NICOLAS KOKKALIS PHÁT MINH (FRAME) KHUNG HỆ THỐNG PHÂN TÁN TRƯỚC CẢ KHI BITCOIN RA ĐỜI

Nicolas Kokkalis, khi còn là nghiên cứu sinh tại Stanford từ 2002 đến 2008, bị cuốn hút bởi làn sóng mạng peer-to-peer (P2P) đang thay đổi cách con người kết nối và chia sẻ dữ liệu. Ông quan sát thấy Napster và BitTorrent mở ra tiềm năng phi tập trung, nhưng cả hai đều có hạn chế: Napster phụ thuộc vào máy chủ trung tâm và bị sụp đổ vì pháp lý, còn BitTorrent thiếu cơ chế đồng thuận đáng tin cậy để kiểm soát chất lượng dữ liệu.

Với niềm tin mãnh liệt rằng công nghệ nên thuộc về mọi người, không chỉ giới kỹ thuật tinh hoa, Kokkalis mơ về một khung phân tán mà bất kỳ sinh viên hay giảng viên tại Stanford – chỉ với máy tính cá nhân – cũng có thể tham gia. Ông muốn tạo ra một hệ thống nhẹ nhàng, nơi tài liệu nghiên cứu, bài giảng, hay dữ liệu học thuật được chia sẻ tự do mà không cần máy chủ trung tâm của trường, đồng thời phản ánh tinh thần cộng đồng trong môi trường học thuật. Ý tưởng này không chỉ là một bài tập, mà là hạt giống cho những ứng dụng lớn hơn, như tiền điện tử phi tập trung, dù thực tế lúc đó bản thân ông chưa thể hình dung hết tiềm năng của hệ thống phân tán mà chính ông đang khơi mào ý tưởng.

Kokkalis bắt đầu bằng việc ngồi lại với giáo sư hướng dẫn và các đồng nghiệp trong phòng thí nghiệm Stanford, thảo luận về cách cải thiện các mạng P2P. Ông nhận ra rằng một hệ thống phân tán lý tưởng cần ba điều:

1) Không phụ thuộc vào máy chủ trung tâm.
2) Dễ sử dụng trên thiết bị thông thường
3) Có cách đồng thuận đơn giản để xác nhận dữ liệu.

Từ đó, ông nảy ra ý tưởng về “vòng tròn tin cậy” – một nhóm nhỏ các nút (máy tính) tự chọn nhau dựa trên sự tin cậy, thay vì cạnh tranh tính toán như các mô hình khác. Ông hình dung rằng trong môi trường Stanford, nơi các sinh viên và giảng viên đã quen hợp tác, sự tin cậy có thể là nền tảng để xây dựng một mạng lưới hiệu quả. Đây là bước đầu tiên đầy cảm hứng, đặt nền móng cho một hệ thống phản ánh tinh thần cộng đồng học thuật.

Sau khi có ý tưởng, Kokkalis dành thời gian phác thảo cấu trúc khung trên giấy, vẽ các vòng tròn tin cậy với 3 đến 5 nút, và lập kế hoạch cách chúng kết nối.

Ông quyết định mỗi nút sẽ tự chọn những nút khác mà nó tin tưởng – ví dụ, một sinh viên có thể chọn giảng viên hoặc bạn học đã làm việc chung – để tạo thành một mạng lưới liên kết.

Ông hình dung một quy trình đồng thuận dựa trên đa số, nơi ít nhất 75% các nút trong vòng tròn phải đồng ý để xác nhận dữ liệu.

Ý nghĩa sâu sắc ở đây là ông muốn khung không chỉ phân tán mà còn phản ánh mối quan hệ thực tế giữa con người, biến công nghệ thành công cụ kết nối thay vì cạnh tranh. Ông ghi chép cẩn thận các bước này, chuẩn bị cho việc biến ý tưởng thành hiện thực trong phòng thí nghiệm.

Tiếp theo, Kokkalis bắt tay vào xây dựng quy trình xác nhận dữ liệu. Ông hình dung rằng khi một nút (như một sinh viên) gửi một bài báo nghiên cứu, các nút trong vòng tròn tin cậy của nó – chẳng hạn một giảng viên và vài nghiên cứu sinh – sẽ kiểm tra nội dung, đảm bảo không có sai sót hoặc trùng lặp.

Ông thiết kế một quy tắc: nếu ít nhất 75% đồng ý, dữ liệu được chấp nhận. Ông mô phỏng điều này bằng cách tưởng tượng các cuộc thảo luận trong lớp học – nếu đa số đồng nghiệp đồng ý rằng bài báo có giá trị, nó sẽ được công nhận. Bước này thể hiện sự sáng tạo của ông, biến một khái niệm trừu tượng thành một quy trình thực tế, nhưng cũng đặt ra thách thức về cách đảm bảo tính khách quan khi tin cậy phụ thuộc vào con người.

Sau khi dữ liệu được xác nhận, Kokkalis lên kế hoạch cho cách nó lan tỏa qua mạng. Ông hình dung rằng mỗi nút trong vòng tròn tin cậy sẽ gửi dữ liệu đến vòng tròn của chính nó, tạo ra một hiệu ứng lan truyền như sóng nước. Ví dụ, nếu một giảng viên xác nhận bài báo, họ sẽ chia sẻ nó với các đồng nghiệp khác, và quá trình tiếp tục cho đến khi toàn bộ mạng Stanford biết đến. Ông tập trung vào việc giữ tốc độ nhanh và hiệu quả, tránh tải nặng cho các máy tính cá nhân. Đây là bước quan trọng, phản ánh mong muốn của ông về một hệ thống không chỉ phân tán mà còn hữu ích cho cộng đồng học thuật, nơi tri thức được lan truyền tự do.

Kokkalis mang khung này vào phòng thí nghiệm Stanford, sử dụng khoảng 50 máy tính của sinh viên và giảng viên để thử nghiệm. Ông để một sinh viên gửi một file bài báo giả định đến giảng viên trong vòng tròn tin cậy, quan sát cách dữ liệu lan truyền và được xác nhận. Ông phát hiện ra rằng nếu một máy tính (node) bị lỗi – chẳng hạn do mất kết nối Internet – vòng tròn sẽ gián đoạn. Để khắc phục, ông thiết kế một quy trình tự động thay thế node lỗi bằng một node mới, như chọn một sinh viên khác trong lớp. Ông theo dõi thời gian lan truyền (thường dưới 1 giây trong mạng nội bộ) và ghi nhận hiệu quả, nhưng cũng nhận ra các hạn chế tiềm ẩn khi quy mô tăng lên. Bước này là đỉnh cao của sự kiên trì, nơi ông không chỉ xây dựng mà còn tinh chỉnh khung để phù hợp với thực tế.