Bằng chứng công việc bị trì hoãn (dPoW): Giải pháp cho các vấn đề bảo mật nền tảng của Blockchain

Giới thiệu loại coin

Bằng chứng công việc bị trì hoãn (dPoW) là một giao thức bảo mật được phát triển bởi Komodo, một nhà cung cấp công nghệ nguồn mở. Cơ chế bảo mật này được xây dựng dựa trên Proof of Work (PoW), đây là giao thức bảo mật tiên tiến nhất trong hệ sinh thái blockchain, bằng chứng là ứng dụng của nó trong các mạng có độ bảo mật cao như Bitcoin và Litecoin.

Để nắm bắt được tầm quan trọng và các nguyên tắc cốt lõi của Bằng chứng công việc (dPoW) bị trì hoãn, trước tiên người ta phải hiểu hoạt động của Bằng chứng công việc (PoW) và lý do đằng sau việc nó được công nhận là phương pháp quan trọng nhất để bảo vệ các chuỗi khối phi tập trung. Ngoài ra, cần phải kiểm tra kỹ lưỡng các nhược điểm và ràng buộc liên quan đến Proof of Work như một phương pháp bảo mật để đánh giá đầy đủ lý do căn bản đằng sau việc giới thiệu Proof of Work (dPoW) bị trì hoãn và những lợi thế mà nó mang lại.

Hiểu về Bằng chứng công việc bị trì hoãn (dPoW)

Nguồn: GitBook

Bằng chứng công việc bị trì hoãn (dPoW) là một cơ chế đồng thuận bảo mật thứ cấp được thiết kế để nâng cao cơ chế Bằng chứng công việc thông thường được một số chuỗi khối sử dụng, bao gồm các ví dụ đáng chú ý như Bitcoin.

dPoW được thiết kế để bảo vệ chuỗi khối trước các cuộc tấn công 51% gây ra mối đe dọa cho tính toàn vẹn của mạng. Nó đạt được bằng cách tích hợp tốc độ băm của mạng Bằng chứng công việc (PoW) bên ngoài vào cơ chế đồng thuận hiện có của một mạng khác có tốc độ băm thấp hơn, khiến việc tấn công mạng trở nên khó khăn hơn về mặt kinh tế.

Komodo là nền tảng blockchain đầu tiên giới thiệu việc sử dụng Bằng chứng công việc bị trì hoãn làm cơ chế đồng thuận. Để tìm hiểu thêm, hãy xem bài viết trước của chúng tôi về Bằng chứng công việc bị trì hoãn. Bài viết hiện tại xem xét kỹ hơn khía cạnh kỹ thuật của DPoW.

Một cuộc thảo luận cơ bản về bảo mật Blockchain

Sức mạnh của blockchain nằm ở các biện pháp bảo mật cứng nhắc, một khía cạnh cơ bản hỗ trợ cấu trúc phi tập trung của nó.

Blockchain sử dụng các phương pháp mã hóa để bảo vệ các giao dịch và duy trì một sổ cái bất biến. Tuy nhiên, một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo tính bảo mật của blockchain là cơ chế đồng thuận của nó. Và để thảo luận kỹ lưỡng về bảo mật blockchain, điều quan trọng là phải hiểu rõ về cơ chế đồng thuận.

Cơ chế đồng thuận là gì?

Nguồn: Góc C#

Blockchain hoạt động như một hệ thống ngang hàng phi tập trung, đòi hỏi phải đưa ra các quyết định mà không có người lãnh đạo trung tâm hoặc nhân vật có thẩm quyền. Chìa khóa để đạt được điều này nằm ở “Cơ chế đồng thuận”.

Không giống như các hệ thống tập trung, nơi quản trị viên trung tâm giám sát việc quản lý và cập nhật cơ sở dữ liệu, các hệ thống phi tập trung phân phối trách nhiệm này giữa nhiều nút. Các nút này phải đạt được sự nhượng bộ chung, đồng ý về tính hợp lệ của các giao dịch — do đó có thuật ngữ “đồng thuận”.

Nhu cầu về sự đồng thuận nảy sinh từ sự độc lập của blockchain trên một nguồn sự thật duy nhất. Cơ chế đồng thuận đảm bảo rằng tất cả các nút đều đồng ý về tính hợp pháp của giao dịch. Khi giao dịch này được tất cả các nút chấp thuận, nó sẽ được ghi lại trên blockchain.

Mạng chuỗi khối sử dụng nhiều sự đồng thuận khác nhau, tất cả đều phục vụ mục đích chung là đảm bảo tính chính xác và trung thực của hồ sơ. Trong số các lựa chọn phổ biến nhất là cơ chế đồng thuận Proof of Work và Proof of Stake.

Cơ chế đồng thuận bằng chứng công việc (PoW)

Nguồn: SpringerLink - Phân tích về cách hoạt động của cơ chế Proof of Work

Proof of Work hoạt động như một thuật toán hoặc một hệ thống đòi hỏi nỗ lực tính toán đáng kể để ngăn chặn hoặc loại bỏ những người sử dụng sức mạnh tính toán gian lận. Trong hệ thống này, dữ liệu giao dịch được lưu trữ theo khối. Để xác thực một giao dịch, người ta phải giải một bài toán phức tạp được liên kết với từng khối. Quá trình này thường được gọi là “khai thác” thường được thực hiện bởi các máy tính mạnh mẽ. Người khai thác đầu tiên giải quyết thành công vấn đề sẽ nhận được phần thưởng tiền điện tử.

Việc triển khai Proof of Work đóng vai trò như một phương tiện để đảm bảo cơ sở dữ liệu nhất quán trên mạng blockchain. Các loại tiền điện tử như Bitcoin và Litecoin dựa trên cơ chế Proof of Work. Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của nó là sức mạnh tính toán cao cần thiết để khai thác các khối.

Khi được giới thiệu vào năm 2009, Proof of Work được thiết kế đặc biệt để giải quyết vấn đề Chi tiêu gấp đôi.

Chi tiêu gấp đôi là gì?

Nguồn: Bitpanda - Vấn đề chi tiêu gấp đôi và cách giao thức Bitcoin giải quyết vấn đề này

Vấn đề “Chi tiêu gấp đôi” đề cập đến khả năng máy tính sao chép thông tin vô tận. Vấn đề này đặc biệt có liên quan khi xử lý giá trị tài chính, bao gồm việc ghi lại chủ sở hữu, thời gian sở hữu và ví nơi lưu trữ giá trị. Điều quan trọng là khi chuyển giá trị tài chính từ Người A sang Người B, Người A không thể nhân bản số tiền đó và gửi cho Người C.

Thuật toán đồng thuận Proof of Work được tạo ra để giải quyết thách thức chi tiêu gấp đôi. Trong mạng Bitcoin, các thợ mỏ thực hiện bằng chứng công việc mỗi khi một khối mới được thêm vào chuỗi khối. Để thêm một khối mới vào chuỗi khối, những người khai thác trên toàn thế giới sẽ cần tham gia vào một trò chơi đoán ngẫu nhiên để tìm mật khẩu khối để xác minh.

Mật khẩu này không thể đoán trước và chỉ có thể đoán được. Để bẻ khóa mật khẩu khó này, cơ chế đồng thuận buộc các thợ mỏ phải cạnh tranh để giành quyền khai thác một khối hợp lệ mới. Do đó, trong mạng PoW, người khai thác không thể tạo ngay khối hợp lệ mới và nhận phần thưởng; họ phải cạnh tranh bằng cách thực hiện công việc cần thiết trước tiên. Quá trình cạnh tranh này là nguyên nhân dẫn đến tên gọi cơ chế đồng thuận của giao thức Bitcoin, Proof of Work (PoW).

Các tính năng của Cơ chế đồng thuận PoW

Nguồn: Investopedia - Các tính năng của mạng PoW và cách xác minh các giao dịch trên mạng blockchain

• Một tính năng trung tâm của cơ chế Proof of Work (PoW) là nhấn mạnh vào tính bảo mật. Hệ thống này được tích hợp vào các dự án tiền điện tử với mục tiêu chính là cung cấp một khuôn khổ đáng tin cậy, an toàn, lâu dài, công bằng và minh bạch nhằm thiết lập sự đồng thuận dựa trên sự đóng góp của người tham gia trong mạng. Tính đến thời điểm hiện tại, Proof of Work nổi bật là cơ chế đồng thuận an toàn nhất trong hệ sinh thái blockchain.
• Trong bối cảnh của Bằng chứng công việc, bất kỳ hành vi sai trái nào của người khai thác đều có thể dẫn đến việc bị cấm cố gắng thêm các khối mới trong tương lai. Hơn nữa, việc người khai thác tấn công hệ thống PoW là rất khó khăn. Ví dụ: cố gắng tạo các giao dịch gian lận sẽ đòi hỏi người khai thác phải kiểm soát hơn 51% năng lượng của mạng, tương đương với hàng trăm tỷ đô la phần cứng ngày nay. Và điều này thực tế là không thể.
• Trong cơ chế Proof of Work, người khai thác phổ biến chi tiết giao dịch khi thêm các khối mới vào mạng. Sau đó, các nút khác trong mạng sẽ xác minh giao dịch một cách độc lập để đảm bảo rằng tài sản được chuyển không bị chi tiêu gấp đôi.

Những tính năng này chỉ thể hiện một số đóng góp mà cơ chế Proof of Work đã thực hiện cho mạng Bitcoin. Tuy nhiên, mặc dù được thừa nhận là cơ chế an toàn nhất trong không gian blockchain nhưng nó không phải không có nhược điểm mà chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ ở phần sau của bài viết này.

Bằng chứng công việc bị trì hoãn (dPoW) là gì?

Bằng chứng công việc bị trì hoãn (dPoW) là một cơ chế đồng thuận được Komodo đổi mới để giải quyết những thách thức cố hữu trong mạng lưới Bằng chứng công việc. Đây là phiên bản nâng cao của cơ chế đồng thuận PoW, tận dụng sức mạnh băm của chuỗi khối Bitcoin để nâng cao tính bảo mật mạng của nó. Tiến bộ này không chỉ củng cố mạng lưới của Komodo mà còn mở rộng khả năng bảo vệ của nó cho bất kỳ chuỗi bên thứ ba nào tham gia vào hệ sinh thái Komodo trong tương lai.

Điều quan trọng cần lưu ý là dPoW không bị giới hạn trong một mạng cụ thể; nó có thể được triển khai cho bất kỳ dự án nào muốn phát triển một blockchain độc lập bằng mô hình UTXO.

dPoW hoạt động như thế nào?

Hãy coi Komodo là một trường hợp điển hình.

Nguồn: FPX Russia trên X App — Phân tích chi tiết về cách Dịch vụ bảo mật Komodo bảo vệ trước các cuộc tấn công 51%

Komodo đã phát triển và triển khai cơ chế bảo mật dPoW thành mã Zcash(ZEC), một loại tiền điện tử nhấn mạnh đến quyền riêng tư và ẩn danh của người dùng. Việc tích hợp dPoW cho phép Zcash tận dụng cả quyền riêng tư không có kiến thức và bảo mật mạng nâng cao, tận dụng tỷ lệ băm mạnh mẽ của chuỗi khối Bitcoin.

Cứ sau mười phút, hệ thống Komodo sẽ chụp ảnh nhanh blockchain của chính nó. Ảnh chụp nhanh sau đó sẽ được ghi vào một khối trên mạng Bitcoin thông qua một quá trình được gọi là công chứng.

Công chứng xảy ra khi thông tin được ghi lại và bảo mật bằng cách chuyển nó từ blockchain này sang blockchain khác với cơ sở hạ tầng bảo mật linh hoạt. Do đó, khi chụp ảnh nhanh chuỗi khối Komodo, một bản sao lưu toàn diện của toàn bộ hệ thống Komodo sẽ được tạo và bảo tồn trong chuỗi khối Bitcoin.

Về mặt kỹ thuật, các nút công chứng được cộng đồng ở Komodo bầu chọn tham gia vào một hoạt động trong đó họ ghi lại hàm băm khối từ mỗi chuỗi khối được bảo vệ bởi dPoW vào sổ cái Komodo. Quá trình này đạt được bằng cách thực hiện một giao dịch trên chuỗi khối Komodo. Các nút công chứng sử dụng lệnh OP_RETURN, một mã lệnh đặc biệt được tìm thấy trong Bitcoin và các dẫn xuất của nó, để lưu trữ một khối băm duy nhất trên chuỗi khối Komodo. Hàm băm khối được lưu trữ đóng vai trò là tài liệu tham khảo hoặc bằng chứng về trạng thái của các chuỗi khối được bảo vệ tại một thời điểm cụ thể.

Các nút công chứng chọn một khối băm có tuổi đời 10 phút để đảm bảo có sự nhất trí nhất trí trong toàn bộ mạng rằng một khối vẫn hợp lệ. Trong hệ thống dPoW của Komodo, mặc dù mỗi mạng blockchain độc lập đạt được sự đồng thuận cho mọi khối nhưng các nút công chứng không tham gia trực tiếp vào quá trình đồng thuận. Thay vào đó, họ chỉ cần ghi lại hàm băm khối từ khối đã được khai thác.

Nguồn: Steemit - Mô tả chi tiết về cách hoạt động của dPoW

Sau khi ghi lại các khối băm từ các chuỗi Komodo khác nhau, các nút công chứng sẽ tiến hành ghi khối băm từ chuỗi khối Komodo vào sổ cái Bitcoin. Để thực hiện hoạt động này, giao dịch Bitcoin được thực hiện và lệnh OP_RETURN được sử dụng để tích hợp dữ liệu liên quan vào một khối trên chuỗi Bitcoin.

Sau khi quá trình công chứng Bitcoin hoàn tất, các nút công chứng trong Komodo sẽ chuyển dữ liệu khối từ chuỗi Bitcoin trở lại chuỗi khối của mọi chuỗi được bảo vệ khác trong hệ thống Komodo. Sau bước này, mạng sẽ chống lại mọi nỗ lực sửa đổi hoặc tổ chức lại các khối đã trải qua quá trình công chứng.

Quá trình này mang lại cho hệ thống Komodo khả năng phục hồi trước các cuộc tấn công, cho phép nó tự tái thiết ngay cả khi mạng PoW được chọn phải đối mặt với nghịch cảnh.

Sự khác biệt giữa PoW và dPoW

Thuật toán Proof of Work được công nhận rộng rãi là mạng an toàn nhất trong hệ sinh thái blockchain. Cấu trúc của nó đóng một vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn các cuộc tấn công tiềm ẩn, bao gồm các cuộc tấn công từ chối dịch vụ phân tán (DDoS). Mặc dù việc sản xuất Bằng chứng công việc đòi hỏi chi phí đáng kể nhưng quy trình xác minh của nó rất đơn giản, như đã giải thích trong quy trình khai thác được mô tả trước đó.

Tính bảo mật mạnh mẽ vốn có trong khung Proof of Work bắt nguồn từ khoản đầu tư tài chính đáng kể và sức mạnh tính toán liên quan đến quá trình khai thác. PoW hoàn toàn dựa vào sự đồng thuận của mạng để xác thực giao dịch.

Tuy nhiên, chính những thuộc tính này cũng gây bất lợi cho thuật toán đồng thuận PoW. Tính bảo mật của PoW tương quan trực tiếp với lượng sức mạnh tính toán dành riêng cho nó. Điều này có nghĩa là các mạng blockchain nhỏ hơn vốn kém an toàn hơn so với các mạng lớn hơn.

Ngược lại với PoW, dPoW phục vụ một mục đích khác - nó không được sử dụng để đạt được sự đồng thuận trên các khối mới và do đó, nó không được phân loại là thuật toán đồng thuận. Đúng hơn, nó hoạt động như một thuật toán bảo mật. Khi mạng dPoW trải qua quá trình công chứng, nó sẽ chống lại mọi nỗ lực sửa đổi hoặc sắp xếp lại các khối. Đặc điểm này tăng cường đáng kể tính bảo mật của nó, giúp nó có khả năng phục hồi tốt hơn trước các cuộc tấn công 51% và tấn công Genesis.

Trong cơ chế đồng thuận Proof of Work bị trì hoãn, có một tính năng đáng chú ý liên quan đến xác thực giao dịch. Không giống như các mạng PoW thông thường, trong đó Quy tắc chuỗi dài nhất là tiêu chuẩn để xác nhận giao dịch, dPoW không áp dụng quy tắc này cho các giao dịch cũ hơn “bản sao lưu” gần đây nhất của mạng blockchain. Do đó, trong trường hợp xảy ra xung đột, cơ chế đồng thuận dPoW không dựa vào Quy tắc chuỗi dài nhất; thay vào đó, nó tham chiếu các bản sao lưu được lưu trữ trong chuỗi khối PoW đã chọn để xác định chính xác lịch sử giao dịch. Cách tiếp cận này giới thiệu một lớp bảo mật và độ tin cậy bổ sung để xác thực giao dịch trong mạng blockchain.

Để xâm phạm một blockchain nhỏ trong hệ thống của Komodo, kẻ tấn công cần phải phá hủy:

• Tất cả các bản sao của blockchain Komodo
• Tất cả các bản sao của chuỗi khối dPoW
• Mạng bảo mật của chuỗi khối PoW đã chọn nơi lưu trữ các bản sao lưu

Cấu hình này cung cấp mức độ bảo mật vượt trội hơn cả Bitcoin mà không phát sinh chi phí tài chính và môi trường quá mức. Việc sử dụng Bằng chứng công việc bị trì hoãn không chỉ tăng cường bảo mật mà còn mang đến một phương pháp bảo mật linh hoạt hơn so với cơ chế PoW. Bảo mật trong mạng này được quản lý bởi các nút công chứng, được lựa chọn thông qua bỏ phiếu có trọng số. Các nút này có khả năng chuyển sang PoW khác nếu cần, mang lại khả năng thích ứng trong các tình huống như thay đổi sức mạnh khai thác toàn cầu hoặc nếu chi phí công chứng trên mạng hiện tại trở nên quá cao. Tính linh hoạt này đảm bảo rằng dPoW duy trì tính bảo mật trong khi có khả năng thích ứng cao hơn cơ chế PoW truyền thống.

Đây là điểm nổi bật về sự khác biệt giữa PoW và dPoW:

Phần kết luận

Bằng chứng công việc bị trì hoãn (dPoW), một trong những biến thể của cơ chế Bằng chứng công việc, là một bước tiến xa hơn trong việc tăng cường bảo mật blockchain. Đó là một phương pháp bảo mật sử dụng chuỗi khối thứ cấp để xác thực một chuỗi khác thông qua quy trình công chứng. Mạng này có khả năng chống lại mọi nỗ lực sửa đổi hoặc sắp xếp lại các khối sau khi chúng đã được công chứng.

Ngoài ra, cơ chế bảo mật dPoW cho phép các chuỗi khối được hưởng lợi từ tính bảo mật của chuỗi khối thứ cấp, cung cấp giải pháp thiết thực cho các vấn đề bảo mật cơ bản, đặc biệt đối với các chuỗi khối mới được thành lập với khả năng dễ bị tổn thương cao hơn do tỷ lệ băm thấp. Do đó, việc giới thiệu dPoW đã đóng vai trò là một bước hướng tới việc thúc đẩy và củng cố tính bảo mật của các mạng blockchain trong không gian blockchain.

…………………….………..………..

Lưu ý: Bài viết này là bản gốc và đã được kiểm tra tính chính xác. Nếu bài viết được chấp nhận tức là bài viết được giữ bản quyền bởi Gate Learn.

Paul Nwoba

30/12/2023