KHÁI QUÁT VỀ BLOCKCHAIN
Khái niệm
Khái niệm Blockchain (Chuỗi khối) thường được tiếp cận trên 3 khía cạnh khác nhau:
Blockchain được coi là một cuốn sổ cái phi tập trung, ghi lại mọi giao dịch trên mạng ngang hàng, cho phép người tham gia xác nhận giao dịch mà không cần thông qua đơn vị xác thực trung gian Theo PricewaterhouseCoopers, công nghệ này mang lại tiềm năng lớn trong việc cải thiện tính minh bạch và hiệu quả trong các giao dịch kinh tế.
Blockchain là một công nghệ tiên tiến, được xem như giải pháp bảo mật hiệu quả cho các giao dịch tài chính, nhờ vào việc mã hóa bất biến các giao dịch tài sản đã thực hiện.
• Xét trên khía cạnh xã hội: Blockchain giúp tạo dựng niềm tin cho các bên tham gia giao dịch thông qua một mạng lưới phi tập trung.
Công nghệ Blockchain đã xây dựng nền tảng cho một loại hình Internet mới bằng cách cho phép phân phối thông tin kỹ thuật số mà không thể sao chép Trong cuốn sách "Blockchain Revolution" (2016), Don và Alex Tapscott mô tả Blockchain như một sổ cái kỹ thuật số không thể bị phá hỏng, ghi lại các giao dịch kinh tế và có khả năng lập trình để ghi lại mọi thứ có giá trị, không chỉ giới hạn ở các giao dịch tài chính.
1.1.2 Cơ sở hình thành và cấu tạo
1.1.2.1 Cơ sở hình thành a Ý tưởng ra đời
Bài toán Các vị tướng Byzantine (Byzantine Generals) trong khoa học máy tính liên quan đến việc xử lý thông tin và đảm bảo tính tin cậy trong hệ thống phân cấp Nội dung chính của bài toán mô tả một đạo quân muốn chiếm thành, trong đó các vị tướng đóng vai trò quan trọng và được phân bố ở nhiều vị trí khác nhau.
Trong bối cảnh có N tướng trung thành muốn chiếm thành và M tướng phản bội muốn rút binh, một tướng phản bội có thể truyền tin sai lệch cho hai nhóm khác nhau, gây ra sự hỗn loạn trong chiến lược Để đảm bảo thông tin được nhất quán và các tướng trung thành có thể cùng nhau chiếm thành, việc truyền tin chính xác là vô cùng quan trọng Chỉ cần một sơ xuất trong việc truyền tin có thể dẫn đến sự thất bại và tiêu diệt toàn bộ đạo quân.
Hình 1: Hai trường hợp của bài toán Các vị tường Byzantine
Coordinated Attack Leading to Victory Uncoordinated Attack Leading to Defeat
Để xây dựng lòng tin giữa các tướng lĩnh, cần có một bên thứ ba đảm bảo thỏa thuận và trừng phạt những ai vi phạm Bên thứ ba này sẽ giúp các tướng lĩnh tin tưởng vào việc chiếm thành đồng loạt, mặc dù họ có thể không tin nhau Ý tưởng này mở ra một hệ thống Blockchain, giúp gia tăng sự tin tưởng giữa các bên Sau cuộc khủng hoảng tài chính năm 2008, niềm tin vào hệ thống tài chính truyền thống bị lung lay, dẫn đến sự ra đời của Bitcoin - đồng tiền phân cấp đầu tiên do Satoshi Nakamoto đề xuất, ứng dụng đầu tiên của Blockchain Sự phát minh này không chỉ giải quyết vấn đề Double Spending mà còn trở thành nguồn cảm hứng cho nhiều ứng dụng khác trong lĩnh vực tiền tệ kỹ thuật số.
Hình 2: Qúa trình phát triên của Blockchain Quá trình phát triền của Blockchain
Nakamoto ra mãt bitcoin ra công chúng
2012: Giao thức thanh toán Ripple được phát hành
(R3CEV LLC) cam kết khai thác và ứng dụng công nghệ Blockchain
Tháng 9/2016: Đã có hơn 40 tò chức cung ứng dịch vụ tài chính đàu tư vào Blockchain
Tháng 5.2010: Đông tiến Bitcoin đâu tiên được bán với giá 25 đô
Ia cho 10 nghìn bitcoin Ngày nay giá tương ứng là 10 triệu đô la Bitcoin là ứng dụng đầu tièn của công
Dự án phát tri én
Ethereumđược hình thành Đây là một nên tảng Blockchain với khã nàng xây dựng các ứng dụng phân cấp.
Nasdaq s Capital One và Fiserv đâu tư 3 0 triệu đô
2018: Diễn đán Kinh tề thè giới nhận định răng 80% các NHTM trên thè giới sè bảt đầu các dự án sổ cái phân tân
*R3 (R3CEV LLC) là một công ty chuyên về công nghệ sổ cái phân tán (DLT - Distributed
Công nghệ Ledger, được hỗ trợ bởi hơn 70 tổ chức tài chính hàng đầu thế giới, đang nghiên cứu và phát triển ứng dụng của cơ sở dữ liệu Blockchain trong hệ thống tài chính tại New York.
Blockchain là một chuỗi các khối chứa thông tin, trong đó chuỗi chính dài nhất (màu đen) bao gồm các khối từ khối khởi tạo (màu xanh lá cây) đến khối hiện tại Các khối riêng lẻ (màu tím nhạt) nằm bên ngoài chuỗi chính Cấu tạo của một khối (Block) đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ và xác thực dữ liệu trong hệ thống Blockchain.
Mỗi khối bao gồm: Một lượng dữ liệu
(Data), mã băm (Hash) của khối hiện tại và mã băm của khối trước đó (Hash of previous block).
Hình 3: Minh họa chuỗi khối trong hệ thống (nguồn: Wikipedia.com)
Hình 4: Cấu tạo của một khối gồm 3 phần al Dữ liệu (Data)
Loại dữ liệu được lưu trữ bên trong một khối phụ thuộc về loại Blockchain (vào vấn đề mà Blockchain đang giải quyết).
Như trong Bitcoin Blockchain thì mỗi khối lưu thông tin về chi tiết các giao dịch, gồm: Người gửi, người nhận và số coins
(xu) giao dịch Hình 5: Dữ liệu trong một khối a2 Mã băm (Hash)
Mỗi khối được đánh dấu bằng một mã băm duy nhất gồm 64 ký tự (ví dụ:
Mỗi khối trong chuỗi khối (blockchain) đều có mã băm duy nhất, tương tự như dấu vân tay của mỗi người Khi một khối được khởi tạo, mã băm được tính toán dựa trên dữ liệu bên trong khối đó Nếu dữ liệu trong khối bị thay đổi, mã băm sẽ thay đổi hoàn toàn, khiến khối không còn là khối ban đầu nữa Việc sử dụng mã băm giúp phát hiện dễ dàng các thay đổi đối với các khối.
Hình 6: Mã băm (Hash) của một khối a3 Mã băm của khối trước đó (Hash of previous block)
Là mã băm của khối Block liền trước, kết quả tạo ra một chuỗi các khối nối tiếp nhau và đây chính là công nghệ làm cho
Blockchain (chuỗi khối) an toàn.
Hình 7: Mã băm (Hash) của khối trước
Chuỗi khối bao gồm các khối, mỗi khối chứa mã băm riêng và mã băm của khối trước đó Khối thứ ba lưu mã băm của khối thứ hai, trong khi khối thứ hai lưu mã băm của khối đầu tiên, khối nguyên thủy không có mã băm trước đó Nếu dữ liệu trong khối thứ hai bị thay đổi, mã băm của nó sẽ thay đổi, dẫn đến việc khối thứ ba và các khối tiếp theo trở nên không hợp lệ do vẫn lưu mã băm cũ của khối trước Do đó, việc thay đổi một khối duy nhất sẽ làm cho tất cả các khối tiếp theo trong chuỗi không còn hợp lệ.
Việc sử dụng mã băm không đủ để ngăn chặn can thiệp và làm giả dữ liệu, bởi máy tính hiện đại có khả năng tính toán hàng trăm nghìn mã băm mỗi giây Hacker có thể giả mạo dữ liệu trong một khối và tính lại các mã băm của các khối tiếp theo, từ đó làm cho chuỗi khối trở nên hợp lệ một lần nữa Để giảm thiểu rủi ro này, công nghệ Blockchain đã phát triển cơ chế bằng chứng xử lý (POW - proof of work).
Bằng chứng công việc (Proof of Work) là một giao thức nhằm ngăn chặn các cuộc tấn công mạng như DDoS, khi mà kẻ tấn công gửi nhiều yêu cầu giả mạo để làm cạn kiệt nguồn lực của hệ thống máy tính, dẫn đến việc người dùng không thể truy cập vào các dịch vụ trực tuyến Trong hệ thống Blockchain, khi một giao dịch được thực hiện, quá trình PoW sẽ được kích hoạt để xác minh tính hợp lệ của giao dịch đó, ví dụ như kiểm tra xem tài khoản có đủ số dư để chuyển tiền hay không Quá trình này bao gồm việc giải các bài toán phức tạp, thường được gọi là đào coin.
Bằng chứng cổ phần (Proof of Stake - PoS) là một phương pháp xác thực giao dịch và đạt được sự đồng thuận phân tán khác với Bằng chứng công việc (Proof of Work - PoW) Trong PoS, thợ đào góp cổ phần vào loại tiền tệ kỹ thuật số để xác minh khối giao dịch, với phần thưởng không đến từ việc giải bài toán mà được chọn ngẫu nhiên dựa trên mức độ nắm giữ cổ phần Điều này khuyến khích sự tham gia của cộng đồng trong việc xác nhận giao dịch, từ đó tăng cường tính phân cấp và dân chủ Hơn nữa, mô hình phân tán peer-to-peer trong Blockchain còn giúp tự bảo vệ hệ thống.
Blockchain là một mạng ngang hàng (peer-to-peer) không có tổ chức hay cá nhân nào làm trung tâm, cho phép bất kỳ ai tham gia và nhận được bản sao đầy đủ của chuỗi khối Mỗi người tham gia trở thành một nút (node) và sử dụng dữ liệu từ bản sao để xác minh tính chính xác của mạng Khi một khối mới được tạo ra, nó sẽ được gửi đến tất cả các nút để kiểm tra và xác thực Các nút đồng thuận về tính hợp lệ của khối, từ chối các khối giả mạo Để sửa đổi một blockchain, cần phải thay đổi tất cả các khối trên chuỗi, tính toán lại bằng chứng xử lý cho mỗi khối, và kiểm soát hơn 50% số nút trong mạng Điều này gần như không thể thực hiện, do đó bảo vệ tính toàn vẹn của blockchain.
Vậy công nghệ Blockchain là sự kết hợp giữa 3 loại công nghệ:
Mật mã học sử dụng Public Key, Private Key và hàm Hash function để đảm bảo tính minh bạch, toàn vẹn và riêng tư của thông tin Public Key và Private Key sẽ được giới thiệu trong phần tiếp theo.
Phân loại Blockchain
Mật mã học sử dụng Public Key, Private Key và hàm Hash function nhằm đảm bảo tính minh bạch, toàn vẹn và riêng tư trong quá trình truyền tải thông tin Public Key và Private Key đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ dữ liệu và xác thực danh tính.
Lý thuyết trò chơi cho thấy rằng mọi nút trong hệ thống đều phải tuân thủ các quy tắc đồng thuận như PoW và PoS, đồng thời được thúc đẩy bởi các động lực kinh tế.
• Mạng ngang hàng: Mỗi một nút trong mạng được xem như một Client và cũng là server để lưu trữ bản sao ứng dụng.
Hệ thống Blockchain chia thành 3 loại chính:
Mọi người đều có quyền truy cập và ghi dữ liệu trên Blockchain, với quá trình xác thực giao dịch yêu cầu sự tham gia của hàng nghìn đến hàng vạn nút Điển hình cho điều này là các nền tảng như Bitcoin và Ethereum.
Hình 9: Mạng lưới Public (Nguồn: Credit Suisse research)
Người dùng chỉ có quyền đọc dữ liệu trên Blockchain, trong khi quyền ghi dữ liệu thuộc về tổ chức thứ ba đáng tin cậy Tổ chức này có thể hạn chế quyền đọc dữ liệu trong một số trường hợp và hoàn toàn quyết định mọi thay đổi trên Blockchain Thời gian xác nhận giao dịch diễn ra nhanh chóng nhờ vào việc chỉ cần một lượng nhỏ thiết bị tham gia xác thực Ví dụ điển hình là Ripple, một hình thức Blockchain hiệu quả.
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.
Hình 10: Mạng lưới Private (Nguồn: Credit Suisse research)
Hay còn gọi là Consortium, một dạng của
Private blockchain kết hợp các tính năng đặc biệt, mang lại sự tin tưởng từ mô hình Public và mức độ tin cậy cao hơn từ mô hình Private Chẳng hạn, nhiều ngân hàng và tổ chức tài chính liên doanh đang áp dụng công nghệ Blockchain cho các ứng dụng riêng của họ.
Hình 11: Mạng lưới Permissioned(Nguồn: Credit Suisse research)
Cách thức hoạt động
Hình 12: Mô hình hoạt động của nền tảng Blockchain
Nguồn: PricewaterhouseCoopers Các bước diễn ra một giao dịch:
• Bước 1: Người dùng yêu cầu một giao dịch (mua, bán, trao đổi)
• Bước 2: Yêu cầu sẽ được phát tới các mạng ngang hàng P2P (Peer to Peer: bao gồm các máy tính (các node) kết nối với nhau
Các máy tính trong hệ thống Blockchain sẽ xác thực giao dịch và thông tin người dùng thông qua các thuật toán Giao kèo được xác nhận có thể bao gồm tiền ảo, hợp đồng, thống kê hoặc bất kỳ loại thông tin nào khác.
Sau khi được xác nhận, giao kèo sẽ được kết hợp với các giao kèo khác để tạo thành các khối thông tin gọi là Block Những khối Block này sẽ trở thành phần liên kết của chuỗi blockchain đã tồn tại trước đó, đảm bảo rằng hệ thống chuỗi khối không thể bị giả mạo.
• Bước 5: Hoàn thành giao dịch
Đặc điểm
1.1.5.1 Một sơ sở dữ liệu phân tán
Thông tin trên Blockchain tồn tại dưới dạng cơ sở dữ liệu chia sẻ và liên tục, mang lại nhiều lợi ích rõ ràng Cơ sở dữ liệu này không được lưu trữ tại một ví duy nhất, mà được phân tán, giúp bảo vệ dữ liệu khỏi các cuộc tấn công của hacker Với việc lưu trữ trên hàng triệu máy tính, dữ liệu của Blockchain có thể được truy cập bởi bất kỳ ai trên Internet.
1.1.5.2 Dữ liệu được phép truy cập cho tất cả các bên liên quan
Công nghệ Blockchain cho phép tất cả các bên truy cập đồng thời vào một tài liệu duy nhất, đảm bảo rằng phiên bản tài liệu luôn được hiển thị nhất quán Nó hoạt động như một sổ cái chia sẻ, nhưng thực chất là một tài liệu chung Tính chất phân tán của công nghệ này chỉ phát huy hiệu quả khi có sự chia sẻ giữa một nhóm người cụ thể.
1.1.5.3 Tính ẩn danh và công khai
Blockchain có hai loại chính: công khai và bí mật Blockchain công khai cho phép mọi người truy cập và xem toàn bộ dữ liệu giao dịch, trong khi Blockchain bí mật hạn chế quyền truy cập chỉ cho một số người nhất định.
Công nghệ Blockchain giống như Internet vì nó có một sức mạnh được tích hợp sẵn.
Bằng cách lưu trữ những khối thông tin giống nhau trên mạng lưới của mình, Blockchain không thể:
• Bị kiểm soát bởi bất kỳ một thực thể nào.
• Không có điểm thiếu sót, lỗi duy nhất nào.
Bitcoin được phát hành vào năm 2008 và từ đó, Blockchain Bitcoin đã hoạt động liên tục mà không gặp phải sự gián đoạn đáng kể Các vấn đề liên quan đến Bitcoin chủ yếu xuất phát từ việc hack tại các sàn giao dịch hoặc quản lý kém, không phải do sai sót của chính Bitcoin Internet đã chứng minh độ bền vững trong gần 30 năm, tạo ra một tiền lệ tích cực cho sự phát triển của công nghệ Blockchain.
1.1.5.5 Minh bạch và không thể bị phá vỡ
Mạng lưới Blockchain tồn tại trong trạng thái của sự thỏa thuận, tự động kiểm tra
Blockchain Bitcoin hoạt động với chu kỳ 10 phút cho mỗi giao dịch, tạo thành một hệ sinh thái tự kiểm soát giá trị kỹ thuật số Mỗi giao dịch được tổ chức thành một khối, và mạng lưới này sẽ điều hòa tất cả các giao dịch trong khoảng thời gian đó Hai đặc tính quan trọng từ quá trình này là tính bảo mật và khả năng phân tán của hệ thống.
• Minh bạch : Dữ liệu được nhúng trong mạng như một khối, công khai.
Blockchain không thể bị phá vỡ, vì việc thay đổi bất kỳ thông tin nào yêu cầu một lượng lớn máy tính để ghi đè lên toàn bộ mạng, thường là trên 50% tùy theo nền tảng Mặc dù về lý thuyết điều này có thể xảy ra, nhưng trong thực tế, nó gần như không thể thực hiện được, bởi việc kiểm soát một số lượng lớn hệ thống máy tính trên toàn cầu là điều không khả thi.
Khóa Public là địa chỉ người dùng trên Blockchain, được tạo ra từ một chuỗi dài các số ngẫu nhiên, và tài sản gửi qua mạng sẽ được ghi nhận thuộc về địa chỉ này Trong khi đó, Khóa Private giống như mật khẩu, cho phép chủ sở hữu truy cập vào tiền kỹ thuật số và các tài sản kỹ thuật số khác Dữ liệu lưu trữ trên Blockchain đảm bảo không bị hư hỏng.
1.1.6 Các phiên bản của công nghệ Blockchain
Blockchain là công nghệ đột phá có khả năng tái cấu trúc mọi khía cạnh của xã hội và các hoạt động trong đó Với cách tổ chức và tiện ích mà nó mang lại, nhiều loại hình hoạt động khác nhau đang tồn tại và tiềm ẩn trong cuộc cách mạng này Blockchain được phân chia thành ba loại chính.
• Blockchain 1.0 - Tiền ảo & Thanh toán: Bao gồm chuyển đổi tiền tệ, kiều hối và hệ thống thanh toán kỹ thuật số Được xây dựng và phát triển từ năm 2008.
Blockchain 2.0 đã mở rộng ứng dụng của mình trong lĩnh vực tài chính và thị trường, bao gồm chứng khoán, trái phiếu, nợ, các khoản vay, thế chấp, quyền sở hữu trí tuệ và hợp đồng thông minh Công nghệ này đã được xây dựng và phát triển từ năm 2012, mang lại nhiều tiềm năng cho việc cải thiện hiệu quả và tính minh bạch trong các giao dịch tài chính.
Blockchain 3.0 được thiết kế để mở rộng ứng dụng của công nghệ blockchain ra ngoài lĩnh vực tài chính, bao gồm các lĩnh vực như chính phủ, giáo dục, y tế, khoa học, văn hóa và nghệ thuật Công nghệ này đã được phát triển từ năm 2016 đến 2017, nhằm tạo ra những giải pháp sáng tạo và hiệu quả cho nhiều ngành nghề khác nhau.
Hình 13: Các giai đoạn phát triển của công nghệ Blockchain
1.1.6.1 Blockchain Version 1.0 - Currencies - Tiền ảo và thanh toán a Khái niệm tiền điện tử - Bitcoin
Tiền ảo, hay còn gọi là tiền điện tử, là đồng tiền kỹ thuật số được phát triển dựa trên công nghệ Blockchain, với tính năng mã hóa và lưu trữ an toàn Các giao dịch bằng tiền điện tử được thực hiện một cách chính xác và tiết kiệm chi phí Để hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của tiền điện tử, chúng ta sẽ tập trung vào Bitcoin, đồng tiền có quy mô và giá trị lớn nhất trên thị trường hiện nay.
Bitcoin là một loại tiền điện tử độc lập, hoạt động như một hệ thống thanh toán trực tuyến Nó sử dụng các kỹ thuật mã hóa để quy định việc tạo ra đơn vị tiền tệ và xác minh các giao dịch, không phụ thuộc vào ngân hàng trung ương.
Trên thị trường hiện có gần 1600 loại tiền mã hóa, với tổng giá trị vốn hóa đạt hơn 260 tỷ đô la Mỹ và lưu lượng giao dịch hàng ngày ước tính khoảng 11 tỷ đô la Mỹ (tính đến ngày 30/3/2018) Trong số này, Bitcoin chiếm 35% giá trị thị trường.
• Gía trị đồng Bitcoin biến động mạnh theo cung cầu thị trường, không thể chuyển đổi thành một loại hàng hóa giống như vàng.
• Không tồn tại dưới dạng vật lý, nó chỉ tồn tại trên mạng Internet.
Bitcoin hoạt động độc lập, không bị chi phối bởi ngân hàng và dựa hoàn toàn vào mạng lưới phân tán Để theo dõi từng chủ sở hữu Bitcoin, Blockchain sử dụng một sổ cái kỹ thuật số.
Hình 14: Tập tin kỹ thuật số của Bitcoin đã được đơn giản hoá
File này không được lưu trữ trên máy chủ tập trung như ngân hàng hay trung tâm dữ liệu, mà được phân tán toàn cầu qua mạng máy tính Mỗi máy tính trong mạng Blockchain đại diện cho một nút và lưu trữ một bản sao của sổ cái Ví dụ, khi một giao dịch xảy ra, thông tin sẽ được gửi đến tất cả các nút trong mạng, đảm bảo tính minh bạch và bảo mật cho dữ liệu.