a16z: Tại sao DePIN cực kỳ quan trọng và làm thế nào để vận hành nó hiệu quả?
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
a16z: Tại sao DePIN cực kỳ quan trọng và làm thế nào để vận hành nó hiệu quả?
Bằng cách phi tập trung hóa các mạng lưới này, chúng ta không chỉ có thể tạo ra một xã hội tự do hơn mà còn đạt được một xã hội hiệu quả và thịnh vượng hơn.
Chuyên sâu báo cáo Web3Tác giả: Guy Wuollet
Biên dịch: TechFlow
Các mạng hạ tầng vật lý hiện tại như viễn thông, năng lượng, nước và giao thông thường là các thị trường độc quyền tự nhiên – nơi chi phí để một doanh nghiệp cung cấp sản phẩm hoặc dịch vụ thấp hơn nhiều so với chi phí cần thiết để khuyến khích cạnh tranh. Tại hầu hết các quốc gia phát triển, những mạng lưới này được điều tiết bởi hệ thống quy định và quản lý phức tạp của chính phủ. Tuy nhiên, mô hình này gần như không tạo động lực đổi mới, chứ chưa nói đến cải thiện trải nghiệm khách hàng, tối ưu giao diện người dùng, nâng cao chất lượng dịch vụ hay tăng tốc độ phản hồi. Thêm vào đó, các mạng lưới này thường kém hiệu quả và bảo trì tồi. Ví dụ, các vụ cháy rừng ở California đã khiến PG&E phá sản, hoặc các chính sách quản lý bảo vệ các công ty viễn thông hiện hữu đều chứng minh điều này. Ở các nước đang phát triển, tình hình còn tệ hơn: nhiều dịch vụ như vậy hoặc không tồn tại, hoặc đắt đỏ và khan hiếm tài nguyên.
Chúng ta có thể làm tốt hơn. Các mạng hạ tầng vật lý phi tập trung mang lại cơ hội vượt qua hệ thống độc quyền hiện tại để xây dựng các mạng lưới mạnh mẽ hơn, dễ đầu tư hơn và minh bạch hơn. DePIN (Mạng Hạ tầng Vật lý Phi tập trung – Decentralized Physical Infrastructure Network) là các giao thức do người dùng sở hữu và vận hành, cho phép bất kỳ ai cũng có thể đóng góp vào việc vận hành cơ sở hạ tầng nền tảng cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Những giao thức này có tiềm năng trở thành một lực lượng dân chủ hóa quan trọng, thúc đẩy xã hội hoạt động hiệu quả và cởi mở hơn.
Trong bài viết này, tôi sẽ giải thích DePIN là gì và tại sao nó quan trọng. Tôi cũng sẽ chia sẻ một khuôn khổ đánh giá các giao thức DePIN và thảo luận về các câu hỏi cần đặt ra khi xây dựng giao thức DePIN, đặc biệt là vấn đề xác thực (validation).
DePIN là gì?
Mạng hạ tầng vật lý phi tập trung (DePIN) ám chỉ bất kỳ mạng nào đủ phi tập trung, sử dụng công nghệ mã hóa và thiết kế cơ chế để đảm bảo rằng khách hàng có thể yêu cầu dịch vụ vật lý từ một nhóm nhà cung cấp, từ đó phá vỡ độc quyền tự nhiên và mang lại lợi ích cạnh tranh (sẽ thảo luận chi tiết bên dưới). Khách hàng thường là người dùng cuối, nhưng cũng có thể là các ứng dụng thao tác thay mặt người dùng cuối. Nhà cung cấp thường là các doanh nghiệp nhỏ, nhưng tùy theo mạng mà có thể bao gồm cả người lao động tự do hoặc thậm chí các công ty truyền thống lớn. Trong ngữ cảnh này, "phi tập trung" ám chỉ sự phân tán quyền lực và kiểm soát, chứ không chỉ đơn thuần là phân bố vật lý hay cấu trúc dữ liệu phi tập trung, như được giải thích trong bốn mối đe dọa đối với tính phi tập trung.
Nếu được thiết kế đúng cách, các giao thức DePIN có thể khuyến khích người dùng và doanh nghiệp nhỏ tham gia vào mạng hạ tầng vật lý, cùng nhau quản trị sự phát triển của mạng lưới theo thời gian, đồng thời cung cấp cơ chế thưởng minh bạch cho các đóng góp. Cũng giống như Internet được dẫn dắt bởi nội dung do người dùng tạo ra, DePIN mở ra cơ hội để thế giới vật lý được dẫn dắt bởi các dịch vụ do người dùng tạo ra. Quan trọng hơn, cũng như blockchain đang phá vỡ chu kỳ "hút vào – vắt kiệt" của các tập đoàn công nghệ độc quyền, các giao thức DePIN cũng có thể giúp phá vỡ sự độc quyền trong lĩnh vực tiện ích vật lý.
Ví dụ thực tiễn của DePIN: Lưới điện năng lượng
Lấy ví dụ về năng lượng, lưới điện tại Mỹ ngay cả trong môi trường không mã hóa cũng đang hướng tới phi tập trung. Các nút thắt truyền tải và thời gian chờ dài để kết nối nguồn điện mới vào lưới đã thúc đẩy nhu cầu về năng lực phát điện phi tập trung. Các hộ gia đình và doanh nghiệp có thể lắp pin mặt trời để phát điện ở rìa lưới, hoặc lắp pin lưu trữ điện. Điều này có nghĩa là họ không chỉ mua năng lượng từ lưới mà còn có thể bán lại năng lượng cho lưới.
Khi phát điện và lưu trữ điện ở biên giới gia tăng, nhiều thiết bị kết nối lưới không còn thuộc sở hữu của các công ty tiện ích. Các thiết bị do người dùng sở hữu này có thể mang lại lợi ích rất lớn cho lưới bằng cách lưu trữ và phát điện tại thời điểm then chốt, vậy tại sao chúng lại chưa được tận dụng đầy đủ? Các công ty tiện ích hiện tại không thể thu thập hiệu quả trạng thái thiết bị, cũng không thể mua quyền kiểm soát tạm thời chúng. Giao thức Daylight đang giải quyết vấn đề phân mảnh trong ngành năng lượng. Daylight đang xây dựng một mạng lưới phi tập trung, cho phép người dùng bán thông tin trạng thái thiết bị kết nối lưới của họ, và cho phép các công ty năng lượng trả tiền để tạm thời kiểm soát các thiết bị này. Nói ngắn gọn, Daylight đang xây dựng một nhà máy điện ảo phi tập trung.
Kết quả này có thể dẫn đến một lưới điện mạnh mẽ và hiệu quả hơn, với khả năng phát điện do người dùng sở hữu, dữ liệu tốt hơn và ít giả định tin cậy hơn so với các mô hình độc quyền tập trung. Đây chính là lời hứa của DePIN.
Hướng dẫn xây dựng DePIN
Các giao thức DePIN có tiềm năng to lớn trong việc cải thiện cơ sở hạ tầng vật lý nền tảng mà chúng ta tiếp xúc hàng ngày, nhưng để đạt được mục tiêu này, cần vượt qua ít nhất ba thách thức:
-
Xác định xem trong từng hoàn cảnh cụ thể, liệu có cần thiết phải phi tập trung hay không;
-
Chiến lược đưa ra thị trường;
-
Vấn đề xác thực – đây là khâu thách thức nhất.
Tôi cố ý bỏ qua các thách thức kỹ thuật cụ thể liên quan đến từng lĩnh vực hạ tầng vật lý. Không phải vì chúng không quan trọng, mà vì chúng mang tính đặc thù riêng. Trong bài viết này, tôi tập trung vào việc xây dựng mạng lưới phi tập trung ở mức độ trừu tượng và đưa ra lời khuyên áp dụng cho mọi dự án DePIN trong các ngành vật lý khác nhau.
1. Vì sao chọn DePIN?
Hai lý do phổ biến để xây dựng giao thức DePIN là: giảm chi phí đầu tư vốn (Capex) và tập hợp năng lực tài nguyên phân tán. Ngoài ra, các giao thức DePIN còn có thể tạo ra các nền tảng nhà phát triển trung lập trên hạ tầng vật lý, mở khóa đổi mới không cần cấp phép, ví dụ như API dữ liệu năng lượng mở hoặc thị trường gọi xe trung lập. Thông qua phi tập trung, các giao thức DePIN đạt được khả năng chống kiểm duyệt, loại bỏ rủi ro nền tảng và thúc đẩy đổi mới không cần cấp phép – chính tính kết hợp (composability) và đổi mới không cần cấp phép này là yếu tố then chốt giúp Ethereum và Solana phát triển mạnh mẽ. Truyền thống, việc triển khai mạng hạ tầng vật lý tốn kém, thường đòi hỏi một công ty tập trung thực hiện, trong khi DePIN phân tán chi phí và quyền kiểm soát thông qua sở hữu phi tập trung.
1.1 Chi phí đầu tư vốn (Capex)
Nhiều giao thức DePIN giảm thiểu chi phí đầu tư vốn lớn – thậm chí không khả thi – mà thường do một công ty tập trung gánh vác, bằng cách khuyến khích người dùng mua phần cứng và tham gia vận hành mạng. Chi phí đầu tư vốn cao là một trong những lý do khiến nhiều dự án hạ tầng được coi là độc quyền tự nhiên, và việc giảm chi phí này mang lại lợi thế cấu trúc cho các giao thức DePIN.
Lấy ngành viễn thông làm ví dụ. Việc áp dụng các tiêu chuẩn mạng mới thường khó khăn do chi phí đầu tư phần cứng ban đầu quá cao. Ví dụ, một phân tích dự đoán rằng riêng tại Mỹ, việc triển khai mạng di động 5G cần tới 275 tỷ USD đầu tư tư nhân.
Ngược lại, mạng DePIN Helium đã triển khai thành công mạng LoRaWAN – mạng khoảng cách xa, tiêu thụ thấp lớn nhất toàn cầu – mà không cần một thực thể duy nhất đầu tư phần cứng trước. LoRaWAN là một tiêu chuẩn rất phù hợp với các ứng dụng Internet vạn vật (IoT). Helium hợp tác với các nhà sản xuất phần cứng để phát triển bộ định tuyến LoRaWAN, cho phép người dùng mua trực tiếp từ nhà sản xuất. Sau đó, những người dùng này trở thành chủ sở hữu và người vận hành mạng, cung cấp dịch vụ kết nối LoRaWAN cho khách hàng và nhận thù lao. Hiện tại, Helium đang tập trung mở rộng phủ sóng mạng 5G.
Nếu triển khai một mạng IoT theo cách truyền thống, cần chịu rủi ro lớn về chi phí đầu tư ban đầu, đồng thời phải cá cược rằng có đủ lượng khách hàng sẵn sàng mua dịch vụ kết nối từ mạng mới. Tuy nhiên, với tư cách là một giao thức DePIN, Helium đã xác thực được cung cấp thị trường theo cách phi tập trung và giảm đáng kể cấu trúc chi phí.
1.2 Năng lực tài nguyên
Trong một số trường hợp, có lượng lớn năng lực tài nguyên vật lý tiềm ẩn nhưng bị bỏ không, do sự phức tạp nên các doanh nghiệp hiện tại khó tích hợp hiệu quả. Ví dụ, không gian trống trên ổ cứng. Trên mỗi ổ cứng đơn lẻ, không gian này có thể quá nhỏ để thu hút sự chú ý của các công ty lưu trữ như AWS. Tuy nhiên, khi được tập hợp thông qua các giao thức DePIN như Filecoin, những không gian phân tán này có thể trở thành một nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ đám mây. Các giao thức DePIN có thể sử dụng công nghệ blockchain để phối hợp tài nguyên của người dùng thông thường, giúp họ đóng góp vào mạng quy mô lớn.
1.3 Đổi mới không cần cấp phép
Chức năng quan trọng nhất mà DePIN mở khóa là đổi mới không cần cấp phép: bất kỳ ai cũng có thể xây dựng trên giao thức. Điều này trái ngược rõ rệt với các hạ tầng độc quyền truyền thống như lưới điện của các công ty điện lực địa phương. So với giảm chi phí đầu tư hay tập hợp năng lực tài nguyên, tiềm năng của đổi mới không cần cấp phép thường bị đánh giá thấp.
Đổi mới không cần cấp phép cho phép hạ tầng vật lý phát triển với tốc độ của phần mềm. Chúng ta thường nghe rằng tốc độ đổi mới trong lĩnh vực kỹ thuật số ("bits") đáng kinh ngạc, trong khi tốc độ đổi mới trong lĩnh vực vật lý ("atoms") lại đáng thất vọng. DePIN cung cấp một con đường quan trọng để giúp "nguyên tử" (atoms) hoạt động giống "bit" hơn. Khi bất kỳ ai trên thế giới có kết nối Internet đều có thể đề xuất phương pháp mới để tổ chức và phối hợp các hệ thống vật lý vận hành thế giới, những người thông minh và sáng tạo sẽ phát minh ra các giải pháp tốt hơn hiện tại.
1.4 Tính kết hợp (Composability)
Lý do đổi mới không cần cấp phép có thể tăng tốc chuyển đổi "nguyên tử" thành "bit" nằm ở tính kết hợp. Tính kết hợp cho phép các nhà phát triển tập trung xây dựng giải pháp điểm tối ưu và dễ dàng tích hợp nó. Chúng ta đã chứng kiến sức mạnh này trong các "khối lego tài chính" (money legos) của tài chính phi tập trung (DeFi). Trong DePIN, các "khối lego hạ tầng" (infrastructure legos) cũng có thể tạo ra ảnh hưởng tương tự.
2. Đưa ra thị trường: Cơ hội và thách thức
Xây dựng giao thức DePIN khó hơn xây dựng blockchain, vì nó phải giải quyết đồng thời thách thức của cả giao thức phi tập trung và doanh nghiệp truyền thống. Bitcoin và Ethereum khởi đầu khá độc lập với lĩnh vực tài chính và điện toán đám mây truyền thống, trong khi đa số giao thức DePIN không có điều kiện thuận lợi như vậy – chúng gắn chặt với các vấn đề vật lý hiện tại.
Đa số lĩnh vực DePIN từ ngày đầu tiên đã phải tương tác với các hệ thống tập trung hiện hữu. Các mạng lưới hiện tại như công ty tiện ích, truyền hình cáp, dịch vụ gọi xe và nhà cung cấp Internet thường được bảo vệ bởi các chính sách quản lý và có hiệu ứng mạng mạnh. Người mới tham gia thường khó cạnh tranh. Cũng như mạng lưới phi tập trung là thuốc giải tự nhiên cho độc quyền Internet, mạng DePIN là thuốc giải tự nhiên cho độc quyền hạ tầng vật lý.
Tuy nhiên, các nhà phát triển DePIN cần tìm ra điểm vào tạo ra giá trị, từ đó mở rộng dần và cuối cùng thách thức toàn bộ mạng lưới vật lý hiện tại. Tìm đúng điểm vào là yếu tố then chốt cho thành công tương lai. Các nhà phát triển DePIN cũng cần hiểu mạng của họ sẽ tương tác thế nào với các giải pháp thay thế hiện tại. Hầu hết các công ty truyền thống ngại chạy nút toàn phần (full node) blockchain, thường khó xử lý ví tự quản lý hoặc giao dịch trên chuỗi. Họ thường không hiểu ý nghĩa hoặc giá trị của công nghệ mã hóa.
Một cách tiếp cận là trình bày giá trị mà giao thức DePIN mang lại – mà không cần nhắc đến việc nó chạy trên công nghệ mã hóa. Khi các bên hiện tại nghiêm túc cân nhắc tích hợp hoặc hiểu được giá trị từ giao thức mới, họ sẽ sẵn lòng chấp nhận mã hóa. Rộng hơn: các nhà phát triển nên điều chỉnh cách trình bày giá trị của giao thức theo từng đối tượng và xây dựng câu chuyện cảm xúc phù hợp.
Về mặt chiến thuật, giao diện với mạng hiện tại thường cần một mức độ trung gian ban đầu và thiết kế cấu trúc thực thể suy nghĩ kỹ, điều này phụ thuộc sâu vào lĩnh vực vật lý cụ thể mà giao thức hướng tới.
Bán hàng doanh nghiệp cũng là thách thức với giao thức DePIN. Bán hàng doanh nghiệp thường là dịch vụ "trắng găng tay", mất thời gian và cần tùy chỉnh. Khách hàng thường muốn có một người chịu trách nhiệm trực tiếp. Tuy nhiên, trong mạng DePIN, không cá nhân hay công ty nào đại diện cho toàn bộ mạng hay vận hành quy trình bán hàng doanh nghiệp truyền thống.
Một giải pháp là để giao thức DePIN có công ty tập trung làm đối tác phân phối ban đầu, bán lại dịch vụ. Ví dụ, một công ty viễn thông tập trung có thể bán trực tiếp dịch vụ cho người tiêu dùng bình thường và thu phí bằng đô la, nhưng dịch vụ thực tế được cung cấp bởi mạng viễn thông phi tập trung nền tảng. Như vậy, các vấn đề ví mã hóa phức tạp và tự quản lý được trừu tượng hóa, đặc tính "mã hóa" bị ẩn đi. Mô hình này, trong đó công ty tập trung phân phối dịch vụ mạng DePIN, có thể gọi là "DePIN mullet", tương tự như mô hình "DeFi mullet" phổ biến trong dịch vụ tài chính.
3. Thách thức của DePIN: Xác thực
Phần khó khăn nhất khi xây dựng giao thức DePIN là xác thực. Xác thực cực kỳ quan trọng: đây là cách duy nhất chắc chắn để đảm bảo khách hàng nhận được dịch vụ họ đã trả tiền, đồng thời đảm bảo nhà cung cấp được thanh toán đúng cho công việc của họ.
3.1 Ngang hàng - Nhóm (Peer-to-Pool) và Ngang hàng - Ngang hàng (Peer-to-Peer)
Đa số dự án DePIN sử dụng mô hình **ngang hàng - nhóm (peer-to-pool)**. Trong mô hình này, khách hàng gửi yêu cầu đến mạng, mạng chọn một nhà cung cấp đáp ứng nhu cầu. Quan trọng hơn, điều này có nghĩa khách hàng trả tiền cho mạng, sau đó mạng trả tiền cho nhà cung cấp.
Một lựa chọn khác là mô hình ngang hàng - ngang hàng (peer-to-peer), trong đó khách hàng yêu cầu dịch vụ trực tiếp từ nhà cung cấp. Điều này đòi hỏi khách hàng có thể tìm thấy một nhóm nhà cung cấp và chọn một để hợp tác. Đồng thời, khách hàng trả tiền trực tiếp cho nhà cung cấp.
Trong mô hình ngang hàng - nhóm, xác thực quan trọng hơn mô hình ngang hàng - ngang hàng. Trong mô hình ngang hàng - ngang hàng, dù nhà cung cấp hoặc khách hàng có thể nói dối, nhưng vì khách hàng trả tiền trực tiếp cho nhà cung cấp, hai bên có thể tự phát hiện vấn đề và ngừng giao dịch mà không cần mạng chứng minh ai nói dối. Trong mô hình ngang hàng - nhóm, mạng cần một cơ chế để giải quyết tranh chấp giữa khách hàng và nhà cung cấp. Thông thường, nhà cung cấp khi tham gia mạng đồng ý phục vụ bất kỳ khách hàng nào mạng phân bổ, do đó cách duy nhất để ngăn ngừa hoặc giải quyết tranh chấp là sử dụng một phương pháp xác thực phi tập trung nào đó.
Dự án DePIN chọn thiết kế ngang hàng - nhóm vì hai lý do. Thứ nhất, mô hình này dễ cung cấp trợ cấp hơn thông qua token gốc. Thứ hai, nó tối ưu trải nghiệm người dùng (UX) và giảm cơ sở hạ tầng off-chain cần thiết để sử dụng mạng. Một ví dụ tương tự ngoài DePIN là sự khác biệt giữa sàn giao dịch phi tập trung kiểu nhóm (DEX peer-to-pool, như Uniswap) và DEX ngang hàng - ngang hàng (như 0x).
Token quan trọng vì chúng giúp giải quyết vấn đề khởi động lạnh khi xây dựng mạng. Cả Web2 lẫn Web3, các dự án thường dùng trợ cấp dưới dạng nào đó để cung cấp giá trị mạnh mẽ cho người dùng, từ đó tạo hiệu ứng mạng. Các trợ cấp này đôi khi là động lực kinh tế trực tiếp (như chi phí thấp hơn), đôi khi là các dịch vụ giá trị gia tăng không thể mở rộng quy mô. Token thường cung cấp trợ cấp kinh tế, đồng thời giúp xây dựng cộng đồng và trao quyền tiếng nói cho khách hàng về định hướng phát triển mạng.
Mô hình ngang hàng - nhóm cho phép người dùng trả X, trong khi nhà cung cấp nhận Y, với X < Y. Điều này thường nhờ vào token gốc (native token) do dự án DePIN tạo ra, dùng để thưởng cho nhà cung cấp. Do các nhà đầu cơ mua token và định giá thị trường cao hơn giá trị ban đầu (thường rất thấp hoặc bằng không khi mạng chưa được sử dụng), phần thưởng token Y có thể cao hơn số tiền X mà khách hàng trả.
Mục tiêu cuối cùng là: khi nhà cung cấp nâng cao hiệu quả dịch vụ, dự án DePIN đạt được X > Y nhờ hiệu ứng mạng, và khoản chênh lệch giữa X và Y trở thành doanh thu giao thức (protocol revenue).
Ngược lại, mô hình ngang hàng - ngang hàng khiến việc dùng token làm trợ cấp khó thực hiện hơn. Nếu khách hàng trả X, nhà cung cấp nhận Y, với X < Y, và khách hàng - nhà cung cấp tương tác trực tiếp, thì nhà cung cấp có thể "tự giao dịch" (self-dealing) bằng cách giả làm khách hàng mua dịch vụ từ chính mình. Hành vi này khó tránh khỏi trong giao thức DePIN phi tập trung, trừ khi đưa vào một mức độ tập trung hoặc dùng mô hình ngang hàng - nhóm.
3.2 Tự giao dịch (Self-Dealing)
Tự giao dịch là khi người dùng đóng vai trò kép khách hàng và nhà cung cấp, cố gắng rút giá trị từ mạng bằng cách giao dịch với chính mình. Hành vi này rõ ràng gây hại cho mạng, do đó hầu hết dự án DePIN đều cố gắng giải quyết vấn đề này.
Giải pháp đơn giản nhất là không cung cấp trợ cấp hay động lực token, nhưng điều này khiến việc giải quyết vấn đề khởi động lạnh trở nên khó khăn hơn.
Tình huống tự giao dịch trở nên nghiêm trọng hơn khi chi phí cung cấp dịch vụ cho chính mình bằng không (điều này thường đúng). Một cách phổ biến để giải quyết tự giao dịch là yêu cầu nhà cung cấp đặt cọc token (thường là token gốc), và phân bổ yêu cầu khách hàng theo trọng số đặt cọc.
Dù cơ chế đặt cọc có thể làm giảm tự giao dịch, nó không hoàn toàn giải quyết được. Lý do là các nhà cung cấp lớn (đặt cọc nhiều token) vẫn có thể kiếm lời từ một phần yêu cầu được phân bổ cho chính họ. Ví dụ, nếu phần thưởng cho nhà cung cấp cao gấp năm lần chi phí khách hàng trả, một nhà cung cấp đặt cọc 25% tổng token sẽ cứ tiêu bốn token lại nhận về năm token thưởng.
Tình huống này giả định rằng chi phí tự cung cấp dịch vụ bằng không, đồng thời không nhận được lợi ích nào từ các yêu cầu được phân bổ cho nhà cung cấp khác. Nếu người tự giao dịch có thể nhận được một phần lợi ích hoặc giá trị từ các yêu cầu được phân bổ cho nhà cung cấp khác, thì ở tỷ lệ nhất định giữa chi phí khách hàng và phần thưởng nhà cung cấp, người tự giao dịch có thể rút được nhiều giá trị hơn.
3.3 Các phương pháp xác thực
Sau khi hiểu tại sao xác thực là vấn đề then chốt, chúng ta hãy thảo luận về các cơ chế xác thực khác nhau mà các dự án DePIN có thể cân nhắc.
Cơ chế đồng thuận (Consensus)
Đa số blockchain sử dụng cơ chế đồng thuận (thường kết hợp với cơ chế chống Sybil như Proof of Work PoW hoặc Proof of Stake PoS). Diễn đạt lại "đồng thuận" thành "thực thi lại" (re-execution) có thể giúp hiểu rõ hơn, vì nó nhấn mạnh rằng mỗi nút trong mạng blockchain hình thành đồng thuận thường phải thực thi lại mọi tính toán mà mạng xử lý. (Quy tắc này không hoàn toàn đúng với blockchain mô-đun hoặc kiến trúc blockchain tách biệt đồng thuận, thực thi và tính sẵn có dữ liệu.)
Việc thực thi lại thường là cần thiết vì mỗi nút trong mạng thường được giả định có thể hành xử theo kiểu Byzantine (Byzantine behavior). Nói cách khác, các nút cần kiểm tra lẫn nhau vì không thể tin tưởng nhau. Khi có đề xuất thay đổi trạng thái mới, mỗi nút xác thực blockchain đều phải thực thi thay đổi đó. Điều này có thể dẫn đến lượng lớn thực thi lại! Ví dụ, tại thời điểm viết bài, mạng Ethereum có hơn 6000 nút.
Thực thi lại thường minh bạch, trừ khi blockchain sử dụng Môi trường Thực thi Tin cậy (Trusted Execution Environments – TEE, đôi khi gọi là enclaves phần cứng hoặc an toàn) hoặc mã hóa đồng hình hoàn toàn (Fully Homomorphic Encryption – FHE). Để biết thêm về hai công nghệ này, xem phần dưới.
Bằng chứng thực thi đúng (Proof of Correct Execution, ví dụ như ZK Rollup, Zexe...)
Thay vì yêu cầu mỗi nút trong mạng blockchain thực thi lại mọi thay đổi trạng thái, ta có thể để một nút thực thi thay đổi và tạo ra một bằng chứng rằng nút đó đã thực thi đúng. Bằng chứng thực thi đúng này được xác minh nhanh hơn nhiều so với việc thực thi trực tiếp phép tính (tính chất này khiến bằng chứng có tính súc tích). Dạng bằng chứng phổ biến nhất là SNARK (Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) hoặc STARK (Succinct Transparent Argument of Knowledge). SNARK và STARK thường được mở rộng thành bằng chứng kiến thức không tiết lộ (zero-knowledge proof), tức là chứng minh một tuyên bố mà không tiết lộ thông tin nào về chính tuyên bố đó. Do đó, khi dùng để nén bằng chứng tính toán, các thuật ngữ SNARK/STARK và bằng chứng không tiết lộ (ZK Proofs) thường bị nhầm lẫn.
Loại blockchain nổi tiếng nhất dựa trên bằng chứng thực thi đúng hiện nay có lẽ là Zero-Knowledge Rollup (ZKR). ZKR là blockchain lớp 2 (L2), kế thừa tính bảo mật từ một blockchain nền tảng (L1). ZKR gộp các giao dịch, tạo bằng chứng rằng chúng được thực thi đúng, rồi đăng bằng chứng đó lên blockchain lớp 1 để xác minh.
Bằng chứng thực thi đúng thường dùng để nâng cao khả năng mở rộng và hiệu suất, bảo mật riêng tư, hoặc cả hai. zkSync, Aztec, Aleo và Ironfish là những ví dụ điển hình. Ngoài ra, bằng chứng thực thi đúng cũng có thể dùng trong các lĩnh vực khác. Ví dụ, Filecoin dùng ZK-SNARKs trong bằng chứng lưu trữ (Proof of Storage). Gần đây, bằng chứng thực thi đúng bắt đầu được áp dụng trong suy luận máy học (ML inference), huấn luyện (ML training), xác thực danh tính, v.v.
Lấy mẫu ngẫu nhiên / Đo lường thống kê
Một cách khác để giải quyết vấn đề xác thực trong dự án DePIN là lấy mẫu ngẫu nhiên các nhà cung cấp và đo xem họ có phản hồi đúng yêu cầu khách hàng hay không. Các "yêu cầu thử thách" (challenge request) này thường được phân bổ theo tỷ lệ trọng số đặt cọc (stakeweight) của nhà cung cấp trong mạng, vừa giúp xác thực, vừa làm giảm tự giao dịch.
Vì nhiều dự án DePIN thưởng cao cho tính sẵn sàng của nhà cung cấp (thường cao hơn phần thưởng phục vụ yêu cầu khách hàng), việc lấy mẫu ngẫu nhiên có thể đảm bảo nhà cung cấp thực sự sẵn sàng. Mạng sẽ thỉnh thoảng gửi yêu cầu thử thách đến nhà cung cấp; nếu nhà cung cấp phản hồi đúng và giá trị băm của yêu cầu vượt ngưỡng khó nhất định, họ sẽ nhận được phần thưởng tương đương phần thưởng khối. Cơ chế này khuyến khích các nhà cung cấp hợp lý phản hồi đúng yêu cầu khách hàng, vì họ không thể phân biệt đâu là yêu cầu thông thường, đâu là yêu cầu thử thách.
Các phiên bản lấy mẫu ngẫu nhiên được áp dụng rộng rãi nhất trong các dự án DePIN tập trung vào chức năng mạng, ví dụ như Nym, Orchid và Helium.
So với cơ chế đồng thuận, lấy mẫu ngẫu nhiên có thể có khả năng mở rộng tốt hơn, vì số lượng mẫu có thể ít hơn rất nhiều so với số lượng thay đổi trạng thái trong mạng.
Phần cứng tin cậy (Trusted Hardware)
Phần cứng tin cậy không chỉ hữu ích trong bảo vệ riêng tư (như đã nêu) mà còn có thể dùng để xác thực dữ liệu cảm biến. Với dự án DePIN, thách thức lớn trong xác thực phi tập trung là giải quyết vấn đề oracles – cách đưa dữ liệu thế giới thực vào blockchain một cách không cần tin tưởng hoặc tối thiểu hóa tin tưởng. Phần cứng tin cậy cho phép mạng dựa trên kết quả dữ liệu cảm biến vật lý để giải quyết tranh chấp giữa khách hàng và nhà cung cấp.
Dù phần cứng tin cậy thường có lỗ hổng, nó có thể là giải pháp thực tế trong ngắn hạn đến trung hạn, hoặc như một lớp bảo vệ trong phòng thủ sâu. Các Môi trường Thực thi Tin cậy (TEE) phổ biến nhất gồm Intel SGX, Intel TDX và ARM TrustZone. Các dự án blockchain như Oasis, Secret Network và Phala đều dùng TEE, trong khi SAUVE cũng có kế hoạch sử dụng TEE.
Danh sách trắng và kiểm toán
Giải pháp thực tế và ít phức tạp về mặt kỹ thuật nhất cho xác thực thường là đưa các thiết bị vật lý cụ thể vào danh sách trắng để tham gia giao thức DePIN, đồng thời dùng kiểm toán thủ công các nhật ký và dữ liệu từ xa để đảm bảo nhà cung cấp phục vụ khách hàng đúng cách.
Trong thực tế, điều này thường liên quan đến việc xây dựng phần cứng tùy chỉnh tích hợp khóa chữ ký, và yêu cầu tất cả phần cứng tham gia mạng phải mua từ nhà sản xuất đã được xác minh. Nhà sản xuất sau đó sẽ đưa một nhóm khóa đã nhúng vào danh sách trắng. Chỉ dữ liệu được ký bằng khóa trong danh sách trắng mới được mạng chấp nhận. Phương pháp này giả định rằng việc trích xuất khóa nhúng từ thiết bị cực kỳ khó, đồng thời giả định nhà sản xuất báo cáo chính xác khóa nào được nhúng vào thiết bị nào. Để đối phó các thách thức này, thường cần kiểm toán thủ công.
Để đảm bảo thêm tính đúng đắn của dịch vụ, các giao thức DePIN thường bầu chọn một "kiểm toán viên" (auditor) thông qua quản trị giao thức, người có nhiệm vụ tìm hành vi độc hại và báo cáo cho giao thức. Kiểm toán viên là con người, do đó có thể phát hiện các cuộc tấn công tinh vi mà các giao thức tiêu chuẩn có thể bỏ sót, trong khi những cuộc tấn công này với con người có thể rất rõ ràng. Thông thường, kiểm toán viên được ủy quyền gửi các biện pháp trừng phạt tiềm năng (như cắt giảm đặt cọc) đến quản trị giao thức, hoặc trực tiếp kích hoạt sự kiện cắt giảm. Phương pháp này cũng giả định rằng quản trị giao thức hành động vì lợi ích tốt nhất của giao thức, đồng thời phải đối mặt với các thách thức về động lực con người trong mọi đồng thuận xã hội.
Giải pháp tối ưu?
Trước nhiều lựa chọn xác thực tiềm năng, một giao thức DePIN mới thường khó xác định phương án tốt nhất.
Cơ chế đồng thuận và bằng chứng thực thi đúng thường không khả thi trong xác thực. Giao thức DePIN liên quan đến dịch vụ vật lý, trong khi đồng thuận hoặc bằng chứng chỉ đảm bảo mạnh mẽ đối với thay đổi trạng thái tính toán (tức kỹ thuật số chứ không phải vật lý). Để dùng đồng thuận hoặc bằng chứng trong xác thực DePIN, cần đưa vào oracle, mà bản thân oracle lại kèm theo một bộ (thường yếu hơn) giả định tin cậy.
Lấy mẫu ngẫu nhiên rất phù hợp với DePIN vì hiệu quả và logic lý thuyết trò chơi, có thể áp dụng tốt vào dịch vụ vật lý. Phần cứng tin cậy và danh sách trắng thường là lựa chọn khởi đầu tốt nhất vì đơn giản, nhưng cũng là giải pháp phi tập trung nhất và có khả năng thành công lâu dài thấp hơn.
Tại sao DePIN cực kỳ quan trọng
Mã hóa phổ biến bắt nguồn từ mong muốn giải phóng quyền kiểm soát tiền tệ khỏi tay nhà nước, nhưng thực tế, các dịch vụ quan trọng hơn – như kết nối Internet cơ bản, cung cấp điện và nước – lại tập trung quyền lực vào tay một số ít người. Bằng cách phi tập trung các mạng này, chúng ta không chỉ tạo ra một xã hội tự do hơn mà còn hiệu quả và thịnh vượng hơn.
Một tương lai phi tập trung có nghĩa là nhiều người – chứ không chỉ một vài người đặc quyền – có thể đóng góp vào việc đề xuất các giải pháp tốt hơn. Tư tưởng này bắt nguồn từ niềm tin rằng tiềm năng vốn con người tồn tại khắp nơi. Nếu bạn hào hứng với hệ thống tài chính phi tập trung hoặc nền tảng nhà phát triển phi tập trung, hãy nghĩ tiếp đến các dịch vụ mạng cơ bản khác mà chúng ta sử dụng hàng ngày.
Giới thiệu tác giả
Guy Wuollet là đối tác tại đội đầu tư mã hóa a16z, chuyên đầu tư vào các lớp toàn bộ stack trong lĩnh vực mã hóa. Trước khi gia nhập a16z, Guy hợp tác với Protocol Labs thực hiện nghiên cứu độc lập nhằm xây dựng các giao thức mạng phi tập trung và nâng cấp cơ sở hạ tầng Internet. Ông tốt nghiệp cử nhân khoa học máy tính tại Đại học Stanford và từng là thành viên đội chèo thuyền của trường.
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
a16z
