Mô hình kinh tế của Conflux: Cách tính phần thưởng khối theo mô hình khuyến khích khai thác của mạng Conflux

Phần 3: Tapchiblockchain sẽ làm sáng tỏ các thành phần của Mô hình khuyến khích khai thác của Mạng Conflux và cách tính phần thưởng khai thác trên mạng, mời các bạn nghiên cứu thông tin dưới đây:

Trong phần 2 của loạt bài về mô hình kinh tế của chúng tôi, chúng tôi đã thảo luận về cách Mạng Conflux nhằm mục đích khuyến khích hiệu quả các vai trò khác nhau trong hệ sinh thái và phân phối hợp lý các tài nguyên máy tính và lưu trữ trên chuỗi có hạn.

Trong giai đoạn đầu, những người trực tiếp xây dựng và đóng góp hệ sinh thái được khen thưởng, khích lệ để không ngừng cải thiện hệ sinh thái và đặt nền tảng vững chắc cho toàn bộ hệ sinh thái trong giai đoạn “khởi đầu lạnh”.

Trong giai đoạn vận hành, người bảo trì hệ thống được truyền cảm hứng để thúc đẩy nâng cấp hệ thống liên tục; những người đóng góp cho hệ sinh thái được khuyến khích liên tục tạo ra giá trị cho hệ sinh thái. Trong khi đó, cấu hình tự thích ứng của tài nguyên hệ thống Conflux được thúc đẩy thông qua thị trường hóa tài nguyên hệ thống.

Các thợ mỏ, những người bảo trì chính của hệ thống Proof of Work (PoW), chịu trách nhiệm chính trong việc xác nhận các giao dịch được ghi lại trong hệ thống. Chúng có vai trò quan trọng đối với sự ổn định của hệ thống. Phần thưởng khuyến khích là nguồn thu nhập chính của thợ đào, vì vậy việc thiết kế mô hình khuyến khích thợ đào ảnh hưởng trực tiếp đến tính bền vững của hệ thống.

Vậy làm cách nào để các chuỗi chính thiết kế mô hình khuyến khích thợ đào của họ?

Đối với tất cả các chuỗi công khai, đặc biệt là đối với các chuỗi dựa trên PoW, điều quan trọng là phải thiết kế một cơ chế khuyến khích hợp lý để khuyến khích tất cả những người tham gia tuân thủ các quy tắc.

Thiết kế cơ chế khuyến khích của Bitcoin là một trong những yếu tố cốt lõi cho sự thành công của nó. Mọi người nói rằng nền tảng của bảo mật Bitcoin là hơn một nửa số thợ đào của nó là “những người đàn ông tốt”.

Nhưng trên thực tế, các thợ đào đang tìm kiếm lợi nhuận. Họ không phải là “người đàn ông tốt” và không có đức tính “trung thực”. Lý do duy nhất khiến họ cư xử trung thực là vì họ có thể thu được lợi nhuận cao nhất để trở thành một người đàn ông “tốt” theo mô hình khuyến khích của Bitcoin.

Theo cơ chế khuyến khích của Bitcoin, người khai thác có thể nhận được một lượng Bitcoin nhất định làm phần thưởng khối cho mỗi khối được khai thác trên chuỗi dài nhất. Khi bắt đầu, phần thưởng cho mỗi khối là 50 BTC. Sau mỗi 210.000 khối được khai thác, phần thưởng khối sẽ giảm đi một nửa. Tính đến ngày 12 tháng 5 năm 2020, phần thưởng khối của Bitcoin đã giảm một nửa ba lần, hiện là 6,25 BTC mỗi khối.

Bên cạnh phần thưởng khối, một nguồn thu nhập khác của các thợ đào là phí giao dịch. Khi người dùng bắt đầu một giao dịch, một khoản phí là cần thiết. Tất cả các khoản phí giao dịch trong một khối Bitcoin sẽ được trả cho người khai thác khối này. Trong giai đoạn đầu phát triển của Bitcoin, các giao dịch rất ít, vì vậy nguồn thu nhập chính của các thợ đào là phần thưởng khối. Theo thời gian, khi Bitcoin có nhiều người dùng hơn và phần thưởng khối đã giảm một nửa nhiều lần, phí giao dịch sẽ trở thành nguồn thu nhập chính của thợ đào thay vì phần thưởng khối. Ví dụ: trong khối 500439, phí giao dịch là hơn 13 BTC, cao hơn 12,5 BTC của phần thưởng khối.

Thu nhập của các thợ đào Ethereum cũng bao gồm phần thưởng khối và phí giao dịch, nhưng nó có một vài điểm khác biệt so với Bitcoin:

1. Phần thưởng khối cơ bản của Ethereum sẽ không bị giảm một nửa như Bitcoin. Trong giai đoạn đầu, phần thưởng khối cơ bản của Ethereum là 5 ETH. Trong đợt hard fork của Byzantium vào năm 2017, EIP 649 (Đề xuất cải tiến Ethereum) đã được kích hoạt và sau đó phần thưởng khối được giảm xuống còn 3 ETH. Sau đó, EIP 1234 tiếp tục giảm phần thưởng xuống còn 2 ETH.

2. Để định giá tài nguyên máy tính được sử dụng bởi các hợp đồng thông minh, khi người dùng bắt đầu giao dịch trên Ethereum, họ không chỉ định trực tiếp phí giao dịch, nhưng đưa ra một đơn giá của phí giao dịch, được gọi là giá gas. Khi giao dịch được thực hiện, lượng gas đã sử dụng được tính theo lượng thực tế tính toán. Số lượng gas đã sử dụng nhân với giá gas là phí giao dịch mà Ethereum cuối cùng sẽ tính cho mỗi giao dịch.

3. Ethereum tạo ra các khối nhanh hơn, vì vậy sẽ có nhiều fork hơn. Để mang lại trải nghiệm tốt hơn cho các thợ đào, Ethereum đã giới thiệu khái niệm “khối chú”. Bên cạnh khối cha, mỗi khối có thể chọn tối đa hai “khối chú” và người khai thác có thể nhận thêm 1/32 phần thưởng cơ bản cho mỗi khối chú. Các giao dịch trong khối chú thích được chọn bởi khối xoay sẽ không được thực hiện, vì nó không chia sẻ thông lượng với hệ thống. Nhưng người khai thác vẫn có thể nhận được phần thưởng nhất định cho nó với số tiền:

(8 + chiều cao của khối chú – chiều cao của khối chuỗi trục) / 8 * phần thưởng khối cơ bản.

Tiếp theo, chúng tôi sẽ lấy cơ chế đồng thuận Conflux làm ví dụ để phân tích chuỗi công khai PoW với cấu trúc biểu đồ cây và nói về các giải pháp của chúng tôi.

Tại sao cơ chế khuyến khích Bitcoin không có sẵn trong cấu trúc biểu đồ hình cây?

Mạng Conflux bảo tồn tất cả các khối để tối ưu hóa thông lượng giao dịch bằng cách sử dụng đầy đủ băng thông mạng, cũng như ngăn những kẻ tấn công loại bỏ các khối của những người khai thác trung thực thông qua thao tác cấu trúc biểu đồ cây. Với thiết kế này, nếu chúng ta áp dụng quy tắc Bitcoin hoặc Ethereum cung cấp phần thưởng cố định cho mỗi khối mới, chúng ta sẽ phải đối mặt với vấn đề mà chúng ta gọi là “tấn công chi phí bằng không” “zero-cost attact”.

Hãy xem xét rằng trong mạng Bitcoin, kẻ tấn công đang cố gắng khai thác một chuỗi rẽ nhánh để cạnh tranh với chuỗi trục (chuỗi dài nhất). Nếu kẻ tấn công thành công, anh ta có thể nhận được tất cả phần thưởng cho các khối trên chuỗi ngã ba; nhưng nếu anh ta thất bại, toàn bộ chuỗi khối mà anh ta khai thác sẽ bị loại bỏ và anh ta không nhận được gì từ nó. Trong quá trình này, một lượng lớn sức mạnh tính toán bị tiêu thụ, chi phí điện năng cao bị lãng phí và kẻ tấn công cũng có nguy cơ mất tất cả. Chi phí phát động một cuộc tấn công như vậy vào mạng Bitcoin là đáng kể.

Nếu Mạng Conflux sử dụng phần thưởng cố định là Bitcoin, thì kẻ tấn công, ngay cả khi cuộc tấn công thất bại, vẫn có thể nhận được phần thưởng khối giống như những người khai thác bình thường trên mạng vì Conflux bảo toàn tất cả các khối. Trong trường hợp như vậy, phần thưởng khối cố định có nghĩa là những kẻ tấn công thất bại sẽ không bị trừng phạt.

Bằng cách chỉ nhìn vào kết quả, kẻ tấn công thất bại không thể thay đổi thứ tự giao dịch hoặc đạt được chi tiêu gấp đôi, nhưng điều này không có nghĩa là hắn chưa bao giờ xâm phạm đến tính bảo mật và ổn định của hệ thống. Một mặt, nếu những kẻ tấn công thất bại sẽ không bị trừng phạt, những người khai thác có thể không có đủ động lực để tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc tham chiếu và tạo khối. Bất cứ lúc nào họ cũng có thể đi đường tắt. Và cuối cùng, sức mạnh tính toán tuân theo các quy tắc có thể không đáp ứng được tỷ lệ yêu cầu để đảm bảo an ninh hệ thống. Mặt khác, mặc dù một cuộc tấn công thất bại sẽ không gây nguy hiểm cho sự an toàn của các giao dịch đã được xác nhận, nhưng nó có ảnh hưởng đến sự hội tụ của cấu trúc biểu đồ cây. Hậu quả trực tiếp là các giao dịch được thực hiện trong cuộc tấn công mất nhiều thời gian hơn để được xác nhận, và cấu trúc biểu đồ hình cây cũng sẽ trở nên phức tạp hơn và khó duy trì hơn.

Chúng tôi không muốn thấy rằng các thợ đào tình cờ vi phạm các quy tắc đồng thuận và thậm chí cố gắng khởi động các cuộc tấn công đơn giản bởi vì cơ chế khuyến khích không trừng phạt các cuộc tấn công đã cố gắng hoàn thiện. Do đó, chúng tôi đã xem xét đầy đủ cách phát hiện và trừng phạt các “cuộc tấn công có chủ đích” bị nghi ngờ khi thiết kế cơ chế khuyến khích. Giải pháp cuối cùng là trừng phạt khối không được truyền đúng lúc, cho dù khi nó không được truyền kịp thời sau thế hệ hoặc khi nó cố tình bỏ qua một số khối mà nó đã nhận được khi được tạo.

Bằng cách áp dụng cấu trúc Biểu đồ cây độc đáo, Mạng Conflux cải thiện thông lượng của các hệ thống blockchain dựa trên PoW xử lý các giao dịch không xung đột trong các khối đồng thời. Bằng cách này, Conflux cải thiện hiệu quả hệ thống mà không ảnh hưởng đến sự an toàn hoặc phân cấp.

Tương tự như Bitcoin và Ethereum, phần thưởng khai thác trên Mạng Conflux cũng bao gồm phần thưởng khối và phí giao dịch. Ngoài các khuyến khích khai thác cơ bản, phần thưởng bảo trì bộ nhớ là một phần bổ sung trong thu nhập của thợ đào trên Conflux. Trong bài viết này, chúng ta sẽ nói về các thành phần phần thưởng khối.

Phần thưởng khối được xác định bằng phần thưởng khối cơ bản và hệ số phạt:

Phần thưởng khối = Phần thưởng khối cơ bản * (Hệ số 1 hình phạt).

Số lượng cụ thể của phần thưởng khối cơ bản sẽ được tiết lộ trong sách trắng kinh tế sẽ sớm được phát hành. Hiện tại, chúng tôi có thể tiết lộ rằng phần thưởng khối cơ bản được quyết định bởi tổng số khối được tạo trong hệ thống Mạng Conflux. Hệ thống chạy càng lâu, phần thưởng cơ bản sẽ càng thấp.

Vì Mạng Conflux không loại bỏ bất kỳ khối nào, nên ngay cả các khối do kẻ tấn công tạo ra cũng sẽ được giữ nguyên.

Do đó, Conflux phân phối mỗi phần thưởng khối sau khi trừ đi một tỷ lệ nhất định của phần thưởng cơ bản để trừng phạt các nỗ lực tấn công. Chúng tôi hy vọng hệ số phạt của các khối trung thực là thấp trong khi hệ số của các khối tấn công cao.

Để thiết lập hệ số phạt hợp lý, chúng ta phải phân tích hành vi của những kẻ tấn công. Trong hình bên dưới, chúng tôi sử dụng một ví dụ để chứng minh rằng, nếu kẻ tấn công muốn tạo một chuỗi rẽ nhánh, anh ta cần cố tình bỏ qua sự tồn tại của một số khối nhất định.

Một ví dụ về kẻ tấn công đang cố gắng khai thác chuỗi phân nhánh trên Mạng Conflux.

Để mô tả cụ thể hơn cơ chế này, trước tiên chúng ta cần nhắc lại một khái niệm có tên là “khối phản đơn”. Trong Đồ thị vòng có hướng (DAG), nếu không có đường dẫn có hướng giữa hai khối, thì chúng là khối đối đầu của nhau. Nếu chúng ta xem mối quan hệ được hiển thị bởi các cạnh có hướng là thứ tự thời gian hoặc quan hệ nhân quả, thì các khối đối đầu là các khối mà các quan hệ không thể được giải quyết bằng cách sử dụng các cạnh có hướng.

Ví dụ, trong hình sau, B và C là khối đối đầu của nhau.

Trong hình sau đây, B và C là khối đối đầu của nhau.

Trong Mạng Conflux, phần thưởng khối của khối có liên quan đến số lượng khối chống lại khối của nó. Càng nhiều khối phản đơn, phần thưởng khối của nó càng ít.

Khi kẻ tấn công tạo ra một “khối độc hại”, tất cả các khối mà chúng cố tình bỏ qua sẽ trở thành phần chống lại khối độc hại, điều này sẽ gây ra hình phạt tài chính cho kẻ tấn công bằng cách giảm phần thưởng khối của chúng. Hơn nữa, hình phạt là vĩnh viễn. Ngay cả khi cuộc tấn công của họ thành công và các khối độc hại trở thành chuỗi trục, mối quan hệ của chúng với và số lượng các khối phản đơn của chúng sẽ vẫn như cũ.

Trong khai thác ích kỷ – một hình thức tấn công khác – kẻ tấn công có thể cố tình ẩn các khối mới một thời gian trước khi lan truyền để thời gian khai thác của những người khai thác khác trên chuỗi trục sẽ giảm xuống và kẻ tấn công sẽ có lợi thế hơn trên chuỗi trục. Nhìn vào cấu trúc Đồ thị cây của tất cả các khối trong Conflux, cấu trúc được hình thành bởi các cuộc tấn công fork và khai thác ích kỷ là tương tự nhau. Do đó, từ cấu trúc, không thể phân biệt được các cuộc tấn công fork và khai thác riêng tư. Chúng có những kết quả giống nhau: lan truyền chậm và số lượng khối phản đơn cao. Nhưng thực ra, không cần thiết phải phân biệt tấn công fork hay khai thác ích kỷ. Chúng ta chỉ cần trừng phạt.

Trong hệ thống Conflux Network hiện tại, việc trừng phạt một chuỗi khối b do phản khối được giải quyết theo các bước sau:

Trong môi trường mạng bình thường, một khối mới của một người khai thác trung thực thường có ít hơn 5 khối phản đơn. Nói cách khác, mất mát của một thợ mỏ trung thực sẽ ít hơn 0,25% phần thưởng khối cơ bản. Tuy nhiên, đối với những kẻ tấn công, khi thời gian và số lượng khối chúng ẩn tăng lên, phần thưởng khối chúng nhận được sẽ giảm mạnh. Thông qua sự gia tăng của các khối ẩn, số lượng khối phản đơn của những người khai thác trung thực cũng tăng lên, nhưng phần thưởng khối của họ sẽ không bị ảnh hưởng nhiều vì ban đầu họ chỉ có một vài khối phản đơn lẻ.

Thử nghiệm của chúng tôi chứng minh rằng trong một cuộc tấn công fork, phần thưởng khối sẽ bị ảnh hưởng bởi thời gian ẩn khối (giữ lại). Trong hình bên dưới, trục hoành thể hiện thời gian ẩn khối (thời gian giữ lại) và trục tung biểu thị tỷ lệ giữa “lợi ích thực tế” của kẻ tấn công so với “lợi ích hành vi trung thực”. Bốn màu tương ứng với kẻ tấn công kiểm soát 10%, 20%, 30% và 40% sức mạnh tính toán của toàn bộ mạng. Có thể thấy rằng khi thời gian ẩn khối tăng lên, phần thưởng khối của kẻ tấn công giảm mạnh, và cuối cùng sẽ giảm xuống 0 sau 1 hoặc 1,5 phút.