Khám phá các công cụ toán học giúp Bitcoin đảm bảo tính nhất quán của hệ thống

Hơn 14 năm trước, Satoshi Nakamoto đã công bố mạng Bitcoin đến thế giới, tạo ra hệ thống kế toán ba mục đầu tiên được nhân loại biết đến. Kỳ quan công nghệ này, với giá trị thị trường hiện tại là 558 tỷ đô la, tích hợp một cách khéo léo các công thức mã hóa và toán học để củng cố tính bảo mật của nó. Trong phần khám phá này, chúng tôi đi sâu vào hai trong số các lựa chọn toán học làm nền tảng cho kiến ​​trúc phức tạp của Bitcoin, xác định phần thưởng block, đầu vào và đầu ra của giao dịch cũng như điều chỉnh độ khó khai thác, đồng thời điều chỉnh tốc độ khám phá các block mới.

Xem xét việc sử dụng số nguyên của Bitcoin

Bitcoin được tạo ra bằng nhiều quy trình mã hóa và công thức toán học, mỗi quy trình có một mục đích cụ thể. Một yếu tố thiết kế được tích hợp vào Bitcoin là việc sử dụng số nguyên (integer) hoặc số nguyên dương (whole number) và các số nguyên âm đối xứng của chúng.

Mạng Bitcoin sử dụng phép toán số nguyên để ngăn chặn những bất đồng tiềm ẩn có thể phát sinh nếu sử dụng số thập phân hoặc phân số. Việc sử dụng các số nguyên dương và số nguyên âm đối xứng của chúng đảm bảo rằng tất cả các thiết bị tính toán có thể đồng bộ hóa hiệu quả hơn và thống nhất về các thay đổi mạng cụ thể.

Việc sử dụng các số nguyên để duy trì bộ quy tắc của Bitcoin bao gồm phần thưởng block và halving xảy ra ở độ cao block cụ thể chia hết cho 210.000. Độ khó khai thác của Bitcoin cũng sử dụng các số nguyên để điều chỉnh độ khó sau mỗi 2.016 block. Số nguyên, một loại dữ liệu số thường được sử dụng trong phần mềm tính toán, cũng được sử dụng trong đầu vào và đầu ra của giao dịch Bitcoin.

Hơn nữa, các phép tính số nguyên thường nhanh hơn và ít bị lỗi hơn so với các số thực dấu phẩy động (floating-point number). Nếu Bitcoin sử dụng số thực dấu phẩy động, nó có thể gây ra lỗi làm tròn, dẫn đến sự không nhất quán và bất đồng giữa các node khác nhau trên mạng.

Vì Bitcoin sử dụng số nguyên nên phần thưởng block từ halving trong tương lai cuối cùng sẽ bị cắt bớt hoặc làm tròn xuống số nguyên gần nhất bằng cách sử dụng toán tử dịch chuyển bit (bit-shift operator) hoặc phép toán thao tác bit (bitwise operation). Bởi vì đơn vị nhỏ nhất của Bitcoin là satoshi, nên không thể chia đều. Do đó, giới hạn nguồn cung được thảo luận nhiều của Bitcoin thực sự sẽ ít hơn 21 triệu.

Điều chỉnh block time với phân phối Poisson

Ngoài các số nguyên, Bitcoin sử dụng công thức toán học giống như phân phối Poisson để điều chỉnh tính nhất quán của block time. Mô hình phân phối Poisson được phát triển vào năm 1837 bởi nhà toán học người Pháp Simeon Denis Poisson. Sử dụng mô hình này, thiết kế của Bitcoin đảm bảo rằng các block được phát hiện cứ sau 10 phút hoặc lâu hơn.

Trong bài báo tháng 5 năm 2022 có tên “Giải thích khai thác Bitcoin dưới dạng phân phối Poisson”, tác giả Suhail Saqan cho biết “đường màu cam trong biểu đồ biểu thị thời gian chờ trung bình (khoảng 10 phút). Việc mô phỏng thời gian chờ đợi giữa các block bitcoin gần đúng với một quá trình poisson.”

Thời gian thực tế để khai thác một block có thể khác nhau do tính chất xác suất của quá trình khai thác, nhưng các block thường được tìm thấy trong khoảng từ 8 đến 12 phút. Satoshi đã kết hợp cài đặt độ khó cho mỗi 2.016 block bằng cách sử dụng công thức để duy trì mức trung bình sơ bộ của các khoảng block time 10 phút.

Cả toán học số nguyên và phân phối Poisson đều là những công cụ toán học thiết yếu trong Bitcoin, cung cấp một khuôn khổ nhất quán để thực hiện các phép tính và mô hình hóa các khía cạnh khác nhau của hệ thống.

Bitcoin sử dụng nhiều cơ chế toán học và sơ đồ mã hóa khác để đảm bảo tính chính xác, nhất quán và hiệu quả của toàn bộ hệ thống. Chúng bao gồm các khái niệm và công thức như PoW, Merkle Tree, mật mã đường cong elip, hàm băm mật mã và trường hữu hạn, trong số những thứ khác.

Tham gia Telegram của Tạp Chí Bitcoin: https://t.me/tapchibitcoinvn

Theo dõi Twitter: https://twitter.com/tapchibtc_io

Theo dõi Tiktok: https://www.tiktok.com/@tapchibitcoin

• Bằng chứng cho thấy người cha bí ẩn của Bitcoin vừa bước sang tuổi 48
• AI phác họa hình ảnh cha đẻ Bitcoin Satoshi Nakamoto ra sao?

Itadori

Theo NewsBitcoin