Turing hoàn thành

Khái niệm Turing Completeness thường được thảo luận trong công nghệ phần mềm, có lẽ thường xuyên hơn người ta mong đợi. Dường như có một số nhầm lẫn về chính xác Turing Completeness đòi hỏi những gì, đặc biệt là trong bối cảnh công nghệ phần mềm.

Tính hoàn chỉnh của Turing là một đặc tính được gán cho một hệ thống tính toán, biểu thị rằng nó sở hữu sức mạnh tính toán tương tự như máy Turing. Nhưng điều này thực sự có nghĩa gì? Hãy đi sâu hơn vào khái niệm này.

Một hệ thống Turing Complete là một hệ thống có đủ thời gian và bộ nhớ, cùng với các hướng dẫn cần thiết, có khả năng giải quyết bất kỳ vấn đề tính toán nào, bất kể độ phức tạp của nó. Thuật ngữ này thường được áp dụng cho các ngôn ngữ lập trình hiện đại, vì hầu hết chúng – bao gồm C++, Python, JavaScript và các ngôn ngữ khác – đều là Turing Complete. Điều này có nghĩa là về mặt lý thuyết, các ngôn ngữ này có thể thực thi bất kỳ thuật toán nào, miễn là chúng được cung cấp các tài nguyên và hướng dẫn cần thiết.

Turing đầy đủ là gì?

Tính hoàn chỉnh của Turing là một khái niệm cơ bản trong lĩnh vực điện toán, được định nghĩa ban đầu bởi Alan Turing. Nó mô tả khả năng của một số máy tính để thực hiện bất kỳ nhiệm vụ nào mà bất kỳ máy tính nào cũng có thể thực hiện được. Nguyên tắc này là trọng tâm trong phát triển phần mềm và ứng dụng, cho phép viết mã mà không cần xác minh trước chức năng của nó. Điều đó có nghĩa là một lập trình viên có thể viết một chương trình mà không phải lo lắng về những hạn chế của nó khi thực thi.

Thuật ngữ này bắt nguồn từ máy Turing, một mô hình lý thuyết được tạo ra bởi nhà toán học và mật mã học người Anh Alan Turing. Mặc dù không phải là một thiết bị vật lý nhưng máy Turing là một khái niệm toán học quan trọng. Về mặt lý thuyết, nó có thể giải quyết bất kỳ vấn đề nào có thể tính toán được, miễn là nó có đủ thời gian và bộ nhớ. Nếu một hệ thống có thể mô phỏng các chức năng của máy Turing thì nó được coi là Turing đã hoàn thành.

Hầu hết các ngôn ngữ lập trình hiện đại như Solidity, Python, C++ và Java đều là Turing Complete, nghĩa là chúng có thể mô phỏng hoạt động của máy Turing. Điều này trái ngược với các hệ thống Turing chưa hoàn chỉnh, giống như các máy tính đơn giản, bị giới hạn ở các nhiệm vụ cụ thể.

Khái niệm về tính đầy đủ của Turing có ý nghĩa quan trọng trong công nghệ blockchain. Ví dụ: tính hoàn thiện Turing của Ethereum, được hỗ trợ bởi ngôn ngữ lập trình Solidity và Máy ảo Ethereum (EVM) , cho phép các nhà phát triển viết và thực thi các chương trình phức tạp, nhiều mặt. Điều này hoàn toàn trái ngược với Bitcoin, ngôn ngữ lập trình Script của nó cố tình không hoàn thiện Turing, hạn chế nó ở các hoạt động cụ thể, đơn giản hơn.

Về bản chất, tính đầy đủ của Turing xác định mức độ khả năng tính toán của hệ thống. Một hệ thống có thể thực thi càng nhiều tác vụ tính toán thì Turing càng hoàn thiện được nhiều. Sự khác biệt này rất quan trọng trong việc hiểu phạm vi và độ phức tạp của các nhiệm vụ có thể thực hiện được trên các nền tảng blockchain khác nhau.

Turing Complete có ý nghĩa gì trong Blockchain?

Thông thường, các đặc điểm sau xác định tính đầy đủ của Turing:

Vòng lặp logic : Điều này đòi hỏi khả năng của hệ thống để thực thi lặp đi lặp lại một chức năng hoặc một loạt lệnh.
Hoạt động đầu vào/đầu ra : Khả năng của hệ thống đọc và ghi dữ liệu, nghĩa là nó có thể xử lý đầu vào và tạo đầu ra dựa trên dữ liệu này.
Khả năng tính toán : Hệ thống phải có khả năng tính toán bất kỳ vấn đề nào có thể giải quyết được mà máy Turing có thể giải quyết.
Phân nhánh có điều kiện : Các hành động của hệ thống có thể khác nhau tùy thuộc vào giá trị dữ liệu mà nó xử lý.

Trong bối cảnh của blockchain, những blockchain đáp ứng các tiêu chí này được coi là Turing hoàn chỉnh. Điều này ngụ ý rằng các ngôn ngữ lập trình được sử dụng để phát triển hợp đồng thông minh trên các chuỗi khối này có thể giải quyết mọi thách thức tính toán. Lấy Ethereum làm ví dụ: nó sử dụng Solidity cho mã hóa gốc và hợp đồng thông minh. Khả năng này rất quan trọng để blockchain hiểu và thực hiện các điều khoản của hợp đồng thông minh , ngay cả những điều khoản có thể phát sinh trong tương lai. Về cơ bản, tính hoàn thiện Turing của Ethereum cho phép nó thực hiện hầu hết mọi tác vụ, với các hướng dẫn chính xác và đủ nguồn lực như thời gian và sức mạnh tính toán.

Ngược lại, ngôn ngữ kịch bản của Bitcoin, được gọi là Script, không đáp ứng các tiêu chí về tính hoàn chỉnh của Turing. Tập lệnh được thiết kế có chủ ý để quản lý các chức năng cơ bản như chuyển giá trị và thực hiện các hợp đồng thông minh đơn giản. Nó tránh tính đầy đủ của Turing để ngăn các vòng lặp làm quá tải các nút của mạng và để bảo vệ tính toàn vẹn của mạng. Tính hoàn chỉnh của Turing trong Bitcoin có thể gây ra các rủi ro bảo mật bổ sung bằng cách cho phép thực thi mã tùy ý, có khả năng khiến mạng gặp các kiểu tấn công mới.

Ethereum – chuỗi khối hoàn chỉnh Turing đầu tiên

Ethereum nổi lên như nền tảng blockchain tiên phong giới thiệu tính hoàn chỉnh của Turing, cách mạng hóa lĩnh vực hợp đồng thông minh và các ứng dụng phi tập trung (dApps). Bước đột phá này đạt được thông qua hai thành phần chính:

Hợp đồng thông minh trong Solidity : Hợp đồng thông minh của Ethereum được tạo bằng Solidity, một ngôn ngữ lập trình hoàn chỉnh, linh hoạt, được thiết kế riêng cho hệ sinh thái của Ethereum.
Máy ảo Ethereum (EVM) : Công cụ tính toán này thực hiện các hợp đồng thông minh, hoạt động như một thực thể hoàn chỉnh Turing.

Thiết kế mạnh mẽ của EVM cho phép nó xử lý mọi cấu hình hợp đồng thông minh, ngay cả những cấu hình có mục đích chưa được hình dung. Sự ra mắt Ethereum này với tư cách là chuỗi khối hoàn chỉnh Turing đầu tiên thể hiện một tiến bộ then chốt, mở rộng phạm vi của công nghệ chuỗi khối vượt ra ngoài các ứng dụng được xác định trước thành một loạt các khả năng vô hạn.

Mặc dù đã hoàn thiện Turing về mặt lý thuyết nhưng Ethereum vẫn gặp phải những hạn chế thực tế trong các ứng dụng trong thế giới thực. Cơ chế hoạt động của blockchain quy định rằng mọi giao dịch đều phải chịu phí 'gas' . Do đó, nếu hợp đồng thông minh đi vào một vòng lặp vô hạn – một kịch bản có thể xảy ra trong máy Turing – cuối cùng nó sẽ cạn kiệt nguồn cung cấp khí đốt.

Hạn chế này đối với tính hoàn thiện Turing của Ethereum là có chủ ý. Việc cho phép nhiều hợp đồng thông minh hoạt động theo vòng lặp vô hạn sẽ là không thực tế đối với mạng blockchain công cộng có tài nguyên xử lý hạn chế. Để giải quyết vấn đề này, Ethereum thực thi giới hạn gas cho mỗi giao dịch, giới hạn sức mạnh tính toán tối đa hiện có. Các giao dịch không kết thúc trong giới hạn này sẽ tự động bị chấm dứt.

Tuy nhiên, điều đáng chú ý là phần lớn các hợp đồng thông minh của Ethereum hiếm khi khai thác các vòng lặp đệ quy hoặc các tính năng phức tạp khác liên quan đến tính hoàn chỉnh của Turing. Mặc dù khả năng này nhấn mạnh sức mạnh lý thuyết và tính linh hoạt của Ethereum, nhưng trên thực tế, cấu trúc hợp đồng đơn giản và hiệu quả hơn được ưu tiên cho hầu hết các ứng dụng, cân bằng nhu cầu về chức năng phức tạp với thực tế quản lý tài nguyên blockchain.

Hạn chế của tính hoàn thiện Turing trong các ứng dụng Blockchain

Khả năng lập trình vô hạn của các hệ thống hoàn chỉnh Turing là tài sản lớn nhất của chúng, tuy nhiên nó đồng thời bộc lộ một lỗ hổng đáng chú ý, đặc biệt là trong các chuỗi khối công khai nơi mã có thể truy cập công khai. Tính mở này có thể khiến mã gặp nhiều gián đoạn khác nhau, như lỗi trong hợp đồng thông minh hoặc bị khai thác vì mục đích ngoài ý muốn, làm gián đoạn hoạt động dự định của giao thức. Khả năng lập trình bất kỳ tính toán nào sẽ tạo ra một loạt các kết quả tiềm năng, nhiều kết quả trong số đó có thể không lường trước được.

Trong các hệ thống tập trung, công ty sở hữu có thể nhanh chóng giải quyết các vấn đề không mong muốn thông qua các bản vá tức thời. Ngược lại, trong các hệ thống dựa trên blockchain, những thao tác không lường trước được có thể gây ra những xáo trộn đáng kể. Ví dụ: nếu một cá nhân khai thác lỗ hổng để đạt được kết quả không mong muốn, điều đó có thể dẫn đến những vấn đề nghiêm trọng. Bản chất phi tập trung của Blockchain càng làm phức tạp thêm điều này, vì bất kỳ bản cập nhật phần mềm nào cũng cần có sự đồng thuận của cộng đồng, thường kéo dài quá trình.

Một ví dụ nổi bật minh họa cho thách thức này là Sự cố DAO trên chuỗi khối Ethereum vào năm 2016. Hợp đồng thông minh giống như quỹ VC phi tập trung này đã phải đối mặt với một sự kiện thường bị gắn nhãn sai là một vụ hack. Một người dùng đã khai thác lỗ hổng trong mã của hợp đồng thông minh, thực hiện cuộc tấn công mà ngày nay được gọi là cuộc tấn công reentrancy, bòn rút hơn 150 triệu USD từ quỹ. Điều này dẫn đến một quyết định gây tranh cãi về việc hoàn nguyên chuỗi khối Ethereum, gây ra đợt phân nhánh Ethereum Classic .

Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là sự kiện này không phải là một vụ hack truyền thống mà là sự khai thác một lỗ hổng mã chưa được biết đến. Kẻ tấn công đã sử dụng một hợp đồng không đáng tin cậy trong cuộc tấn công reentrancy để rút tiền.

Hậu DAO, các nhà phát triển đã tinh chỉnh các phương pháp lập trình để giải quyết các lỗ hổng đó. Tuy nhiên, bản chất của các hệ thống hoàn chỉnh Turing, nơi mã mới liên tục được phát triển, có nghĩa là các lỗ hổng mới vẫn có thể xuất hiện. Điều này nhấn mạnh sự cần thiết phải cảnh giác liên tục và các biện pháp bảo mật thích ứng trong công nghệ blockchain để đảm bảo tính mạnh mẽ chống lại các hành vi khai thác như vậy.

Xin lưu ý rằng Plisio cũng cung cấp cho bạn:

Tạo hóa đơn tiền điện tử sau 2 lần nhấp and Chấp nhận quyên góp tiền điện tử

12 tích hợp

6 thư viện cho các ngôn ngữ lập trình phổ biến nhất

19 tiền điện tử và 12 chuỗi khối

Turing hoàn thành

Turing đầy đủ là gì?

Turing Complete có ý nghĩa gì trong Blockchain?

Ethereum – chuỗi khối hoàn chỉnh Turing đầu tiên

Hạn chế của tính hoàn thiện Turing trong các ứng dụng Blockchain

Ready to Get Started?

Always know what you pay

Start your integration