Phân tích cơ chế đồng thuận của Solana: Proof of Stake ủy quyền và Proof of History
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
Phân tích cơ chế đồng thuận của Solana: Proof of Stake ủy quyền và Proof of History
Bài viết này nhằm nhấn mạnh hai kiến trúc đóng vai trò then chốt trong Solana, góp phần vào khả năng xử lý giao dịch tốc độ cao của nó: DPoS và PoH.
Chuyên sâu báo cáo Web3Tác giả: Cookies Research
Biên dịch: Block unicorn
Cơ chế đồng thuận của blockchain chịu trách nhiệm xác thực tính hợp lệ của các giao dịch và thêm chúng vào chuỗi khối theo đúng thứ tự chính xác. Tùy theo cơ chế đồng thuận được lựa chọn, hiệu quả của quá trình xác thực và sắp xếp sẽ khác nhau, dẫn đến các mức thông lượng khác nhau. Trong lĩnh vực blockchain, Solana là một chuỗi hiệu suất cao với thời gian khối 400 mili giây, số giao dịch mỗi giây (TPS) trung bình dao động từ 2.000 đến 3.000, và TPS lý thuyết tối đa lên tới 65.000 (để tham khảo, TPS của Ethereum khoảng 12).
Bài viết này nhằm làm nổi bật hai kiến trúc đóng vai trò then chốt trong Solana, góp phần tạo nên thông lượng cao của nó: cơ chế đồng thuận Proof of Stake ủy quyền (DPoS) và cơ chế Proof of History (PoH).
1. Cơ chế đồng thuận truyền thống
Hãy bắt đầu bằng việc hiểu một điểm nghẽn quan trọng trong blockchain: khả năng mở rộng.
Mỗi nút trong mạng blockchain phân tán có đồng hồ nội bộ riêng, hoạt động theo đồng hồ hệ thống cục bộ này. Khi một giao dịch xảy ra, nút sẽ gắn dấu thời gian cho giao dịch dựa trên đồng hồ hệ thống cục bộ đó.
Hình ảnh dưới đây minh họa đồng hồ bên trong các nút:
Thời gian xác nhận hoặc từ chối cuối cùng của giao dịch cũng sẽ được xác định theo đồng hồ hệ thống cục bộ này. Trong các cơ chế đồng thuận truyền thống (ví dụ như Proof of Work - PoW và Proof of Stake - PoS), tất cả các nút cần phải giao tiếp với nhau để phối hợp đồng hồ cục bộ của mình, đảm bảo rằng chúng có cùng cách hiểu về thời gian khi xử lý giao dịch. Việc giao tiếp giữa các nút giúp thiết lập một chuẩn thời gian chung, đảm bảo toàn bộ mạng lưới có nhận thức thời gian nhất quán, từ đó điều phối thứ tự và xác nhận giao dịch.
Đối với một blockchain phân tán có hàng ngàn nút trải khắp toàn cầu, sự khác biệt giữa đồng hồ hệ thống cục bộ của các nút là điều không thể tránh khỏi, dẫn đến việc dấu thời gian của giao dịch không nhất quán giữa các nút khác nhau. Điều này trở thành vấn đề khi các nút cần đạt được sự đồng thuận về việc những giao dịch nào đã xảy ra và thứ tự của chúng trong khối. Vấn đề này được gọi là vấn đề đồng bộ hóa dấu thời gian, và khi mạng tăng số lượng nút để tăng tính phi tập trung, vấn đề này càng trở nên nghiêm trọng và phức tạp hơn.
Cuối cùng, điều này mở ra một lỗ hổng tiềm tàng cho các cuộc tấn công độc hại. Sự chênh lệch về thời gian cho phép kẻ xấu phát tán các giao dịch giả mạo có dấu thời gian giống thật, nhằm cố gắng kiểm soát mạng. Để ngăn chặn việc thao túng giao dịch, cần tiêu tốn rất nhiều thời gian và năng lực xử lý để xác minh tính chính xác của dấu thời gian. Điều này có thể dẫn đến việc chậm trễ xác nhận khối, thậm chí khối bị từ chối (vì các nút có thể bỏ phiếu cho rằng khối không hợp lệ do có dấu thời gian khác nhau).
2. Proof of History (PoH) là gì?
Proof of History (PoH) trong Solana được sử dụng để chứng minh rằng các giao dịch đã được sắp xếp đúng thứ tự, và điều này có thể dễ dàng được các bộ xác thực trong mạng kiểm tra.
Ngược lại với tình trạng mỗi nút đều có đồng hồ riêng như đã đề cập ở phần 1, PoH có thể được xem như một đồng hồ toàn cục mà tất cả các nút đều dùng để xác minh khoảng thời gian giữa hai sự kiện. Với đồng hồ toàn cục này, các nút nhìn thấy cùng một bản ghi lịch sử giao dịch, loại bỏ mọi bất đồng về thứ tự giao dịch. Nhờ vậy, sự đồng thuận có thể đạt được nhanh chóng, giảm đáng kể thời gian để xác thực và thêm giao dịch vào blockchain.
PoH dựa vào một phương pháp mã hóa để tạo ra bản ghi liên tục, theo thứ tự thời gian của các giao dịch. Hãy cùng tìm hiểu sâu hơn.
3. Phân tích kỹ thuật về PoH
Mỗi giao dịch đều được xử lý qua SHA-256, một hàm băm mật mã nổi tiếng vì khả năng chấp nhận bất kỳ đầu vào nào và tạo ra đầu ra duy nhất, không thể đoán trước. Khi một giao dịch được băm, đầu ra của nó trở thành đầu vào cho lần băm tiếp theo. Quá trình này tạo ra thứ tự nội tại giữa các giao dịch trong chuỗi băm, hình thành một chuỗi dài và liên tục.
PoH tận dụng hàm trễ có thể xác minh (VDF), nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xác minh khoảng thời gian trôi qua trong blockchain. VDF là các hàm đòi hỏi nhiều tài nguyên tính toán, không chỉ phụ thuộc vào băm trước đó mà còn chứa đựng thời gian đã trôi qua. Cơ chế này cho phép Solana chứng minh một cách mật mã rằng thời gian thực sự đã trôi qua, tạo ra các đầu ra liên tiếp. Do đó, tồn tại một thứ tự giao dịch rõ ràng và có thể xác minh, đảm bảo dòng thời gian sự kiện nhất quán. Các bộ xác thực do đó có thể dễ dàng kiểm tra khoảng thời gian đã trôi qua là bao lâu, từ đó nâng cao độ tin cậy của mạng.
Việc sử dụng PoH (Proof of History) trong Solana bổ sung thêm một lớp bảo mật và toàn vẹn mạnh mẽ. Bất kỳ hành vi sửa đổi nào đối với một phần của chuỗi băm đều yêu cầu tính toán lại tất cả các băm phía sau, một công việc tốn rất nhiều công sức, từ đó bảo vệ mạng khỏi bị thay đổi.
PoH (Proof of History) làm giảm đáng kể lượng thông tin mà các bộ xác thực cần xử lý cho mỗi khối. Bằng cách sử dụng phiên bản băm của trạng thái mới nhất của giao dịch, thời gian xác nhận khối được rút ngắn đáng kể. Khi một bộ xác thực (hoặc nút sao chép) nhận được một khối, chuỗi PoH cung cấp cho họ một thứ tự giao dịch đáng tin cậy về mặt mật mã mà họ có thể tin tưởng mà không cần xác minh lại. Hiệu quả này cực kỳ quan trọng để đẩy nhanh cơ chế đồng thuận, vì mạng có thể nhanh chóng lựa chọn và chuyển sang bộ xác thực tiếp theo để xác thực khối.
4. Proof of Stake ủy quyền (DPoS)
Trong DPoS, mỗi bộ xác thực đã đặt cược $SOL đều có thể tham gia quản trị mạng — bỏ phiếu xác nhận tính hợp lệ của khối và quyết định liệu có nên thêm nó vào blockchain hay không. Những người nắm giữ $SOL không muốn tham gia trực tiếp vào quá trình Proof of Stake (bao gồm cả bạn và tôi) có thể ủy quyền token của mình cho các bộ xác thực khác, hiệu quả biến họ thành những người ủy quyền. Quá trình ủy quyền này phân bổ quyền biểu quyết (tỷ lệ thuận với số lượng $SOL họ sở hữu) cho các bộ xác thực này. Đổi lại việc đặt cược $SOL, những người ủy quyền sẽ nhận được một phần thưởng từ phần thưởng khối.
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống DPoS là các nút có lượng cổ phần lớn hơn sẽ có khả năng cao hơn được chọn để xác thực giao dịch và thêm chúng vào blockchain. Cơ hội nhận phần thưởng khối khuyến khích các nút duy trì hiệu suất và tính toàn vẹn ở mức cao.
Sau khi hiểu rõ về DPoS và PoH, hãy kết hợp những kiến thức này lại để phác họa quy trình xác nhận khối điển hình trên Solana.
5. Tổng quan cấp cao về cơ chế đồng thuận của Solana
1. Chọn nút lãnh đạo: Nút lãnh đạo chịu trách nhiệm tạo chuỗi PoH (Proof of History – sắp xếp giao dịch) và tạo khối.
Quá trình lựa chọn này dựa trên trọng số cổ phần của nút, trọng số này tăng lên khi người nắm giữ token ủy quyền cho nút đó. Vai trò lãnh đạo sẽ được luân phiên giữa các bộ xác thực.
2. Gắn dấu thời gian cho giao dịch: Nút lãnh đạo nhận các giao dịch và sử dụng PoH để gắn dấu thời gian, tạo ra thứ tự giao dịch.
3. Tạo khối: Dựa trên chuỗi từ PoH, nút lãnh đạo sau đó bắt đầu tạo một khối.
4. Phát tán khối: Khối vừa tạo sẽ được gửi đến các nút sao chép (các bộ xác thực khác trong mạng phân tán).
5. Xác minh tính hợp lệ của giao dịch: Các nút sao chép sẽ xác minh hai thành phần sau:
a. Thứ tự giao dịch: Sử dụng chuỗi PoH để xác minh liệu các giao dịch có được sắp xếp đúng thứ tự hay không. Vì đây là một đồng hồ toàn cục, việc xác minh này không yêu cầu giao tiếp đi-về giữa các nút (khác với các cơ chế đồng thuận phổ biến như PoW và PoS).
b. Tính hợp lệ của giao dịch: Kiểm tra xem giao dịch có tuân thủ quy tắc mạng và có hợp lệ hay không.
6. Hoàn tất khối: Sau khi xác minh xong thứ tự và tính hợp lệ của giao dịch, khối sẽ được thêm vào blockchain. Sau đó, một nút lãnh đạo mới sẽ được chọn và toàn bộ quy trình lặp lại.
Kết luận
Solana luôn nỗ lực không ngừng cải thiện kiến trúc blockchain của mình. Những phát triển gần đây bao gồm QUIC, QoS cân nặng theo cổ phần và thị trường phí địa phương hóa. Ngoài ra, hệ sinh thái đang kỳ vọng vào việc cải thiện đáng kể hiệu suất thông qua việc ra mắt Firedancer. Cần lưu ý rằng kiến trúc độc đáo của Solana — OPOS (riêng cho Solana) — có thể mang lại những trường hợp sử dụng mới.
Chào mừng tham gia cộng đồng chính thức TechFlow
Nhóm Telegram:https://t.me/TechFlowDaily
Tài khoản Twitter chính thức:https://x.com/TechFlowPost
Tài khoản Twitter tiếng Anh:https://x.com/BlockFlow_News
cookies
