บทความ
อะไรคือหัวใจแห่ง Blockchain?
ทุกคนรู้ไหมว่าเครือข่ายบล็อกเชนมีหลักการทำงานภายใต้ระบบที่เรียกว่า Consensus Algorithm ซึ่งเปรียบเสมือนกับ “หัวใจ” ของเครือข่ายบล็อกเชน ซึ่งหนึ่งใน Consensus Algorithm เราน่าจะรู้จักกันดีก็คือระบบ Proof of Work และ Proof of Stake สำหรับบทความนี้เราจะมาเรียนรู้ไปด้วยกันว่า Consensus Algorithm แท้จริงแล้วคืออะไรกันแน่ และนอกจาก Proof of Work กับ Proof of Stake แล้วยังมีระบบอื่นๆอีกไหม?
Consensus Algorithms
ก่อนที่จะกล่าวถึง Consensus Algorithms เราต้องมาทำความเข้าใจกันก่อนว่า บล็อกเชนก็คือเครือข่ายที่ทุกคนจะถือสมุดบัญชีกันคนละเล่ม โดยประวัติการทำธุรกรรมของสมุดบัญชีทุกเล่มจะเหมือนกันหมด นั่นจึงทำให้ข้อมูลในบล็อกเชนมีความน่าเชื่อถือ โปร่งใส และไม่สามารถถูกแก้ไขได้นั่นเอง ที่นี้ถ้าจะเพิ่มข้อมูลใหม่ลงในสมุด (หรือที่เรียกว่าการเพิ่มบล็อกใหม่) เราจะทำให้ทั้งระบบเชื่อถือข้อมูลที่ถูกเพิ่มเข้ามาและทำการจดเข้าไปในสมุดบัญชีได้อย่างไร จุดนี้เองที่ Consensus Algorithms เข้ามามีบทบาท
Consensus Algorithms คือมาตรการที่เครือข่ายบล็อกเชนใช้ในการยืนยันความน่าเชื่อถือของธุรกรรม โดยผู้ที่จะมายืนยันความน่าเชื่อถือของธุรกรรมต้องมีการ “เดิมพัน” หรือ Stake ด้วยอะไรบางอย่าง เครือข่ายถึงจะสามารถยอมรับการตัดสินนั้นๆได้ ซึ่ง Consensus Algorithms แต่ละแบบก็จะมีมาตรการในการยืนยันและสิ่งที่ต้องเดิมพันแตกต่างกันออกไป ดังนั้นเราจะมาดูกันว่าแต่ละระบบทำงานกันอย่างไร
Proof of Work (PoW) — พิสูจน์ด้วยการลงแรง
ระบบ PoW เรียกได้ว่าเป็น Consensus Algorithm แบบดั้งเดิมที่สุดและเป็นระบบที่ทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า “การขุด” ตามมา นั่นเป็นเพราะว่าคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายจะต้องประมวลผลเพื่อหาทางแก้สมการทาง Cryptographic ที่จะปล่อยออกมาตามเวลาที่กำหนด เหล่านักขุดจะแข่งกันแก้สมการ แต่จะมีผู้ที่ทำสำเร็จได้เพียงคนเดียวเท่านั้นในแต่ละครั้ง ผู้ที่ทำสำเร็จก็จะมีสิทธิ์ยืนยันการทำธุรกรรมในชุดนั้นๆ และได้รับเหรียญไปเป็นรางวัลตอนแทน จึงเปรียบได้กับการขุดเพราะเราไม่รู้ว่าเราจะขุดเจอของมีค่าก่อนหรือคนอื่นจะขุดเจอก่อน สิ่งที่ผู้ยืนยันข้อมูลเดิมพันใช้เดิมพันในระบบนี้ก็คือพลังในการประมวลผลและไฟฟ้านั่นเอง
อย่างไรก็ตาม เครือข่ายบล็อกเชนที่ใช้ระบบ PoW นั้นกินพลังงานไฟฟ้ามหาศาลมาก ชนิดที่เรียกได้ว่าพลังงานรวมกันของเครือข่ายหนึ่งสูงกว่าการใช้ไฟฟ้าทั้งปีของประเทศเล็กๆ หรือต้องตั้งโรงงานขุดในแถบขั้วโลกเพื่อลดช่วยอุณหภูมิของคอมพิวเตอร์นับร้อยๆตัวที่ใช้ในการประมวลผลกันเลยทีเดียว สำหรับเครือข่ายบล็อกเชนที่ใช้ระบบนี้ ได้แก่ Bitcoin, Ethereum และ DogeCoin เป็นต้น
2. Proof of Stake (PoS) — พิสูจน์ด้วยกำลังทรัพย์
PoS คืออีกหนึ่ง Consensus Algorithm ที่นิยมใช้กันมากขึ้นเรื่อยๆในบล็อกเชนรุ่นใหม่ๆ แตกต่างกับ PoW ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าและการประมวลผลเพื่อแก้สมการ โดยระบบ PoS กำหนดให้ผู้ที่จะเข้ามาเป็นผู้ตรวจสอบธุรกรรมต้องทำการ “ล็อค” เหรียญจำนวนหนึ่งเอาไว้ และเมื่อมีบล็อกใหม่เกิดขึ้น ผู้ตรวจสอบจะเลือกว่าจะทำการยืนยันบล็อกไหน เครือข่ายก็จะทำการสุ่มบล็อกขึ้นมาเพื่อให้ยืนยันธุรกรรม หากเป็นบล็อกที่ผู้ตรวจสอบคนนั้นเลือกไว้ ผู้ตรวจก็จะได้รับรางวัลเป็นค่าธรรมเนียมส่วนหนึ่งจากการทำธุรกรรมนั้นๆ หรือที่เรียกว่า Gas Fee
เครือข่ายบล็อกเชนที่ใช้ระบบ PoS สามารถลดการใช้พลังงานและต้นทุนลงได้อย่างมหาศาลหากเทียบกับ PoW แต่ปัญหาก็คือระบบนี้กระตุ้นให้ผู้ใช้เลือกที่จะเก็บสะสมเหรียญมากกว่าที่จะนำไปใช้ จึงยังไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าระบบ PoS จะสามารถมาแทนที่ PoW ได้หรือไม่ ซึ่งเครือข่ายบล็อกเชนที่ใช้ระบบนี้ ได้แก่ Polkadot, Cordano รวมถึง Ethereum 2.0 ที่จะเปลี่ยนมาใช้ PoS เช่นกัน
ระบบ Consensus Algorithms แบบอื่นๆ
ทั้งระบบ PoW และ PoS สามารถเปรียบเป็นแม่แบบให้กับระบบ Consensus Algorithm แบบอื่นๆก็ว่าได้ เนื่องจากระบบที่กำลังจะกล่าวถึงนี้ เป็นการนำระบบใดระบบหนึ่งไปปรับใช้ จึงเกิดเป็นระบบดังต่อไปนี้
3. Proof of Authority (PoA) — เดิมพันด้วยชื่อเสียง
PoA หรืออีกชื่อหนึ่ง Proof of Reputation จะคล้ายกับ PoS แต่แทนที่จะใช้เหรียญเดิมพัน ผู้ตรวจสอบจะต้องลงทะเบียนเพื่อเปิดเผยตัวตนหรือองค์กร และทั้งเครือข่ายก็จะรับรู้ว่าผู้ตรวจสอบคนนี้คือใคร ดังนั้นผู้ตรวจสอบจะต้องปฏิบัติหน้าที่อย่างสุจริต ไม่เช่นนั้นก็อาจเสื่อมเสียชื่อเสียงได้ อย่างไรก็ตามระบบนี้ก็มีความเสี่ยงเช่นกัน เนื่องจากทุกคนรับรู้ตัวตนของผู้ตรวจสอบ หากมีผู้ไม่ประสงค์ดีต้องการโจมตีเครือข่าย พวกเขาก็จะสามารถเล็งเป้าหมายโจมตีได้อย่างถูกจุด ดังนั้นผู้ที่จะเป็นผู้ตรวจสอบในระบบนี้ได้ จำเป็นต้องมีระบบรักษาความปลอดภัยที่แข็งแกร่งในระดับหนึ่ง โดยบล็อกเชนที่ใช้ระบบนี้ ได้แก่ Microsoft Azure รวมถึง Malmart และ GE Aviation ที่ใช้บล็อกเชนแบบ PoA ในการติดตามการขนส่งสินค้า
4. Proof of Burn (PoB) — พิสูจน์ด้วยการทิ้ง
ระบบนี้คล้ายกับ PoW แต่แทนที่จะลงทุนกับเครื่องขุดและพลังงานไฟฟ้า ผู้ที่จะร่วมเป็นผู้ตรวจสอบจะต้องทำการโอนเหรียญขั้นต่ำตามที่เครือข่ายกำหนดไปยังบัญชีหนึ่ง เหรียญที่โอนเข้าไปแล้วจะไม่สามารถเอากลับคืนมาได้ แลกกับการได้สิทธิ์เป็นผู้ตรวจสอบที่ระบบจะทำการสุ่มเลือกในแต่ละบล็อก โอกาสที่จะถูกสุ่มเลือกก็ขึ้นอยู่กับมูลค่าของเหรียญที่โอนเข้าไปนั่นเอง แม้ระบบนี้จะสามารถลดต้นทุนที่สูญเสียไปกับการขุดและค่าไฟฟ้าได้ก็ตาม แต่ก็มีข้อเสียคือจำนวนเหรียญในตลาดจะลดน้อยลง จึงอาจทำให้เกิดปัญหาเงินฝืดตามมา ส่วนบล็อกเชนที่ใช้ระบบนี้ ได้แก่ Slimcoin กับ Factom เป็นต้น
5.Proof of Capacity (PoC) — พิสูจน์ด้วยความจุ
แทนที่จะวัดกันด้วยพลังในการประมวลผลด้วยเครื่องขุด ระบบ PoC หันมาใช้ความจำของเครื่องคอมพิวเตอร์หรือก็คือความจุของ Harddrive ในการ Stake แทนนั่นเอง เพื่อพิสูจน์ว่าเครื่องคอมพิวเตอร์นั้นๆมีกำลังมากพอที่จะรองรับบล็อกต่อๆไปถึงจะได้รับสิทธิ์เป็นผู้ตรวจสอบ ถือว่าเป็นระบบที่ค่อนข้างยุติธรรมพอสมควร เพราะไม่ว่าเครื่องคอมพิวเตอร์แบบไหน ทั้ง PC, แล็ปท็อป, หรือโทรศัพท์มือถือ ต่างก็มีหน่วยความจำด้วยกันทั้งนั้น แต่ถ้าหากการแข่งขันกันบนบล็อกเชนที่ใช้ระบบนี้มีสูงขึ้นเรื่อยๆ เราก็มีโอกาสที่จะเห็นหน่วยความจำเพิ่มขึ้นไปจนถึงจนถึงขั้น Petabyte ก็เป็นได้ โดยบล็อกเชนที่ใช้ระบบนี้ ได้แก่ Brustcoin รวมถึง Storj ที่เป็นบล็อกเชนสำหรับการฝากไฟล์บนอินเทอร์เน็ตแบบ Decentralized
6. Proof of Elapsed Time (PoET) — พิสูจน์ด้วยเวลา
PoET เป็นระบบที่ผู้ตรวจสอบจะต้องเข้ามา Standby ในเครือข่ายเป็นระยะเวลาหนึ่ง จากนั้นเครือข่ายจะทำการสุ่มเวลาขึ้นมา ผู้ตรวจสอบที่มีระยะเวลา Standby ตรงกับที่ระบบเลือกจะได้รับสิทธิ์ให้ทำการยืนยันธุรกรรม PoET จึงมีความยุติธรรมสูงและสามารถลดการใช้พลังงานลงได้อย่างมาก เพราะว่าในระหว่างที่ Standby ผู้ตรวจสอบสามารถทำการ Sleep หน่วยประมวลเอาไว้จนกว่าจะถูกเลือก ระบบ PoET ถูกพัฒนาขึ้นมาโดย Intel ใช้โปรแกรมที่เรียกว่า Software Guard Extensions (SGX) แต่ก็เป็นปัญหาอีกเช่นกัน เพราะว่าระบบนี้จำเป็นต้องพึ่งพาโปรแกรม SGX ที่เป็นของ Intel จึงเป็นที่ถกเถียงกันว่าระบบนี้เป็น Decentralized จริงหรือไม่ สำหรับบล็อกเชนที่ใช้ระบบนี้ได้แก่ Hyperledger Fabric และ Hyperledger Sawtooth เป็นต้น
7. Proof of Activity (PoA) — ลูกครึ่ง PoW กับ PoS
PoA เป็นระบบที่ผสมผสานการทำงานของระบบ PoW และ PoS โดยในขั้นแรกเมื่อเครือข่ายปล่อยบล็อกใหม่ออกมา เหล่านักขุดก็จะเริ่มหาทางแก้สมการของบล็อกใหม่เหมือนกับ PoW แต่ภายในบล็อกใหม่นั้นจะมีเพียงที่อยู่บัญชีที่จะใช้รับรางวัลและหัวเรื่องเท่านั้น จะไม่มีข้อมูลการทำธุรกรรมอยู่ในนั้น เมื่อสมการถูกแก้ได้แล้ว เครือข่ายก็จะเปลี่ยนมาใช้ระบบ PoS สุ่มหาผู้ตรวจสอบที่จะมาทำการเซ็นรับรองการทำธุรกรรมในบล็อกนั้นๆ ซึ่งโอกาสที่จะถูกสุ่มก็ขึ้นอยู่กับจำนวนเหรียญที่ถือครอง เมื่อบล็อกได้รับการยืนยันและกลายเป็นส่วนหนึ่งของบล็อกเชนแล้ว ผู้ที่แก้สมการสำเร็จกับผู้เซ็นรับรองก็จะได้รับรางวัลไป
ระบบ PoA สามารถป้องกันโอกาสเผชิญภาวะ 51% Attack ได้เกือบ 100% เพราะหากมีผู้ไม่ประสงค์ดีต้องการโจมตีเครือข่าย อันดับแรกคือต้องมีพลังประมวลผลมากกว่า 51% ของทั้งเครือข่าย และอันดับต่อไปคือต้องถือครองเหรียญมากกว่า 51% ของทั้งเครือข่าย ซึ่งในทางปฎิบัติแล้วแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย อย่างไรก็ตาม PoA ก็เผชิญจุดอ่อนเดียวกับระบบ PoW คือเรื่องของการใช้พลังงานมหาศาลในการประมวลผล ส่วนบล็อกเชนที่ใช้ระบบนี้ได้แก่ Decred และ Espers เป็นต้น
สรุป
Consensus Algorithm ก็คือระบบที่จะทำให้ทั้งเครือข่ายมีความเห็นที่ตรงกันในข้อมูลหรือธุรกรรม โดยแต่ละระบบก็จะมีวิธีการที่แตกต่างกันออกไป นับว่าเป็นระบบสำคัญที่ทำให้บล็อกเชนรักษาความเป็น Decentralized ได้
นอกจาก Consensus Algorithm ที่กล่าวมาทั้ง 7 แบบแล้ว ยังมีรูปแบบอื่นๆที่ถูกดัดแปลงหรือผสมผสานเข้าด้วยกันอีกมากมาย เรียกได้ว่าเป็นการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีบล็อกเชน แต่ในท้ายที่สุดแล้วระบบใดจะได้รับการยอมรับและถูกใช้งานมากที่สุด หรือจะมีระบบใหม่ๆอะไรเกิดขึ้นบ้าง ก็ต้องติดตามข่าวสารเทคโนโลยีกันต่อไป
ที่ Bitkub เราให้ความสำคัญกับความรู้ที่ถูกต้องเกี่ยวกับเทคโนโลยีที่จะมาเปลี่ยนแปลงโลก สามารถติดตามคอนเทนต์ดีๆได้ทุกวัน ที่ Facebook : @BitkubOfficial หรือ @Bitkubacademy
อ้างอิง
https://www.geeksforgeeks.org/
https://theblockchaincafe.com/