Subspace Network là một giao thức lớp 0 hoàn toàn có thể tương tác với bất kỳ lớp nào, cho phép nó hoạt động như một lớp cơ sở hạ tầng cho toàn bộ hệ sinh thái Web3.

1. Thực trạng các cơ chế đồng thuận hiện nay

Khi thế giới tiền điện tử tồn tại nhiều sáng kiến về thuật toán đồng thuận nhưng nhìn chung, mọi thứ chúng ta có được ngày hôm nay đều bắt nguồn từ PoW (thuật toán đồng thuận của “God of Father coin” - Bitcoin) và dần dần phát triển thành PoS cho đến ngày nay. Không quá lời khi nói rằng thuật toán đồng thuận của blockchain chủ yếu gồm: PoW hoặc PoS và phần còn lại. Mỗi thuật toán đồng thuận giải quyết vấn đề trong đó nhóm / dự án thiết kế để giải quyết các thách thức khác nhau. Tuy nhiên, có vẻ như ngành công nghiệp tiền điện tử hiện tại đang chứng kiến nhiều sản phẩm / dự án hoặc thậm chí là nền tảng tuyên bố rằng nó là phi tập trung ngay từ đầu trong WhitePaper nhưng thực sự chuyển dần sang tập trung hóa, ít nhiều bằng cách sử dụng PoW, PoS hoặc bất kỳ Po... X nào . Tuy nhiên, giải pháp blockchain đi kèm với sự đồng thuận của Proof-of-Capacity, Subspace làm cho nó trở nên khác biệt để thay đổi suy nghĩ của bạn về blockchain phi tập trung.

2. Subspace Network là gì?

Subspace Network là một sản phẩm tập trung vào hệ sinh thái Polkadot do Subspace Labs xây dựng. Sáng kiến ​​của dự án dựa trên nghiên cứu ban đầu do US National Science Foundation tài trợ vào năm 2018 và hiện đang được xây dựng bằng Substrate framework. Sau đó Subspace Labs nhận một khoản tài trợ từ Web3 Foundation (W3F) để triển khai cơ chế đồng thuận Proof-of-Capacity (PoC) dùng Substrate framework. Subspace được tạo thành từ một nhóm tin tặc chuyên về các giao thức, nhà nghiên cứu và kỹ sư toàn cầu. Mục tiêu của họ là giải quyết những thách thức mang tính hệ thống trong blockchain liên quan đến tính bền vững, khả năng mở rộng và sự công bằng để ngành công nghiệp tiền điện tử có thể trở về nguồn gốc phi tập trung của nó.

Subspace là blockchain PoC đầu tiên giải quyết “tình trạng khó xử của thợ đào” (farmer’s dilemma), một loạt các thách thức thiết kế cho thấy các blockchains PoC hiện tại không thực sự thu hút thợ đào.

“Tình trạng khó xử của thợ đào” nói một cách đơn giản là việc thợ đào phải quyết định phân bổ các nguồn lực lưu trữ khan hiếm theo hướng duy trì trạng thái và lịch sử của chuỗi hoặc tối đa hóa không gian mà họ cam kết để hướng tới sự đồng thuận. Những thợ đào thông mình sẽ luôn chọn cái sau, tốt nhất là chạy một nút không đầy đủ (light clients), hoặc tệ nhất là tham gia một trang trại đào (farming pool) nào đó đáng tin cậy. Để giải quyết tình trạng khó xử này, Subspace dùng cơ chế đồng thuận PoC trong đó thợ đào không duy trì trạng thái cũng như lịch sử chuỗi khối, trong khi vẫn giữ các đặc tính bảo mật và sự phi tập trung của một nút đầy đủ (full node).

Subspace giải quyết ba vấn đề quan trọng trong hệ sinh thái Polkadot

1. Nó cho phép chia sẻ lịch sử của tất cả các parachains. Trong relay chain cung cấp bảo mật chung, mỗi parachain chịu trách nhiệm duy trì lịch sử của nó. Subspace cung cấp lớp lưu trữ dữ liệu tiêu chuẩn để đảm bảo lịch sử của mỗi parachain được lưu giữ vô thời hạn và vẫn có thể truy cập được qua API tiêu chuẩn.

2. Nó cho phép lưu trữ ngoài chuỗi một cách đơn giản. Parachains có thể giảm tải các trạng thái hợp đồng không thiết yếu, chẳng hạn như tệp video hoặc hình ảnh được liên kết với NFT vào Subspace trong khi vẫn đảm bảo tính bền bỉ, tính bất biến và tính khả dụng với một phần chi phí nhỏ.

3. Nó cho phép lưu trữ chéo parachain không đồng bộ. Sử dụng XCMP, các parachains có thể tạo nhanh snapshot và giảm tải trạng thái của bất kỳ hợp đồng thông minh nào tới Subspace và sau đó truy xuất trạng thái hợp đồng khi cần thiết để tính toán.

3. Cơ chế đồng thuận Proof-of-Capacity (PoC) là gì?

Proof of Capacity (PoC) là một trong những sự thay thế hàng đầu cho các giao thức đồng thuận dựa trên Proof of Work (PoW) và Proof of Stake (PoS). Với blockchain PoC, việc khai thác bằng sức mạnh tính toán được thay thế bằng các tận dụng khả năng lưu trữ của ổ cứng. Lợi ích chính là tiết kiệm năng lượng (thân thiện với môi trường), trong khi vẫn giữ các đặc tính bảo mật tương tự như PoW, hơn là PoS. Việc khai thác cho phép người dùng thông thường tham gia đồng thuận với phần cứng phổ thông mà không có các thiết bị chuyên dụng tích hợp ASIC, mặc dù điều này phụ thuộc rất nhiều vào việc khả năng lưu trữ dữ liệu của thợ đào.

3.1. Cơ chế đồng thuận PoC trên Substrate

Subspace sẽ là một parachain trên Polkadot và sử dụng Substrate. Một số cơ chế đồng thuận có thể được tích hợp vào Substrate: proof-of-stake, proof-of-authority, proof-of-work. Nhờ sự tài trợ của W3F, Subspace có thể mở rộng danh sách trên để hỗ trợ proof-of-capacity. Để đạt được mục tiêu này, Subspace đã phát triển một tập hợp các mô-đun Substrate hỗ trợ cơ chế đồng thuận PoC. Các mô-đun này được thiết kế để hoạt động như một lớp trung gian giữa PoC nền tảng và một Substrate Pallet (định nghĩa các logic on-chain).

Bằng khoản tài trợ của Web3 Foundation, Subspace sử dụng Spartan, một proof-of-useless-space đơn giản làm nền tảng cho thiết kế sau này. Sau đó Subspace sẽ chuyển từ proof-of-useless-space của Spartan sang proof-of-useful-storage để lưu lịch sử của blockchain. Điều này cho phép Subspace Network lưu dữ liệu on-chain trực tiếp mà không cần lo lắng về sự phình to của blockchain vì thợ đào lưu các tệp lịch sử tạo thành một mạng lưới lưu trữ phân tán. Để tìm hiểu thêm về cơ chế đồng thuận của Subspace bạn có thể đọc technical whitepaper của dự án.

3.2. Đảm bảo sự bảo mật và khả dụng

Gần đây, Subspace đã cung cấp Spartan version 3 tập trung vào tính năng bảo mật, đây là một số giả định:

1. Spartan (và Subspace) có thể được coi là một phần mở rộng của giao thức đồng thuận chuỗi dài nhất hoặc kiểu Nakamoto, bắt nguồn từ Bitcoin theo PoW, được mở rộng cho Ouroboros Praos theo PoS, như (phần lớn) được triển khai trong BABE và được tái cấu trúc cho Spartan PoC.

2. Việc đánh giá một plot (hoặc cụ thể hơn là BST) có thể được mô hình hóa như một oracle ngẫu nhiên, tương tự như đánh giá một hàm băm trong PoW hoặc đánh giá một hàm ngẫu nhiên có thể kiểm chứng VRF (Verifiable Random Function) trong PoS.

3. Các biện pháp đối phó được mô tả ở trên cung cấp khả năng bảo mật chống lại các cuộc tấn công sybil, simulation, equivocation, space-time trade-off, compression, và long-range attacks

4. Kết luận

Bằng cơ chế đồng thuận Proof of Capacity, Subspace trao quyền cho người dùng tham gia vào mạng lưới phi tập trung thực sự, công bằng và thân thiện với môi trường, trong đó mọi người có thể "bỏ phiếu bằng ổ cứng" chứ không phải "bỏ phiếu bằng CPU / GPU" hoặc "bỏ phiếu bằng coin" kể từ khi sự phổ biến dần dần của ổ cứng tiếp cận với mọi người vì ngày nay nó ngày càng rẻ hơn. Với thiết kế độc đáo, Subspace giải quyết “tình trạng khó xử của thợ đào” bằng cách tách lớp tính toán (computation) và lớp đồng thuận (consensus). Đồng thời họ cũng cung cấp cho người dùng cách đơn giản để nhúng dữ liệu trực tiếp vào các giao dịch (transaction) trong một hệ thống lưu trữ dữ liệu phi tập trung có thể mở rộng cho các ứng dụng dựa trên blockchain.