Các cơ chế đồng thuận phổ biến trong Blockchain

Blockchain là gì?

Có nhiều định nghĩa về blockchain ở nhiều nguồn khác nhau nhưng về cơ bản thì:

Blockchain là một dạng cơ sở dữ liệu phân tán (distributed ledger), trong đó dữ liệu được lưu trữ dưới dạng các khối (block) liên kết với nhau bằng mật mã học (cryptography). Mỗi block chứa tập hợp giao dịch, một “hash” tham chiếu đến block trước đó, và một số thông tin khác.

Đặc điểm nổi bật của blockchain:

• Phi tập trung (decentralization): Không có máy chủ trung tâm, mọi node trong mạng đều tham gia lưu trữ và xác thực dữ liệu.
• Minh bạch và bất biến (immutability): Dữ liệu một khi được ghi vào blockchain gần như không thể thay đổi.
• An toàn (security): Các cơ chế đồng thuận và thuật toán mật mã giúp ngăn chặn gian lận và giả mạo dữ liệu.

Blockchain được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: tiền điện tử (Bitcoin, Ethereum), tài chính phi tập trung (DeFi), quản lý chuỗi cung ứng, nhận diện kỹ thuật số, và nhiều hệ thống phân tán khác.

Đồng thuận là gì?

Trong một mạng blockchain, nhiều node cùng tham gia ghi nhận và xác thực giao dịch. Vấn đề đặt ra: Làm thế nào để tất cả các node đồng ý với một phiên bản dữ liệu duy nhất và hợp lệ?

Đây chính là vai trò của cơ chế đồng thuận (consensus mechanism).

• Đảm bảo các node trung thực có thể đạt được thỏa thuận về thứ tự và tính hợp lệ của các giao dịch.
• Ngăn chặn các hành vi tấn công như double spending (một giao dịch được dùng hai lần) hay gian lận dữ liệu.
• Quyết định tốc độ, tính an toàn và khả năng mở rộng của blockchain.

Tiếp theo, ta sẽ cùng tìm hiểu về các cơ chế đồng thuận phổ biến trong blockchain.

Các cơ chế đồng thuận phổ biến trong Blockchain

Proof of Work (PoW)

Các node (gọi là miner) cạnh tranh giải một bài toán mật mã khó (hashing). Ai giải trước sẽ có quyền thêm block vào chuỗi và nhận thưởng (block reward).

1. Các miner thu thập giao dịch từ mempool → gom thành candidate block.
2. Mỗi miner phải giải bài toán băm: tìm nonce sao cho hash(block_header + nonce) < target.
3. Miner nào giải thành công → broadcast block kèm nonce.
4. Các node khác kiểm tra:
   • Giao dịch hợp lệ.
   • Hash đáp ứng target.
5. Nếu hợp lệ → block được thêm vào blockchain, miner nhận thưởng.

Tóm lại cạnh tranh tính toán, “ai mạnh hơn thì thắng”.

Ưu điểm: Được chứng minh hiệu quả qua Bitcoin. Rất an toàn nếu mạng đủ lớn (tấn công 51% khó xảy ra).

Nhưng cũng có các nhược điểm: Tiêu tốn năng lượng khổng lồ. Tốc độ chậm, khó mở rộng.

Ví dụ điển hình: Bitcoin, Ethereum (trước khi chuyển sang PoS).

Proof of Stake (PoS)

Thay vì đào bằng sức mạnh tính toán, các validator đặt cọc (stake) token để có quyền xác thực block. Càng stake nhiều, xác suất được chọn càng cao.

1. Các validator stake token để đủ điều kiện tham gia.
2. Thuật toán chọn validator theo xác suất tỉ lệ stake (hoặc kèm yếu tố ngẫu nhiên).
3. Validator được chọn → đề xuất block mới.
4. Các validator khác vote/attest block.
5. Nếu đạt ngưỡng (ví dụ 2/3 số stake) → block được finalize.
6. Validator gian lận (double signing) → bị slash (mất stake).

Vậy nên không còn cạnh tranh sức mạnh tính toán → tiết kiệm năng lượng, nhưng phụ thuộc stake.

Ưu điểm là tiết kiệm năng lượng hơn PoW. Tốc độ và khả năng mở rộng cao hơn.

Nhược điểm: Dễ dẫn đến “người giàu càng giàu” (càng stake nhiều càng có lợi). Có nguy cơ tập trung hóa.

Ví dụ điển hình: Ethereum (sau The Merge), Cardano, Solana (PoS + PoH).

Proof of Authority (PoA)

Một nhóm nhỏ validator có danh tính rõ ràng (thường là tổ chức/cá nhân uy tín) được cấp quyền xác thực block.

1. Một nhóm validator có danh tính uy tín được cấp quyền từ đầu.
2. Mạng sắp xếp theo lịch luân phiên (round robin).
3. Validator đến lượt → đề xuất block.
4. Các validator khác nhanh chóng xác nhận block.
5. Block được ghi nhận gần như tức thì.

Tóm lại cơ chế này dựa vào uy tín và quyền lực tập trung, rất nhanh nhưng ít phi tập trung.

Ưu điểm: Nhanh, chi phí thấp. Phù hợp cho blockchain private hoặc consortium.

Nhược điểm: Mất tính phi tập trung. Phụ thuộc vào niềm tin vào validator.

Ví dụ điển hình: VeChain, một số blockchain doanh nghiệp.

Một số cơ chế đồng thuận khác trong blockchain

• Delegated Proof of Stake (DPoS): Người dùng ủy quyền (vote) cho một nhóm “delegate” thay mặt họ xác thực block.
• Proof of History (PoH): Đây là cơ chế hỗ trợ cho đồng thuận chứ không hẳn là cơ chế đồng thuận được dùng trong Solana, cung cấp đồng hồ mật mã để sắp xếp thứ tự sự kiện nhanh chóng trước khi đồng thuận.
• Hybrid PoW/PoS: Kết hợp ưu điểm của cả hai (ví dụ: Decred).
• Proof of Capacity / Space (PoC/PoSpace): Dùng dung lượng lưu trữ làm tài nguyên đồng thuận (ví dụ: Chia).
• Proof of Burn (PoB): Người dùng đốt token để có quyền mining/validation.

Lời kết

Cơ chế đồng thuận là trái tim của blockchain, quyết định sự cân bằng giữa phi tập trung – bảo mật – mở rộng (trilemma).

• PoW an toàn nhưng chậm và tốn kém.
• PoS tiết kiệm năng lượng, tốc độ cao nhưng cần cơ chế chống tập trung.
• PoA/DPoS phù hợp với bối cảnh doanh nghiệp hoặc nơi cần tốc độ cao.
• Các biến thể mới như PoH, PBFT, hay Hybrid đang mở đường cho blockchain hiệu quả hơn.

Tùy vào mục tiêu (tiền điện tử, DeFi, doanh nghiệp, dữ liệu công khai hay riêng tư), mỗi dự án blockchain sẽ chọn một cơ chế đồng thuận phù hợp.