Những điều cần biết về AleoBFT – thuật toán đồng thuận tạo nên sự khác biệt của Aleo

Khép lại năm 2022, nền privacy public blockchain (chuỗi khối bảo mật công khai) tiêu biểu sử dụng công nghệ Zero-Knowledge Proofs Aleo đã gặt hái được nhiều thành công khi huy động được 200 triệu USD – một trong những thương vụ gây quỹ lớn nhất năm 2022. Chưa dừng lại ở đó, Aleo còn đẩy mạnh chiến lược tiếp cận người dùng khi ra mắt một chuỗi chường trình Incentivized Tesnet và đạt hơn 1 tỷ Proof mỗi giây, cao hơn gấp 50.000 lần so với năm 2021. 

Để có một cái nhìn tổng quan hơn về những gì mà Aleo đạt được trong năm 2022, bạn đọc có thể xem thêm bài viết “Nhìn lại 2022 của Aleo” trên trang Coinvn.com. Trong khuôn khổ bài viết này, Coinvn sẽ đi sâu hơn vào thuật toán đồng thuận tạo nên sự khác biệt của Aleo so với các dự án Layer 1 cùng phân khúc.

Tổng quan

Aleo thành công hơn khi càng có nhiều công ty sử dụng zkSNARK trong các ứng dụng của họ. Do việc tạo bằng chứng rất khó nên thiết kế của Aleo cho phép các ứng dụng thuê ngoài việc tạo bằng chứng cho “các dịch vụ chứng minh” của bên thứ ba sử dụng phần cứng và phần mềm chuyên dụng để xử lý các tính toán zkSNARK nhanh, rẻ và hiệu quả hơn so với một nhà phát triển ứng dụng có thể làm trên một số CPU cơ bản. 

Một trong những yếu tố hạn chế lớn nhất đối với tương lai, ngay cả đối với các dịch vụ chứng minh, đó là “việc tạo ra một bằng chứng không có kiến ​​thức về việc thực thi ứng dụng chính xác có thể đắt hơn nhiều so với việc chỉ chạy ứng dụng trực tiếp. Điều này chứng tỏ rằng zkSNARK chưa phải là một công nghệ tốt nhất.

Để chứng minh không có kiến ​​thức trở nên phổ biến và để Aleo thành công, phần cứng, phần mềm và kiến ​​thức chứng minh zkSNARK cần phải được phổ biến hóa. Và Aleo vừa thiết kế cơ chế đồng thuận của mình vừa tài trợ cho cuộc thi ZPrize để chứng minh điều này. 

Khai thác PoW truyền thống, như Bitcoin, tương đối đơn giản và phần cứng được hàng hóa hóa. Những người khai thác sử dụng các chức năng SHA-256 trên ASIC và cố gắng đặt mình bên cạnh các nguồn năng lượng rẻ để tối đa hóa lợi nhuận. Không có nhiều cách sáng tạo để đạt được lợi thế. 

Trên Aleo, việc chứng minh đòi hỏi phải hiểu sâu hơn về zkSNARK, đây là một không gian thiết kế phong phú hơn với nhiều cơ hội hơn cho những người chứng minh  đạt được những lợi thế to lớn. 

Aleo khác với Bitcoin ở chỗ nó chấp nhận nhiều giải pháp hợp lệ cho mỗi khối và do đó phân phối phần thưởng cho nhiều người chứng minh hơn thay vì theo khuôn khổ “người thắng được ăn cả ngã về không”. Nếu sự tồn tại của một người chứng minh đè bẹp mọi người khác sẽ làm giảm sự tham gia của người chứng minh và sự phi tập trung hóa, điều này sẽ giữ cho chi phí cao hơn. 

Vì vậy, Aleo đã thực hiện hai việc để thương mại hóa phần bổ sung chứng minh zkSNARK của mình: AleoBFT và ZPrize. Trong phần này chúng ta sẽ đi sâu vào AleoBFT. 

Những điều cần biết về AleoBFT – kiến trúc hỗn hợp mới cho sự đồng thuận

AleoBFT kết hợp Proof of Stake (PoS) và một loại Proof of Work (PoW) cụ thể được gọi là Proof of Succinct Work (bản thân nó là một tập hợp con của Proof of Necessary Work).  

AleoBFT được thiết kế để thực hiện ba điều: bảo mật giao thức, đảm bảo rằng có đủ người kiểm chứng giàu kinh nghiệm để phục vụ nhu cầu giải quyết các bài toán zkSNARK của ứng dụng và khuyến khích nhiều người tham gia chứng minh hiệu quả và rẻ hơn của mạng lưới. 

Trong quá trình Testnet 3, Aleo cho biết họ sẽ chuyển đổi mô hình đồng thuận của mình sang một kiến ​​trúc kết hợp dành cho người xác thực và đó chính là AleoBFT.

AleoBFT kết hợp tính hữu hạn tức thời của các khối mới từ trình xác thực với sức mạnh tính toán của trình xác thực để đưa nguồn cung coinbase vào mạng. Thiết kế của AleoBFT khuyến khích những người xác thực duy trì mạng lưới bằng cách tạo ra các khối và khuyến khích những người chứng minh mở rộng khả năng chứng minh cho hệ sinh thái Aleo. Thuật toán đồng thuận này của AleoBFT có nhiều đặt

AleoBFT đảm bảo tính hữu hạn tức thời cho mỗi khối

Các giao dịch được xác nhận sau khi trình xác thực tạo ra và đạt được sự đồng thuận cho từng khối. Cách tiếp cận này giải quyết các vấn đề về forking cho trình xác thực và cải thiện tính ổn định của node. Ngoài ra, điều này tạo ra trải nghiệm ứng dụng mượt mà cho các nhà phát triển trên Aleo. Và đối với người dùng, điều này cải thiện UI/UX bằng cách cho phép xác nhận nhanh trong ví, trình duyệt, trình khám phá và ứng dụng. Cuối cùng, sự đảm bảo này làm cho khả năng tương tác với các hệ sinh thái khác trở nên đơn giản hơn nhiều.

AleoBFT đảm bảo mạng vẫn được phân cấp đầy đủ

Như Testnet 2 đã chỉ ra, việc sản xuất khối trở nên tập trung cao độ sau khi một số ít người chứng minh đã phát triển phần cứng chuyên dụng cho mật mã không kiến ​​thức. Mặc dù ZPrize đang giúp tạo sân chơi bình đẳng, nhưng thực tế vẫn là một số thực thể sẽ thống trị mạng, gây ra nguy cơ tập trung hóa và kiểm duyệt cho người dùng.

Bằng cách sử dụng AleoBFT, Aleo có thể tách rời vai trò sản xuất khối khỏi việc tạo coinbase. Người xác thực hiện chịu trách nhiệm tạo ra các khối và người kiểm chứng hiện có thể tính toán bằng chứng ở quy mô mong muốn của họ. AleoBFT được thiết kế để khuyến khích những người chứng minh trở thành người xác thực, bằng cách đặt cược ít nhất 1 triệu Aleo Credit trên mạng. Điều này đảm bảo những người minh chứng có thể duy trì khả năng chống kiểm duyệt của họ bằng cách trở thành đại diện cho tất cả những người minh chứng trong sự đồng thuận.

AleoBFT khuyến khích người chứng minh mở rộng quy mô khả năng chứng minh cho hệ sinh thái Aleo theo thời gian 

Trong AleoBFT, những người chứng minh giải quyết và tạo ra bằng chứng coinbase (PoSW) trên mạng để đổi lấy một phần phần thưởng coinbase trong mỗi khối. Với mô hình mới này, các trình chứng minh hiện đang tính toán trên các thành phần con cốt lõi của bằng chứng không kiến ​​thức. Cụ thể là phép nhân đa vô hướng (MSM) và phép biến đổi Fourier nhanh (FFT), đồng thời kiếm được tỷ lệ phần trăm của chúng trong bằng chứng từ mỗi phần thưởng khối.

Đối với người chứng minh, AleoBFT cho phép vận hành bất kỳ phần cứng nào ở bất kỳ quy mô nào để tạo ra bằng chứng không cần kiến ​​thức mà không cạnh tranh để đạt được hiệu ứng “người thắng được cả” trong mỗi khối. Do đó, không giống như trong Testnet 2, quy trình này có nghĩa là ngay cả những người kiểm chứng chạy trên phần cứng ảo cũng sẽ có thể tham gia và kiếm phần thưởng coinbase. Những phần thưởng coinbase này được chia sẻ giữa người chứng minh và người xác nhận để khuyến khích người chứng minh trở thành người xác thực khi họ tích lũy token theo thời gian. Bằng cách khuyến khích phân phối phần thưởng rộng hơn cho người tham gia, chúng tôi tin rằng những cơ chế mới này sẽ mở rộng quy mô mạng Aleo để đạt được năng lực chứng minh lớn hơn nhiều cho các nhà phát triển và người dùng Aleo.

Cấu trúc cốt lõi của AleoBFT

Thông tin chi tiết về phần PoS của AleoBFT vẫn đang được công bố, nhưng nhóm đã nói rằng nó sẽ dựa trên DiemBFT. Aleo đã viết rằng các bộ chứng minh không tạo ra các khối trong AleoBFT, thay vào đó có thể là:

• Người chứng minh tạo bằng chứng cho một khối nhất định và kiếm được các phần theo tỷ lệ của phần thưởng coinbase (một tập hợp con của tổng phần thưởng khối) dựa trên số lượng bằng chứng trên mục tiêu mà họ gửi .
• Người xác thực đóng góp tín dụng Aleo để đề xuất các khối được tạo thành từ các bằng chứng đó và nhận một phần trong tổng phần thưởng khối để xác thực. 
• Người xác minh kiểm tra xem các bằng chứng trong khối có đúng không (không cần biết kiến ​​thức về nội dung của bằng chứng) và nhận một phần phần thưởng khối. 

Ali Yahya, người cũng đã nghiên cứu về mật mã dưới sự hướng dẫn của Dan Boneh, đã giải thích cho tôi lý do tại sao sự kết hợp giữa các phương pháp tiếp cận lý thuyết trò chơi (PoS) và mật mã (PoSW) lại có ý nghĩa. Ali Yahya nói rằng:

“Đồng ý về các giao dịch được đưa vào, bạn không thể thực hiện bằng mật mã, vì vậy bạn cần sử dụng cách tiếp cận lý thuyết trò chơi. Khi bạn có các giao dịch muốn thực hiện theo thứ tự, mọi thứ khác là thứ bạn nên thực hiện bằng mật mã.” Nói cách khác, hãy sử dụng mật mã bất cứ khi nào có thể và lý thuyết trò chơi khi bạn không thể sử dụng mật mã. 

Phần chứng minh của AleoBFT dựa trên thuật toán đồng thuận ban đầu của Aleo, Proof of Succinct Work (PoSW). Điều quan trọng nhất cần hiểu về PoSW, đặc biệt là khi Ethereum và các chuỗi mới tránh sử dụng Proof of Work vì lý do môi trường, đó là “công việc” trong Proof of Succinct Work thực sự hữu ích, không giống như SHA-256. 

Trên thực tế, PoSW dựa trên Proof of Necessary Work, một ý tưởng được đề xuất bởi Assimakis Katis (cố vấn của Aleo ngay từ đầu) và Joe Bonneau (một cựu sinh viên khác của Boneh) vào năm 2020 trong đó việc tạo bằng chứng là một phần không thể thiếu của PoW được sử dụng trong sự đồng thuận của Nakamoto, tạo ra bằng chứng hiệu quả bằng cách sử dụng năng lượng sẽ bị lãng phí. Nếu bạn cần dành năng lượng để bảo mật chuỗi khối, hãy dành năng lượng đó cho bằng chứng. Aleo sẽ thực hiện theo hai cách:

• Trực tiếp: Tạo zkSNARK rất hữu ích để cho phép mọi người chứng minh điều gì đó mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nào về điều đó. 
• Gián tiếp: Bằng cách khuyến khích tạo zkSNARK, Aleo hy vọng sẽ đẩy nhanh quá trình phát triển các kiến ​​trúc tốt hơn để chứng minh. 

Trên Zero Knowledge Podcast, Howard nói rằng “mục tiêu là khuyến khích các thợ mỏ phát triển khả năng tăng tốc phần cứng cho SNARK để biến các loại tính toán này trở thành hàng hóa và phổ biến. Một cách để làm điều đó là đảm bảo rằng những người khai thác luôn có điều gì đó để chứng minh.

Lời kết

Trên đây là thông tin chi tiết về thuật toán đồng thuận AleoBFT giúp Aleo trở nên khác biệt so với các dự án blockchain Layer 1 cùng phân khúc. Để hiểu hơn về tiềm năng phát triển của Aleo, mời bạn đọc đoán xem bài viết “Cập nhật roadmap 2023 của Aleo” trên Website của Coinvn.