Solana: Bằng chứng cổ phần được ủy quyền (DPoS) và Bằng chứng lịch sử (PoH)

Tác giả bài viết: Nghiên cứu về cookie

Cơ chế đồng thuận của blockchain chịu trách nhiệm xác minh tính hợp lệ của các giao dịch và thêm chúng vào blockchain theo đúng thứ tự. Tùy thuộc vào cơ chế đồng thuận được chọn, quy trình xác thực và đặt hàng có hiệu quả khác nhau, dẫn đến mức thông lượng khác nhau. Trong thế giới blockchain, Solana là chuỗi hiệu suất cao với thời gian khối 400 mili giây, giao dịch mỗi giây (TPS) trung bình từ 2.000 đến 3.000 và TPS cao nhất về mặt lý thuyết là 65.000 (để tham khảo, TPS của Ethereum là khoảng 12).

Bài viết này nhằm mục đích làm nổi bật hai kiến ​​trúc trong Solana đóng vai trò quan trọng và góp phần mang lại thông lượng cao, đó là cơ chế đồng thuận Bằng chứng cổ phần được ủy quyền (DPoS) và Cơ chế Bằng chứng Lịch sử (PoH).

1. Cơ chế đồng thuận truyền thống

Hãy để Chúng tôi bắt đầu bằng việc tìm hiểu điểm nghẽn chính của blockchain: khả năng mở rộng.

Mỗi nút trong mạng blockchain phân tán có đồng hồ bên trong riêng và nó chạy theo đồng hồ hệ thống cục bộ này. Khi giao dịch xảy ra, nút sẽ đánh dấu thời gian giao dịch dựa trên đồng hồ hệ thống cục bộ này.

Hình ảnh sau đây hiển thị đồng hồ bên trong nút:

Dấu thời gian xác nhận hoặc từ chối giao dịch cuối cùng cũng sẽ dựa trên khối hệ thống cục bộ này . Trong các cơ chế đồng thuận truyền thống (chẳng hạn như Proof of Work PoW và Proof of Stake PoS), tất cả các nút cần liên lạc với nhau để điều phối đồng hồ cục bộ của nhau nhằm đảm bảo rằng chúng có sự hiểu biết nhất quán về thời gian khi xử lý giao dịch. Giao tiếp giữa các nút giúp thiết lập cơ sở thời gian chung để đảm bảo toàn bộ mạng có nhận thức nhất quán về thời gian, từ đó điều phối thứ tự và xác nhận giao dịch.

Đối với một chuỗi khối phân tán, với hàng nghìn nút được phân phối trên khắp thế giới, sự khác biệt về đồng hồ hệ thống cục bộ giữa các nút là không thể tránh khỏi, dẫn đến dấu thời gian giao dịch không nhất quán giữa các nút khác nhau. Điều này trở thành một vấn đề khi các nút cần phải thống nhất về những giao dịch nào xảy ra và thứ tự các giao dịch đó xảy ra trong khối. Đây được gọi là sự cố đồng bộ hóa dấu thời gian và nó trở nên nghiêm trọng và phức tạp hơn khi mạng tăng cường phân quyền bằng cách tăng số lượng nút.

Cuối cùng, điều này tạo ra con đường khả thi cho các cuộc tấn công độc hại. Sự khác biệt về thời gian cho phép các tác nhân độc hại phát tán các giao dịch giả mạo giống với dấu thời gian thực nhằm cố gắng chiếm lấy mạng. Để ngăn chặn việc thao túng các giao dịch, cần có thời gian và sức mạnh xử lý đáng kể để xác minh tính chính xác của dấu thời gian. Điều này có khả năng gây ra sự chậm trễ trong việc xác nhận khối hoặc thậm chí từ chối khối (vì các nút có thể bỏ phiếu cho khối là không hợp lệ do có dấu thời gian khác).

2. Bằng chứng lịch sử (PoH) 

Bằng chứng lịch sử (PoH) được sử dụng trong Solana để chứng minh rằng các giao dịch đã được sắp xếp theo trình tự chính xác và điều này có thể được xác minh dễ dàng bởi những người xác nhận trong mạng.

Trái ngược với tình huống được đề cập trong phần đầu tiên khi mỗi nút có đồng hồ độc lập riêng, PoH có thể được coi là một khối toàn cầu mà tất cả các nút sử dụng để xác minh. thời gian trôi qua giữa hai sự kiện. Thông qua đồng hồ toàn cầu này, các nút xem xét cùng một lịch sử giao dịch, loại bỏ mọi bất đồng có thể tồn tại về thứ tự giao dịch. Điều này cho phép đạt được sự đồng thuận nhanh chóng, giảm đáng kể thời gian cần thiết để các giao dịch được xác minh và thêm vào blockchain.

PoH dựa vào phương thức mã hóa để tạo bản ghi giao dịch liên tục theo trình tự thời gian. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn.

3. Thảo luận chuyên sâu về công nghệ PoH

Mỗi giao dịch được xử lý thông qua SHA-256, một hàm băm mật mã được biết đến với khả năng chấp nhận bất kỳ đầu vào nào và tạo ra đầu ra duy nhất, không thể đoán trước. Khi một giao dịch được băm, đầu ra của nó sẽ trở thành đầu vào cho hàm băm của giao dịch tiếp theo. Quá trình này thiết lập một thứ tự giao dịch tích hợp trong đầu ra băm, tạo thành một chuỗi dài và liên tục.

PoH (Bằng chứng lịch sử) sử dụng Chức năng trì hoãn có thể xác minh (VDF), xác minh tầm quan trọng của thời gian trôi qua trong chuỗi khối. VDF là các hàm tính toán chuyên sâu không chỉ dựa vào hàm băm trước đó mà còn dựa vào thời gian đã trôi qua. Cơ chế này cho phép Solana hiển thị thời gian thực tế đã trôi qua bằng mật mã, tạo ra đầu ra liên tục. Kết quả là có một chuỗi giao dịch rõ ràng, có thể kiểm chứng, đảm bảo dòng thời gian nhất quán của các sự kiện. Do đó, người xác thực có thể dễ dàng xác minh lượng thời gian đã trôi qua, nâng cao hơn nữa độ tin cậy của mạng.

Sử dụng PoH (Bằng chứng lịch sử) trong Solana sẽ bổ sung thêm một lớp bảo mật và tính toàn vẹn mạnh mẽ. Việc giả mạo bất kỳ phần nào của chuỗi băm đòi hỏi phải tính toán lại tất cả các hàm băm tiếp theo, một nỗ lực tốn nhiều công sức để bảo vệ mạng khỏi những thay đổi.

PoH (Bằng chứng lịch sử) giảm đáng kể lượng thông tin mà người xác thực cần xử lý trên mỗi khối. Bằng cách sử dụng phiên bản băm của trạng thái giao dịch mới nhất, thời gian xác nhận khối sẽ giảm đáng kể. Khi người xác thực (hoặc nút sao chép) nhận được một khối, chuỗi PoH (Bằng chứng lịch sử) sẽ cung cấp cho họ thứ tự giao dịch đáng tin cậy về mặt mật mã mà họ có thể tin cậy mà không cần xác minh lại. Hiệu quả này rất quan trọng để tăng tốc cơ chế đồng thuận vì mạng có thể nhanh chóng chọn và chuyển sang trình xác thực tiếp theo để xác thực khối.

4. Bằng chứng cổ phần được ủy quyền (DPoS) 

Dựa trên sự hiểu biết rõ hơn về PoH, phần này sẽ giải thích cách áp dụng PoH trong cơ chế đồng thuận (DPoS) của Solana.

Trong DPoS, mọi người xác thực đặt cược $SOL đều có thể tham gia quản trị mạng - bỏ phiếu về tính hợp lệ của các khối và quyết định xem có nên thêm chúng vào chuỗi khối hay không. Những người nắm giữ $SOL (bao gồm cả bạn và tôi), những người không muốn tham gia trực tiếp vào quy trình chứng minh cổ phần có thể ủy quyền mã thông báo của họ cho những người xác thực khác, khiến họ trở thành những người ủy quyền một cách hiệu quả. Quy trình ủy quyền này phân bổ quyền biểu quyết của người được ủy quyền (tỷ lệ với số $SOL mà họ sở hữu) cho những người xác nhận này. Đổi lại việc đặt cược $SOL, người ủy quyền sẽ nhận được một phần phần thưởng khối.

Nguyên tắc hoạt động của hệ thống DPoS là các nút có số cổ phần lớn hơn sẽ có nhiều khả năng được chọn hơn để xác minh các giao dịch và thêm chúng vào chuỗi khối, giành được cơ hội phần thưởng khối khuyến khích các nút duy trì mức hiệu suất và tính toàn vẹn cao.

Sau khi hiểu cả DPoS và PoH, hãy kết hợp kiến ​​thức này để phác thảo hình thức xác nhận khối điển hình trên Solana.

5. Tổng quan cấp cao về cơ chế đồng thuận Solana 

1. Lựa chọn các nút lãnh đạo: Các nút lãnh đạo chịu trách nhiệm tạo các chuỗi PoH (Giao dịch sắp xếp bằng chứng lịch sử) và tạo các khối.

Quy trình lựa chọn này dựa trên trọng số cổ phần của các nút, được tăng lên bởi chủ sở hữu mã thông báo ủy quyền cho chúng. Vai trò lãnh đạo sẽ luân phiên giữa những người xác nhận.

2. Thêm dấu thời gian vào giao dịch: Nút dẫn đầu sẽ nhận các giao dịch và sử dụng PoH để đánh dấu thời gian cho chúng nhằm tạo thành chuỗi giao dịch.

3. Tạo khối: Thông qua chuỗi từ PoH, nút lãnh đạo sau đó bắt đầu tạo một khối.

4. Tuyên truyền khối: Các khối mới được tạo sẽ được gửi đến các nút bản sao (các trình xác thực khác trong mạng phân tán).

5. Xác minh tính hợp lệ của giao dịch, nút sao chép sẽ xác minh hai thành phần sau:

a. Trình tự giao dịch: Sử dụng trình tự PoH để xác minh rằng các giao dịch theo đúng thứ tự. Vì là đồng hồ toàn cầu nên việc xác minh này không yêu cầu liên lạc khứ hồi giữa các nút (không giống như các cơ chế đồng thuận phổ biến như PoW và PoS).

b. Hiệu lực của giao dịch: Kiểm tra xem giao dịch có tuân thủ các quy tắc mạng và hợp lệ hay không.

6. Quyết toán khối: Sau khi xác minh trình tự giao dịch và tính hợp lệ, khối sẽ được thêm vào blockchain. Sau đó, nút lãnh đạo tiếp theo sẽ được chọn và toàn bộ quá trình sẽ bắt đầu lại.

Kết luận

Solana đã làm việc không mệt mỏi để cải thiện kiến trúc Chuỗi khối, các phát triển gần đây bao gồm QUIC, QoS theo trọng số vốn chủ sở hữu và thị trường phí địa phương. Hơn nữa, hệ sinh thái đang mong muốn tăng đáng kể hiệu quả của mình với sự ra mắt của Firedancer. Điều đáng chú ý là kiến ​​trúc độc đáo của Solana - OPOS (chỉ Solana) có thể mang lại những trường hợp sử dụng mới.