Proof of Authority là gì? Cơ chế hoạt động của thuật toán POA

1. Proof of Authority (PoA) là gì?

1.1. PoA là gì?

Proof of Authority (PoA) là một thuật toán được đặt tên bởi Gavin Wood, người đồng sáng lập và cựu CTO của Ethereum và Parity Technologies, và được ra mắt vào năm 2017.

PoA là viết tắt của "Proof of Authority" (Bằng chứng Ủy quyền). Đây là một cơ chế đồng thuận trong blockchain hoạt động theo cơ chế dựa trên danh tính và danh tiếng của những người được ủy quyền tham gia để xác minh giao dịch và thêm khối mới vào blockchain.

1.2. Các vấn đề mà Proof of Authority giải quyết là gì?

Proof of Authority giải quyết một số vấn đề chính trong các cơ chế đồng thuận khác:

Tốc độ và hiệu quả: PoA cho phép tốc độ xử lý giao dịch nhanh hơn và hiệu quả hơn so với PoW và PoS, vì chỉ một số lượng giới hạn các nút xác thực được ủy quyền để tạo khối và xác thực giao dịch.
Tiêu thụ năng lượng thấp: Khác với PoW, PoA không yêu cầu sức mạnh tính toán lớn, do đó giảm đáng kể lượng năng lượng tiêu thụ.
Bảo mật và độ tin cậy: Các nút xác thực trong PoA đều phải có danh tiếng và uy tín, giúp tăng cường tính bảo mật và độ tin cậy của mạng lưới.
Khả năng mở rộng: PoA giúp blockchain có khả năng mở rộng tốt hơn, phù hợp cho các ứng dụng doanh nghiệp và thương mại lớn.

1.3. Ví dụ về PoA

Trong PoA, các nút xác thực (validators) phải trải qua quá trình xác minh danh tính và được lựa chọn dựa trên danh tiếng và sự tin tưởng của cộng đồng. Để làm rõ hơn hãy cùng điểm qua một số ví dụ sau:

VeChain:
- VeChain là một nền tảng blockchain tập trung vào việc cung cấp các giải pháp chuỗi cung ứng và quản lý tài sản. Nó sử dụng cơ chế đồng thuận PoA để xác thực các giao dịch.
- Lý do sử dụng PoA: Việc sử dụng PoA giúp VeChain đảm bảo tốc độ và hiệu suất cao cho các ứng dụng doanh nghiệp mà không đòi hỏi nhiều tài nguyên như PoW. Các nút xác thực trên mạng VeChain được lựa chọn dựa trên danh tiếng và sự tin cậy, điều này giúp đảm bảo tính bảo mật và ổn định của mạng.
Ethereum Kovan Testnet:
- Kovan là một testnet cho Ethereum, sử dụng cơ chế đồng thuận PoA thay vì PoW.
- Lý do sử dụng PoA: Việc sử dụng PoA trên testnet Kovan giúp giảm thiểu chi phí và tăng tốc độ xác thực giao dịch so với PoW. Điều này rất hữu ích trong môi trường thử nghiệm, nơi các nhà phát triển cần xác nhận giao dịch nhanh chóng mà không phải chịu chi phí năng lượng cao.
xDai Chain:
- xDai Chain là một sidechain của Ethereum sử dụng cơ chế đồng thuận PoA để cung cấp các giao dịch nhanh chóng và chi phí thấp.
- Lý do sử dụng PoA: xDai Chain sử dụng PoA để đảm bảo các giao dịch được xác thực nhanh chóng với mức phí giao dịch thấp, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng cần nhiều giao dịch nhỏ và liên tục, như trong các hệ thống thanh toán và dịch vụ tài chính.

2. Ưu điểm của Proof of Authority - giải pháp cho POW và POS?

Proof of Authority (PoA) ra đời với mục tiêu giải quyết một số hạn chế của các thuật toán đồng thuận khác như Proof of Work (PoW) và Proof of Stake (PoS).

Proof of Work (PoW)

PoW đảm bảo được tính phi tập trung vì có hàng trăm, hàng nghìn máy tính cùng tham gia xác thực giao dịch. Tính bảo mật của thuật toán PoW cũng tương đối cao. Tuy nhiên, thuật toán này có nhược điểm là:

Tiêu thụ năng lượng: PoW yêu cầu các thợ đào phải tham gia vào việc giải một bài toán tính toán phức tạp để tạo khối mới. Quá trình này đòi hỏi một lượng lớn năng lượng điện để thực hiện các phép tính. Do đó, PoW gây ra một lượng tiêu thụ năng lượng lớn và có ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường.
Trễ và tốc độ giao dịch chậm: Quá trình xác minh và chứng thực trong PoW phụ thuộc vào sự hoàn thành của các khối mới. Các thợ đào cần phải giải quyết các bài toán tính toán phức tạp để tạo ra khối mới, điều này mất thời gian. Kết quả là, tốc độ giao dịch trên mạng PoW thường thấp hơn so với các phương pháp khác.
Trở ngại về mở rộng: Việc tăng cường kích thước mạng lưới và mở rộng PoW đòi hỏi sự tham gia của nhiều thợ đào mạnh mẽ hơn để giải quyết các bài toán tính toán phức tạp. Điều này có thể gây ra sự tập trung nguồn lực và trở ngại trong việc mở rộng mạng lưới.
Nguy cơ tấn công 51%: PoW có nguy cơ bị tấn công 51% khi một thực thể hoặc một nhóm thợ đào kiểm soát hơn 50% công suất tính toán của mạng lưới. Trong trường hợp này, thực thể đó có thể tạo ra các khối gian lận và thực hiện các giao dịch không hợp lệ hoặc tấn công mạng lưới.
Độ tin cậy thấp cho các máy tính cá nhân: Với PoW, đòi hỏi các máy tính cá nhân có khả năng tính toán mạnh mẽ và thiết bị đặc biệt để tham gia vào quá trình đào. Điều này khiến cho việc tham gia của người dùng cá nhân trở nên khó khăn và độ tin cậy thấp hơn so với các tổ chức hoặc thợ đào chuyên nghiệp.

Đọc thêm: Proof of Work (PoW) là gì?

Proof of Stake (PoS)

PoS ra đời nhằm giải quyết một số hạn chế mà PoW gặp phải. Đối với PoS, không có quá trình khai thác (mining) hoặc giải các bài toán tính toán phức tạp như PoW. Thay vào đó, người dùng chỉ cần "cọc" một số lượng tiền điện tử nhất định để có quyền tham gia xác minh giao dịch và thêm khối mới vào blockchain.

Điều này giúp giảm sự tiêu tốn năng lượng và tăng khả năng mở rộng cho mạng lưới blockchain. Tuy nhiên, PoS gặp phải một số hạn chế dưới đây:

Sự tập trung nguồn tài nguyên: PoS yêu cầu người dùng phải "cọc" một số lượng tiền điện tử nhất định để có quyền tham gia vào quá trình xác minh giao dịch. Người dùng có số lượng tiền điện tử lớn hơn thường có quyền lực xác minh giao dịch và nhận phần thưởng lớn hơn. Điều này có thể dẫn đến sự tập trung nguồn tài nguyên vào tay những người giàu có, tạo ra một hệ thống không cân bằng.
Rủi ro "Nothing at Stake": Một vấn đề có thể xảy ra trong PoS là khi người tham gia có thể đồng thời tạo nhiều nhánh (fork) của blockchain mà không cần gửi tài sản thật sự. Điều này tạo ra một rủi ro "nothing at stake" trong đó không có rủi ro mất tài sản khi tạo ra các nhánh song song. Điều này có thể làm giảm tính bảo mật và độ tin cậy của hệ thống.

Đọc thêm: Proof of Stake (PoS) là gì?

Proof of Authority (PoA)

PoA ra đời như một biến thể của PoS và giải quyết một số vấn đề chính mà cả PoW và PoS đối mặt trước đó, cụ thể:

Hiệu suất và tốc độ giao dịch: PoA được thiết kế để cung cấp tốc độ giao dịch nhanh và hiệu suất cao hơn so với PoW và PoS. Với PoA, không có sự cạnh tranh giữa các thợ đào hay các node đồng thuận, điều này giúp giảm bớt việc tính toán phức tạp và tiêu thụ năng lượng. Kết quả là, mạng lưới PoA có thể xử lý giao dịch nhanh chóng và mở rộng tốt hơn.
Bảo mật và đáng tin cậy: PoA tập trung vào sự tin cậy và quyền lực của các quản trị viên được ủy quyền. Những người này đã được cộng đồng công nhận và có danh tiếng trong lĩnh vực blockchain. Việc sử dụng các quản trị viên được ủy quyền giúp giảm rủi ro tấn công 51% và các cuộc tấn công khác. Điều này làm tăng tính bảo mật và đáng tin cậy của mạng lưới.
Sự linh hoạt và khả năng tuỳ chỉnh: PoA cho phép các mạng lưới blockchain tự do lựa chọn và tùy chỉnh các quản trị viên được ủy quyền. Các quản trị viên có thể được chọn từ các tổ chức, cá nhân hoặc các bên tham gia có liên quan. Việc này mang lại sự linh hoạt cho mạng lưới và cho phép nền tảng blockchain tuỳ chỉnh theo nhu cầu cụ thể.

Có thể thấy, Proof of Authority (PoA) không phù hợp cho các blockchain công khai như Bitcoin và Ethereum vì yêu cầu xác thực danh tính. Với hàng trăm hoặc hàng nghìn validator node, việc xác thực danh tính trở nên không thực tế.

Do đó, các mạng PoA thường có ít validator node hơn, làm cho chúng trở nên ít phi tập trung hơn. Điều này khiến cho các validator dễ bị thao túng và mạng lưới blockchain có nguy cơ bị phá hủy.

Tương tự như Proof of Stake (PoS), Proof of Authority không đòi hỏi tính toán phức tạp hoặc thiết bị đặc biệt. Các mạng lưới hoạt động theo cơ chế PoA chỉ chấp nhận những thực thể có uy tín lâu đời làm người xác nhận cho họ, vì vậy người bình thường sẽ khó có cơ hội tham gia.

Các phương pháp Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS) và Proof of Authority (PoA) đều có ưu điểm và hạn chế riêng. Tuy nhiên, sự phi tập trung là một yếu tố quan trọng trong cộng đồng tiền điện tử, và PoA là một cơ chế đồng thuận hy sinh tính phi tập trung để đạt được hiệu suất cao và khả năng mở rộng.

3. Cơ chế hoạt động của Proof of Authority (PoA)

Proof of Authority yêu cầu các thành viên tham gia trong mạng blockchain phải được xác thực trước và có sự tin cậy trong việc xác minh giao dịch. Các thành viên này được gọi là "các nhà cung cấp quyền xác thực" (Authority Nodes).

Cơ chế hoạt động của PoA diễn ra như sau:

Điều kiện và quyền hạn của các validator: Mỗi validator trong mạng PoA có các điều kiện và quyền hạn tương tự nhau. Điều này đồng nghĩa với việc mỗi validator có cơ hội tạo khối mới và nhận phần thưởng tương đương. Vì thế, thuật toán PoA sẽ ít tốn năng lượng hơn các thuật toán đồng thuận khác, chẳng hạn như PoW.
Xác thực giao dịch và tạo khối mới: Hệ thống PoA chọn ngẫu nhiên một validator để xác thực các giao dịch và tạo khối mới trên blockchain. Sự lựa chọn này phụ thuộc vào quá trình bỏ phiếu và ủy quyền từ các validator đã được chọn trước đó. Validator đó sẽ kiểm tra tính hợp lệ của các giao dịch và nếu thành công, họ sẽ nhận phần thưởng từ phí giao dịch.
Cơ chế loại bỏ validator: Nếu một validator không thể đảm bảo sự trơn tru của các giao dịch hoặc gây hại cho mạng, họ sẽ mất đi uy tín trong mạng PoA. Hệ thống sẽ loại bỏ quyền xác thực của họ một cách vĩnh viễn. Điều này đảm bảo rằng chỉ những validator đáng tin cậy và có hiệu suất tốt được duy trì trong mạng.

Đọc thêm: Quá trình giao dịch được xác thực và tạo khối mới của blockchain

4. Điều kiện để trở thành validator của blockchain PoA

Trong Proof of Authority (PoA), quá trình chọn các nhà cung cấp quyền xác thực (validators) thường được thực hiện bởi người điều hành mạng (network operator) hoặc bởi một nhóm định danh đã được công nhận trước đó.

Để trở thành validator cũng như đảm bảo blockchain có thể hoạt động phải tuân thủ 3 điều kiện sau:

Xác thực danh tính: Để trở thành validator, danh tính của người đó phải được xác thực trên mạng bằng cách kiểm tra thông tin trong public domain. Điều này giúp đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy của validator trong mạng. Ứng cử viên của validator nên sẵn sàng đầu tư tiền và đặt cược danh tiếng của chính họ.
Vai trò của validator: Validator được ủy quyền để xác thực giao dịch cho các khối và bảo vệ mạng lưới. Việc chọn ra các validator phải được tiến hành một cách cẩn thận, đảm bảo tính an toàn và đáng tin cậy cho mạng. Sự tin cậy của validator đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì tính toàn vẹn của blockchain. Việc chọn lựa này thường dựa trên các tiêu chí như độ tin cậy, uy tín, kinh nghiệm và khả năng kỹ thuật của từng nhà xác thực.
Thủ tục kiểm tra và chọn validator: Hệ thống cần có quy trình thống nhất và rõ ràng trong việc kiểm tra và chọn ra các validator đáng tin cậy. Quá trình này đảm bảo rằng chỉ những người có đủ phẩm chất và uy tín mới được chọn để tham gia vào mạng. Các quy trình này cần được tuân thủ để đảm bảo tính nhất quán và đáng tin cậy của mạng PoA.

5. Các dự án sử dụng Proof of Authority

5.1. Ethereum Classic (ETC)

Ethereum Classic (ETC) là một phiên bản phân nhánh (fork) của Ethereum (ETH) sau sự cố tấn công DAO vào năm 2016. ETC sử dụng Proof of Authority (PoA) trong quá trình xác thực giao dịch và khai thác khối mới.
Ethereum Classic Labs là một tổ chức được thành lập để hỗ trợ và phát triển hệ sinh thái Ethereum Classic. Họ chịu trách nhiệm quản lý các nhà cung cấp quyền xác thực và giám sát hoạt động của mạng PoA trong việc xác thực giao dịch và tạo khối mới trên ETC.

*Ethereum Classic sử dụng Proof of authority*

5.2. Binance Smart Chain (BSC)

Binance Smart Chain (BSC) là một mạng blockchain song song của Binance Chain, được phát triển bởi sàn giao dịch tiền điện tử Binance. Nó được tạo ra nhằm cung cấp một nền tảng chạy các ứng dụng phi tập trung (DApps) và hợp đồng thông minh (smart contracts) một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Binance Smart Chain sử dụng Proof of Authority (PoA) với một nhóm gồm 21 validator được ủy quyền để xác thực giao dịch và tạo khối mới. Việc sử dụng PoA giúp đảm bảo tính nhất quán và đáng tin cậy của mạng, đồng thời giảm bớt tốn năng lượng so với PoW.

Ngoài Binance Smart Chain (BSC), có nhiều sàn giao dịch tiền điện tử và các dự án blockchain khác cũng sử dụng Proof of Authority (PoA) như cơ chế đồng thuận chính. Dưới đây là một số ví dụ về những exchange chain và dự án khác sử dụng PoA:

Huobi Eco Chain (HECO): Huobi Eco Chain (HECO) là một nền tảng blockchain song song của Huobi Chain, được xây dựng để hỗ trợ các ứng dụng phi tập trung và hợp đồng thông minh. HECO sử dụng cơ chế Proof of Authority (PoA) có không quá 21 validator. Các validator này đều là các đối tác đáng tin cậy được nhóm phát triển của Houbi chọn lựa.
Gate.io Chain: Gate.io Chain là một nền tảng blockchain phát triển bởi sàn giao dịch tiền điện tử Gate.io. Nó sử dụng cơ chế Proof of Authority (PoA) để xác thực các giao dịch và quá trình khai thác khối mới.

5.3. VeChain (VET)

VeChain (VET) là một nền tảng blockchain công nghiệp chủ chốt, chuyên tập trung vào việc theo dõi và quản lý chuỗi cung ứng. VeChain sử dụng mô hình PoA để xác thực giao dịch và quá trình tạo khối mới.
VeChain Foundation là tổ chức phi lợi nhuận chịu trách nhiệm quản lý và duy trì mạng PoA của VeChain. Họ xác định và ủy quyền các nhà cung cấp quyền xác thực và đảm bảo tính an toàn và tin cậy cho mạng VeChain.

6. Câu hỏi thường gặp về Proof of Authority

6.1. Proof of Authority là gì?

Proof of Authority (PoA) là một cơ chế chống gian lận trong blockchain, trong đó các thực thể được uỷ quyền và xác thực trên mạng để tạo khối mới và xác nhận các giao dịch.

6.2. Cách Proof of Authority khác biệt so với Proof of Work?

Trong Proof of Work, các thợ mỏ phải giải quyết các bài toán tính toán phức tạp để tạo khối mới và xác nhận giao dịch. Trong Proof of Authority, các nhà cấp phép đã được đánh giá và uỷ quyền trước, và họ không cần tính toán phức tạp để tạo khối.

6.3. Ai làm nhà cấp phép trong Proof of Authority?

Các nhà cấp phép trong Proof of Authority có thể là các cá nhân, tổ chức hoặc doanh nghiệp đã được chọn và ủy quyền để tham gia vào quá trình xác thực giao dịch và tạo khối. Họ thường được chọn dựa trên sự tin cậy, danh tính và đáng tin cậy trong cộng đồng hoặc mạng lưới.

7. Kết luận

Proof of Authority (PoA) là cơ chế đồng thuận hiệu quả trong crypto và blockchain, dựa vào ủy quyền các validators xác thực giao dịch. Lợi ích của PoA bao gồm tiết kiệm năng lượng so với PoW và tăng tốc độ xử lý. Tuy nhiên, việc chọn validators đáng tin cậy là thách thức của PoA. PoA có triển vọng trong tương lai nhờ vào tính hợp tác và hiệu quả của nó.

Nhiều dự án blockchain và sàn giao dịch đã chọn PoA để triển khai các ứng dụng và hợp đồng thông minh, nhằm tăng tốc độ xử lý và giảm tải cho mạng. Với sự tiến bộ trong công nghệ và quản lý validators, PoA có thể tiếp tục phát triển và tạo ra những giải pháp đáng tin cậy và hiệu quả cho cộng đồng tiền điện tử và blockchain.

Trên đây là toàn bộ thông tin về PoA. Hy vọng thông qua các thông tin trong bài viết này, bạn đã biết được Proof of Authority là gì!

Đọc thêm: