Bằng chứng lịch sử là gì và nó hoạt động như thế nào?

Sự cần thiết phải chứng minh lịch sử, được giải thích

Là một người đã dành vô số thời gian để tìm hiểu sự phức tạp của các hệ thống blockchain khác nhau, tôi phải thừa nhận rằng cách tiếp cận đồng thuận và xử lý giao dịch của Solana không có gì ấn tượng. Cách họ cố gắng loại bỏ nhu cầu về mempool bằng cơ chế Bằng chứng Lịch sử (PoH) độc đáo của họ thực sự rất sáng tạo.

Trong một hệ thống phi tập trung như blockchain, việc duy trì một chuỗi giao dịch thống nhất là một trở ngại đáng kể. Thông thường, blockchain quản lý việc đồng bộ hóa này bằng cách phát các khối trên toàn bộ mạng. Tuy nhiên, phương pháp này có thể gây ra sự chậm trễ và kéo dài thời gian xác nhận giao dịch, đặc biệt khi có nhiều thiết bị tham gia vào mạng hơn.

Anatoly Ykovenko, người tạo ra Solana, đã nhận ra một vấn đề gọi là “vấn đề đồng hồ” và đề xuất một phương pháp mã hóa để giải quyết vấn đề này bằng cách đánh dấu thời gian cho mọi giao dịch theo cách có thể kiểm chứng được. Việc đánh dấu thời gian này cho phép Solana thiết lập chuỗi sự kiện theo trình tự thời gian mà không cần sự thống nhất mạng lưới liên tục về thời gian hoặc thứ tự. Giải pháp độc đáo, được gọi là Bằng chứng lịch sử, đã trở thành đặc điểm nổi bật của Solana, cho phép nó duy trì tốc độ cao trong khi vẫn đảm bảo tính phân cấp.

Solana hiện đang tạo ra nhiều tiếng vang với tư cách là một trong những blockchain lớp 1 hàng đầu, phần lớn là do nó cung cấp tốc độ giao dịch đặc biệt nhanh và chi phí phải chăng. Nền tảng cho hoạt động tốc độ cao của nó là một ý tưởng độc đáo được gọi là Bằng chứng lịch sử (PoH), đóng vai trò là nền tảng cho nền tảng mạnh mẽ này.

Thay vì dựa hoàn toàn vào các phương pháp đồng thuận như Proof-of-Work (PoW) như Bitcoin hoặc Proof-of-Stake (PoS) như Ethereum, Solana sử dụng kết hợp Proof-of-History (PoH) và Proof-of-Stake để tạo ra một hệ thống cung cấp tốc độ cao và độ trễ thấp.

Với tư cách là một nhà nghiên cứu nghiên cứu sâu về công nghệ blockchain, tôi có thể chứng thực rằng sự kết hợp có một không hai này khiến Solana trở nên khác biệt so với các công ty cùng ngành, cho phép nó xử lý số lượng giao dịch ấn tượng mỗi giây. Đặc điểm độc đáo này giải quyết và giảm bớt một cách hiệu quả những tắc nghẽn đáng kể mà các chuỗi khác gặp phải trong hoạt động hàng ngày của họ.

Cách thức hoạt động của bằng chứng lịch sử (PoH)

Bằng chứng lịch sử hoạt động bằng cách thiết lập một máy chấm công mật mã ghi ngày tháng cho mỗi giao dịch, dẫn đến một chuỗi sự kiện xác minh thời gian chính xác mà mỗi giao dịch diễn ra.

Trong phương pháp này, Hàm độ trễ có thể xác minh (VDF) – cụ thể là hàm tận dụng hàm băm SHA-256 trong ngữ cảnh của Solana – được sử dụng để tạo ra chuỗi băm tuần tự, không bị gián đoạn. Mỗi hàm băm được liên kết với hàm băm trước nó, tạo ra một dòng thời gian riêng biệt.

Một tính năng đặc biệt của PoH (Bằng chứng lịch sử) là mỗi hàm băm được tạo ra đều có thể xác minh được và phụ thuộc vào hàm băm trước đó. Chuỗi băm này hoạt động giống như một “đồng hồ” mà tất cả các nút mạng có thể đồng bộ hóa, cho phép chúng đồng tình với chuỗi giao dịch mà không yêu cầu liên lạc trực tiếp. Bằng cách xác thực các khối và giao dịch theo thứ tự được xác định trước, các nút có thể đẩy nhanh toàn bộ quá trình.

Cách PoH tăng tốc độ đồng thuận trên Solana

PoH (Bằng chứng lịch sử) tạo điều kiện cho Solana đạt được sự đồng thuận nhanh hơn và hiệu quả hơn bằng cách sắp xếp các giao dịch trước thời hạn. Điều này dẫn đến thời gian tạo khối ngắn và khả năng xử lý nhiều giao dịch mỗi giây, có khả năng lên tới hàng nghìn.

Trong các hệ thống Proof-of-Stake (PoS) hoặc Proof-of-Work (PoW) thông thường, việc tạo các khối được tạo điều kiện thuận lợi bằng một thỏa thuận trên toàn hệ thống, trong đó cần có sự thống nhất về dấu thời gian và trình tự của từng khối.

PoH (Bằng chứng lịch sử) cho phép Solana bỏ qua bước đồng thuận thông qua các giao dịch đặt hàng trước. Nói một cách đơn giản hơn, điều này có nghĩa là người xác nhận có thể xử lý ngay các giao dịch khi chúng đến mà không cần phải chờ thỏa thuận trên toàn mạng. Điều này dẫn đến việc cần ít giao tiếp hơn và quy trình xác nhận nhanh hơn, hiệu quả hơn.

Với Bằng chứng lịch sử (PoH), Solana có thể đạt được sự đồng thuận nhanh chóng hơn nhiều vì mỗi nút có quyền truy cập vào một niên đại có thể kiểm chứng giống hệt nhau. Điều này dẫn đến thời gian khối nhất quán và nhanh chóng – Solana thường đạt thời gian khối 400 mili giây, nhanh hơn nhiều hệ thống tập trung. Bằng cách giải quyết vấn đề đồng bộ hóa, PoH trao quyền cho Solana xử lý hàng nghìn giao dịch mỗi giây với độ chính xác cao.

Tương tác giữa bằng chứng lịch sử và bằng chứng cổ phần

Là một nhà phân tích dữ liệu, tôi thấy rằng trong khi Bằng chứng lịch sử (PoH) phác thảo trình tự và thời gian của các giao dịch, thì Bằng chứng cổ phần (PoS) chịu trách nhiệm bầu chọn những người xác thực và duy trì tính bảo mật chung của mạng.

Với tư cách là nhà nghiên cứu đang nghiên cứu hệ thống Proof of Stake của Solana, tôi có thể chia sẻ rằng những người xác thực trong mạng này được chọn dựa trên khoản đầu tư hoặc cổ phần của họ. Số tiền đặt cược càng lớn thì cơ hội người xác thực được chọn để thêm các khối mới càng cao. Quá trình chọn trình xác thực dựa trên số tiền đặt cược của họ sẽ đảm bảo tính bảo mật của mạng bằng cách đảm bảo lợi ích của trình xác thực gắn liền với tình trạng chung và sự lành mạnh của mạng.

PoH và PoS phối hợp với nhau một cách liền mạch. Đây là cách thực hiện:

• PoH cung cấp danh sách các sự kiện theo thứ tự, trong khi PoS xác định ai sẽ thêm chúng vào blockchain. 
• Người xác nhận được bầu chọn, còn được gọi là “người lãnh đạo”, thu thập và đặt hàng các giao dịch theo dấu thời gian của PoH. Sức mạnh tổng hợp giữa PoH và PoS cho phép Solana duy trì cả tốc độ và tính bảo mật, một sự cân bằng mà nhiều blockchain khác đang gặp khó khăn để đạt được.

Vai trò của người xác thực chính trong việc tạo khối trên Solana

Trong ngữ cảnh của Solana, trình xác thực khóa, thường được gọi là “khách hàng tiềm năng”, được chọn để xây dựng các khối trong một khung thời gian cụ thể, được gọi là vị trí. Công việc của người xác thực chính này là sắp xếp và đánh dấu thời gian cho các giao dịch theo dòng thời gian Bằng chứng lịch sử (PoH).

Bằng cách sử dụng Bằng chứng lịch sử (PoH), người lãnh đạo đảm bảo rằng mọi giao dịch đều được chỉ định một vị trí hoặc dấu thời gian duy nhất, do đó loại bỏ sự cần thiết của các trình xác thực bổ sung để xác minh thứ tự tuần tự của các giao dịch một cách tích cực. Phương pháp này đơn giản hóa quy trình và cải thiện hiệu quả trong hệ thống blockchain.

Khi trình xác thực khách hàng tiềm năng đã tạo khối, khối đó sẽ được xác minh bởi các nút khác. 

Bởi vì khối này phù hợp với lịch trình Bằng chứng lịch sử (PoH), việc xác minh nó diễn ra nhanh chóng và hiệu quả. Nhiệm vụ chính của trình xác minh chính trong hệ thống của Solana là không thể thiếu vì khả năng mở rộng của nó, vì nó đảm bảo rằng các khối được tạo và xác thực nhanh chóng ở tốc độ cao.

Trình tự thỏa thuận hợp nhất Bằng chứng lịch sử (PoH) và Bằng chứng cổ phần (PoS), từ đó tạo ra một chuỗi khối với tốc độ cao và độ trễ tối thiểu.

• Bước 1: Người đứng đầu người xác thực trên Solana được chọn dựa trên hệ thống có trọng số cổ phần, trong đó người xác thực có số tiền đặt cọc Solana (SOL) lớn hơn có nhiều khả năng được chọn làm người đứng đầu hơn. Điều này có nghĩa là các thực thể đầu tư nhiều hơn vào mạng có nhiều khả năng chịu trách nhiệm sản xuất khối hơn, thúc đẩy sự liên kết giữa các ưu đãi với an ninh mạng.
• Bước 2: Cơ chế đồng thuận PoH thiết lập lịch trình luân phiên cho các lãnh đạo. Lịch trình được biết trước và mỗi nhà lãnh đạo được chỉ định một “khe”, đó là khoảng thời gian ngắn (khoảng 400 mili giây) trong đó họ sẽ thu thập các giao dịch và tạo ra một khối. Sự luân chuyển có thể dự đoán được này cho phép người xác nhận dự đoán khi nào họ sẽ đóng vai trò là người lãnh đạo, giúp việc chuẩn bị cho các trách nhiệm sắp tới trở nên dễ dàng hơn.
• Bước 3: Trong thời gian được chỉ định, người dẫn đầu tập hợp các giao dịch từ mạng. Cơ chế PoH cho phép người đứng đầu đánh dấu thời gian cho mỗi giao dịch bằng một chữ ký mật mã duy nhất, tạo ra một chuỗi giao dịch có thứ tự. Thứ tự này là không thể thiếu đối với PoH, cho phép các giao dịch được xác minh và xác thực bởi các nút khác theo đúng trình tự.
• Bước 4: Sau đó, người lãnh đạo sẽ tổ chức các giao dịch đã đặt hàng thành một khối, nhúng dấu thời gian phù hợp với trình tự PoH. Trình tự này hoạt động như một bản ghi lịch sử xác nhận thứ tự giao dịch mà không yêu cầu mọi người xác thực phải đạt được sự đồng thuận trên từng giao dịch riêng lẻ. Dấu thời gian PoH cũng đóng vai trò là bằng chứng cho thấy các giao dịch được xử lý trong thời gian thực, cung cấp sổ cái có thể xác minh được.
• Bước 5: Sau khi khối được tạo, người lãnh đạo sẽ phát khối đó tới phần còn lại của mạng bằng giao thức Turbine của Solana. Turbine chia dữ liệu thành các gói nhỏ hơn và phân phối chúng qua các trình xác nhận, đảm bảo việc truyền bá hiệu quả ngay cả với khối lượng giao dịch cao.
• Bước 6: Những người xác thực khác nhận khối và xác thực nó theo trình tự PoH, xác nhận rằng thứ tự được đánh dấu thời gian phù hợp với bản ghi lịch sử dự kiến. Vì các giao dịch đã được người đứng đầu đặt hàng trước nên người xác nhận có thể nhanh chóng kiểm tra trình tự mà không cần liên lạc thêm để đặt hàng, đẩy nhanh quá trình xác thực.
• Bước 7: Sau khi khối được xác thực, nó sẽ được thêm vào chuỗi khối, hoàn thiện hồ sơ giao dịch. Sau đó, vai trò của người lãnh đạo sẽ chuyển sang người xác nhận được lên lịch tiếp theo, người bắt đầu thu thập các giao dịch cho vị trí tiếp theo. Chu kỳ này tiếp tục và cho phép Solana đạt được sản xuất khối liên tục và duy trì thông lượng cao.

Những cải tiến bổ sung trên Solana: Tua bin và đường ống

Ngoài PoH, Solana còn sử dụng các tiến bộ công nghệ bổ sung như Tua bin và Đường ống để nâng cao hiệu suất hơn nữa.

Trong các mạng lớn, luồng dữ liệu có thể bị chậm và bị tắc, gây ra sự chậm trễ và sao lưu. Turbine giải quyết vấn đề này bằng cách chia dữ liệu thành các phần nhỏ hơn và gửi chúng đồng thời qua nhiều nút khác nhau, giống như BitTorrent chia tệp. Phương pháp này giữ độ trễ ở mức tối thiểu và đảm bảo tốc độ truyền dữ liệu cao, đặc biệt là trong mạng toàn cầu.

Nói một cách đơn giản hơn, thiết kế quy trình của Solana cho phép nhiều giai đoạn xử lý giao dịch diễn ra cùng một lúc. Bằng cách phân phối các nhiệm vụ này giữa các nguồn lực sẵn có, nó cho phép các giao dịch diễn ra suôn sẻ mà không bị chậm trễ, nâng cao hiệu quả và năng lực.

Bằng cách hợp nhất các công nghệ Turbine và Pipeline với Proof-of-History (PoH), Solana xử lý các giao dịch một cách hiệu quả với tốc độ nhanh, tránh được các điểm nghẽn điển hình mà các blockchain thông thường thường gặp phải.

Tại sao Solana không có mempool

Trên hầu hết các mạng blockchain, mempool đóng vai trò là nơi lưu trữ tạm thời cho các giao dịch chưa được xác nhận. Mặt khác, Solana hoạt động khác vì nó không sử dụng mempool truyền thống do cơ chế đồng thuận Proof of History (PoH). Trong hệ thống của Solana, các giao dịch được đánh dấu thời gian ngay lập tức khi chúng vào mạng, cho phép chúng được xử lý trong thời gian thực mà không cần mempool cho mục đích xếp hàng.

Trong xử lý thời gian thực, không cần hàng đợi (mempool) vì các giao dịch không được thực hiện để chờ đến lượt — chúng được chấp nhận và sắp xếp nhanh chóng hoặc nhanh chóng bị loại bỏ. Bằng cách loại bỏ mempool, Solana giảm đáng kể độ trễ và đảm bảo rằng các giao dịch được xử lý kịp thời, điều này rất quan trọng để duy trì hiệu suất nhịp độ nhanh của nó.

PoH có cho phép Solana hoạt động mà không cần mempool không?

Chức năng đánh dấu thời gian độc đáo của PoH là thứ cho phép Solana hoạt động mà không cần mempool.

Vì PoH kết hợp một trình tự sẵn có cho các giao dịch nên người xác thực có thể xử lý kịp thời các giao dịch mà không yêu cầu lưu trữ tạm thời. Việc sắp xếp tức thời này hợp lý hóa quy trình giao dịch và cho phép mạng quản lý khối lượng lớn hiệu quả hơn, loại bỏ sự phức tạp của việc duy trì hàng đợi (hoặc bộ nhớ đệm) để quản lý giao dịch.

Việc sử dụng thiết kế của Solana đảm bảo cả hiệu suất nhanh chóng và sự cân bằng được quản lý tốt giữa trách nhiệm của người xác thực, bảo mật mạng và ngăn ngừa tắc nghẽn – khiến nó trở thành một trong những blockchain nhanh nhất hiện đang hoạt động.

Các nhà lãnh đạo khối – một vectơ tập trung trong mô hình đồng thuận PoH của Solana?

Việc chọn cùng một trình xác thực thường xuyên làm người dẫn đầu trong cơ chế Bằng chứng cổ phần (PoS) có thể dẫn đến sự tập trung sản xuất khối, do đó làm giảm số lượng trình xác thực và khuếch đại rủi ro liên quan đến việc trích xuất Giá trị có thể trích xuất tối đa (MEV).

Là một nhà đầu tư tiền điện tử, tôi hiểu rằng các nhà lãnh đạo mạng đóng vai trò then chốt trong việc tạo điều kiện và xác minh các giao dịch trong hệ sinh thái kỹ thuật số của chúng tôi. Tuy nhiên, nếu cùng một số ít người xác nhận liên tục được chọn làm người lãnh đạo, điều đó có thể dẫn đến một kịch bản trong đó một nhóm nhỏ, có nguồn lực tốt có thể thực hiện quyền kiểm soát không cân xứng đối với việc sản xuất khối. Điều này có khả năng hạn chế số lượng người tham gia tích cực tham gia vào việc tạo khối cho mạng.

Các nhà lãnh đạo khối đóng vai trò là nhà phát hành giao dịch độc quyền và có thể sử dụng các giao dịch Giá trị có thể trích xuất tối đa (MEV) để tạo thêm thu nhập. Tuy nhiên, tốc độ nhanh chóng của chuỗi làm giảm cơ hội MEV so với các mạng chậm hơn. Khía cạnh này thể hiện rủi ro vốn có trong cơ chế Proof-of-Stake (PoS).