Bitcoin staking là gì? Ý tưởng đột phá của dự án Babylon

1. Vấn đề mà Bitcoin Staking giải quyết

Những năm gần đây, lĩnh vực blockchain chứng kiến sự chiếm ưu thế của các chuỗi Proof of Stake (PoS) so với Proof of Work (PoW), mà điển hình là sự kiện The Merge của Ethereum, chuyển từ PoW sang PoS. Trong khi các blockchain PoW yêu cầu khả năng tính toán của phần cứng thì các blockchain PoS bảo mật mạng lưới dựa trên số lượng stake.

Tuy nhiên, các blockchain thế hệ mới, dù ưu tiên lựa chọn PoS, vẫn không tránh khỏi khó khăn trong giai đoạn khởi chạy hệ thống (bootstrap phase). Ở đó, việc một cá nhân/tổ chức chi tiền để chiếm lượng stake lớn và nắm quyền chi phối hệ thống vẫn còn khả thi, hoặc, chuỗi phải chi trả lợi nhuận cao để thu hút các nhà vận hành và dẫn đến lạm phát nền kinh tế chuỗi nhanh chóng.

Đội ngũ Babylon đã giới thiệu đề xuất tận dụng các điểm mạnh của blockchain trị giá hơn 1 nghìn tỷ USD, Bitcoin (BTC), mang tài sản quý giá là tính bảo mật đến các chuỗi PoS khác. Từ đây, dự án nổi bật của Bitcoin layer 2 này đã giải quyết hai vấn đề:

• Tăng tính bảo mật của các chuỗi PoS (đặc biệt là chuỗi mới được xây dựng).
• Người nắm giữ Bitcoin kiếm được lợi nhuận thay vì chỉ nắm giữ và chờ BTC tăng giá.

Để đạt được mục tiêu này, Babylon sử dụng ba khía cạnh chính của Bitcoin:

• Sử dụng Bitcoin làm tài sản gốc
• Bitcoin, máy chủ nhãn thời gian được bảo mật bởi PoW
• Bitcoin, blockchain kháng tập trung hoá mạnh nhất trên thế giới.

Dựa trên cơ sở đó, Babylon xây dựng bộ giao thức chia sẻ bảo mật Bitcoin, bao gồm hai giao thức:

• Bitcoin timestamping (Nhãn thời gian Bitcoin): giao thức này gửi nhãn thời gian gọn nhẹ và có thể xác minh của bất kỳ dữ liệu nào (từ các chuỗi PoS) đến Bitcoin. Các chuỗi PoS có kiểm tra tính đúng đắn của dữ liệu nhờ timestamp được ghi trên Bitcoin.
• Staking Bitcoin: giao thức này cho phép Bitcoin – trở thành tài sản đảm bảo, cung cấp nền kinh tế bảo mật cho bất kỳ hệ thống phi tập trung nào thông qua staking không cần tin cậy (tự quản lý).

2. Bitcoin Timestamping là gì

Giao thức nhãn thời gian Bitcoin của Babylon cho phép bất kỳ dữ liệu nào được gửi đến Babylon có được dấu thời gian (timestamp) Bitcoin. Mức độ bảo mật của những dấu thời gian tăng dần theo thời gian. Một trong những ứng dụng chính của giao thức này là đánh dấu thời gian các chuỗi PoS để tăng cường tính toàn vẹn và bảo mật, chẳng hạn như chống lại các cuộc tấn công long-range attack (tấn công chuỗi dài nhất). 

Bạn đọc có thể hình dung việc gắn nhãn timestamp giống như việc gắn mã đơn hàng, mã này là duy nhất và bất biến trong hệ thống, ghi nhận thời gian đặt hàng, các sản phẩm bạn đặt mua. Trên hệ thống Bitcoin, nhãn này chỉ thời gian mà khối (block) được hoàn tất.

Giao thức Bitcoin Timestamping bao gồm Bitcoin là dịch vụ nhãn thời gian, chuỗi Babylon là dịch vụ tổng hợp checkpoint (điểm kiểm tra) và khả dụng dữ liệu (Data Availability), và các chuỗi PoS khác là bên sử dụng dịch vụ bảo mật.

Long-range attack: hình thức tấn công vào mạng blockchain PoS, khi một thực thể trong mạng lưới chiếm lượng stake đủ lớn và tiến hành viết lại dữ liệu của toàn bộ chuỗi nhằm vượt qua chuỗi chính. 

Từ đó, Babylon có thể đạt được nhiều ứng dụng :

• Fast Unbonding (Kết thúc nhanh ràng buộc): các blockchain Proof of Stake (PoS) thường yêu thời gian khoá token dài ngày để chống lại các cuộc tấn công long-range attack. Ví dụ: Polkadot (28 ngày), Cosmos (21 ngày),…Nguồn bảo mật từ Bitcoin có thể giảm thời gian các cơ chế này xuống vài giờ.

• Khởi động nhanh các blockchain mới (Bootstrapping new zones): nguồn bảo mật từ Bitcoin có thể được sử dụng để khởi động nhanh các blockchain mới, vốn phải đối mặt với hai lựa chọn khó khăn khi khởi chạy hệ thống: cần trả lợi nhuận cao để thu hút người vận hành nhằm đạt được tính bảo mật, tuy nhiên, chuỗi vẫn phải giữ sự lạm phát token không ra ngoài tầm kiểm soát về dài hạn.

• Bảo vệ các giao dịch quan trọng (Protecting important transactions): nguồn bảo mật từ Bitcoin có thể được sử dụng để bảo vệ các giao dịch quan trọng trong khi các giao dịch bình thường được hoàn tất nhanh chóng.

• Khả năng kháng tập trung hoá của Bitcoin: được sử dụng trong việc ngăn chặn sự kiểm duyệt từ các bên thứ ba hoặc các thực thể có quyền lực, cho phép tất cả các giao dịch hợp lệ được thêm vào chuỗi mà không bị loại bỏ hoặc cản trở bởi bất kỳ cá nhân hoặc tổ chức nào có ý định kiểm soát hoặc hạn chế thông tin.

• Staking Bitcoin: giao thức nhãn thời gian Bitcoin (Bitcoin timestamping protocol) đóng vai trò nền tảng trong giao thức staking Bitcoin, cung cấp sự đồng bộ giữa các chuỗi PoS và Bitcoin.

3. Bitcoin Staking là gì ?

Giao thức của Babylon cho phép stake Bitcoin cho các chuỗi PoS mà không cần bất kỳ bên thứ 3 (third-party custody), cầu nối (bridges) hay wrap token. Bên cạnh đó, giao thức này cung cấp tính bảo đảm cho nền kinh tế của các chuỗi PoS trong khi vẫn đảm bảo việc rút  stake nhanh chóng để tăng tính thanh khoản cho các chủ sở hữu Bitcoin. Bên cạnh đó, Bitcoin staking được thiết kế như một plug-in mô-đun tương thích với các giao thức đồng thuận PoS khác nhau và phục vụ như một thành phần cơ bản để xây dựng các giao thức Restaking.

Các thuộc tính bảo mật trên giao thức Bitcoin staking là gì :

• Bảo mật PoS: trong trường hợp vi phạm giao thức, 1/3 lượng stake Bitcoin sẽ bị phạt
• Bảo mật cho người stake: stake Bitcoin được đảm bảo tính bảo mật và có thể rút bất kỳ lúc nào, miễn là người staking (hoặc validator được ủy quyền) tuân thủ trung thực theo giao thức.
• Tính thanh khoản cho người stake: rút stake Bitcoin được bảo mật và nhanh chóng mà không cần cơ chế đồng thuận.

3.1 Quá trình Staking Bitcoin

Từ góc độ của một người staking Bitcoin, giao thức staking Bitcoin hoạt động như sau:

Staking Bitcoin: người staking bắt đầu quá trình bằng cách gửi một giao dịch staking đến chuỗi Bitcoin, khóa Bitcoin của mình trong một kho bảo mật tự quản (self-custodian vault). Điều này tạo ra một UTXO với hai điều kiện để chi tiêu:

• Timelock (thời gian khoá): sau mốc thời gian này, người tham gia staking có thể sử dụng khóa bí mật (secret key) để rút Bitcoin.
• Đốt UTXO này nhờ một loại chữ ký một lần đặc biệt (EOTS – extractable one-time signature). Trong trường hợp ủy thác (delegate), EOTS này thuộc về validator mà stake được ủy quyền.

Xác thực trên chuỗi PoS: khi giao dịch staking được xác nhận trên chuỗi Bitcoin, người staking (hoặc validator được người staking ủy quyền) có thể tham gia xác thực trên chuỗi PoS bằng cách sử dụng khóa bí mật EOTS trên. Trong quá trình tham gia xác thực, có hai hướng có thể xảy ra:

• Hướng tích cực: người tham gia staking tuân thủ theo giao thức và kiếm được lợi nhuận. Người staking sau đó có thể rút stake qua hai cách: đợi timelock hiện tại hết hạn rồi rút tiền; hoặc gửi một giao dịch rút stake đến chuỗi Bitcoin, lượng stake sẽ được mở khóa và trả lại cho người dùng sau một khoảng thời gian nhất định theo giao thức.
• Hướng tiêu cực: nếu người tham gia staking có hành vi xấu, ví dụ, tham gia vào các cuộc tấn công chi tiêu kép (double-spending attacks) trên chuỗi PoS, giao thức staking sẽ tiết lộ khóa bí mật EOTS ra bên ngoài. Do đó, bất kỳ ai cũng có thể mạo danh người staking để gửi một giao dịch phạt trên chuỗi Bitcoin và đốt số stake Bitcoin của kẻ này. Cách này đảm bảo rằng các vi phạm sẽ bị phạt, duy trì sự toàn vẹn tổng thể của hệ thống.

3.2 Thiết kế cốt lõi của giao thức Bitcoin staking là gì

Giao thức Bitcoin staking giới thiệu một cơ chế để tạo điều kiện cho việc phạt để phản ứng với các vi phạm. Cơ chế này xoay quanh việc tiết lộ khóa bí mật (secret key) của người staking mỗi khi có vi phạm xảy ra. Babylon kết hợp hai khái niệm để đạt được điều này:

• Công nghệ Accountable assertions (tạm dịch “khẳng định có trách nhiệm”): là một khái niệm trong lĩnh vực mật mã và bảo mật mạng, liên quan đến việc thiết kế các giao thức sao cho các bên tham gia có thể “khẳng định” hay “tuyên bố” một cách có trách nhiệm về hành động của họ. Những tuyên bố này có thể được kiểm chứng một cách công bằng và minh bạch, đảm bảo rằng nếu một bên tham gia vi phạm giao thức hoặc hành xử gian lận, thì hành động đó có thể được phát hiện và bên đó có thể bị trừng phạt hoặc bị cắt giảm quyền lợi.
• Công nghệ Finality gadgets (tạm dịch: công cụ hỗ trợ tính tất định) được thiết kế để bổ sung vào cơ chế đồng thuận, cung cấp một lớp đảm bảo tính tất định (finality) mạnh mẽ hơn cho các khối được xác thực, quy trình này yêu cầu một phần lớn các validator (thường hơn 2/3 số lượng) đồng ý về việc một khối cụ thể nào đó đã đạt finality. Qua đó, tăng tính chắc chắn và giảm thiểu rủi ro của các tình huống như fork không mong muốn hoặc vi phạm bảo mật.

Finality (tính tất định/hoàn thành): chỉ trạng thái mà một khối và tất cả các giao dịch bên trong nó không thể bị đảo ngược hay thay đổi. Nói cách khác, một khi khối đạt đến finality, nó sẽ mãi mãi là một phần của chuỗi và không thể bị loại bỏ hoặc thay thế.

Babylon sử dụng Extractable one-time signatures (EOTS, tam dịch: chữ ký một lần có thể trích xuất) để thực hiện các khẳng định có trách nhiệm, khi có hành vi gian lận như ký các khối khác nhau ở cùng một chiều cao (height) sẽ dẫn đến tiết lộ khóa bí mật. Babylon thêm một vòng ký sau giao thức đồng thuận cơ bản, được gọi là vòng quyết định (finality round). Một khối chỉ được coi là tất định nếu nó nhận được chữ ký EOTS từ hơn 2/3 số bitcoin stake. Tất cả các vi phạm ký hai lần (double-signing) có thể được giảm xuống nhờ vòng này. 

Nếu có một vi phạm trong giao thức này, thì hơn 1/3 số Bitcoin stake đã ký hai khối ở cùng một chiều cao sử dụng EOTS. Điều này dẫn đến việc tiết lộ khóa bí mật của những người staking đó. Hệ thống chữ ký EOTS có thể được thực hiện bởi chữ ký Schnorr, được hỗ trợ trên Bitcoin.

Do đó, những khóa bí mật bị lộ này có thể được sử dụng để cắt giảm lượng Bitcoin stake. Cách tiếp cận mô-đun này có thể được áp dụng cho các giao thức đồng thuận BFT (Byzantine Fault Tolerance Consensus) khác nhau mà không cần thay đổi giao thức cơ bản, tương thích với nhiều chuỗi PoS khác nhau.

Cơ chế đồng thuận BFT (Byzantine Fault Tolerance Consensus): là loại cơ chế đồng thuận trên mạng lưới blockchain mà hệ thống vẫn có thể hoạt động bình thường ngay cả khi một số node bị lỗi hoặc thực hiện hành động gây hại.

4. Đánh giá

4.1 Tiến bộ

Sử dụng Bitcoin làm tài sản bảo mật

• BTC holder có thể kiếm thêm lợi nhuận khi cung cấp dịch vụ bảo mật cho các chuỗi PoS khác thay vì chỉ nắm giữ và chờ tăng giá.
• Có nhiều chuỗi muốn ghi dữ liệu lên Bitcoin thì hoạt động trên chuỗi sẽ sôi động và các bên tham gia vào Bitcoin cũng được chia sẻ lợi ích.
• Các chuỗi PoS không phải lo lắng về vấn đề bảo mật khi khởi chạy hệ thống.

4.2 Hạn chế

Đối với Bitcoin

• Không gian công nghệ trên Bitcoin quá nhỏ: khi có nhiều chuỗi muốn ghi dữ liệu sẽ gây áp lực lên blockchain Bitcoin vì không gian “chật hẹp” (mỗi khối Bitcoin chỉ chứa được 1MB dữ liệu) của chuỗi này, có thể dẫn tới nghẽn mạng và phí giao dịch tăng cao. 
• Nguy cơ phân nhánh cộng đồng: khi BTC holder nhận thấy lợi ích lớn hơn từ các chuỗi PoS qua cơ chế staking, lượng BTC sẽ có xu hướng được stake mà không tham gia lưu thông trên mạng lưới Bitcoin. Từ đó, ảnh hưởng trực tiếp nền kinh tế trên Bitcoin. Mặt khác, cộng đồng Bitcoin cũng có rủi ro phân rã khi tầm nhìn không còn chung nữa, lịch sử có thể lặp lại như đã từng xảy ra với Bitcoin Cash, Litecoin,.. Khi mà, một nhóm mong muốn phát triển Bitcoin còn một nhóm muốn duy trì cơ sở hiện có.

Đối với các chuỗi PoS và người dùng:

• Bitcoin đang dần tập trung hoá: blockchain Bitcoin không thật sự phi tập trung như nó đã từng hay được giới truyền thông ca ngợi, hiện tại 2 pool đào lớn nhất là Foundry USA và AntPool đã chiếm hơn 50% hashing power và hoàn toàn có thể chi phối hệ thống một khi lợi ích đủ lớn. Sự bảo mật và phi tập trung tuyệt đối của Bitcoin cần được xem xét thật khách quan.

• Cơ chế phạt (slashing) khi tham gia stake: người tham gia stake BTC sẽ gặp rủi ro khi validator bị phát hiện hành xử không trung thực. Rủi ro ở đây là người stake BTC bắt buộc phải tin tưởng validator trên Babylon (hay tin tưởng giao thức Babylon xử phạt công bằng), đi ngược lại nền tảng trustless của blockchain. Bên cạnh đó, giao thức Babylon cũng không đề cập đến việc hoàn trả/bồi thường cho các slashing ngoài dự tính (hay phạt nhầm) của giao thức.

5. Tổng kết

Tổng quan, Babylon đề xuất phương án tiến bộ nhằm tận dụng Bitcoin làm tài sản gốc cung cấp bảo mật cho các chuỗi PoS, một hình thức với ý tưởng tương tự như IBC của Cosmos, Restaking của EigenLayer,… Tuy nhiên, các vấn đề kỹ thuật liên quan của giao thức Babylon cần được đánh giá cẩn trọng trước khi nói đến việc stake BTC là khả thi.

Babylon đã ra mắt testnet từ 28/02 và sớm cấp NFT Pass cho những tiên phong thử nghiệm dự án. Theo dõi 5 Phút Crypto để cập nhật những thông tin mới nhất về dự án nhé!

Đọc thêm: BRC-20 là gì? Tổng quan về token BRC-20