Điều chỉnh độ khó

Điều chỉnh độ khó là gì?

Điều chỉnh độ khó là quy trình trên blockchain Proof of Work nhằm thay đổi mức độ khó để thợ đào tạo ra một block hợp lệ.

Quy trình này còn được gọi là điều chỉnh lại độ khó, điều chỉnh độ khó đào hoặc thuật toán điều chỉnh độ khó.

Mục đích chính là giữ thời gian trung bình giữa các block gần với khoảng thời gian mà giao thức tiền mã hóa quy định.

Mạng Proof of Work có thể tăng độ khó khi thợ đào tạo block nhanh hơn dự kiến.

Mạng có thể giảm độ khó khi thợ đào tạo block chậm hơn dự kiến.

Cơ chế phản hồi này giúp blockchain duy trì lịch phát hành và tốc độ xác nhận giao dịch tương đối dễ dự đoán, ngay cả khi sức mạnh đào thay đổi.

Điều chỉnh độ khó là một quy tắc đồng thuận, không phải quyết định thủ công của công ty đào, nhà phát triển hay nền tảng giao dịch.

Mỗi full node tương thích sẽ tự tính độ khó cần thiết và từ chối các block không đáp ứng quy tắc Proof of Work của mạng.

Vì sao mạng Proof of Work cần điều chỉnh độ khó?

Lượng sức mạnh tính toán dành cho một mạng tiền mã hóa có thể thay đổi đáng kể theo thời gian.

Phần cứng đào mới có thể làm tăng hashrate của mạng, trong khi giá năng lượng hoặc lợi nhuận đào thay đổi có thể khiến thợ đào rời đi.

Nếu không điều chỉnh độ khó, sức mạnh tính toán tăng thêm sẽ khiến block xuất hiện nhanh hơn, còn sức mạnh tính toán rời khỏi mạng sẽ khiến block xuất hiện chậm hơn.

Block nhanh hơn có thể khiến coin mới được phát hành sớm hơn dự kiến của giao thức và làm tăng tốc độ phát triển của blockchain.

Block chậm hơn có thể trì hoãn giao dịch, giảm năng lực mạng và làm trải nghiệm người dùng kém đi.

Thuật toán điều chỉnh độ khó phản ứng với những thay đổi này bằng cách điều chỉnh mục tiêu Proof of Work.

Mục tiêu không phải là khiến mọi block xuất hiện đúng vào một thời điểm chính xác.

Quá trình đào Proof of Work mang tính xác suất, vì vậy các block riêng lẻ có thể xuất hiện cách nhau vài giây hoặc mất lâu hơn nhiều so với thời gian mục tiêu trung bình.

Cơ chế điều chỉnh hướng đến việc giữ mức trung bình dài hạn gần với khoảng thời gian block mà giao thức dự kiến.

Cách hoạt động của hoạt động đào Proof of Work

Thợ đào Proof of Work liên tục thay đổi dữ liệu trong header của block ứng viên và tính các hash mật mã.

Thợ đào tìm hash block có giá trị số thấp hơn mục tiêu hiện tại của mạng.

Mục tiêu thấp hơn cho phép ít hash đạt yêu cầu hơn, vì vậy việc tìm block hợp lệ trở nên khó hơn.

Mục tiêu cao hơn cho phép nhiều hash đạt yêu cầu hơn và giúp việc tìm block dễ hơn.

Thợ đào đầu tiên tìm được kết quả đạt yêu cầu có thể công bố block ứng viên lên mạng.

Full node xác minh giao dịch, Proof of Work, dấu thời gian, cấu trúc của block và các yêu cầu đồng thuận khác.

Block không đạt mục tiêu bắt buộc vẫn không hợp lệ, dù chứa các giao dịch hợp lệ.

Mạng không cần lặp lại tất cả lần thử thất bại của thợ đào, vì việc xác minh bằng chứng thành công dễ hơn nhiều so với tìm ra bằng chứng đó.

Độ khó và mục tiêu

Độ khó đào và mục tiêu Proof of Work mô tả cùng một điều kiện theo hai chiều ngược nhau.

Độ khó cao hơn nghĩa là thợ đào phải tạo hash thấp hơn một mục tiêu thấp hơn.

Độ khó thấp hơn cho phép sử dụng mục tiêu cao hơn, dễ đáp ứng hơn.

Độ khó thường được biểu thị tương quan với một mục tiêu tham chiếu do giao thức chọn.

Độ khó 100 nghĩa là để tìm block hợp lệ, dự kiến cần lượng công sức gấp khoảng 100 lần so với ở mức độ khó tham chiếu.

Mối quan hệ đơn giản hóa có thể được viết là

.

Mối quan hệ nghịch này có nghĩa là tăng gấp đôi độ khó sẽ khiến mục tiêu giảm khoảng một nửa.

Trình khám phá blockchain có thể hiển thị cả độ khó lẫn giá trị mục tiêu được mã hóa rút gọn, dù hai trường này biểu thị thông tin có liên quan với nhau.

Cách tính điều chỉnh độ khó

Một cơ chế điều chỉnh độ khó cơ bản so sánh thời gian thực tế cần để tạo một nhóm block với thời gian giao thức dự kiến cho nhóm block đó.

Công thức mục tiêu đơn giản hóa là

.

Nếu block xuất hiện quá nhanh, thời gian thực tế ngắn hơn thời gian dự kiến và mục tiêu mới sẽ thấp hơn.

Mục tiêu thấp hơn làm tăng độ khó trong giai đoạn điều chỉnh tiếp theo.

Nếu block xuất hiện quá chậm, thời gian thực tế dài hơn thời gian dự kiến và mục tiêu mới sẽ cao hơn.

Mục tiêu cao hơn làm giảm độ khó, khiến việc tìm các block tiếp theo dễ hơn.

Các triển khai blockchain thực tế có thể bao gồm giới hạn, quy tắc làm tròn, block tham chiếu, dấu thời gian trung vị, điều kiện khẩn cấp và các biện pháp bảo vệ khác.

Mọi node xác thực phải tính cùng một công thức chính xác vì độ khó là một phần của cơ chế đồng thuận blockchain.

Điều chỉnh độ khó của Bitcoin

Bitcoin đặt mục tiêu thời gian trung bình giữa các block vào khoảng mười phút.

Mạng chính của Bitcoin tính toán lại mục tiêu Proof of Work sau mỗi 2,016 block.

Ở tốc độ mục tiêu, 2,016 block cần 1,209,600 giây, tương đương hai tuần.

Hướng dẫn dành cho nhà phát triển Bitcoin giải thích rằng mục tiêu được điều chỉnh theo tỷ lệ khi 2,016 block trước đó được tạo nhanh hoặc chậm hơn hai tuần.

Các tham số đồng thuận của Bitcoin Core hiện vẫn quy định khoảng thời gian mục tiêu hai tuần và khoảng cách mục tiêu mười phút cho mạng chính.

Độ khó thường không thay đổi giữa các mốc điều chỉnh của Bitcoin.

Do đó, mạng có thể tiếp tục tạo block nhanh hoặc chậm bất thường cho đến khi giai đoạn 2,016 block tiếp theo bắt đầu.

Độ trễ phản ứng này là một phần có chủ đích trong thiết kế độ khó ban đầu của Bitcoin.

Giới hạn điều chỉnh của Bitcoin

Bitcoin giới hạn mức thay đổi mục tiêu trong mỗi lần điều chỉnh độ khó trên mainnet.

Khoảng thời gian đo được bị giới hạn ở mức không ngắn hơn một phần tư và không dài hơn bốn lần thời lượng hai tuần dự kiến.

Điều này có nghĩa độ khó không thể tăng quá bốn lần trong một lần điều chỉnh.

Độ khó cũng không thể giảm xuống dưới một phần tư mức trước đó trong một lần điều chỉnh.

Triển khai Proof of Work của Bitcoin Core hiện có phép tính đồng thuận và các giới hạn điều chỉnh mục tiêu.

Các giới hạn này giảm ảnh hưởng của dấu thời gian cực đoan, thay đổi hashrate đột ngột và các giai đoạn tạo block bất thường.

Điều đó cũng có nghĩa là có thể cần nhiều giai đoạn điều chỉnh sau khi sức mạnh đào sụt giảm đặc biệt lớn.

Ví dụ về điều chỉnh độ khó Bitcoin

Giả sử thợ đào Bitcoin tạo 2,016 block trong mười ngày thay vì mười bốn ngày như dự kiến.

Mục tiêu mới theo công thức đơn giản hóa sẽ bằng mục tiêu cũ nhân với

.

Do đó, mục tiêu mới sẽ bằng khoảng 71,4% mục tiêu cũ.

Vì độ khó tỷ lệ nghịch với mục tiêu, độ khó mới sẽ cao hơn khoảng 1,4 lần so với mức trước đó.

Giả sử cùng số block đó cần hai mươi mốt ngày.

Mục tiêu đơn giản hóa sẽ tăng lên 1,5 lần.

Độ khó mới sẽ giảm xuống còn khoảng hai phần ba mức trước đó.

Các ví dụ này bỏ qua chi tiết triển khai như dấu thời gian chính xác, số học số nguyên, mã hóa rút gọn và giới hạn điều chỉnh.

Vì sao Bitcoin sử dụng 2,016 block?

Giai đoạn điều chỉnh dài hơn giúp làm mượt tính ngẫu nhiên trong quá trình tìm từng block.

Một block chậm không cung cấp đủ bằng chứng cho thấy hashrate của mạng đã giảm lâu dài.

Phép đo trên hàng nghìn block cho ước tính ổn định hơn về điều kiện đào gần đây.

Đổi lại, mạng phản ứng chậm với các thay đổi đột ngột về sức mạnh tính toán.

Nếu phần lớn thợ đào rời đi ngay sau một lần điều chỉnh, block có thể tiếp tục chậm hơn dự kiến cho đến lần điều chỉnh mục tiêu tiếp theo.

Nếu hashrate tăng mạnh, block có thể tiếp tục nhanh hơn dự kiến trong phần còn lại của giai đoạn đó.

Các loại tiền mã hóa khác nhau chọn tần suất điều chỉnh khác nhau dựa trên khoảng thời gian block, thị trường đào và mức độ phản ứng mong muốn.

Điều chỉnh độ khó sau mỗi block

Thuật toán điều chỉnh độ khó theo từng block tính mục tiêu mới sau mỗi block.

Thiết kế này có thể phản ứng nhanh hơn khi hashrate vào hoặc rời mạng.

Cơ chế này có thể hữu ích với tiền mã hóa có khoảng thời gian block ngắn hoặc dùng chung thuật toán đào với các mạng lớn hơn.

Dogecoin là ví dụ về tiền mã hóa điều chỉnh độ khó sau mỗi block thông qua DigiShield.

Tài liệu đào Dogecoin chính thức giải thích rằng Dogecoin sử dụng hệ thống Proof of Work Scrypt và tính lại độ khó cho từng block.

Phản ứng nhanh hơn có thể giảm các giai đoạn kéo dài trong đó block được tạo chậm.

Tuy nhiên, thuật toán theo từng block thiết kế kém có thể phản ứng quá mức với dao động thời gian ngẫu nhiên hoặc khuyến khích thợ đào luân phiên vào và rời mạng có chiến lược.

DigiShield

DigiShield là phương pháp điều chỉnh độ khó được thiết kế để phản ứng nhanh với thay đổi hashrate mạng.

Phương pháp này thường xuyên tính lại độ khó và áp dụng cơ chế giảm chấn hoặc giới hạn nhằm hạn chế phản ứng cực đoan trước một khoảng thời gian block bất thường.

Thiết kế này trở nên quan trọng với các mạng Proof of Work nhỏ hơn, vốn dễ bị ảnh hưởng bởi thợ đào có thể nhanh chóng chuyển sức mạnh tính toán giữa các loại tiền mã hóa tương thích.

Nếu không có cơ chế điều chỉnh linh hoạt, thợ đào tạm thời có thể tạo một đợt block nhanh khi độ khó thấp, rồi rời đi và để những thợ đào còn lại đối mặt với mục tiêu quá khó.

DigiShield tìm cách giảm tình trạng này bằng cách điều chỉnh mục tiêu sau mỗi block.

Cách triển khai chính xác có thể khác nhau giữa các mạng, vì vậy người dùng nên tham khảo quy tắc đồng thuận của từng loại tiền mã hóa cụ thể.

Điều chỉnh độ khó ASERT

ASERT là viết tắt của Absolutely Scheduled Exponentially Rising Targets.

Đây là phương pháp điều chỉnh độ khó, so sánh hoạt động tạo block thực tế với lịch trình lý tưởng được neo vào một block tham chiếu đã chọn.

Mục tiêu thay đổi theo hàm mũ tùy vào việc chuỗi đang đi trước hay chậm hơn lịch trình đó.

Đặc tả giao thức ASERT mô tả thuật toán và mục tiêu duy trì khoảng thời gian block trung bình, đồng thời giảm dao động định kỳ của hashrate và độ khó.

ASERT sử dụng tham số chu kỳ bán rã để xác định tốc độ phản ứng của độ khó trước chênh lệch kéo dài giữa tốc độ tạo block thực tế và dự kiến.

Lịch trình theo hàm mũ có thể tạo phản ứng mượt hơn các thuật toán dựa trên đường trung bình động đơn giản trong một khoảng ngắn.

Hiệu quả của bất kỳ triển khai nào vẫn phụ thuộc vào tham số, quy tắc dấu thời gian và môi trường đào xung quanh.

Thuật toán độ khó trung bình động

Một số thuật toán điều chỉnh độ khó tính thời gian trung bình hoặc lượng công việc của một số block gần đây.

Đường trung bình động đơn giản gán trọng số bằng nhau cho mọi block trong khoảng được chọn.

Đường trung bình động có trọng số có thể ưu tiên các block gần đây hơn.

Khoảng đo lớn hơn tạo kết quả mượt hơn nhưng phản ứng chậm hơn với biến động hashrate.

Khoảng đo nhỏ hơn phản ứng nhanh nhưng nhạy hơn với thời gian block ngẫu nhiên và việc thao túng dấu thời gian.

Người thiết kế thuật toán phải cân bằng giữa khả năng phản ứng, tính ổn định, khả năng dự đoán và mức độ chống lại hành vi đào có chiến lược.

Không thuật toán điều chỉnh độ khó nào có thể loại bỏ hoàn toàn tính ngẫu nhiên trong quá trình tạo block Proof of Work.

Điều chỉnh độ khó và hashrate

Hashrate đo số phép tính Proof of Work mà thợ đào thực hiện tổng cộng trong một khoảng thời gian.

Độ khó xác định mức độ khó để tìm một hash block đạt yêu cầu.

Khi hashrate tăng trong lúc độ khó không đổi, block thường xuất hiện nhanh hơn.

Khi hashrate giảm trong lúc độ khó không đổi, block thường xuất hiện chậm hơn.

Điều chỉnh độ khó thay đổi mục tiêu để đưa khoảng thời gian block dự kiến trở lại gần mục tiêu của giao thức.

Độ khó không đo trực tiếp mức tiêu thụ điện hoặc số lượng máy đào chính xác.

Ước tính hashrate thường được suy ra từ độ khó và thời gian block quan sát được, nên các ước tính ngắn hạn có thể nhiễu.

Điều chỉnh độ khó và thời gian block

Thời gian block mục tiêu là mục tiêu thống kê dài hạn, không phải lịch trình được đảm bảo.

Mạng có mục tiêu mười phút vẫn có thể tạo hai block hợp lệ cách nhau vài giây.

Mạng cũng có thể trải qua khoảng thời gian dài hơn nhiều so với mười phút mà không tạo được block nào.

Điều chỉnh độ khó thay đổi mức trung bình dự kiến qua nhiều lần thử.

Cơ chế này không buộc thợ đào công bố block vào một dấu thời gian cụ thể.

Vì vậy, người dùng không nên cho rằng giao dịch sẽ nhận xác nhận đầu tiên vào đúng một thời điểm chỉ dựa trên khoảng thời gian block mục tiêu.

Điều chỉnh độ khó và phát hành coin

Nhiều loại tiền mã hóa Proof of Work tạo coin mới thông qua phần thưởng block.

Khi block xuất hiện nhanh hơn dự kiến, phần thưởng block trong giai đoạn đó cũng được phát hành nhanh hơn dự kiến.

Khi block xuất hiện chậm hơn, tốc độ phát hành mới giảm xuống.

Điều chỉnh độ khó đưa tốc độ phát hành dài hạn trở lại gần lịch trình mà giao thức đặt ra.

Cơ chế này không thay đổi số coin được phân bổ cho mỗi block, trừ khi một quy tắc đồng thuận riêng quy định điều đó.

Việc giảm phần thưởng block và điều chỉnh độ khó có thể xảy ra gần nhau, nhưng đây là hai cơ chế độc lập.

Điều chỉnh độ khó và halving

Halving giảm trợ cấp block trả cho thợ đào theo lịch phát hành đã định trước.

Điều chỉnh độ khó thay đổi lượng công việc tính toán cần thiết để tìm một block hợp lệ.

Halving có thể ảnh hưởng đến lợi nhuận đào và khiến một số thợ đào ngừng hoạt động.

Nếu hashrate giảm sau halving, thuật toán độ khó cuối cùng có thể giảm độ khó để phản ánh sức mạnh đào thấp hơn.

Việc điều chỉnh không khôi phục phần thưởng block cũ.

Halving thay đổi số coin phát hành mỗi block, còn điều chỉnh độ khó hướng đến thời gian giữa các block.

Điều chỉnh độ khó và Difficulty Bomb

Điều chỉnh độ khó thông thường nhằm ổn định việc tạo block Proof of Work.

Difficulty Bomb là thành phần độ khó tăng có chủ đích, được thiết kế để khiến hoạt động đào ngày càng khó khả thi.

Ethereum Proof of Work trước đây có Difficulty Bomb nhằm thúc đẩy quá trình chuyển sang Proof of Stake.

Ethereum hoàn tất quá trình chuyển đổi này vào tháng 9 năm 2022 và không còn sử dụng độ khó đào Proof of Work.

Tài liệu Proof of Stake hiện tại của Ethereum giải thích rằng cơ hội tạo block được tổ chức thành các slot dài mười hai giây, thay vì được kiểm soát thông qua độ khó đào.

Vì vậy, điều chỉnh mục tiêu để ổn định và Ice Age của giao thức có mục đích gần như trái ngược nhau.

Điều chỉnh độ khó mạng và độ khó của mining pool

Độ khó mạng xác định block có hợp lệ trên toàn bộ blockchain hay không.

Mining pool thường gán mức độ khó share thấp hơn cho từng thợ đào.

Share chứng minh thợ đào đã thực hiện một lượng công việc có thể đo lường cho pool, dù kết quả không đạt mục tiêu của mạng.

Pool dùng các share được gửi lên để ước tính đóng góp của từng thợ đào và tính phân bổ phần thưởng.

Hệ thống độ khó thay đổi, thường gọi là vardiff, có thể tăng hoặc giảm độ khó share để mỗi thiết bị đào gửi share với tần suất phù hợp.

Độ khó của pool không làm thay đổi độ khó đồng thuận của blockchain.

Chỉ hash đáp ứng toàn bộ mục tiêu mạng mới có thể tạo block hợp lệ.

Điều chỉnh độ khó và lợi nhuận đào

Lợi nhuận đào phụ thuộc vào phần thưởng block, phí giao dịch, giá tài sản, chi phí điện, hiệu suất phần cứng, phí pool và độ khó mạng.

Độ khó tăng thường làm giảm số block hoặc share pool dự kiến mà một lượng hashrate cố định có thể kiếm được.

Độ khó giảm làm tăng sản lượng dự kiến của cùng phần cứng, nếu các điều kiện khác không đổi.

Do đó, thay đổi độ khó có thể ảnh hưởng đến khả năng sinh lời của thiết bị đào cũ hoặc kém hiệu quả hơn.

Hành vi của thợ đào sau đó có thể tiếp tục ảnh hưởng đến hashrate, tạo thành vòng phản hồi liên tục giữa lợi nhuận và độ khó.

Giá token tăng có thể thu hút hashrate trước lần điều chỉnh tiếp theo, trong khi giá giảm mạnh có thể khiến thợ đào rời mạng.

Dịch chuyển hashrate và dao động độ khó

Thợ đào có thể chuyển phần cứng tương thích giữa các loại tiền mã hóa dựa trên lợi nhuận dự kiến.

Thợ đào có thể chuyển hashrate sang mạng khi độ khó tương đối thấp và rời đi sau khi độ khó tăng.

Những dịch chuyển lớn có thể khiến block nhanh rồi lại chậm.

Tình trạng này đôi khi được gọi là dao động hashrate hoặc hành vi chuyển coin để đào.

Các mạng có thị trường đào nhỏ có thể đặc biệt dễ bị ảnh hưởng vì một hoạt động đào có thể chiếm tỷ trọng lớn trong tổng hashrate.

Các thuật toán phản ứng linh hoạt như DigiShield hoặc ASERT một phần được thiết kế để giảm lợi ích và gián đoạn do những dịch chuyển này gây ra.

Điều chỉnh quá mạnh có thể tạo ra dao động mới, còn điều chỉnh quá chậm có thể khiến người dùng phải chờ block.

Điều chỉnh độ khó và bảo mật blockchain

Độ khó cho biết lượng công việc dự kiến cần thiết để tạo block hợp lệ theo mục tiêu hiện tại.

Tổng hashrate mạng cao hơn thường làm tăng tài nguyên tính toán cần thiết để tổ chức lại lịch sử Proof of Work gần đây.

Bản thân việc điều chỉnh độ khó không tạo ra hashrate.

Cơ chế này thay đổi mục tiêu để phù hợp với lượng công việc quan sát được gần đây trên mạng.

Nếu hashrate giảm lâu dài, độ khó có thể giảm để thợ đào trung thực tiếp tục tạo block gần với khoảng thời gian mục tiêu.

Tuy nhiên, hashrate giảm vẫn có thể đồng nghĩa kẻ tấn công cần ít sức mạnh tính toán hơn trước để thách thức mạng.

Thời gian block ổn định và bảo mật kinh tế mạnh có liên quan nhưng không phải cùng một mục tiêu.

Điều chỉnh độ khó và lựa chọn chuỗi

Node Proof of Work thường so sánh lịch sử các chuỗi cạnh tranh dựa trên tổng công việc tích lũy, thay vì chỉ dựa vào số block.

Block được đào ở độ khó cao hơn đóng góp nhiều công việc hơn block được đào ở độ khó thấp hơn.

Điều này ngăn kẻ tấn công tự động thắng chỉ bằng cách tạo một chuỗi dài hơn hoàn toàn từ các block cực dễ.

Bitcoin Core tính bằng chứng của block từ mục tiêu được mã hóa và sử dụng tổng công việc chuỗi khi xác định chuỗi hợp lệ tốt nhất.

Vì vậy, quy tắc điều chỉnh độ khó không chỉ quan trọng đối với thời gian tạo block mà còn giúp so sánh chuỗi nhất quán.

Node phải thống nhất về mục tiêu chính xác của từng block trước khi thống nhất về đóng góp của block đó vào tổng công việc.

Điều chỉnh độ khó và xác nhận giao dịch

Điều chỉnh độ khó không trực tiếp phê duyệt hoặc từ chối giao dịch của người dùng.

Cơ chế này ảnh hưởng đến tần suất dự kiến mà thợ đào tạo các block chứa giao dịch.

Nếu độ khó tạm thời quá cao so với hashrate hiện có, người dùng có thể phải chờ lâu hơn để nhận xác nhận.

Nếu độ khó quá thấp, block có thể xuất hiện nhanh cho đến khi thuật toán tăng độ khó.

Ví và dịch vụ thanh toán có thể yêu cầu một số lần xác nhận trước khi xem khoản chuyển là đủ an toàn.

Số xác nhận đo số block được chấp nhận có chứa hoặc nối tiếp giao dịch, chứ không đo thời gian thực đã trôi qua.

Điều chỉnh độ khó và phí giao dịch

Điều chỉnh độ khó không trực tiếp thiết lập phí giao dịch tiền mã hóa.

Ảnh hưởng đến phí có thể xảy ra gián tiếp thông qua việc tạo block.

Block chậm hơn làm giảm năng lực xử lý giao dịch trong một khoảng thời gian cố định.

Nếu nhu cầu vẫn cao, người dùng có thể đưa ra mức phí cao hơn để cạnh tranh giành năng lực hạn chế đó.

Block nhanh hơn mục tiêu tạm thời làm tăng năng lực mỗi giờ và có thể giảm áp lực phí tức thời.

Diễn biến phí cũng phụ thuộc vào quy tắc kích thước block, nhu cầu giao dịch, chính sách của thợ đào và hoạt động ứng dụng.

Dấu thời gian của block

Phép tính độ khó thường phụ thuộc vào dấu thời gian trong header block.

Thợ đào chọn dấu thời gian, nhưng quy tắc đồng thuận giới hạn những giá trị mà node chấp nhận.

Dấu thời gian của block không phải phép đo hoàn toàn chính xác từ một đồng hồ toàn cầu đáng tin cậy.

Chênh lệch nhỏ có thể phát sinh từ cài đặt đồng hồ, phần mềm đào, độ trễ mạng và phạm vi được giao thức cho phép.

Do đó, thuật toán độ khó cần được thiết kế để chịu được nhiễu dấu thời gian thông thường.

Một số giao thức sử dụng phép tính thời gian trung vị hoặc quy tắc đặc biệt tại ranh giới để giảm ảnh hưởng của một dấu thời gian bất thường.

Tấn công Time-Warp

Tấn công Time-Warp tìm cách thao túng dấu thời gian của block để thuật toán độ khó tính ra mục tiêu dễ hơn mức hợp lý theo thời gian thực.

Kẻ tấn công có thể nhắm tới việc phát hành coin nhanh hơn hoặc giảm yêu cầu Proof of Work.

Khả năng thực hiện tấn công phụ thuộc vào quy tắc dấu thời gian, công thức điều chỉnh, sự phối hợp của thợ đào và tỷ lệ hashrate do kẻ tấn công kiểm soát.

Các thiết kế độ khó và testnet hiện đại có thể bao gồm biện pháp bảo vệ đặc biệt trước những cách thao túng dấu thời gian đã biết.

BIP-94 dành cho Bitcoin Testnet4 đưa ra giới hạn dấu thời gian trong giai đoạn điều chỉnh độ khó nhằm hạn chế một phương thức Time-Warp có thể khuếch đại các đợt bùng nổ block trên testnet.

Các biện pháp chống thao túng dấu thời gian phải tương thích với đồng thuận, vì các node không thể bất đồng về việc dấu thời gian của block có được chấp nhận hay không.

Mạng thử nghiệm Bitcoin và độ khó tối thiểu

Mạng thử nghiệm công khai cần duy trì khả năng sử dụng ngay cả khi có rất ít sức mạnh đào.

Do đó, mạng thử nghiệm Bitcoin có các quy tắc khác với cơ chế độ khó trên mainnet.

Bitcoin Testnet4 cho phép tạo block có độ khó tối thiểu nếu đã hơn hai mươi phút kể từ block trước đó, ngoại trừ block đầu tiên của một giai đoạn điều chỉnh độ khó.

BIP-94 cũng thay đổi block trước đó được dùng làm mục tiêu cơ sở cho lần điều chỉnh của giai đoạn tiếp theo.

Thay đổi này được thiết kế để giảm tình trạng bùng nổ block xảy ra khi block độ khó tối thiểu xuất hiện tại ranh giới điều chỉnh.

Không nên dùng quy tắc testnet để dự đoán hoạt động mainnet vì mainnet không cho phép ngoại lệ độ khó tối thiểu tương tự.

Điều chỉnh độ khó khẩn cấp

Điều chỉnh độ khó khẩn cấp là quy tắc đặc biệt nhằm giảm độ khó khi tốc độ tạo block trở nên chậm đến mức nguy hiểm.

Quy tắc này có thể giúp mạng nhỏ hơn phục hồi sau khi sức mạnh đào giảm đột ngột.

Quy tắc cũng có thể tạo động lực ngoài ý muốn nếu thợ đào có thể kích hoạt giai đoạn độ khó thấp bất thường rồi quay lại để nhận phần thưởng nhanh.

Do đó, quy tắc khẩn cấp phải cân bằng giữa khả năng phục hồi mạng và khả năng chống thao túng có chiến lược.

Thuật toán điều chỉnh thông thường được thiết kế tốt có thể giảm nhu cầu về một cơ chế khẩn cấp riêng.

Điều chỉnh độ khó khi chuỗi bị phân tách

Blockchain bị phân tách có thể chia thợ đào thành hai mạng không tương thích.

Mỗi chuỗi mới có thể chỉ còn một phần hashrate ban đầu.

Nếu hai chuỗi giữ nguyên độ khó ban đầu, chuỗi có ít thợ đào hơn ban đầu có thể tạo block chậm hơn nhiều.

Thuật toán độ khó của chuỗi đó cuối cùng có thể giảm yêu cầu mục tiêu, nhưng tốc độ phục hồi phụ thuộc vào quy tắc điều chỉnh.

Việc phân tách chuỗi cũng có thể khuyến khích thợ đào liên tục chuyển mạng theo lợi nhuận ngắn hạn.

Nhà thiết kế giao thức có thể áp dụng thuật toán điều chỉnh mới nếu hệ thống kế thừa không phù hợp với môi trường đào sau phân tách.

Thợ đào có thể kiểm soát độ khó không?

Không thợ đào riêng lẻ nào có thể đơn giản tự chọn độ khó mạng thấp hơn cho một block hợp lệ.

Mục tiêu bắt buộc được tính từ các block đã chấp nhận trước đó theo quy tắc đồng thuận.

Node từ chối block nếu mục tiêu được khai báo hoặc Proof of Work không đáp ứng các quy tắc đó.

Thợ đào cùng tác động gián tiếp đến độ khó tương lai thông qua tốc độ tạo block.

Thợ đào có đủ ảnh hưởng cũng có thể thử các chiến thuật dấu thời gian hoặc phối hợp dịch chuyển hashrate.

Đó là lý do thuật toán độ khó cần được phân tích kỹ về kinh tế và bảo mật.

Nhà phát triển có thể thay đổi thuật toán độ khó không?

Nhà phát triển có thể đề xuất và triển khai phần mềm sử dụng thuật toán độ khó mới.

Họ không thể âm thầm khiến các quy tắc không tương thích được mọi node độc lập chấp nhận.

Thay đổi đồng thuận thường cần một bản nâng cấp blockchain được thợ đào, nhà vận hành node, nhà cung cấp ví, dịch vụ hạ tầng và hệ sinh thái rộng hơn phối hợp chấp nhận.

Node tiếp tục áp dụng quy tắc cũ có thể từ chối block được tạo theo phép tính mới.

Vì vậy, thay đổi thiếu phối hợp có thể chia blockchain thành các mạng không tương thích.

Điều chỉnh độ khó là mã quan trọng đối với đồng thuận, nên cần được rà soát và kiểm thử kỹ trước khi mạng lớn áp dụng thay đổi.

Cách xem độ khó tiền mã hóa

Trình khám phá blockchain thường hiển thị độ khó mạng hiện tại, mục tiêu, thời gian block, hashrate ước tính và dự báo lần điều chỉnh tiếp theo.

Full node cũng có thể cung cấp độ khó thông qua giao diện dòng lệnh hoặc RPC.

Bảng điều khiển của mining pool có thể hiển thị độ khó mạng cùng với độ khó share thấp hơn được gán cho từng worker.

Người dùng nên xác minh thông số đang hiển thị trước khi so sánh giá trị.

Không phải lúc nào cũng có thể so sánh trực tiếp độ khó giữa các loại tiền mã hóa khác nhau vì thuật toán hash và mục tiêu tham chiếu có thể khác nhau.

Mạng có độ khó hiển thị bằng con số cao hơn không đương nhiên an toàn hơn mọi mạng có con số thấp hơn.

Ước tính lần điều chỉnh độ khó tiếp theo

Ước tính lần điều chỉnh tiếp theo sử dụng số lượng và thời gian của các block gần đây để dự đoán lần điều chỉnh mục tiêu có thể xảy ra.

Ước tính có thể thay đổi sau mỗi block mới vì việc tìm block Proof of Work là ngẫu nhiên.

Ước tính cũng có thể thay đổi khi thợ đào tăng hoặc giảm hashrate trước mốc điều chỉnh.

Trình khám phá có thể đưa ra dự báo dựa trên dữ liệu, nhưng giá trị đồng thuận cuối cùng phụ thuộc vào toàn bộ giai đoạn và công thức chính xác của giao thức.

Trader và thợ đào không nên xem ước tính đầu giai đoạn là chắc chắn.

Độ khó cao hơn có nghĩa giá tiền mã hóa tăng không?

Độ khó đào cao hơn không đảm bảo giá tiền mã hóa sẽ tăng.

Độ khó có thể tăng vì nhiều thợ đào hoạt động sau khi giá tăng trước đó.

Độ khó cũng có thể tăng do triển khai phần cứng hiệu quả hơn hoặc điều kiện điện năng được cải thiện.

Mối quan hệ có thể diễn ra theo cả hai chiều: giá ảnh hưởng đến lợi nhuận đào, còn mức độ tham gia đào ảnh hưởng đến độ khó.

Giá thị trường còn phụ thuộc vào thanh khoản, mức độ chấp nhận, quy định, nhu cầu nhà đầu tư, nguồn cung token và điều kiện kinh tế rộng hơn.

Độ khó là chỉ số về mạng và hoạt động đào, không phải công cụ dự báo giá đáng tin cậy nếu đứng riêng lẻ.

Độ khó giảm có nghĩa blockchain đang thất bại không?

Độ khó thấp hơn có thể cho thấy hashrate tham gia trong giai đoạn được đo đã giảm.

Nguyên nhân có thể là lợi nhuận đào thấp hơn, thay đổi năng lượng theo mùa, dịch chuyển phần cứng, quy định hoặc cạnh tranh thị trường thông thường.

Độ khó giảm không tự động có nghĩa blockchain đã ngừng hoạt động.

Việc điều chỉnh có thể đang vận hành đúng thiết kế, khôi phục tốc độ tạo block trung bình sau khi thợ đào rời mạng.

Tuy vậy, cần đánh giá xu hướng giảm dài hạn cùng với hashrate, mức độ tập trung của thợ đào, khoảng thời gian block, chi phí bảo mật, hoạt động và động lực kinh tế.

Rủi ro khi thiết kế cơ chế điều chỉnh độ khó kém

Thuật toán phản ứng quá chậm có thể khiến mạng tạo block cực chậm sau khi hashrate giảm.

Thuật toán phản ứng quá nhanh có thể khuếch đại thay đổi thời gian ngẫu nhiên và tạo mục tiêu thiếu ổn định.

Độ trễ có thể dự đoán được có thể khuyến khích thợ đào tham gia khi độ khó thấp và rời đi khi độ khó cao.

Biện pháp bảo vệ dấu thời gian yếu có thể khiến thuật toán dễ bị thao túng.

Sai số làm tròn hoặc các cách triển khai không nhất quán có thể khiến node tính ra mục tiêu khác nhau.

Mã độ khó sai có thể vô tình gây phân tách chuỗi vì một số node chấp nhận block mà các node khác từ chối.

Do đó, các triển khai đồng thuận cần bộ vector kiểm thử dùng chung và quy tắc số học số nguyên chính xác.

Câu hỏi thường gặp

Điều chỉnh độ khó là gì, nói đơn giản?

Điều chỉnh độ khó là quy trình tự động khiến việc đào Proof of Work khó hơn hoặc dễ hơn để block tiếp tục xuất hiện gần với khoảng thời gian trung bình mà mạng dự kiến.

Vì sao độ khó đào thay đổi?

Độ khó thay đổi vì hashrate đào có thể tăng hoặc giảm, khiến block xuất hiện nhanh hoặc chậm hơn dự kiến.

Điều gì xảy ra khi độ khó tăng?

Trung bình, thợ đào phải thực hiện nhiều phép tính hash hơn để tìm block đáp ứng mục tiêu Proof of Work thấp hơn.

Điều gì xảy ra khi độ khó giảm?

Mục tiêu Proof of Work trở nên dễ đáp ứng hơn, cho phép hashrate còn lại tạo block nhanh hơn trung bình.

Ai thay đổi độ khó tiền mã hóa?

Phần mềm đồng thuận của mạng tự động tính độ khó từ các block trước theo quy tắc giao thức đã định.

Một thợ đào có thể giảm độ khó mạng không?

Không, một thợ đào không thể tự công bố mục tiêu dễ hơn, trừ khi thuật toán đồng thuận cho phép mục tiêu đó.

Bitcoin điều chỉnh độ khó thường xuyên như thế nào?

Bitcoin Mainnet điều chỉnh độ khó sau mỗi 2,016 block, tương ứng với khoảng hai tuần theo dự kiến.

Thời gian block mục tiêu của Bitcoin là bao lâu?

Bitcoin đặt mục tiêu khoảng thời gian trung bình giữa các block vào khoảng mười phút.

Độ khó Bitcoin có thể thay đổi bao nhiêu trong một lần?

Bitcoin giới hạn mỗi lần điều chỉnh mainnet, sao cho độ khó không thể tăng quá bốn lần hoặc giảm xuống dưới một phần tư mức trước đó.

Dogecoin có điều chỉnh độ khó khác không?

Có. Dogecoin sử dụng DigiShield để điều chỉnh độ khó đào Scrypt sau mỗi block.

Điều chỉnh độ khó theo từng block là gì?

Đây là hệ thống tính lại mục tiêu Proof of Work sau mỗi block mới, thay vì chờ một giai đoạn cố định dài.

DigiShield là gì?

DigiShield là hệ thống điều chỉnh độ khó theo từng block, có khả năng phản ứng với thay đổi hashrate đào nhanh.

ASERT là gì?

ASERT là phương pháp điều chỉnh độ khó theo hàm mũ, so sánh tốc độ tạo block thực tế với lịch trình lý tưởng gắn với một block tham chiếu.

Độ khó có giống hashrate không?

Không. Độ khó là yêu cầu về công việc để tạo block hợp lệ, còn hashrate ước tính lượng công việc tính toán mà thợ đào thực hiện mỗi giây.

Độ khó có giống mục tiêu không?

Hai giá trị có quan hệ nghịch vì độ khó cao hơn tương ứng với mục tiêu Proof of Work thấp hơn.

Điều chỉnh độ khó có giống halving không?

Không. Halving thay đổi phần thưởng mỗi block, còn điều chỉnh độ khó thay đổi lượng công việc dự kiến cần thiết để tìm block.

Điều chỉnh độ khó có giống Difficulty Bomb không?

Không. Điều chỉnh thông thường ổn định thời gian block, còn Difficulty Bomb lịch sử của Ethereum cố ý khiến hoạt động đào Proof of Work ngày càng khó.

Ethereum hiện có điều chỉnh độ khó đào không?

Không. Ethereum thay hoạt động đào Proof of Work bằng xác thực Proof of Stake vào tháng 9 năm 2022.

Độ khó cao hơn có làm tăng phí giao dịch không?

Không trực tiếp, dù block chậm tạm thời có thể giảm năng lực mỗi giờ và tăng cạnh tranh để giao dịch được đưa vào block.

Độ khó có ảnh hưởng đến giao dịch đã xác nhận không?

Độ khó không thay đổi số dư hiện có hay nội dung giao dịch, nhưng ảnh hưởng đến thời gian dự kiến và tổng công việc của các block tiếp theo.

Điều chỉnh độ khó có thể đảo ngược giao dịch không?

Không. Điều chỉnh lại mục tiêu chỉ thay đổi yêu cầu Proof of Work trong tương lai và không tự đảo ngược khoản thanh toán đã được xác nhận.

Vì sao thời gian block không chính xác tuyệt đối?

Đào Proof of Work mang tính xác suất, nên khoảng thời gian mục tiêu là mức trung bình dài hạn chứ không phải lịch cố định.

Độ khó share của pool là gì?

Độ khó share của pool là ngưỡng công việc thấp hơn dùng để đo đóng góp của thợ đào và tách biệt với độ khó đồng thuận của mạng.

Vardiff là gì?

Vardiff là hệ thống của mining pool điều chỉnh độ khó share của worker để duy trì tần suất gửi share phù hợp.

Giai đoạn điều chỉnh độ khó là gì?

Đây là khoảng block hoặc khoảng thời gian được dùng để đo tốc độ tạo block khi tính mục tiêu Proof of Work mới.

Điều chỉnh độ khó khẩn cấp là gì?

Đây là quy tắc đặc biệt được thiết kế để giảm độ khó khi việc tạo block chậm đến mức nguy hiểm sau khi hashrate giảm mạnh.

Tấn công Time-Warp là gì?

Tấn công Time-Warp thao túng dấu thời gian của block nhằm khiến mạng tính ra mục tiêu dễ hơn mức hợp lý.

Có thể dự đoán điều chỉnh độ khó không?

Có thể ước tính dựa trên các block gần đây, nhưng giá trị cuối cùng có thể thay đổi khi có thêm block và hashrate biến động.

Độ khó tăng có nghĩa thợ đào đang có lợi nhuận không?

Điều này có thể cho thấy hashrate tham gia tăng, nhưng lợi nhuận còn phụ thuộc vào giá tài sản, điện, hiệu suất phần cứng, phần thưởng và phí.

Độ khó giảm có nghĩa tiền mã hóa kém an toàn không?

Điều này có thể cho thấy hashrate giảm, nhưng cần đánh giá bảo mật dựa trên tổng công việc tích lũy, mức độ tập trung hoạt động đào, chi phí tấn công, kinh tế và các điều kiện mạng khác.

Hai loại tiền mã hóa có thể có cùng độ khó không?

Chúng có thể hiển thị cùng một giá trị số, nhưng lượng công việc có thể không tương đương nếu mạng sử dụng thuật toán hash hoặc mục tiêu tham chiếu khác nhau.

Vì sao điều chỉnh độ khó là quy tắc đồng thuận?

Mọi node phải tính cùng một mục tiêu bắt buộc để tất cả bên tham gia thống nhất về tính hợp lệ của block được đào.

Kết luận

Điều chỉnh độ khó là cơ chế Proof of Work thay đổi yêu cầu đào để giữ tốc độ tạo block trung bình gần với khoảng thời gian mục tiêu của mạng tiền mã hóa.

Cơ chế này tăng độ khó khi block xuất hiện quá nhanh và giảm độ khó khi block xuất hiện quá chậm.

Việc điều chỉnh được thực hiện bằng cách thay đổi mục tiêu Proof of Work mà hash block hợp lệ phải thấp hơn.

Bitcoin tính lại mục tiêu mainnet sau mỗi 2,016 block và giới hạn mức điều chỉnh mỗi lần.

Các mạng khác sử dụng hệ thống điều chỉnh theo từng block, đường trung bình động, DigiShield, ASERT hoặc quy tắc khẩn cấp bổ sung để phản ứng nhanh hơn với thay đổi hashrate.

Thiết kế phù hợp phụ thuộc vào khoảng cách block, quy mô thị trường đào, phần cứng tương thích, quy tắc dấu thời gian và tốc độ dịch chuyển hashrate.

Độ khó không giống hashrate, phần thưởng block, phí giao dịch, độ khó share của pool, halving hay Difficulty Bomb.

Độ khó không đảm bảo thời gian xác nhận chính xác vì hoạt động đào Proof of Work vẫn mang tính xác suất.

Độ khó cũng không tạo ra sức mạnh đào hay đảm bảo an toàn kinh tế, dù giúp ổn định việc tạo block khi mức độ tham gia đào thay đổi.

Thuật toán điều chỉnh độ khó an toàn phải có tính xác định, chống thao túng dấu thời gian, ổn định về mặt kinh tế và được mọi node xác thực triển khai nhất quán.

Hiểu về điều chỉnh độ khó giúp người dùng tiền mã hóa diễn giải điều kiện đào, thời gian block, bảo mật mạng, lịch phát hành và ảnh hưởng vận hành của thay đổi hashrate.