Khái niệm Blockchain là gì? Blockchain là một hệ thống cơ sở dữ liệu phân tán có khả năng ghi lại và lưu trữ dữ liệu về tài sản kỹ thuật số như tiền điện tử. Dữ liệu này được lưu trữ trên các khối, bao gồm lịch sử giao dịch và biến động số
Mục Lục
Khái niệm Blockchain là gì?
Blockchain là một hệ thống cơ sở dữ liệu phân tán có khả năng ghi lại và lưu trữ dữ liệu về tài sản kỹ thuật số như tiền điện tử. Dữ liệu này được lưu trữ trên các khối, bao gồm lịch sử giao dịch và biến động số dư. Các khối này được liên kết với nhau thông qua mật mã hàm băm và được sắp xếp theo thứ tự thời gian để tạo thành một chuỗi.
Blockchain, hay còn được gọi là công nghệ sổ cái phân tán phi tập trung (DLT), không bị kiểm soát bởi bất kỳ cơ quan hay bên trung gian nào. Các thông tin được lưu trữ trên blockchain không thể bị thay đổi, viết đè hay xoá dưới bất kỳ hình thức nào.
Công nghệ blockchain là gì?
Blockchain được tạo ra theo cách nào?
Công nghệ blockchain đã được giới thiệu vào đầu những năm 1990 bởi hai nhà nghiên cứu khoa học Stuart Haber và W Scott Stornetta.
Vào cuối năm 2008, Satoshi Nakamoto giới thiệu tài liệu white paper về hệ thống tiền điện tử ngang hàng P2P mới gọi là Bitcoin. Điều này đã thiết lập và mô tả mô hình hoạt động của công nghệ blockchain một cách rõ ràng hơn.
Vào ngày 03/01/2009, Bitcoin blockchain được tạo ra khi khối đầu tiên được khai thác bởi Satoshi Nakamoto, và khối này được thưởng 50 bitcoin. Giao dịch bitcoin đầu tiên trên thế giới được thực hiện vào ngày 12/01/2009, khi Satoshi gửi 10 bitcoin cho Hal Finey, một nhà phát triển phần mềm tại Hoa Kỳ.
Satoshi Nakamoto ra mắt white paper giới thiệu hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin. Nguồn: metzdowd.com
Công nghệ blockchain được phát triển để giải quyết các vấn đề trong giao dịch trước đây. Nó loại bỏ việc chi tiêu hai lần và sự can thiệp của các bên trung gian như ngân hàng và dịch vụ thanh toán.
Double spending là tình huống khi người dùng sử dụng cùng một đơn vị tiền tệ để thanh toán cho hai giao dịch khác nhau cùng một lúc. Thông thường, để giải quyết double spending, cần có một bên trung gian thứ ba để xác thực thông tin giao dịch. Tuy nhiên, công nghệ blockchain đã tìm ra giải pháp cho vấn đề này mà không cần sự tham gia của bất kỳ bên trung gian nào.
Những hạn chế trong giao dịch thời xưa
Trước đây, khi chưa có hệ thống ngân hàng tồn tại, việc giao dịch tiền tệ như mua bán, vay tiền, trả nợ giữa những người tham gia (gọi là A và B) đòi hỏi họ phải thỏa thuận trước và ghi lại thông tin giao dịch vào một cuốn sổ cái để lưu trữ.
Sau đó, một cá nhân đáng tin cậy (được gọi là C) được giao nhiệm vụ giữ sổ này để đảm bảo sự không can thiệp vào việc thay đổi thông tin giao dịch từ hai bên còn lại. Điều kiện là cả A và B đều phải tin tưởng vào C.
Các thành phần tham gia giao dịch bao gồm:
A và B là 2 cá nhân tham gia giao dịch.
C là người uy tín đứng ra làm trung gian (có thể nhận một phần phí hoa hồng từ A và B).
Sổ kế toán để lưu trữ thông tin (bằng giấy).
Thông tin giao dịch thời xưa được ghi và lưu trữ thủ công bởi một bên trung gian uy tín
Tuy nhiên, người giao dịch sẽ gặp phải một số giới hạn.
Sổ ghi chú có thể bị hư hỏng theo thời gian do chất liệu giấy, gây mất thông tin lưu trữ trên sổ.
Thông tin trên sổ có thể dễ dàng bị thay đổi.
Có một bên thứ ba tồn tại.
Nhược điểm trong giao dịch qua hệ thống ngân hàng
Khi xã hội phát triển, xuất hiện hệ thống giao dịch mới là ngân hàng, thay thế người C trong trường hợp trên. Cuốn sổ cái bằng giấy cũng được thay bằng hệ thống máy tính của ngân hàng.
Lợi ích của việc thực hiện giao dịch thông qua ngân hàng là:
Ngân hàng thường áp dụng các quy định pháp luật nghiêm ngặt và được chính phủ cùng nhà nước đảm bảo quyền lợi cho khách hàng giao dịch.
Hệ thống máy tính ổn định lưu trữ thông tin theo thời gian, không cần lo lắng về việc bị mất mát như trên giấy.
Thông tin giao dịch của người dùng được lưu trên hệ thống máy tính của ngân hàng
Nguy cơ tài sản bị đe dọa: Máy chủ ngân hàng luôn là mục tiêu tấn công của nhiều kẻ xấu. Chỉ cần xâm nhập vào máy chủ, chúng sẽ có quyền kiểm soát toàn bộ mạng lưới máy tính của ngân hàng và lấy cắp tài sản. Điển hình là vụ tấn công vào một ngân hàng lớn (MB Bank) tại TP Hồ Chí Minh, Việt Nam vào tháng 5/2023, hacker đã xâm nhập vào hệ thống tài chính của ngân hàng và lấy cắp hơn 10 tỷ đồng (chi tiết xem tại đây).
Phí giao dịch đắt đỏ.
Có một bên trung gian thứ ba để lưu trữ và quản lý thông tin giao dịch.
Rủi ro liên quan đến việc tiết lộ thông tin cá nhân của người dùng: Ngân hàng yêu cầu khách hàng cung cấp thông tin cá nhân và lưu trữ dữ liệu giao dịch của họ. Điều này có thể dẫn đến việc tiết lộ thông tin người dùng cho các bên thứ ba khác.
6 Thuộc tính, đặc trưng của blockchain
Vì blockchain được tạo ra nhằm giải quyết những vấn đề hạn chế trong hệ thống giao dịch truyền thống, nên nó sẽ có những đặc điểm sau đây:.
Blockchain hoạt động độc lập và không bị cơ quan hoặc tổ chức nào kiểm soát mạng lưới. Nó sử dụng các thuật toán và node xác thực để đảm bảo tính phi tập trung. Sự phân quyền này làm cho blockchain trở nên minh bạch và khó bị gian lận.
Phân tán tính toán: Hệ thống mạng lưới blockchain được duy trì bởi các node trên toàn thế giới, giúp phân phối sức mạnh tính toán trên nhiều máy tính khác nhau để đảm bảo hiệu suất tốt hơn.
Bất biến là tính chất của blockchain, khi dữ liệu được ghi vào khối, nó không thể bị thay đổi hoặc sửa chữa. Điều này được đảm bảo bởi thuật toán đồng thuận và mã hash. Chi tiết sẽ được trình bày ở phần dưới.
Blockchain đảm bảo tính bảo mật thông qua việc sử dụng công nghệ mật mã học để mã hoá dữ liệu thành các hàm băm. Mỗi khối trong blockchain đều có một mã băm duy nhất và mã băm của khối trước đó. Do đó, nếu có bất kỳ sự thay đổi hoặc cố gắng giả mạo dữ liệu, tất cả các mã băm cũng sẽ thay đổi. Điều này là không thể.
Minh bạch là một yếu tố quan trọng: Mọi thông tin giao dịch trên blockchain đều được công khai, cho phép bất kỳ ai cũng có thể kiểm tra và truy xuất lịch sử giao dịch một cách nhanh chóng.
Không cần tin cậy: Mạng lưới blockchain hoạt động bằng cách sử dụng các node để xác thực giao dịch tự động. Các node tuân theo quy tắc và mật mã phức tạp, không cần phải tin tưởng lẫn nhau để duy trì và vận hành mạng lưới.
Công nghệ Blockchain gồm các “khối” để hình thành một “chuỗi”. Cụ thể:
Khối (block) chứa các thông tin giao dịch trên chuỗi khối.
Các khối này mở rộng theo thời gian về mặt số lượng và liên kết với nhau tạo thành một chuỗi (chain).
Cấu trúc của blockchain bao gồm các khối được liên kết với nhau tạo thành một chuỗi
Mỗi khối sẽ bao gồm các thành phần như sau:
Tiêu đề khối (Block Header) là một chuỗi hash chứa thông tin để định danh một khối cụ thể trong blockchain. Thông tin này bao gồm hash của khối trước đó, thời gian tạo khối (timestamp), nonce và merkle root.
Previous Hash: Mã băm trước đó (hay tiêu đề khối) của khối trước đó.
Thời gian ghi lại: Thời điểm khởi tạo khối.
Mỗi khối trong một blockchain sẽ được gán một số nonce riêng biệt. Số nonce này được tính toán trong quá trình khai thác khối và đóng góp vào việc tạo ra giá trị hash độc nhất cho khối.
Merkle Root là giá trị hash cuối cùng của quá trình ghép cặp và hashing các giao dịch trong Merkle Tree. Để hiểu rõ hơn về quy trình tạo ra Merkle Root từ Merkle Tree, hãy tìm hiểu thêm về Merkle Tree là gì.
Hash (hàm băm) là một chuỗi ký tự được mã hoá bằng công nghệ hàm băm mật mã học (cryptographic hash function) từ các thông tin đầu vào đã được xác định trước.
Cách thức hoạt động của Công nghệ Blockchain là gì?
Quy trình thực hiện khi xử lý giao dịch trên blockchain sẽ tiến hành như sau:
Người dùng yêu cầu thực hiện giao dịch, thông tin giao dịch sẽ được ghi lại trên hệ thống và tạo thành bản ghi, sau đó gửi đến các node để chờ xác thực.
Bước 2: Máy tính trong hệ thống, được gọi là node, sẽ xác thực các bản ghi chứa thông tin giao dịch bằng thuật toán đồng thuận trên blockchain.
Ví dụ: Giả sử người dùng muốn thực hiện giao dịch 3 bitcoin.
Các node sẽ kiểm tra xem người đó có 3 bitcoin trong ví hay không, nếu có thì thực hiện giao dịch.
Nếu trong ví của người đó chỉ có 1 bitcoin, node sẽ xác định rằng ví người dùng không đủ bitcoin để thực hiện giao dịch và giao dịch sẽ không được thực hiện.
Bước 3: Các bản ghi đã được xác minh của người dùng sẽ được lưu trữ trên một khối (block).
Cách giao dịch được xử lý và lưu trữ vào block trên blockchain
Bước 4: Chuỗi (chain) sẽ được bổ sung khối (block) vừa tạo bằng cách nối Previous Hash của khối cần bổ sung với mã hash của khối trước đó, tạo thành một chuỗi khối (blockchain).
Khối đầu tiên không có khối trước đó, do đó có mã Hash là chuỗi số 0, được gọi là khối nguyên thuỷ hay Genesis Block.
Khối đầu tiên trong blockchain là Genesis Block
Thuật toán đồng thuận trong công nghệ blockchain
Thuật toán đồng thuận trong blockchain là một quy tắc hoặc cơ chế được áp dụng để đảm bảo rằng các giao dịch trên blockchain được thực hiện chính xác và giống nhau trên tất cả các node trong mạng.
Trong mạng lưới, một block bị thay đổi dữ liệu sẽ được so sánh với dữ liệu của khối khác để đảm bảo tính đúng đắn và phù hợp với khối trước đó. Nếu có sự khác biệt, dữ liệu sẽ không được ghi vào blockchain. Đây là cách mà blockchain được thiết kế để ngăn chặn sự thay đổi dữ liệu.
Ví dụ: Trường hợp có kẻ xâm nhập và thay đổi dữ liệu trên khối n. Trong thời điểm này:.
Hash của khối n đã bị thay đổi.
Hệ thống sẽ so sánh mã băm khối n với mã băm của khối trước đó để phát hiện sự không chính xác.
Hacker cần thay đổi hash của khối trước n để đánh lừa hệ thống. Tuy nhiên, hệ thống đã phát hiện ra sự sai lệch ở khối n-1. Để tiếp tục hoạt động, hacker phải tiếp tục thay đổi hash của khối n-2.
Để thay đổi giao dịch, tin tặc cần phải thay đổi tất cả các khối theo cơ chế đồng ý của chuỗi khối.
Các thuật toán đồng thuận giúp đảm bảo tính đúng đắn và minh bạch của blockchain
Các thuật toán đồng thuận là một yếu tố quan trọng trong hệ thống blockchain, đóng vai trò trung tâm trong việc duy trì sự hoạt động phi tập trung và bảo mật của các blockchain. Một số thuật toán đồng thuận phổ biến bao gồm:
Proof of Work (PoW) là quá trình mà các thợ đào (miner) sử dụng công suất tính toán của máy tính để giải quyết các bài toán và tạo ra mã hash. Khi hoàn thành, họ sẽ được cấp quyền xác thực giao dịch và tạo khối mới trong blockchain. Ví dụ về các đồng tiền sử dụng PoW bao gồm Bitcoin, Ethereum, Litecoin và Monero.
Proof of Stake (PoS) là một cơ chế trong đó người dùng phải đặt cược một số lượng lớn coin/token để có thể trở thành node xác thực giao dịch và tạo khối. Một số ví dụ điển hình cho cơ chế này là Ethereum 2.0, Polkadot và Algorand.
DPoS (Delegated Proof of Stake): Người detent token có thể tham gia bỏ phiếu và ủy quyền cho node để thực hiện việc xác minh các giao dịch. Ví dụ như EOS, Tron, BitShares…
Thuật toán Proof of Authority (PoA) đặt sự tôn trọng vào danh tính và danh tiếng của các thành viên tham gia, thay vì dựa vào số lượng token mà họ sở hữu. Ví dụ về các dự án sử dụng PoA là MakerDAO và VeChain.
Quá trình tiến hóa của công nghệ blockchain
Công nghệ blockchain đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển và đã tạo ra nhiều ứng dụng khác nhau như tiền tệ, hợp đồng thông minh, ứng dụng phi tập trung và công nghiệp.
Công nghệ blockchain phát triển qua 4 giai đoạn chính
Công nghệ Blockchain 1.0 – Tiền điện tử
Phiên bản đầu tiên của công nghệ blockchain đã được phát triển. Nhờ sử dụng công nghệ sổ cái phân tán phi tập trung, việc xử lí các giao dịch trên blockchain trở nên nhanh chóng và minh bạch.
Bitcoin, đồng tiền điện tử tiêu biểu của phiên bản Blockchain 1.0, đã khởi đầu và định hình cho sự phát triển của thị trường crypto trên toàn cầu.
Công nghệ Blockchain 2.0 – Smart Contract
Phiên bản thứ 2 của công nghệ blockchain mang đến sự tiến bộ. Với việc sử dụng hợp đồng thông minh (smart contract), việc giao dịch trên Blockchain sẽ giảm thiểu đáng kể chi phí xác thực, gian lận và vận hành, đồng thời tăng cường tính minh bạch.
Phiên bản này hoàn toàn loại bỏ các yếu tố cảm tính hoặc đạo đức thông thường khi làm việc với con người, như ví dụ điển hình của Ethereum.
Công nghệ Blockchain thế hệ 3 – Ứng dụng phi trung tâm
DApp là các ứng dụng phi tập trung được triển khai độc lập, không nằm trên một máy chủ duy nhất mà lưu trữ phân tán trên các kho lưu trữ phi tập trung và có thể được viết bằng bất kỳ ngôn ngữ nào.
Đầu đa số dApp chạy trên các mạng lưới ngang hàng, trái ngược với các ứng dụng truyền thống chỉ chạy trên một hệ thống tập trung duy nhất.
Công nghệ Chuỗi khối 4.0 – Công nghiệp
Blockchain 4.0 là một phiên bản mới nhất của công nghệ Blockchain hiện nay. Được xem là sự tiếp nối và phát triển từ phiên bản 1 đến 3, phiên bản này sẽ áp dụng các ứng dụng của nó vào quá trình kinh doanh và sản xuất trong thực tế.
Các ứng dụng của công nghệ chuỗi khối
Một số ứng dụng đặc trưng của công nghệ blockchain như:
Tiền mã hóa (cryptocurrency) là một ứng dụng đầu tiên và phổ biến nhất của công nghệ blockchain. Việc thực hiện giao dịch tiền mã hóa trên blockchain nhằm đảm bảo tính minh bạch, bảo mật và tốc độ nhanh.
Hợp đồng thông minh là một công nghệ blockchain dùng để tự động thực thi các điều khoản và quy tắc đã được ghi trong hợp đồng khi các điều kiện trước đó được thỏa mãn. Không ai có thể cản trở hoặc hủy bỏ các hợp đồng thông minh.
Blockchain là một công nghệ quản lý chuỗi cung ứng giúp nâng cao tính minh bạch và đơn giản hóa việc tra cứu nguồn gốc của sản phẩm.
Công nghệ blockchain đã được áp dụng để tạo ra hệ thống chứng thực an toàn và không thể giả mạo, đồng thời bảo vệ thông tin cá nhân của người dùng.
Bất động sản: Blockchain giúp đơn giản hóa quy trình mua bán bất động sản, giảm phí giao dịch và thời gian.
Blockchain được sử dụng để bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ và đảm bảo tính toàn vẹn của thông tin ghi trên nó.
Blockchain là một công nghệ đang được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực giao dịch ngân hàng và tài chính. Nó có khả năng giảm thiểu phí phạm pháp, giảm thời gian xử lý và tăng tính hiệu quả trong các giao dịch tài chính.
