Bằng chứng công việc là gì?
Định nghĩa · Bằng chứng công việc (PoW)
Một hệ thống mà quyền thêm một khối thuộc về bất kỳ ai tìm được trước tiên một hash của header khối dưới một mức mục tiêu. Việc tìm ra nó cần một số lượng khổng lồ các lần đoán; việc kiểm tra chỉ cần một lần băm.
Satoshi Nakamoto đã mô tả điều này trong sách trắng Bitcoin vào năm 2008, dựa trên Hashcash của Adam Back, một ý tưởng cũ hơn nhằm khiến email rác trở nên tốn kém. Hash hợp lệ chính là bằng chứng. Bạn không thể có được nó mà không thực hiện công việc, và bất kỳ ai cũng có thể thấy rằng bạn đã làm.
Phần còn lại của trang này đi qua từng phần, và ô ở trên cho phép bạn tự thử: đó là một định dạng header Bitcoin thật, được băm trực tiếp ngay trên trình duyệt của bạn. Để có cái nhìn toàn cảnh hơn về việc đào coin, xem hướng dẫn đầy đủ về đào Bitcoin của chúng tôi.
Bằng chứng công việc giải quyết vấn đề gì?
Bitcoin không có công ty, ngân hàng hay máy chủ nào điều hành. Hàng nghìn máy tính giữ bản sao sổ cái của riêng mình, và chúng phải đồng thuận về khối nào tiếp theo và các khoản thanh toán diễn ra theo thứ tự nào. Nếu không, ai đó có thể tiêu cùng một đồng coin hai lần.
Một cuộc bỏ phiếu đơn giản không hiệu quả trên mạng, vì bất kỳ ai cũng có thể khởi tạo hàng nghìn máy tính giả và bỏ phiếu hàng nghìn lần. Đó gọi là một cuộc tấn công Sybil. Bằng chứng công việc né tránh được điều này: tiếng nói của bạn được đo bằng hash, và hash tốn điện năng cùng phần cứng.
Ai có tiếng nói trong khối tiếp theo?
Một phiếu cho mỗi node
Một kẻ tấn công khởi tạo miễn phí 60 node giả và áp đảo phiếu của 12 node trung thực.
Một phiếu cho mỗi hash
thợ đào trung thực 88%kẻ tấn công 12%
Cùng 60 node đó chia sẻ phần cứng thật của kẻ tấn công, nên cộng lại chúng vẫn chỉ chiếm 12%. Bản sao thì miễn phí, nhưng hash thì không.
Bên trong một header khối Bitcoin có gì?
Thợ đào không băm toàn bộ khối. Họ băm header 80 byte của nó, thứ cam kết với mọi thứ còn lại. Đây là sáu trường bạn đã chỉnh sửa trong ô ở trên:
| Trường | Byte | Nó chứa gì | Ai thay đổi nó |
|---|---|---|---|
| Phiên bản | 4 | Bộ quy tắc nào mà khối tuân theo | Hiếm khi thay đổi |
| Hash khối trước | 32 | Hash của khối trước đó, thứ liên kết chuỗi lại với nhau | Mới với mỗi khối |
| Merkle root | 32 | Một dấu vân tay của toàn bộ giao dịch trong khối | Thợ đào, khi giao dịch hoặc extra nonce thay đổi |
| Thời gian | 4 | Thời điểm thợ đào nói khối được tạo ra (thời gian Unix) | Thợ đào, trong giới hạn |
| Bits | 4 | Mục tiêu, đóng gói trong 4 byte | Mạng lưới, sau mỗi 2.016 khối |
| Nonce | 4 | Một con số miễn phí để thử lại | Thợ đào, ở mỗi lần đoán |
Vì header chứa hash của khối trước đó, việc thay đổi một khối cũ sẽ làm thay đổi hash của nó, phá vỡ header tiếp theo, rồi đến header sau đó nữa. Chúng tôi đã kiểm tra khối genesis thực sự từ năm 2009 bằng chính đoạn mã mà phần minh họa này dùng, trên máy chủ của chúng tôi, khi trang này được xây dựng:
000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f
SHA-256 hoạt động như thế nào trong Bitcoin?
SHA-256 biến bất kỳ đầu vào nào thành một con số 256 bit, viết dưới dạng 64 ký tự hex. Bitcoin chạy hai lần trên header (người ta gọi là SHA-256d). Các đặc tính quan trọng đối với việc đào coin rất đơn giản:
Đầu vào giống nhau, đầu ra giống nhau
Tất định
Cùng một header luôn cho ra cùng một hash, trên bất kỳ máy tính nào. Đó là lý do việc kiểm tra hiệu quả.
256 bit
Kích thước cố định
Dù là một dòng ngắn hay cả một cuốn sách, hash luôn có 64 ký tự hex.
Một chiều
Không có đường tắt để quay lại
Bạn không thể tính ra một đầu vào cho ra hash bạn muốn. Bạn chỉ có thể thử các đầu vào.
≈ 50%
Hiệu ứng tuyết lở
Đổi một ký tự và khoảng một nửa số bit sẽ đảo ngược. Hãy theo dõi lưới trong phần minh họa.
Đặc tính cuối cùng đó là trái tim của bằng chứng công việc. Một hash gần mục tiêu không cho bạn biết gì về lần đoán tiếp theo, nên không có con đường khôn khéo nào dẫn đến một khối hợp lệ. Mọi thợ đào đều đang tham gia cùng một trò xổ số, và nhiều hash hơn mỗi giây chỉ đơn giản là mua thêm nhiều vé số hơn.
Mục tiêu là gì, và tại sao lại có các số 0 đứng đầu?
Mục tiêu là một con số 256 bit. Một khối hợp lệ khi hash của nó, đọc như một con số, bằng hoặc thấp hơn mục tiêu đó. Vì các số nhỏ bắt đầu bằng số 0, một mục tiêu thấp hơn thể hiện dưới dạng nhiều số 0 dẫn đầu hơn. Mỗi số 0 hex thêm vào nghĩa là trung bình nhiều hơn 16 lần đoán.
Số hash trung bình cần để tìm được một khối hợp lệ
- Khối minh họa trong phần đầu trang · 4 số 0 hex dẫn đầu65,536
- Mục tiêu dễ nhất của Bitcoin (2009) · 8 số 0 hex dẫn đầu, bits 1d00ffff4,294,967,296
- Một khối Bitcoin hôm nay · khoảng 20 số 0 hex dẫn đầu (ước tính trực tiếp)6.0 × 1023
Mạng lưới thay đổi mức mục tiêu sau mỗi 2.016 khối, khoảng hai tuần, để các khối vẫn tiếp tục xuất hiện khoảng mỗi mười phút dù có bao nhiêu hashrate gia nhập hay rời đi. Hiện tại mạng lưới đang chạy ở mức khoảng 1003 EH/s (trực tiếp, cập nhật mỗi giờ). Cách điều chỉnh đó hoạt động có trong hướng dẫn về độ khó đào Bitcoin của chúng tôi, và bài giải thích về hashrate nói về các đơn vị.
Nonce là gì, và extra nonce là gì?
Nonce (“số dùng một lần”) là trường 4 byte mà thợ đào thay đổi ở mỗi lần đoán. Đây là trường duy nhất tồn tại thuần túy để được thay đổi. Vấn đề là 4 byte chỉ cho khoảng 4,3 tỷ giá trị, và các máy đời mới xử lý hết chỗ đó gần như ngay lập tức.
Vòng lặp của thợ đào
- 01
Thử mọi nonce
0, 1, 2 và tiếp tục đến 4.294.967.295. Đó là toàn bộ các giá trị mà 4 byte có thể chứa.
- 02
Cạn kiệt, nhanh chóng
Một máy 100 TH/s duy nhất hoàn thành hết tất cả trong khoảng 43 phần triệu giây.
- 03
Thay đổi extra nonce
Thợ đào chỉnh sửa một trường dự phòng trong chính giao dịch phần thưởng của mình (coinbase).
- 04
Merkle root mới
Giao dịch đó đã thay đổi, nên merkle root cũng thay đổi và mỗi nonce lại cho ra các hash hoàn toàn mới.
Vì vậy thợ đào cũng thay đổi một extra nonce, một vài byte dự phòng trong coinbase, giao dịch đầu tiên của khối trả cho thợ đào. Một coinbase mới nghĩa là một merkle root mới, và điều đó nghĩa là hàng tỷ nonce mới để thử. Trong một pool đào coin, pool sẽ cấp cho mỗi thợ đào phạm vi extra nonce riêng để không ai lặp lại công việc của người khác.
Vì sao một khối tốn kém để tìm nhưng rẻ để kiểm tra?
Để tìm một khối
≈ 6.0 × 1023 hash
Toàn bộ mạng lưới, tất cả các máy của nó, khoảng mười phút đoán.
Ước tính trực tiếp, cập nhật mỗi giờ.
Để kiểm tra nó
1 hash
Bất kỳ node nào, kể cả một laptop rẻ tiền, cũng băm header 80 byte một lần và so sánh với mức mục tiêu trong chưa đến một phần nghìn giây.
Thợ đào phải thử các hash cho đến khi một hash rơi dưới mức mục tiêu. Tất cả những người khác chỉ cần băm header một lần và so sánh. Sự chênh lệch chi phí đó là điều cho phép hàng nghìn máy tính thông thường xác minh chuỗi mà không cần tin tưởng những thợ đào đã xây dựng nó.
Hãy tự thử phần tìm kiếm bên dưới. Bản minh họa này dùng một định dạng khối đơn giản hơn phần đầu trang, nhưng vẫn là cùng một trò xổ số SHA-256 kép, và mỗi khối tìm được liên kết với khối trước đó.
Tương tác · khai thác một khối ngay trong trình duyệt của bạn
Bằng chứng công việc SHA-256 thực tế, tiêu đề được đơn giản hóa
Hash khối (SHA-256 kép)
Chỉnh sửa các giao dịch: hash thay đổi hoàn toàn chỉ với một chữ cái.
Số lần thử: 0
Hashrate của bạn: n/a
Thời gian: 0,0 giây
Quy tắc chuỗi dài nhất là gì, và một cuộc tấn công 51% là gì?
Đôi khi hai thợ đào tìm được một khối gần như cùng lúc, và mạng lưới tạm thời có hai phiên bản. Các node đi theo chuỗi có tổng công việc phía sau nhiều nhất. Người ta gọi đó là chuỗi dài nhất, nhưng thực ra đó là chuỗi nặng nhất: một vài khối ở độ khó cao có thể vượt trội hơn nhiều khối ở độ khó thấp.
Để đảo ngược một khoản thanh toán, kẻ tấn công sẽ phải xây một chuỗi nặng hơn tất cả những người khác, bắt đầu từ trước khoản thanh toán đó. Mỗi khối mới chồng lên (một xác nhận) khiến kẻ tấn công càng tụt lại xa hơn. Sách trắng đã tính ra xác suất này; hãy kéo thanh trượt để xem:
Tương tác · liệu kẻ tấn công có thể bắt kịp?
Công thức từ sách trắng Bitcoin, mục 11
- 0
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
Số khối kẻ tấn công đang tụt lại (xác nhận). Các thanh dùng thang đo log, từ một phần triệu đến chắc chắn.
Với 10% hashrate, cơ hội viết lại một khoản thanh toán sau 6 xác nhận là 0,024%, và sau 1 xác nhận là 20,5%.
Với 50% trở lên, kẻ tấn công cuối cùng sẽ thắng. Đó là cuộc tấn công 51%. Đây là điều nghiêm trọng, nhưng nó có giới hạn:
Với phần lớn hashrate, kẻ tấn công có thể
- Thay thế các khối gần đây bằng chuỗi của riêng họ
- Chi tiêu gấp đôi số coin mà chính họ đã gửi
- Bỏ qua một số giao dịch khỏi khối của họ
Ngay cả khi đó, họ cũng không thể
- Tiêu coin từ ví của người khác
- Tạo ra coin vượt quá phần thưởng khối
- Thay đổi quy tắc của Bitcoin cho tất cả những người khác
Đó là lý do các sàn giao dịch chờ nhiều xác nhận cho các khoản nạp lớn. Sáu là con số thường được dùng theo quy tắc kinh nghiệm.
Vì sao bằng chứng công việc tiêu tốn nhiều năng lượng đến vậy?
Bởi vì năng lượng chính là sự bảo mật. Một khối hợp lệ là bằng chứng rằng điện năng thật đã được tiêu tốn. Để viết lại lịch sử, kẻ tấn công phải chi ít nhất chừng đó nữa, và tiếp tục chi trong khi mạng lưới trung thực vẫn tiến lên.
Năng lượng đi về đâu, và nó mua được gì
Phần thưởng khối và phí
BTC mới cộng phí cho mỗi khối, trả cho bất kỳ ai tìm được nó.
Máy móc và điện năng
Thợ đào chi tiêu đến mức phần thưởng đáng giá với họ.
Hashrate mạng lưới
Toàn bộ khoản chi tiêu đó thể hiện dưới dạng hash mỗi giây.
Chi phí để viết lại lịch sử
Kẻ tấn công phải chi nhiều hơn toàn bộ số đó, khối này sau khối kia.
Đó là bao nhiêu điện năng, và nó đến từ đâu, là một cuộc tranh luận công bằng. Chỉ số Cambridge theo dõi các ước tính, và hướng dẫn năng lượng đào Bitcoin của chúng tôi đi qua các con số. Mỗi lần halving cắt giảm phần coin mới trong phần thưởng, nên theo thời gian phí phải gánh vác nhiều hơn trong ngân sách bảo mật đó.
Bằng chứng công việc so với bằng chứng cổ phần: khác nhau ở điểm nào?
Bằng chứng cổ phần (PoS) chọn người tạo khối tiếp theo từ những người khóa coin làm khoản đặt cọc, thay vì từ những người đốt điện năng. Ethereum đã chuyển từ bằng chứng công việc sang bằng chứng cổ phần vào năm 2022. Đây là một sự so sánh công bằng:
| Bằng chứng công việc | Bằng chứng cổ phần | |
|---|---|---|
| Ai thêm khối tiếp theo | Thợ đào đầu tiên tìm được một hash dưới mức mục tiêu | Một người xác thực được chọn tỷ lệ theo lượng cổ phần của họ |
| Điều gì bảo mật cho nó | Điện năng và phần cứng được chi tiêu bên ngoài chuỗi | Coin bị khóa bên trong chuỗi, có thể bị tịch thu nếu gian lận |
| Mức sử dụng năng lượng | Cao, theo thiết kế | Thấp |
| Để tham gia | Máy móc và điện giá rẻ | Coin để stake |
| Tất toán | An toàn hơn theo mỗi lần xác nhận | Các mốc kiểm tra hoàn tất rõ ràng |
| Chỉ trích chính | Mức tiêu thụ năng lượng và sự tập trung của việc đào coin | Sự tập trung cổ phần và một thiết kế phức tạp hơn |
| Lịch sử hoạt động | Bitcoin, từ năm 2009 | Ethereum, từ năm 2022 |
Các nhà phát triển Bitcoin đã giữ lại bằng chứng công việc vì chi phí của nó nằm ngoài hệ thống, nên không ai có thể mua quyền kiểm soát bằng số coin họ đã nắm giữ. Những người ủng hộ bằng chứng cổ phần chỉ ra việc tiết kiệm năng lượng và tính hoàn tất nhanh hơn.
Bạn có thể kiếm bitcoin từ việc đào coin mà không tự chạy bằng chứng công việc không?
Có. Với CloudMineCrypto, bạn đào bitcoin miễn phí từ điện thoại hoặc trình duyệt của mình, không cần phần cứng, không ồn và không tốn tiền điện. Nhận gói miễn phí 8 giờ, và thêm nhiều gói miễn phí hơn bằng cách xem quảng cáo, chơi trò chơi, hoàn thành ưu đãi và điểm danh hàng ngày. Số dư BTC của bạn tăng lên trong khi các gói đang chạy, và bạn rút về ví của riêng mình, kể cả qua Lightning.
Mỗi gói có một mức hashrate. Phần thưởng ước tính của bạn là tỷ lệ hashrate đó so với toàn mạng, nhân với 6 khối mỗi giờ, rồi nhân với phần thưởng khối. Đây là công thức ứng dụng dùng để ước tính phần thưởng của bạn (có áp dụng quy tắc và giới hạn). Muốn nhanh hơn? Gói trả phí không bắt buộc sẽ tăng hashrate; giá được hiển thị trước khi bạn xác nhận.
Cần biết: phần thưởng chỉ là ước tính, thay đổi theo mạng lưới và không được đảm bảo, và một gói không mang lại quyền sở hữu bất kỳ máy hay pool nào. Giới hạn hoặc xác minh có thể áp dụng cho việc rút tiền. Chi tiết có trong quy tắc phần thưởng và hướng dẫn đào Bitcoin miễn phí. Áp dụng điều khoản.
Câu hỏi thường gặp
Nói đơn giản, bằng chứng công việc là gì?
Đây là một cách khiến việc thêm một khối tốn nỗ lực thật sự. Thợ đào băm header khối liên tục, thay đổi một con số gọi là nonce, cho đến khi kết quả rơi xuống dưới một mức mục tiêu. Việc tìm ra hash đó cần một số lượng khổng lồ các lần đoán, nhưng bất kỳ ai cũng có thể kiểm tra chỉ với một lần băm.
Nonce trong Bitcoin là gì?
Một con số 4 byte trong header khối mà thợ đào thay đổi ở mỗi lần đoán. Nó có khoảng 4,3 tỷ giá trị có thể. Khi dùng hết, thợ đào sẽ thay đổi một extra nonce bên trong giao dịch coinbase, tạo ra một merkle root mới và một tập hash hoàn toàn mới.
Vì sao Bitcoin dùng SHA-256 hai lần?
Bitcoin băm header 80 byte bằng SHA-256 rồi băm kết quả đó một lần nữa. Satoshi chưa bao giờ giải thích lựa chọn này. Cách hiểu thông thường là nó bảo vệ chống lại các cuộc tấn công length-extension và mang lại một biên độ an toàn bổ sung.
Một cuộc tấn công 51% cho phép ai đó làm được gì?
Ai đó nắm phần lớn hashrate có thể âm thầm xây một chuỗi dài hơn và thay thế các khối gần đây, cho phép họ chi tiêu gấp đôi coin của chính mình hoặc chặn một số giao dịch. Họ không thể tiêu coin của người khác, tạo ra coin vượt quá quy tắc hay thay đổi quy tắc cho tất cả mọi người.
Bằng chứng cổ phần có tốt hơn bằng chứng công việc không?
Nó dùng ít năng lượng hơn nhiều, và sự bảo mật đến từ số coin bị khóa làm cổ phần. Bằng chứng công việc gắn sự bảo mật với một chi phí bên ngoài, điện năng và phần cứng, và đã vận hành Bitcoin từ năm 2009. Mỗi cách đều có những đánh đổi khác nhau, nên cách nào tốt hơn tùy vào điều bạn coi trọng.
Tôi có thể kiếm bitcoin từ việc đào coin mà không cần phần cứng riêng không?
Có. Trong ứng dụng CloudMineCrypto, bạn nhận các gói đào miễn phí (gói miễn phí, quảng cáo, trò chơi, ưu đãi và điểm danh hàng ngày) và số dư BTC của bạn tăng lên trong khi chúng chạy, rồi bạn rút về ví của riêng mình. Phần thưởng là ước tính dựa trên hashrate của gói bạn và dữ liệu mạng lưới trực tiếp, chúng không được đảm bảo, và một gói không mang lại quyền sở hữu bất kỳ phần cứng nào.
Nguồn và đọc thêm
- Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System (sách trắng) · Satoshi Nakamoto, bitcoin.org
- Hướng dẫn về block chain: tiêu đề khối, bằng chứng công việc, coinbase · Tài liệu dành cho nhà phát triển Bitcoin
- Hướng dẫn đào coin: đào một mình, pool, getblocktemplate · Tài liệu dành cho nhà phát triển Bitcoin
- Độ khó · Bitcoin Wiki
- Xác nhận · Bitcoin Wiki
- Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index · Cambridge Centre for Alternative Finance
- Bảng điều khiển đào coin: hashrate, độ khó, các khối gần đây · mempool.space
Các số liệu trực tiếp trên trang này (hashrate mạng lưới, phần thưởng khối, giá BTC) đến từ API của CloudMineCrypto, được làm mới mỗi giờ, và được ghi rõ ở nơi chúng xuất hiện. Bài hướng dẫn này mang tính giáo dục và không phải là lời khuyên tài chính. CloudMineCrypto không phải là sản phẩm đầu tư; phần thưởng trong ứng dụng là các ước tính và không được đảm bảo.
Bạn đã đọc cách nó hoạt động. Giờ hãy xem nó diễn ra.
Nhận một gói khai thác miễn phí 8 giờ trong ứng dụng CloudMineCrypto và xem BTC ước tính của bạn tăng lên từ dữ liệu mạng trực tiếp. Không cần phần cứng, không cần thẻ.