Tổng quan 

Cơ chế đồng thuận Massnet ( MASS) coin nhằm mục đích trở thành cơ sở hạ tầng cơ bản cho tất cả các cấp độ đồng thuận của blockchain.  Dựa trên giao thức đồng thuận Proof-of-Capacity, cơ chế đồng thuận MASS tạo ra một mức độ đồng thuận liền mạch, công bằng, tiết kiệm năng lượng, an toàn và linh hoạt, đồng thời đảm bảo tính bảo mật cơ bản của chuỗi công khai.

Tính ổn định của Bitcoin chứng minh rằng có thể có một hệ thống chịu lỗi Byzantine trên quy mô Internet thực tế và độ tin cậy của hệ thống được đảm bảo bởi giao thức đồng thuận của nó. Tuy nhiên, việc Bitcoin sử dụng thuật toán Proof-of-Work (PoW) đã làm dấy lên những lo ngại nghiêm trọng về việc mở rộng mạng lưới của nó. Những mối quan tâm này bao gồm:

1. Vì thuật toán PoW không thể tách quy trình lựa chọn khối đã trình bày khỏi giao thức xây dựng khối, nên điều này có nghĩa là sức mạnh băm không thể được sử dụng lại cho sự đồng thuận trên nhiều chuỗi.
2. Thuật toán PoW mà Bitcoin sử dụng có nguy cơ rơi vào trò chơi giữa một mạng lưới ngày càng tập trung và một số ít các nhà tài phiệt đã độc quyền thành công các tài nguyên máy tính.
3. Với sự phát triển đáng kinh ngạc của lưới điện, một lượng năng lượng khổng lồ liên tục được tiêu thụ chỉ để duy trì nó.
4. Sự thống trị của ASIC giữa các thợ mỏ đã tạo ra những rào cản lớn đối với việc gia nhập và khiến việc khai thác không thể tiếp cận với người dùng thông thường.

Một cơ sở hạ tầng cơ bản là cần thiết để phục vụ tất cả các cấp độ đồng thuận của blockchain; mức độ đồng thuận không cần xin phép, công bằng, tiết kiệm năng lượng, an toàn và đa năng.

Cơ chế đồng thuận blockchain MASS sẽ tách lớp đồng thuận khỏi giao thức xác thực dữ liệu khối, do đó, cùng một mạng khai thác có thể hoạt động như một dịch vụ đồng thuận cho nhiều trường hợp blockchain. Trong bài viết này, Massnet đề xuất một giao thức đồng thuận Proof-of-Capacity (PoC) hiệu quả cao và một hệ thống blockchain sáng tạo dựa trên nó. Hệ thống này có thiết kế mới và một số cơ chế kinh tế thú vị để giúp mở rộng mạng lưới các động cơ phù hợp trong quá trình khởi động nguội. Hệ thống blockchain này có nhiều ưu điểm, chẳng hạn như thiếu quyền truy cập, khả năng chịu lỗi 51%, xu hướng phân quyền tự nhiên.

Bằng chứng công suất (PoC)

Proof-of-Capacity (PoC) là một cơ chế đồng thuận dựa trên việc cung cấp bằng chứng về không gian lưu trữ. Trong thuật toán đồng thuận PoC, khi một nút gửi một khối đến mạng, nó cũng phải cung cấp bằng chứng hợp lệ về dung lượng. Rất khó để một nút có thể tạo bằng chứng hợp lệ về dung lượng mà không có kích thước lưu trữ thích hợp và bất kỳ nút nào trên mạng cũng có thể xác minh bằng chứng này. Nếu cả dữ liệu khối và bằng chứng đều hợp lệ, khối sẽ được phần còn lại của mạng chấp nhận.

Nguyên tắc cơ bản của việc cung cấp bằng chứng như sau: trong giai đoạn khởi tạo, một loạt dữ liệu được tạo ra phù hợp với giao thức và được lưu trữ trong dung lượng lưu trữ. Khi một khối mới được tạo, một số dữ liệu được lưu trữ này sẽ được mở rộng dựa trên giá trị của số ngẫu nhiên. Dữ liệu này sau đó được sử dụng để tạo bằng chứng và nút có thể cạnh tranh cho khối tiếp theo.

Quá trình này bao gồm năm giai đoạn:

1. khởi tạo,
2. xây dựng một khối,
3. khối tiếp nhận,
4. lựa chọn chuỗi chính,
5. cơ chế trừng phạt.

Giao dịch hệ thống blockchain MASS

Bitcoin sử dụng một tập hợp các giao dịch chưa sử dụng (UTXO) để theo dõi các giao dịch đầu ra chưa được chi tiêu và do đó có thể được sử dụng làm đầu vào cho các giao dịch mới. Các nút Bitcoin đầy đủ giữ một bản sao của bộ UTXO để xác thực các giao dịch và tạo các giao dịch mới mà không cần phải xác thực toàn bộ chuỗi khối.

Hệ thống blockchain MASS sử dụng nhiều ý tưởng thiết kế của UTXO, nhưng cũng chứa một số đổi mới để thích ứng tốt hơn với cơ chế kinh tế của chúng ta. Một giao dịch bao gồm hai phần chính: đầu vào của giao dịch (được báo giá) và đầu ra của giao dịch (nơi giao dịch được thực hiện). Mỗi giao dịch chứa một hoặc nhiều “đầu vào” tương tự như tài khoản MASS ghi nợ. Ở phía bên kia của giao dịch, có một hoặc nhiều “đầu ra” tương tự như tín dụng được thêm vào tài khoản MASS. Các đầu vào và đầu ra (ghi nợ và ghi có) không nhất thiết phải có cùng số lượng. Thay vào đó, kết quả đầu ra cộng lại ít hơn một chút so với đầu vào và sự khác biệt thể hiện phí giao dịch ngụ ý.

Có ba loại giao dịch chính trong hệ thống blockchain MASS: giao dịch thông thường, giao dịch đặt cược và giao dịch neo. Một giao dịch bình thường là một hoạt động chuyển token bình thường. Giao dịch đặt cược là đóng băng quyền giao dịch của token đến một chiều cao khối nhất định. Khi một giao dịch hàng loạt được đóng gói, giao dịch chỉ có thể được chi tiêu sau khi chiều cao khối đạt đến chiều cao nhất định. Giao dịch ràng buộc là ràng buộc quyền sở hữu token với một địa chỉ trong không gian dung lượng.

Đầu ra của một giao dịch thông thường sử dụng Pay-to-Witness-Script-Hash (P2WSH). Các tập lệnh phức tạp được thay thế bằng các dấu vân tay ngắn hơn trong đầu ra giao dịch, điều này làm giảm quy mô của giao dịch. Các tập lệnh có thể được mã hóa dưới dạng địa chỉ, vì vậy người gửi và ví của người gửi không cần phát triển phức tạp để triển khai P2WSH. P2WSH chuyển chi phí hoa hồng tập lệnh dài từ người gửi sang người nhận, người phải bao gồm tập lệnh đổi thưởng dài để chi tiêu. Tập lệnh được thực thi bởi máy ảo là <Sig> 1 <PubKey> 1 OP_CHECKMULTISIG.

Hình 1 cho thấy cấu trúc của một giao dịch điển hình trong hệ thống blockchain MASS.

Nâng cao đầu ra giao dịch dựa trên P2WSH. Sự khác biệt giữa giao dịch đặt cược và giao dịch thông thường là ở đầu ra. Tập lệnh được thực thi bởi máy ảo là <lockheight> OP_CHECKSEQUENCEVERIFY OP_DROP <Sig> 1 <PubKey> 1 OP_CHECKMULTISIG.

Hình 2 cho thấy cấu trúc của một giao dịch đặt cược trong hệ thống blockchain MASS.

Liên kết đầu ra giao dịch cũng được tăng cường dựa trên P2WSH. Tập lệnh được thực thi bởi máy ảo là <Sig> 1 <Pubkey> 1 OP_CHECKMULTISIG.

Hình 3 cho thấy cấu trúc của một ràng buộc giao dịch trong hệ thống blockchain MASS.

Hệ thống blockchain MASS

Hệ thống blockchain MASS được cấu trúc như một kiến ​​trúc mạng ngang hàng trên Internet. Thuật ngữ ngang hàng có nghĩa là các máy tính tham gia vào mạng là đồng đẳng của nhau, chúng đều bình đẳng, không có nút “đặc biệt” và tất cả các nút đều chia sẻ gánh nặng cung cấp dịch vụ mạng. Các nút của mạng được kết nối trong một mạng lưới có cấu trúc liên kết phẳng. Không có máy chủ, không có dịch vụ tập trung và không có hệ thống phân cấp trong mạng. Các nút trong mạng P2P cung cấp và sử dụng dịch vụ cùng một lúc, có đi có lại đóng vai trò là động lực để tham gia. Mạng P2P vốn đã ổn định, phi tập trung và mở.

Ưu đãi

Bất kỳ cơ chế đồng thuận mới nào cũng đòi hỏi một hệ thống khuyến khích hiệu quả để tăng trưởng và bền vững. Hệ thống khuyến khích này nên được thiết kế theo cách mà các hành động của mỗi cá nhân tham gia theo đuổi lợi ích hợp lý của họ cũng phục vụ lợi ích của toàn bộ hệ thống và dẫn đến một mạng lưới đồng thuận có tính phân tán cao và ổn định.

Sẽ chỉ có 206.438.400 bản MASS được lưu hành và chúng sẽ được phát hành trong 15 kỳ. Khi chuyển sang giai đoạn mới, tổng phần thưởng cho mỗi khối sẽ giảm đi một nửa, đồng thời thời gian của giai đoạn sẽ được nhân đôi so với trước đó. Việc cắt giảm một nửa đầu tiên sẽ xảy ra ở khối 13440 và sau khi tất cả MASS được phát hành (sẽ mất hơn 600 năm), phí giao dịch sẽ đóng vai trò là động lực để mọi người tiếp tục hỗ trợ mạng MASS.

Chặn phần thưởng

Để giữ cho blockchain MASS ổn định và an toàn, đồng thời thúc đẩy sự phát triển của hệ sinh thái cơ chế đồng thuận MASS, 1.024 phần thưởng khối sẽ được phát hành với mỗi khối MASS trước khi chia nửa đầu tiên.

Phần thưởng khai thác

Người khai thác tạo ra một khối mới bằng cách sử dụng khai thác PoC sẽ nhận được 192 MASS làm phần thưởng cơ bản.

Giành phần thưởng

Bằng cách khoanh vùng, có thể đóng băng một lượng MASS nhất định cho đến khi đạt được chiều cao khối nhất định. Tại thời điểm đặt cược, số MASS này không thể được chuyển và cố định ngay tại chỗ. Để tạo động lực cho việc này, tất cả những người tham gia đặt cược MASS đều có tùy chọn nhận phần thưởng đặt cược. Việc lựa chọn tỷ lệ có thể được coi là sự thể hiện niềm tin của những người nắm giữ MASS vào sự ổn định lâu dài của hệ thống.

Mỗi cược được ấn định một trọng số dựa trên tổng chi phí của nó và thời gian (tính theo khối) trước khi nó có sẵn trở lại. Trọng số được chỉ định cho mỗi địa chỉ giá thầu được tính từ tổng của tất cả các giao dịch giá thầu hiện tại được liên kết với địa chỉ đó. Đối với mỗi khối, 192 MASS sẽ được phát hành làm phần thưởng cho việc đặt tối đa 30 địa chỉ cá cược. Việc phân phối phần thưởng được xác định theo trọng lượng tương ứng của các địa chỉ đặt cược.

Phân tích bảo mật

Do bản chất an toàn vốn có của phương pháp Proof-of-Capacity và sự đồng thuận của blockchain, MASS có mức độ bảo mật cực cao mà người dùng mong đợi. Bằng chứng về Năng lực được bảo vệ theo những cách sau:

• Bằng chứng không thể bị giả mạo: Thuật toán PoC MASS sử dụng sự cân bằng giữa thời gian và bộ nhớ. Nếu câu tục ngữ đưa ra một bằng chứng về công suất S, điều đó cho thấy rằng câu tục ngữ đã điền dung lượng S theo quy tắc hiện tại, điều này sẽ rất khó để tính toán một cách nhanh chóng.
• Dung sai lỗi 51%: Khi đấu tranh cho khối tiếp theo, mỗi nút tìm kiếm bằng chứng tương ứng với khối hiện tại trong không gian lưu trữ khởi tạo của chính nó. Xác suất mà một nút tạo ra một khối mới tỷ lệ với tỷ lệ giữa dung lượng khởi tạo của toàn mạng và dung lượng khởi tạo của nút hiện tại. Nếu một nút độc hại có ý định kiểm soát việc tạo khối, nó sẽ cần ít nhất 51% sức mạnh của toàn bộ mạng. Tuy nhiên, để có công suất hơn 51%, việc đầu tư trang thiết bị vật chất sẽ rất lớn. Do đó, không có đủ động cơ để các nút độc hại phá vỡ sự đồng thuận của MASS.
• Không thể đoán trước mục tiêu ngẫu nhiên: Trong thuật toán MASS PoC, mỗi khối cung cấp một giá trị ngẫu nhiên làm mục tiêu cho dung lượng khởi tạo của tất cả các nút. Giá trị ngẫu nhiên này được tạo ra bởi một hàm ngẫu nhiên đã được xác minh và không có nút nào có thể kiểm soát nó. Do đó, với cùng chiều cao khối, tất cả các nút đều có cùng thông tin ưu tiên khi đấu tranh cho khối tiếp theo.

Giao thức đồng thuận blockchain an toàn như sau:

• Fork Resistance: Một chương trình trừng phạt phát hiện fork bảo vệ khỏi các Cuộc tấn công Không đặt cược làm tách chuỗi. Vì MASS sử dụng thuật toán Proof-ofCapacity, nếu không thực hiện các biện pháp bảo mật cần thiết, nó sẽ có nguy cơ bị tấn công Nothing-at-Stake. Có nghĩa là, bằng chứng S có thể được sử dụng làm bằng chứng trong chuỗi chính cũng như trong nhánh rẽ cùng một lúc mà không phải trả thêm chi phí. Để đối phó với rủi ro này, hệ thống MASS sử dụng một chương trình trừng phạt phát hiện chắc chắn. Nếu khối chuỗi chính và khối chuỗi nhánh được phát hiện có cùng bằng chứng, tất cả các nút sẽ tự động đưa vào danh sách đen khóa công khai được sử dụng để khởi tạo cho dung lượng lưu trữ đó và từ chối bằng chứng tiếp theo được cung cấp từ nó.
• Khả năng phục hồi để khai thác tự túc: Trong cơ chế đồng thuận bằng chứng công việc, một nút độc hại có thể giành được lợi thế về thời gian trong cuộc chiến giành khối tiếp theo bằng cách ẩn các khối đã được khai thác. Tuy nhiên, trong giao thức đồng thuận blockchain MASS, các nút khởi tạo có thể tìm thấy bằng chứng cực kỳ nhanh chóng, vì vậy không có chỗ cho loại chiến lược này.
• Khả năng chống chịu với các giao dịch chi tiêu gấp đôi: Hệ thống MASS sử dụng mô hình giao dịch UTXO (Đầu ra giao dịch chưa gửi), được bảo vệ bằng các thuật toán toán học được mã hóa không đối xứng. Việc khôi phục khối được đảm bảo bởi khả năng chịu lỗi của Byzantine PoC là 51%.

Cơ chế đồng thuận MASS

Hệ thống blockchain MASS có các tính năng sau:

• Bảo mật: Sử dụng nguyên tắc trao đổi bộ nhớ và thời gian, giao thức PoC đảm bảo bằng chứng không bị lẫn lộn và cùng với việc sử dụng một hàm ngẫu nhiên có thể xác minh, nó đảm bảo rằng hệ thống MASS có khả năng chịu lỗi Byzantine 51%. Ngoài ra, kế hoạch trừng phạt của surebet bảo vệ chuỗi chính khỏi các cuộc tấn công “vô tiền khoáng hậu” có thể phá vỡ chuỗi chính.
• Công bằng: Giao thức đồng thuận MASS PoC đảm bảo rằng xác suất một khối được tạo bởi một nút chỉ phụ thuộc vào bằng chứng về tính hiệu quả của nó do nút đó cung cấp. Ngoài ra, bằng chứng công suất hiệu quả là độc lập trung bình, do đó tất cả các nút tham gia vào mạng MASS có cùng chi phí biên.
• Hiệu quả năng lượng: Trong giao thức MASS PoC, tài nguyên tính toán chỉ được yêu cầu khi khởi tạo dung lượng lưu trữ và khi bước vào giai đoạn đồng thuận khối, dữ liệu dung lượng lưu trữ chỉ được truy cập ở độ phức tạp O (1) tại một thời điểm. Do đó, việc sử dụng giao thức MASS PoC cho sự đồng thuận khối không yêu cầu mức tiêu thụ điện năng liên tục. Khi hệ thống MASS thực hiện đồng thuận khối, tài nguyên tính toán được sử dụng là không đáng kể; đủ nhỏ để không ảnh hưởng đến việc sử dụng máy tính bình thường. Khi dung lượng lưu trữ không tham gia vào mạng MASS, nó có thể được định dạng lại và sử dụng cho các mục đích khác.
• Chung: Trong quá trình đối chiếu, nút chỉ cần yêu cầu quyền truy cập vào dung lượng được cung cấp và không thực hiện bất kỳ thao tác dữ liệu nào trên đó. Do đó, cùng một không gian lưu trữ có thể cung cấp khả năng bằng chứng cho nhiều trường hợp đồng thuận blockchain và các nút sử dụng giao thức MASS PoC có thể hỗ trợ nhiều trường hợp blockchain song song cùng một lúc.

Cơ chế đồng thuận MASS nhằm mục đích trở thành cơ sở hạ tầng cơ bản cho tất cả các cấp độ đồng thuận của blockchain.