời điểm nào một khối có thể được coi là không thể đảo ngược dựa trên sự đồng thuận của mạng. Nói cách khác, chúng ta đang tìm kiếm điểm mà tại đó người dùng có thể chắc chắn rằng phần lớn các node trong mạng chắc chắn rằng một khối nhất định sẽ tồn tại mãi mãi trong blockchain.
Trong bối cảnh của blockchain, thời gian có thể được chia thành các khoảng thời gian trong đó các khối mới được thêm vào. Trong trường hợp của Cardano, thời gian này trung bình là 20 giây, đối với Bitcoin là 10 phút và đối với Ethereum là 12 giây.
Để một khối được coi là đã được hoàn tất, phần lớn các node tạo khối trong mạng phân tán phải đồng ý. Họ có thể làm điều này trước khi một khối mới được thêm vào blockchain thông qua một số hình thức bỏ phiếu hoặc sau đó bằng cách liên kết khối mới với khối trước đó. Việc sử dụng khối (hoặc các khối) trước đó làm khối tiền thân cho khối mới thể hiện sự đồng ý của node tạo khối đó.
Như chúng ta đã nói trong phần giới thiệu, Cardano sử dụng Proof-of-Stake kiểu Nakamoto, dựa trên thiết kế Proof-of-Work.
Một sự đồng thuận của Nakamoto chỉ có thể đạt được khi có Probabilistic Finality (Xác thực theo phân phối xác suất). Mạng có thể đạt được sự đồng thuận đã được hoàn tất. Probabilistic Finality có nghĩa là theo một số giả định về những người tham gia trong mạng, nếu chúng ta thấy có một vài khối đã được thêm vào sau một khối nhất định trước đó (khối X), thì chúng ta có thể tính ra được một xác suất xác định rằng khối X là khối đã được hoàn tất. Đạt được sự đồng thuận đã được hoàn tất có nghĩa là tại một thời điểm nào đó trong tương lai, tất cả các node sẽ đồng ý về tính bất biến của một tập hợp các khối nhất định. Đạt được sự đồng thuận đã được hoàn tất này có thể mất nhiều thời gian. Hơn nữa, không thể xác định trước thời gian là bao lâu.
Sau khi một khối mới được thêm vào, không người tham gia nào (cả node tạo khối lẫn người dùng) có thể chắc chắn rằng khối đó sẽ không bị bác bỏ. Vì vậy, sẽ có cái gọi là hard fork có thể xảy ra, trong đó node tạo khối mới không liên kết với khối đã được hoàn tất trong blockchain mà với node tiền thân của khối đó. Điều này có nghĩa là một khối được theo sau bởi hai khối kế tiếp. Chỉ một trong số những khối kế vị có thể ở lại trên blockchain. Khối còn lại sẽ mồ côi, bao gồm tất cả các giao dịch chứa trong nó. Khối kế vị nào còn lại trong blockchain sẽ được quyết định bởi các node sản xuất khối tiếp sau đó, những người sẽ chọn một trong các nhánh rẽ của chuỗi. Quy tắc chuỗi dài hơn sẽ quyết định xem phiên bản blockchain nào sẽ chiến thắng và chọn nó làm chuỗi chính thức.
Để hiểu khái niệm này, bạn hãy hình dung rằng, sau khi thêm một khối mới, vẫn có một khả năng nhỏ là khối đó bị bác bỏ và do đó tất cả các giao dịch bên trong block đó sẽ đều bị vô hiệu.
Một giải pháp thay thế cho tính Probabilistic Finality là Provable Finality (Tính xác thực có thể chứng minh được). Một sự đồng thuận được thiết kế để có một mục đích Provable Finality nhằm cung cấp sự chắc chắn tuyệt đối rằng một khối đề cử (và các giao dịch trong đó) là đã được hoàn tất và không thể đảo ngược hoặc thay đổi. Điều này thường đạt được thông qua các cơ chế đồng thuận đảm bảo kết quả xác định và bằng chứng toán học. Có thể tạo ra sự đồng thuận ngăn chặn việc phân nhánh của blockchain. Những người tham gia có thể yên tâm rằng mỗi khối mới được thêm vào là đã được hoàn tất, tức là không thể thay đổi được nữa.
Vì mỗi khối mới được thêm vào là khối Provable Finality, cần phải có một số hình thức bỏ phiếu diễn ra giữa các node tạo khối trước khi khối được đưa vào blockchain. Phần lớn được xác định theo quy tắc (thường là 2/3 node của nhà sản xuất khối) phải đồng ý với khối mới được đề xuất. Nếu đa số không đồng ý, khối ứng cử sẽ không được thêm vào blockchain và một ứng cử viên mới phải được tạo và bỏ phiếu lại.
Ưu điểm và nhược điểm của Probabilistic Finality và Provabale Finality
Cả hai cách tiếp cận được mô tả về cơ bản là về cùng một hình thức bỏ phiếu. Nhưng sự khác biệt chính là:
Với Probabilistic Finality, phiếu bầu được thực hiện sau khi khối được thêm vào (hình thức này có thể dẫn đến việc phân nhánh).
Với trường hợp Provable Finality, phiếu bầu được thực hiện trước khi khối được thêm vào blockchain đảm bảo được việc phân nhánh không diễn ra.
Có các biến thể kết hợp, trong đó việc bỏ phiếu cho một khối mới được thêm vào diễn ra ngay sau khi nó được thêm vào. Một khối được coi là bất biến ngay khi đa số cần thiết trong mạng bỏ phiếu chấp thuận nó. Điều này có nghĩa là việc phân nhánh của blockchain vẫn có thể xảy ra, nhưng khối có thể đạt được trạng thái đã được hoàn tất rất nhanh thông qua bỏ phiếu (các node của nhà sản xuất khối bỏ phiếu để giữ một khối cụ thể).
Nếu một node tạo khối đề xuất một khối ứng cử, thì về cơ bản, người đó sẽ bỏ phiếu cho chính mình. Ban đầu, khối sẽ có ít "trọng số". Trọng số sẽ tăng lêm theo số lượng phiếu bầu của các node khác. Trong trường hợp của Cardano (và cả Bitcoin), trọng số xác thực của một khối sẽ tăng lên khi mỗi khối mới được thêm vào sau đó. Do đó, trọng số (số lượng phiếu bầu) sẽ tăng dần và chậm. Nếu sự đồng thuận cho phép một khối được bỏ phiếu trước (hoặc ngay sau khi) nó được thêm vào, khối mới sẽ có được trọng số cao tương đối nhanh chóng.
Chủ đề phức tạp hơn một chút, vì điều quan trọng là phải xem xét quyền biểu quyết của các node (pool) tạo khối riêng lẻ. Trong mạng Cardano, mỗi pool có thể có một cổ phần khác nhau (số lượng tiền ADA đã stake). Một khối mới có thể đề xuất một pool có cổ phần thấp hoặc một pool bão hòa hoàn toàn. Điều này có ảnh hưởng gì đến khối mới được đề xuất? Về mặt lý thuyết là không, vì mỗi khối mới được đề xuất có trạng thái tương tự nhau. Tuy nhiên, các SPO có cổ phần cao sẽ có cơ hội tạo ra nhiều khối hơn trong một khoảng thời gian nhất định, đây có thể là một lợi thế nếu các đợt phân nhánh (fork) xảy ra.
Chúng ta sẽ không làm cho chủ đề trở nên phức tạp hơn và sẽ tập trung vào mục đích đã được hoàn tất (Finality), nhưng điều quan trọng cần lưu ý là các node tạo khối có thể có hoặc không có cùng quyền biểu quyết trong các mạng khác nhau. Việc Phi tập trung mạng dựa trên các tài nguyên khan hiếm (tiền xu hoặc tỷ lệ băm) và bất kỳ ai có nhiều tài nguyên hơn sẽ có nhiều quyền biểu quyết hơn.
Chúng ta hãy quay trở lại giai đoạn đã được hoàn tất. Sự khác biệt giữa tính năng Probabilistic và Provable có tác động lớn đến sức mạng và an toàn của mạng lưới. Nó cũng ảnh hưởng đến tốc độ giao dịch, tức là trải nghiệm của người dùng.
Trong trường hợp của Cardano, một khối mới vẫn có thể bị loại bỏ, vì vậy một khi giao dịch của bạn được đưa vào khối, bạn không có gì đảm bảo rằng nó sẽ chắc chắn tồn tại trên blockchain mãi mãi. Vẫn có một xác suất nhỏ là giao dịch sẽ bị loại bỏ. Cardano có các khối đã được hoàn tất chậm, do đó có các giao dịch cũng vậy. Như đã giải thích ở trên, trọng số tăng chậm vì việc bỏ phiếu được thực hiện bằng cách dựa trên việc thêm các khối mới. Một phiếu bầu được thêm vào cứ sau 20 giây.
Khoảng 1.200 pool hiện đang sản xuất các khối trong mạng Cardano. Việc bỏ phiếu theo hình thức Probabilistic Finality chỉ 10% trong số pool mất 40 phút. Trong thời gian này, 120 khối mới đã được thêm vào.
Một khối nhất định có thể được coi là vẫn còn trong blockchain sau khi một số lượng nhỏ các khối mới nhất định đã được thêm vào. Vấn đề là con số thấp này rất khó ước tính và chỉ mang tính xác suất.
Có những mạng, chẳng hạn như Algorand, có thể đạt được tính đã được hoàn tất của khối ngay lập tức thông qua bỏ phiếu. Khi một khối mới được thêm vào, nó không bao giờ có thể bị loại bỏ. Đồng thời, không bao giờ có việc phân nhánh của blockchain. Algorand có thời gian chặn khoảng 3,6 giây và nếu giao dịch của bạn được đưa vào khối, giao dịch đó sẽ ngay lập tức là giao dịch đã được hoàn tất.
Ethereum chia tất cả các trình xác thực thành 32 ủy ban bằng nhau trong mỗi epoch. Epoch có 32 slot. Mỗi slot kéo dài 12 giây. Do đó, toàn bộ epoch dài 6 phút 24 giây. Mỗi ủy ban chịu trách nhiệm tạo ra một khối và các thành viên của ủy ban chịu trách nhiệm cung cấp chứng thực (xác nhận xem họ đồng ý hay không đồng ý với khối do nhà sản xuất khối đề xuất). Mỗi khối mới được thêm vào được xác nhận tương đương 3,1% tổng số phiếu bầu. Điều này có nghĩa là khối sẽ đạt được trọng số cao (số lượng lớn phiếu bầu) nhanh hơn đáng kể so với trường hợp của Cardano.
Sự đồng thuận kiểu Nakamoto ưu tiên sự an toàn của giao thức hơn là tốc độ giao dịch, tức là khả năng luôn tạo ra một khối mới ngay cả khi một phần lớn các node không có sẵn. Trong trường hợp một số lượng lớn các node ngoại tuyến, quá trình sản xuất khối sẽ mất nhiều thời gian hơn (bỏ lỡ các slot), nhưng rất có thể điều này sẽ không xảy ra. Khi các node dần dần quay trở lại mạng, việc sản xuất khối sẽ trở nên đều đặn hơn.
Đối với các mạng có hình thức bỏ phiếu dựa trên trạng thái hoạt động cho mỗi khối, quá trình sản xuất khối có thể bị dừng nếu 34% (thường là hơn 1/3 số node tạo khối) ngoại tuyến (of-line). Các mạng có tính Provable Finality coi là linh hoạt hơn trước các cuộc tấn công và có thể đảm bảo tốt hơn tính toàn vẹn của blockchain. Các mạng này sẽ luôn sẵn sàng ngừng sản xuất khối hơn là cố gắng sản xuất khối bằng mọi giá.
Các mạng có tính Provable Finality có một số nhược điểm. Sự đồng thuận của mạng có thể tương đối phức tạp và dễ bị tổn thương. Bỏ phiếu yêu cầu một số chi phí và có thể mất một thời gian tương đối dài. Các mạng này có thể dễ bị ngừng sản xuất hơn nếu có vấn đề về tốc độ truyền dữ liệu qua Internet. Những mạng loại này có thể sẽ gặp khó khăn hơn để đạt được khả năng mở rộng cao.
Quay trở lại vấn đề Phi tập trung và bảo mật một cách ngắn gọn, trong trường hợp của Cardano, kẻ tấn công cần lấy hơn một nửa tài nguyên khan hiếm (tiền ADA) trong khi ở các mạng có tính Provable Finality, kẻ tấn công thường chỉ cần lấy hơn 1/3 số tài nguyên. Chiếm được 1/3 tài nguyên là đủ để kẻ tấn công khiến mạng không thể đạt được sự đồng thuận.
Lời kết
Người dùng có xu hướng thích tốc độ giao dịch hơn bảo mật, vì bảo mật thường yêu cầu tương đối cao trên hầu hết các mạng blockchain. Người dùng chủ yếu muốn gửi một giao dịch nhanh chóng và được đảm bảo về tính chính xác. Tuy nhiên, các lớp thứ nhất (Layer 1) về cơ bản phải đảm bảo tính an toàn và phi tập trung nhất có thể. Tương lai có lẽ thuộc về các phương pháp kết hợp kết hợp quy tắc chuỗi dài nhất với cơ chế đảm bảo kết quả đã được hoàn tất nhanh chóng. Ouroboros Leios sẽ mang thứ gì đó như thế này đến Cardano, vì trong số 3 loại khối sẽ được tạo ra trong mạng, một số hình thức bỏ phiếu sẽ diễn ra đối với loại thứ hai, khối xác nhận. Loại khối thứ ba, tương tự như khối hiện tại, sẽ chứa các tham chiếu đến các khối được xác nhận, tức là các khối chứa thỏa thuận về một cổ phần tương đối lớn.
Bài viết chủ yếu nói về tính đã được hoàn tất của giao dịch, nhưng điều quan trọng cần nhớ là cốt lõi của Cardano là tính phi tập trung cao và tính thanh khoản tự nhiên. Những tính năng này đạt được một phần là do Cardano không có tính năng cắt giảm và bạn không cần buộc phải có một số lượng ADA nhất định tối thiểu (tương đối cao) để tham gia stake. Ethereum sử dụng bỏ phiếu để đạt được sự đồng thuận và điều này yêu cầu phải khóa ETH và trừng phạt những người xác thực có hành vi đi ngược lại lợi ích của giao thức. Tính đã được hoàn tất của các giao dịch cũng liên quan đến chất lượng của việc stake và do đó là một thuộc tính của phi tập trung.
Tiến bộ công nghệ sẽ thúc đẩy Cardano tiến lên. Ouroboros Leios sẽ là bước quan trọng tiếp theo liên quan đến tính đã được hoàn tất của các giao dịch trên lớp đầu tiên.
Nguồn bài viết tại đây
Đọc thêm các bài viết liên quan tại thẻ Tags bên dưới