Blockchain là gì? Cơ bản về Blockchain

Blockchain là gì? Đây là câu hỏi quen thuộc đối với người mới bắt đầu tìm hiểu về công nghệ mới này. Hiện nay Blockchain được ứng dụng ngày càng nhiều trong các lĩnh vực bởi lợi ích mà nó mang lại. Qua bài viết “Blockchain là gì? Cơ bản về Blockchain” chúng ta sẽ tìm hiểu những điều cơ bản xoay quanh Blockchain.

Mục lục

1. Công nghệ chuỗi khối (Blockchain) là gì?

Blockchain hay còn gọi là công nghệ chuỗi khối, cho phép dữ liệu truyền tải một cách an toàn dựa trên hệ thống mã hoá vô cùng phức tạp.

Công nghệ đảm bảo rằng một khi dữ liệu đã được nhập, nó không thể bị thay đổi hoặc xoá. Điều này làm cho blockchain trở thành nguồn tin cậy và không thể thay đổi, đặc biệt quan trọng cho các ứng dụng như tiền điện tử, quản lý chuỗi cung ứng và hệ thống bầu cử…

Mỗi khối (block) đều chứa thông tin về thời gian khởi tạo và được liên kết với khối trước đó, kèm theo đó là một mã thời gian và dữ liệu giao dịch. Dữ liệu khi đã được mạng lưới chấp nhận thì sẽ không có cách nào thay đổi được. Blockchain được thiết kế để chống lại việc gian lận, thay đổi của dữ liệu.

2. Blockchain – sự kết hợp giữa 3 loại công nghệ

2.1. Cryptography

Blockchain sử dụng mã hoá để bảo mật và bảo vệ dữ liệu, giúp đảm bảo rằng dữ liệu chỉ có thể được truy cập và sửa đổi bởi những người có quyền hạn. Để đảm bảo tính minh bạch, toàn vẹn và riêng tư thì công nghệ Blockchain đã sử dụng public key và hash function (hàm băm).

2.2. Decentralization

Blockchain sử dụng một mạng peer-to-peer để lưu trữ dữ liệu, loại bỏ sự cần thiết cho một tổ chức trung tâm hoặc tổ chức bất kỳ để quản lý dữ liệu. Mỗi một nút trong mạng được xem như một client và cũng là server để lưu trữ bản sao ứng dụng.

2.3. Consensus algorithm

Blockchain sử dụng giải thuật tổng thể để xác nhận và xác thực các giao dịch trên mạng (giao thức PoW, PoS, …), đảm bảo rằng tất cả các nút trên mạng đều đồng ý về trạng thái của dữ liệu.

3. Hệ thống Blockchain

Được chia thành 4 loại:

3.1. Public blockchain

Đây là một mạng blockchain mà bất kỳ ai có thể truy cập và tham gia đọc và ghi dữ liệu trên Blockchain. Quá trình xác thực giao dịch trên Blockchain này đòi hỏi phải có rất nhiều nút tham gia. Vì vậy, muốn tấn công được vào hệ thống Blockchain này cần chi phí rất lớn và thực sự không khả thi. Ví dụ: Bitcoin, Ethereum, …

3.2. Private blockchain

Mạng blockchain mà chỉ có một số lượng nhỏ người dùng được phép truy cập và tham gia, ví dụ như một công ty có thể sử dụng cho các mục đích nội bộ.

3.3. Consortium blockchain

Mạng được quản lý bởi một tổ chức hoặc nhóm các tổ chức, ví dụ như một nhóm các ngân hàng có thể sử dụng cho mục đích giao dịch quốc tế.

3.4. Hybrid blockchain

Sự kết hợp của cả public và private blockchain, với một số phần là công khai và một số phần bảo mật.

4. Đặc điểm của Blockchain

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 và công nghệ Blockchain biến mất khi không còn Internet trên toàn cầu.
Bất biến: dữ liệu trong Blockchain rất khó thể sửa (có thể sửa nhưng sẽ để lại dấu vết) và sẽ lưu trữ mãi mãi.
Bảo mật: Blockchain sử dụng mã hóa mạnh và các giao thức bảo mật để bảo vệ dữ liệu và tính toàn vẹn của hệ thống. Các thông tin, dữ liệu trong Blockchain được phân tán và an toàn tuyệt đối.
Minh bạch: Ai cũng có thể theo dõi dữ liệu Blockchain đi từ địa chỉ này tới địa chỉ khác và có thể thống kê toàn bộ lịch sử trên địa chỉ đó.
Không cần một trung tâm: Blockchain hoạt động mà không cần một trung tâm hoặc tổ chức trung gian
Tự động hoá: Blockchain tự động hoá quá trình giao dịch, giảm thiểu rủi ro và tối ưu hóa hiệu suất
Công bằng: Blockchain cung cấp công bằng cho tất cả người dùng trong mạng, giảm thiểu rủi ro và tạo điều kiện tốt hơn cho giao dịch.
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 mà không cần bên thứ ba.

5. Cách Blockchain hoạt động

Ứng dụng được biết đến và thảo luận nhiều nhất về công nghệ Blockchain chính là Crypto – tiền điện tử. Dẫn đầu là Bitcoin – đơn vị tiền tệ kỹ thuật số với mã là BTC, cũng giống như đô la Mỹ; bản thân nó không mang giá trị, nó chỉ có giá trị bởi vì có một cộng đồng đồng ý sử dụng nó làm đơn vị giao dịch hàng hóa và dịch vụ.

Để theo dõi số lượng Bitcoin mà mỗi người sở hữu trong các tài khoản nhất định và theo dõi các giao dịch phát sinh từ đó thì chúng ta cần đến một cuốn sổ kế toán, trong trường hợp này nó chính là Blockchain và đây thực tế là một tệp kỹ thuật số theo dõi tất cả các giao dịch Bitcoin.

Tệp sổ cái này không được lưu trữ trong một máy chủ trung tâm, như trong một ngân hàng hoặc trong một trung tâm dữ liệu mà ngược lại nó được phân phối trên toàn thế giới thông qua một mạng lưới các máy tính ngang hàng với vai trò lưu trữ dữ liệu và thực thi các tính toán. Mỗi máy tính này đại diện cho một “nút” của mạng lưới Blockchain và mỗi nút đều có một bản sao của tệp sổ cái này.

Trên thực tế, cuốn sổ cái luôn được duy trì bởi các máy tính trong mạng ngang hàng được kết nối với nhau. Vì thế, nó sẽ có một số điểm khác biệt:

· Trong hệ thống ngân hàng, chúng ta chỉ biết các giao dịch và số dư tài khoản của riêng mình thì trên Blockchain của bitcoin chúng ta có thể xem các giao dịch của tất cả mọi người.

· Mạng lưới Bitcoin là mạng lưới phân tán không cần bên thứ ba đóng vai trò trung gian xử lý giao dịch.

· Hệ thống Blockchain được thiết kế theo cách không yêu cầu sự tin cậy và bảo đảm bởi độ tin cậy có được thông qua các hàm mã hóa toán học đặc biệt.

Để có thể thực hiện các giao dịch trên Blockchain, chúng ta cần một phần mềm sẽ cho phép chúng ta lưu trữ và trao đổi các đồng Bitcoin của mình gọi là ví tiền điện tử. Ví tiền điện tử này sẽ được bảo vệ bằng một phương pháp mã hóa đặc biệt đó là sử dụng một cặp khóa bảo mật duy nhất: khóa riêng tư (private key) và khóa công khai (public key).

Nếu một thông điệp được mã hóa bằng một khóa công khai cụ thể thì chỉ chủ sở hữu của khóa riêng tư là một cặp với khóa công khai này mới có thể giải mã và đọc nội dung thông điệp.

Khi mã hóa một yêu cầu giao dịch bằng khóa riêng tư, có nghĩa là chúng ta đang tạo ra một chữ ký điện tử được các máy tính trong mạng lưới Blockchain sử dụng để kiểm tra chủ thể gửi và tính xác thực của giao dịch. Chữ ký này là một chuỗi văn bản và là sự kết hợp của yêu cầu giao dịch và khóa riêng tư của chúng ta.

Nếu một ký tự đơn trong thông điệp yêu cầu giao dịch này bị thay đổi thì chữ ký điện tử sẽ thay đổi theo. Vì thế, hacker khó có thể thay đổi yêu cầu giao dịch của chúng ta hoặc thay đổi số lượng Bitcoin mà chúng ta đang gửi.

Để gửi Bitcoin (BTC), chúng ta cần chứng minh rằng mình sở hữu khóa riêng tư của một chiếc ví điện tử cụ thể bởi ta cần sử dụng nó để mã hóa thông điệp yêu cầu giao dịch. Sau khi tin nhắn của chúng ta đã được gửi đi và được mã hóa thì chúng ta không cần phải tiết lộ khóa riêng tư của mình nữa.

Mỗi nút trong Blockchain đều đang lưu giữ một bản sao của sổ kế toán. Do vậy, mỗi nút đều biết số dư tài khoản của chúng ta là bao nhiêu. Hệ thống Blockchain chỉ ghi lại mỗi giao dịch được yêu cầu chứ không hề theo dõi số dư tài khoản của chúng ta. Để biết số dư trên ví điện tử của mình cần xác thực và xác nhận tất cả các giao dịch đã diễn ra trên mạng lưới mà có liên quan tới ví điện tử.

Thực tế là các nút sẽ kiểm tra tất cả các giao dịch có liên quan đến ví tiền điện tử chúng ta sử dụng trước đó để gửi Bitcoin (BTC) thông qua việc tham chiếu các lịch sử giao dịch. Có một bản ghi sẽ lưu trữ số BTC chưa được dùng và được các nút mạng lưu giữ giúp đơn giản hóa và tăng tốc quá trình xác minh. Vì thế, các ví tiền điện tử tránh được tình trạng chi tiêu đúp giao dịch.

Mã nguồn trên mạng lưới Bitcoin là nguồn mở, có nghĩa là bất kỳ ai có máy tính kết nối được internet đều có thể tham gia vào mạng lưới và thực hiện giao dịch.

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.

6. Nguyên lý tạo khối

Các giao dịch sau khi được gửi lên trên mạng lưới Blockchain sẽ được nhóm vào các khối và 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 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 không rõ ràng về việc đâu 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 mọi nút đều đồng thuận.

7. Mô phỏng Blockchain

Về cơ bản, một Block chứa thông tin sau:

Index (Số thứ tự Block)
Timestamp (thời gian để lưu ngày tạo Block– là một chuỗi có dạng ‘YYYY/MM/DD HH:mm: ss’ (VD: 2023-02-03 21:37:50).)
PreviousHash (Hàm băm của Khối trước đó – giả sử với Block đầu tiên được đưa lên Chain thì prevHash là chuỗi ‘null’.)
Data (Dữ liệu được lưu trữ trong Block. Đối với Bitcoin và các loại tiền điện tử khác, dữ liệu là các giao dịch – giả sử trong IoT thì data là một tin nhắn được vi điều khiển gửi đi với nội dung ‘First Block’)
CurrentHash (giá trị mã hóa của Block hiện tại là một chuỗi được mã hóa từ các thông tin trong Block (index + prevHash + data + timestamp) bằng thuật toán SHA256 (VD: ‘a123sdacaeasafefs’)

Mô phỏng trong code thì Block sẽ tồn tại dưới dạng như sau:

VD: Vi điều khiển gửi 1 tin nhắn với nội dung ‘First Block’ vào Block đầu tiên để đưa lên giao dịch. Ta có thể coi Block đầu tiên này có prevHash là một chuỗi có giá trị ‘null, thời gian thực gửi tin nhắn là 2023-02-03 21:37:50’

Ta được thông tin mã hóa của Block đầu tiên (currentHash) như trên hình:

Và tương tự khi có nhiều con VĐK cùng đẩy thông tin vào trong Block và đưa lên giao dịch, điều đó tạo lên một Blockchain đơn giản với các Block nối tiếp nhau.

Tính bất biến và bảo mật an toàn của Blockchain ở việc Block hiện tại sẽ có giá trị

prevHash lấy từ giá trị currentHash của Block trước đó.

Blockchain phải đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu khối bên trong nó để duy trì hiệu lực. Để làm điều này, chúng ta sẽ thêm các phương thức khác nhau trong Blockchain của mình để xác minh rằng:

Block đầu tiên hợp lệ (index của nó bằng 0, nó không có previousHash trước đó và cuối cùng currentHash của nó là chính xác.)
Một Block mới hợp lệ với khối Blockchain trước đó (prevHash của Block hiện tại có bằng với currentHash của Block trước đó)
Chuỗi khối hợp lệ (Block đầu tiên hợp lệ và mỗi Block tạo thành nó hợp lệ với Block đứng trước nó.)

Lời kết

Ngày nay công nghệ chuỗi khối được ứng dụng nhiều và rộng rãi, đặc biệt ở lĩnh vực Crypto (Tiền điện tử). Hi vọng bài viết của Tothost đã đem lại cho bạn tất cả những thông tin cơ bản về Blockchain.

Đọc thêm: