Công nghệ Blockchain xuất hiện được xem là một cuộc cách mạng công nghệ trong các lĩnh vực: tài chính ngân hàng, logistics, điện tử viễn thông, kiểm toán kế toán, lĩnh vực game…Hãy cùng Ragus đến với EP2: Blockchain là gì? Hoạt động như thế nào? Ứng dụng ra sao?
1. Blockchain là gì?
Khái niệm
Blockchain là hệ thống cơ sở dữ liệu dạng khối cho phép người dùng lưu trữ và truyền tải được mã hóa một cách an toàn. Các khối thông tin này tương tự như hệ thống sổ cái kế toán và được mã hóa vô cùng phức tạp và các nút tham gia vào quá trình lưu trữ giao dịch đều lưu trữ một sổ cái như nhau.
Blockchain được tạo ra để giảm thiểu rủi ro và chống lại việc gian lân trong các giao dịch. Để dễ minh họa, bạn hãy tưởng tượng công nghệ này như một tòa tháp được tạo thành từ các khối lập phương. Tòa tháp tượng trưng cho trạng thái hiện tại của các tài khoản tiền điện tử (mỗi tài khoản đã nhận được bao nhiêu) mà mọi người dùng Bitcoin nhìn thấy. Mỗi khối mới sẽ chứa thông tin về tất cả các giao dịch mới sẽ thay đổi trạng thái tài khoản hiện tại.
Một khối mới, để phù hợp với cấu trúc của tòa tháp, phải được mã hóa và khớp vào theo cách thích hợp. Khi điều này xảy ra, khối mới sẽ được gắn vào tháp và kết quả là các giao dịch mới sẽ được hoàn thành. Bitcoin trên hệ thống sẽ được chuyển giao giữa những người dùng.
Nếu có ai đó cố gắng loại bỏ hoặc thay thế một khối từ dưới đáy của tháp, toàn bộ cấu trúc sẽ bị phá hủy, bởi vì mỗi khối trong tháp có cùng thông tin từ khối trước được mã hóa trong đó. Thay thế một khối bằng thông tin khác (mật mã khác) sẽ dẫn đến việc nó không khớp với khối trước đó và ngắt kết nối tất cả các khối theo sau nó. Do đó, thông tin trong tòa tháp này sẽ được coi là không đúng sự thật. Đó là lý do tại sao công nghệ blockchain có thể được coi là thành tựu trong lĩnh vực bảo mật.
Nếu vậy thì ai đang mã hóa các khối tiếp theo cho tòa tháp? Và quá trình này diễn ra như thế nào? Những người là người viết mật mã được gọi là “miner” hay “thợ mỏ” – là những người khai thác Bitcoin. Họ sử dụng phần mềm tiên tiến để khai thác và trích xuất Bitcoin. Lý do tại sao người ta lại dùng thuật ngữ “thợ mỏ” của ngành khai thác khoáng sản, là vì Bitcoin được ví như một mỏ vàng, mỗi đồng Bitcoin chính là phần thưởng cho việc mã hóa các giao dịch tiếp theo cho các thợ mỏ. Theo cách này, Bitcoin mới được tạo ra và đưa vào lưu thông. Tại thời điểm này, các công cụ “khai thác” là những máy tính đắt tiền và phức tạp với sức mạnh vi xử lý rất cao. Như bạn có thể thấy, Bitcoin là một tài sản phức tạp và là chương mới trong lịch sử thị trường tài chính.
Lịch sử ra đời và phát triển của Blockchain
Từ 1991 – 2008
Năm 1991, Blockchain đã được mô tả lần đầu tiên bởi W. Scott Stornetta và Stuart Haber. Mục đích ban đầu nhằm đánh dấu thời gian vào các tài liệu để nó trở lên bất biến. Điều này có nghĩa là bạn không thể sửa đổi ngày được ghi trên tài liệu bằng bất kỳ hình thức nào.
Đến năm 2008, sau cuộc khủng hoảng kinh tế bắt nguồn từ Mỹ và lan ra toàn cầu khiến người dân mất niềm tin vào đồng tiền USD, EUR và sự điều hành tiền tệ của các chính phủ. Ý tưởng về một hệ thống tài chính phi tập trung bằng việc áp dụng công nghệ Blockchain để ra đời một đồng tiền kỹ thuật số đầu tiên là Bitcoin đã được Satoshi Nakamoto giới thiệu. Tuy nhiên, khi ra đời nhiều người thường hiểu nhầm Bitcoin là Blockchain.
2009 – 2018
Đây là giai đoạn phát triển mạnh mẽ của công nghệ Blockchain. Khi nhiều đồng tiền sử dụng công nghệ Blockchain khác đã được ra đời như Ethereum, Litecoin…
Giai đoạn này nhiều ứng dụng khác của công nghệ Blockchian đã được ra đời và ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác trong cuộc sống như: y tế, bảo hiểm, năng lượng, số hóa tài sản, ứng dụng cho các doanh nghiệp tài chính …
Công nghệ hình thành lên Blockchain
Công nghệ Blockchain được hình thành bởi sự kết hợp của 3 công nghệ gồm: mật mã học, mạng ngang hàng, lý thuyết trò chơi.
– Mật mã học: Public Key và hàm Hash Function được sử dụng nhằm đảm bảo tính toàn vẹn, an toàn bảo mật và sự riêng tư.
– Mạng ngang hàng: Mỗi nút trong mạng lưới được xem như một client và cũng là sever để lưu trữ các bản sao ứng dụng (bản sao sổ cái). Trong trường hợp hệ thống gặp sự có thể dùng sổ cái của bất kỳ nốt nào để khôi phục.
– Lý thuyết trò chơi: Tất cả các nút tham gia vào hệ thống đều phải tuân thủ luật chơi cơ chế đồng thuận (giao thức PoW, PoS…) và được thúc đẩu bởi động lực kinh tế từ sự tăng giá của các đồng tiền kỹ thuật số do hệ thống thưởng phân chia.
Hệ thống blockchain được chia làm 3 loại chính:
– Public: Bất kỳ ai cũng có quyền đọc và ghi dữ liệu trên hệ thống Blockchain. Quá trình xác thực các giao dịch trên Blockchain đòi hỏi phải có nhiều nút tham gia. Vì vậy, nếu muốn tấn công vào hệ thống Blockchain cần chi phí rất lớn và không khả thi.
– Private: Người dùng chỉ được quyền đọc dữ liệu, không có quyền ghi hay chỉnh sửa dữ liệu chỉ có bên thứ ba đáng tin cây mới có quyền này. Vì đây là một Private Blockchain cho nên thời gian xác thực các giao dịch diễn ra nhanh chóng, phí giao dịch nhỏ và hạ tầng thiết bị quy mô nhỏ. Ví dụ: Ripple là một dạng Private Blockchain, hệ thống này cho phép 20% các nút là gian dối và chỉ cần 80% còn lại hoạt động ổn định là được.
– Permissioned (hay còn gọi là Consortium): đây là một dạng khác của Private nhưng bổ xung thêm các tính năng khác. Đây là sự kết hợp giữa Public và Private. Ví dụ: ứng dụng công nghệ Blockchain các ngân hàng hay tổ chức tài chính có thể xây dựng blockchain của riêng mình.
Các phiên bản của công nghệ Blockchain hiện nay:
– Công nghệ Blockchain 1.0: Tiền tệ và Thanh toán
Phiên bản này ứng dụng chính của Blockchain là tiền mã hóa: bao gồm việc giao dịch tiền tệ và tạo lập hệ thống lưu trữ thông tin trên nền tảng kỹ thuật số. Đây cũng là lĩnh vực phổ biến nhất hiện nay và đôi khi mọi người lầm tưởng Bitcoin là Blockchain.
– Công nghệ Blockchain 2.0: Tài chính và thị trường
Phiên bản này Blockchain được ứng dùng vào hệ thống tài chính ngân hàng, mở rộng quy mô của Blockchain giới thiệu các ứng dụng phi tập trung ra với người dùng. Công nghệ Blockchain được đưa vào ứng dụng lưu trữ các giao dịch cổ phiếu, chi phiếu, quyền sở hữu các tài sản vật chất hay bất kỳ các thỏa thuận hay hợp đồng.
– Công nghệ Blockchain 3.0: Thiết kế giám sát và hoạt động:
Mục tiêu của phiên bản Blockchain sẽ đưa công nghệ này vượt ra khỏi biên giới tài chính và tiếp cận với các lĩnh vực như giáo dục, chính phủ, y tế, nghệ thuật, cơ sở dữ liệu lớn, vạn vật kết nối.
– Công nghệ Blockchain X: Phiên bản này thể hiện tầm nhìn phi thường của Blockchain khi chúng ta thấy được sự ra đời của các blockchain công cộng mà chúng ta có thể sự dụng như công cụ tìm kiếm của Google. Các dự liệu trên Blockchain công cộng là một sổ cái mở được phân phối hợp lý với các tác nhân có mục đích chung (Machina Economicus) thay cho các hợp đồng bằng giấy, hay các văn bản công cộng.
Cơ chế đồng thuận của Blockchain
Cơ chế đồng thuận trong Blockchain có thể hiểu như luật chơi của một hệ thống, các thánh phân tham gia vào quá trình xác thực giao dịch và lưu trữ giữ liệu phải tuân theo. Dưới đây là các cơ chế đồng thuận phổ biến:
– Proof of Work (bằng chứng công việc): Đây là cơ chế đồng thuận phổ biến trên các Blockchain 1.0 như: Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Dogecoin và hầu hết các đồng tiền mã hóa thế hệ cũ. Cơ chế đồng thuận này có ngược điểm tốn nhiều năng lượng điện và đòi hỏi cơ sở hạ tầng công nghệ lớn.
– Proof of Stake (Bằng chứng cổ phần): Phổ biến ở các phiên bản Blockchain 2.0 như: Decred, Peercoin, Cardano, Ethereum và nhiều loại tiền mã hóa khác. Cơ chế này tiết kiệm năng lượng, hệ thống bảo mật cao, phân cấp hơn.
– Delegated Proof-of-stake (Ủy quyền cổ phần): Cơ chế này phổ biến trên Steemit, EOS, BitShares. Cơ chế này giúp tiết kiệm chi phí giao dịch, khả năng mở rộng, hiệu suất năng lượng cao. Tuy nhiên, cơ chế này bị cộng đồng đánh giá là hơi hướng tập trung khi lựa chọn đơn vị đáng tin cậy để ủy quyền xác nhận giao dịch.
– Proof of Authority (Bằng chứng Uỷ nhiệm): Đây là mô hình tập trung thường thấy trong POA.Network, Ethereum Kovan testnet. Hiệu suất cao, có khả năng mở rộng tốt.
– Proof-of-Weight (Bằng chứng khối lượng/càng lớn càng tốt): Cơ chế này phổ biến trong Algorand, Filecoin. Cơ chế này có thể tùy chỉnh mở rộng hệ thống. Tuy nhiên để thúc đẩy sự phát triển của cơ chế này là một thách thức lớn.
– Byzantine Fault Tolerance (Đồng thuận chống gian lận / Tướng Byzantine bao vây Blockchain): Phổ biến trong Hyperledger, Stellar, Dispatch, và Ripple. Năng suất cao; chi phí thấp; có khả năng mở rộng. Tuy nhiên vẫn chưa thể tin tưởng hoàn toàn. Thuật toán này có 2 phiên bản là:
– Practical Byzantine Fault Tolerance (Đồng thuận chống gian lận / Tướng Byzantine bao vây Blockchain trong thực tế)
– Federated Byzantine Agreement (Liên minh Byzantine cùng đồng thuận)
– Directed Acyclic Graphs (Thuật toán tô pô): Thường thấy trong Iota (công nghệ Tangle), Hashgraph, Raiblocks/Nano (công nghệ Block-lattice), là một đối thủ của Blockchain.
2. Các đặc điểm nổi bật của Blockchain
Công nghệ Blockchain có các đặc điểm nổi bật sau:
– Không thể làm giả, không thể phá hủy các chuỗi Blockchain: Theo như lý thuyết thì chỉ có máy tính lượng tử mới có thể giải mã Blockchain hoặc cắt hết điện, internet toàn cầu mới có thể tắt Blockchain.
– Bất biến: dữ liệu được lưu trữ trong Blockchian không thể chỉnh sửa và sẽ được lưu trữ mãi mãi.
– Bảo mật an toàn: Các thông tin, dữ liệu trong Blockchain được lưu trữ phân tán tại các nút và an toàn tuyệt đối.
– Minh bạch: Ai cũng có thể theo dõi dữ liệu trên Blockchain đi từ địa chỉ ví này sang địa chỉ ví khác.
– Hợp đồng thông minh: là hợp đồng kỹ thuật số được nhúng vào đoạn code if-this-then-that (IFTTT), cho phép chúng tự thực thi các hợp đồng thông minh mà không cần có bên thứ 3 tác động.
3. Blockchain hoạt động như thế nào
Nguyên lý mã hóa
Hệ thống Blockchain được thiết kế theo cách không yêu cầu sự tin cậy và bảo đảm bằng sự tin cậy có được thông qua các hàm thuật toán đặc biệt. Để thực hiện được các giao dịch chuyển, rút, nạp tiền trên Blockchian người dùng cần có Ví tiền điện tử.
Ví tiền điện tử là phần mềm cho phép người dùng lưu trữ và trao đổi các đồng tiền kỹ thuật số.
Ví tiền điện tử này được bảo vệ bằng phương pháp mã hóa đặc biệt. Người dùng sẽ sử dụng cặp khóa bảo mật để sử dụng và khôi phục ví.
– Private – key (khóa riêng tư) và Public – key (khóa công khai). Nếu một thông điệp được mã hóa bằng một khóa công khai cụ thể thì người dùng chỉ có thể giải mã và đọc nội dung thông điệp khi khoá riêng tư và khoá công khai này là một cặp.
Quy tắc của sổ cái:
Hệ thống Blockchain chỉ ghi lại mỗi giao dịch được yêu cầu chứ không theo dõi số dư tài khoản. Số dư tỏng tài khoản của người dùng được lưu trữ bởi các nút trong Blockchain vì mỗi nút đều đang lưu trữ một bản sao sổ cái giống nhau. Do đó, để biết số dư trên ví điện tử của mình thì người dùng cần xác nhận và xác thực tất cả giao dịch đã diễn ra trên mạng lưới có liên quan đến ví của mình.
Đặc biệt
Bất kỳ ai có máy tính kết nối với internet đều có thể tham gia vào mạng lưới và thực hiện xác thực giao dịch của Bitcoin vì hệ thống này là mã nguồn mở. Tuy nhiên, nếu có bất kỳ một lỗi nào trong mã nguồn được sử dụng để phát thông báo yêu cầu giao dịch thì các Bitcoin liên quan sẽ bị mất vĩnh viễn.
Đặc biệt, người dùng không thể khôi phục lại một giao dịch bị mất hoặc quên mật khẩu ví tiền điện tử của mình vì đây là mạng phân tán. Vì thế, hãy nhớ lưu trữ mật khẩu hoặc khóa riêng tư của ví cực kỳ cẩn thận và an toàn.
Nguyên lý tạo khối
Các giao dịch sau khi được gửi lên trên mạng lưới Blockchain sẽ được nhóm vào các khối và các giao dịch trong cùng 1 khối (block) được coi là đã xảy ra cùng thời điểm. Các giao dịch chưa được thực hiện trong 1 khối được coi là chưa được xác nhận.
Mỗi nút có thể nhóm các giao dịch với nhau thành một khối và gửi nó vào mạng lưới như một hàm ý cho các khối tiếp theo được gắn vào sau đó. Bất kỳ nút nào cũng có thể tạo ra một khối mới. Vậy, câu hỏi đặt ra là: hệ thống sẽ đồng thuận với khối nào? khối nào sẽ là khối tiếp theo?
Để được thêm vào Blockchain, mỗi khối phải chứa một đoạn mã đóng vai trò như một đáp án cho một vấn đề toán học phức tạp được tạo ra bằng hàm mã hóa băm không thể đảo ngược.
Cách duy nhất để giải quyết vấn đề toán học như vậy là đoán các số ngẫu nhiên, những số khi mà kết hợp với nội dung khối trước tạo ra một kết quả đã được hệ thống định nghĩa. Điều này nhiều khi có thể mất khoảng một năm cho một máy tính điển hình với một cấu hình cơ bản có thể đoán đúng các con số đáp án của vấn đề toán học này.
Mạng lưới quy định mỗi khối được tạo ra sau một quãng thời gian là 10 phút một lần, bởi vì trong mạng lưới luôn có một số lượng lớn các máy tính đều tập trung vào việc đoán ra dãy số này. Nút nào giải quyết được vấn đề toán học như vậy sẽ được quyền gắn khối tiếp theo lên trên chuỗi và gửi nó tới toàn bộ mạng lưới.
Vậy điều gì sẽ xảy ra nếu hai nút giải quyết cùng một vấn đề cùng một lúc và truyền các khối kết quả của chúng đồng thời lên mạng lưới? Trong trường hợp này, cả hai khối được gửi lên mạng lưới và mỗi nút sẽ xây dựng các khối kế tiếp trên khối mà nó nhận được trước tiên.
Tuy nhiên, hệ thống Blockchain luôn yêu cầu mỗi nút phải xây dựng trên chuỗi khối dài nhất mà nó nhận được. Vì vậy, nếu có sự mơ hồ về việc block nào là khối cuối cùng thì ngay sau khi khối tiếp theo được giải quyết thì mỗi nút sẽ áp dụng vào chuỗi dài nhất.
Do xác suất việc xây dựng các block đồng thời là rất thấp nên hầu như không có trường hợp nhiều khối được giải quyết cùng một lúc và nhiều lần tạo ra các khối nối đuôi khác nhau. Do đó, toàn bộ chuỗi-khối sẽ nhanh chóng ổn định và hợp nhất lại khi mà mọi nút đều đồng thuận.
4. Ứng dụng của công nghệ Blockchain trong cuộc sống
Công nghệ Blockchaind đang được ứng dụng mạnh mẽ giúp thay đổi các ngành công nghiệp như:
– Công nghệ ô tô Automotive (Automotive)
– Chế tạo (Manufacturing)
– Công nghệ, truyền thông và viễn thông (Tech, media & Telecommunications)
– Dịch vụ tài chính (Financial Services)
– Nghệ thuật & Giải trí (Art & Recreation)
– Chăm sóc sức khỏe (Healthcare)
– Bảo hiểm (Insurance)
– Bán lẻ (Retail)
– Khu vực công (Public Sector)
– Bất động sản (Property)
– Nông nghiệp (Agricultural)
– Khai thác (Mining)
– Vận tải và Logistics (Transport & Logistics)
– Công trình hạ tầng kỹ thuật (Utility)
5. Giải đáp một số câu hỏi liên quan
Ai là người tạo ra công nghệ Blockchain?
– Trả lời: Có thể xem Satoshi Nakamoto chính là người phát minh và thiết kế công nghệ Blockchain.
Cấu trúc của Blockchain gồm những phần nào?
– Trả lời: Mỗi khối (block) sẽ được lưu trữ gồm 3 phần: Dữ liệu, Hash của khối hiện tại và Hash khối trước.
Bitcoin, Ethereum thuộc loại công nghệ Blockchain nào?
– Trả lời: Bitcoin, Ethereum là các ví dụ của Public Blockchain.
Tại sao việc sửa dữ liệu trên Blockchain là bất khả thi?
– Trả lời: Vì Blockchain là một mạng phân tán và được bảo vệ bởi các loại mã hóa vô cùng phức tạp. Việc không cho phép sửa dữ liệu trên Blockchain cũng là một cách để tăng độ bảo mật của công nghệ này.