Tiền mã hóa sử dụng sổ cái phân phối hay Blockchain để ghi lại thông tin – chủ yếu là về sự cân bằng của mỗi địa chỉ cho các nền tảng trao đổi giá trị (như Bitcoin và hầu hết các đồng tiền mã hóa khác), cách tiếp cận có thể được mở rộng cho bất kỳ loại thông tin nào. Chìa khóa hoạt động của blockchain là mạng lưới “đồng lòng nhất trí” về nội dung của sổ cái: thay vì có thẩm quyền để giữ các tài khoản được tập trung ở một thực thể, giống như một ngân hàng, nó được chia sẻ giữa mọi người.
Điều này đòi hỏi mạng lưới duy trì cơ chế đồng thuận (consensus mechanisms) xung quanh thông tin ghi lại trên blockchain. Cơ chế đồng thuận là một trong đặc tính quan trọng ảnh hưởng khả năng mở rộng và tính an toàn của mỗi nền tảng tiền mã hóa. Cơ chế này tồn tại nhằm ngăn chặn vấn đề chi tiêu 2 lần trên blockchain (double spending). Xét từ góc độ đầu tư, cơ chế đồng thuận là một trong những tiêu chí quan trọng khi lựa chọn bất kỳ đồng tiền mã hóa nào. Dưới đây là 5 ví dụ về cách nó được thực hiện.
1. PROOF OF WORK (POW) – BẰNG CHỨNG CÔNG VIỆC
Proof of Work là cơ chế đồng thuận phân phối đầu tiên, được tiên phong bởi người tạo ra Bitcoin, Satoshi Nakamoto. Trong PoW, tất cả các máy tính trong mạng lưới có nhiệm vụ duy trì an ninh của blockchain – được gọi là Miner (thợ đào coin) – làm việc cùng nhau giải quyết một bài toán bao gồm một hàm toán học được gọi là hàm băm (hash). Nhiệm vụ này khá là đơn giản (đối với máy tính) nhưng cứ lặp đi lặp lại, do đó phát sinh chi phí tính toán (computationally expensive). Các máy tính cạnh tranh để tìm một hash với đặc tính cụ thể. Máy tính tìm ra câu trả lời trước tiên – bằng chứng là nó đã làm được công việc cần thiết – được phép thêm một khối giao dịch mới vào blockchain. Nó được khen thưởng một loạt các Bitcoin mới tạo ra (hiện tại là 12,5 BTC mỗi khối, xấp xỉ 10 phút), cộng với tất cả các khoản phí giao dịch nhỏ mà người dùng đã trả để gửi coin.
PoW hoạt động dựa trên nguyên tắc tính toán để thêm một đợt giao dịch mới vào blockchain, nhưng rất dễ kiểm tra xem các giao dịch có hợp lệ hay không do tính minh bạch của sổ cái. Thợ đào coin xác minh toàn bộ blockchain và các giao dịch không được coi là đã được xác nhận đầy đủ cho đến khi một số khối mới được thêm vào. Nếu một “nhân vật phản diện” nào cố gắng gửi coin gian lận, những giao dịch đó sẽ bị bỏ qua bởi phần còn lại của mạng lưới. Cách duy nhất mà kẻ tấn công có thể gian lận là sở hữu một lượng lớn sức mạnh tính toán, đào khối liên tục, giành được bằng chứng công việc lặp đi lặp lại. Đây được gọi là ‘cuộc tấn công 51%’ do cần phải có hơn một nửa tổng số hashing power. Thực tế là không có thợ đào coin nào có thể có được tỷ lệ hashing power như vậy. Do đó, cố gắng gian lận như vậy là 1) cực kỳ tốn kém 2) rất khó thành công. Do đó sẽ tốt hơn (nghĩa là có lợi hơn) cho thợ đào coin nếu giữ được sự trung thực.
2. PROOF OF STAKE (POS) – BẰNG CHỨNG CỔ PHẦN
Do lượng điện tính toán cần thiết, PoW tốn kém và tốn nhiều năng lượng. Một ngành công nghiệp tổng thể đã lớn lên xung quanh việc tạo ra các chip tùy chỉnh được thiết kế chuyên dụng cho đào coin. Proof of Stake (PoS) là một phương pháp thay thế đã trở nên phổ biến trong những năm gần đây và không yêu cầu bất kỳ phần cứng chuyên dụng nào. Trong PoW, hashrate xác định cách một người tham gia là thêm khối tiếp theo của giao dịch vào blockchain. Trong PoS, cổ phần coin của người tham gia xác định khả năng của họ. Tức là, mỗi node mạng được liên kết đến một địa chỉ, và càng có nhiều coin lưu giữ thì họ càng có nhiều khả năng đào coin (hoặc ‘cổ phần’ trong trường hợp này). Nó giống như một cuộc xổ số: người chiến thắng được xác định bởi cơ hội, nhưng đồng coin (vé xổ số) nhiều hơn họ có, càng có nhiều tỷ lệ cược. Một kẻ tấn công muốn thực hiện một giao dịch gian lận sẽ cần hơn 50% đồng coin để xử lý các giao dịch yêu cầu đáng tin cậy; mua những thứ này sẽ đẩy giá lên và làm cho một nỗ lực như vậy tốn kém.
Hệ thống PoS được tiên phong bởi Nxt. Bởi vì nó không tốn nhiều năng lượng, như PoW, chi phí không cần phải hoàn trả theo cách tương tự như họ làm đối với bitcoin. Do đó các hệ thống PoS rất phù hợp với các nền tảng có nguồn cung cố định, không có lạm phát từ phần thưởng khối. Phần thưởng của các Staker chỉ bao gồm phí giao dịch. Đây là cách tiếp cận được thực hiện bởi hầu hết các nền tảng được tài trợ bởi crowdsale, nơi các token được phân phối dựa trên đầu tư, và pha loãng với nhiều coin hơn sẽ được xem là không thuận lợi.
Proof of stake hiện nay là một cơ chế thống nhất được thiết lập tốt, nhưng thường không được sử dụng ở dạng ban đầu. Hai biến thể của PoS, LPoS và DPoS, mang lại những lợi thế nhất định.
3. LEASED PROOF OF STAKE (LPOS) – CỔ PHẦN ĐI THUÊ
Trong PoS cổ điển, những người có số dư nhỏ không có khả năng cổ phần 1 khối – giống như những thợ mỏ nhỏ có mức độ hashrate thấp không có khả năng khai thác một khối bitcoin. Có thể là nhiều năm trước, khi một holder nhỏ may mắn đủ để tạo ra một khối. Điều này có nghĩa là nhiều người có số dư thấp không chạy node, và để duy trì mạng lưới cho một số lượng hạn chế người chơi lớn hơn. Vì an ninh mạng là tốt hơn khi có nhiều người tham gia, điều quan trọng là khuyến khích những người nắm giữ nhỏ tham gia.
Với phương pháp LPoS thì các máy đào đơn sẽ cho thuê số dư cho các máy chủ đào chính và nhờ đó tăng số cơ hội được tạo ra khối mới cho máy này. Cũng từ việc cho thuê số dư này, các máy đào đơn đã lựa chọn cách máy chủ đào chính tham gia vào quá trình khai thác của mạng lưới. Đây là cách tiếp cận của WAVES.
4. DELEGATED PROOF OF STAKE (DPOS) – BẰNG CHỨNG ỦY QUYỀN CỔ PHẦN
Cách tiếp cận tương tự nhưng khác nhau được thực hiện bởi BitShares và một số nền tảng khác. Delegated Proof of Stake (DPoS) được tạo ra bởi Daniel Larimer và khá khác biệt với phương thức đồng thuận bằng chứng cổ phần. Đối với giao thức này, holder sẽ không bỏ phiếu để chọn các khối hợp lệ và chọn ra những đại diện sẽ xác nhận tính hợp lệ của các khối thay mặt họ. Thông thường mỗi hệ thống sẽ có từ 21-100 đại điện. Danh sách các đại diện này sẽ được thay đổi thường kì và thứ tự tham gia xác nhận các khối. Với việc có ít đại diện xác nhận, hệ thống này cho phép tổ chức hiệu quả giảm thời gian giao dịch. Nếu các đại diện tiếp tục bỏ lỡ xác nhận khối hoặc chọn các giao dịch không hợp lệ thì những holder có thể bỏ phiếu loại những đại diện này ra, thay thế với đại diện khác.
Trong cơ chế này, thợ mỏ sẽ hợp tác với nhau để tạo ra khối, thay vì cạnh tranh như PoW hay PoS. Bằng việc tập trung hóa, làm cho thời gian tạo khối giảm đáng kể như EOS chỉ còn 1 giây so với 10 phút như Bitcoin. Tuy nhiên tập trung là vấn đề lớn đối với hệ thống này khi mà hệ thống chỉ tập trung trong một số các đại diện, điều này có thể thấy đối với hệ thống steemit, khi phần lớn phần thưởng và ảnh hưởng của hệ thống thuộc về “cá mập”.
5. PROOF OF IMPORTANCE (POI) – BẰNG CHỨNG TẦM QUAN TRỌNG
Một biến thể cuối cùng của các cơ chế đồng thuận này là PoI. Nền tảng tiền mã hóa đầu tiên thực hiện điều này là NEM. Hệ thống thống nhất của NEM dựa trên ý tưởng hoạt động mạng lưới hiệu quả, chứ không chỉ là số coin, nên được khen thưởng. Tỷ lệ cổ phần một khối là một chức năng của một số yếu tố, bao gồm sự cân bằng, danh tiếng (xác định bởi một hệ thống thiết kế mục đích riêng biệt), và số lượng giao dịch thực hiện đến và từ địa chỉ đó. Điều này cung cấp một bức tranh toàn cảnh về một thành viên mạng hữu ích.
Có rất nhiều cách khác nhau trong cách tiếp cận rộng lớn này, và một số nền tảng sử dụng kết hợp PoW và PoS – thường sử dụng PoW để phân phối coin và sau đó chuyển sang PoS tại một thời điểm để duy trì mạng lưới. Cách tiếp cận khác là sử dụng Masternode kết hợp với khai thác PoW, như trường hợp của DASH và Crown. Chúng giúp xử lý các giao dịch và nhận được phần thưởng từ những hoạt động của các thợ mỏ.