Công nghệ Blockchain là gì?

 Blockchain là gì? Mối liên hệ với đồng tiền ảo Bitcoin ra sao. Tại sao công nghệ này được coi là “The Next Big Thing”? Đó là những câu hỏi của rất nhiều người khi tham gia thị trường tiền điện tử đặt ra. Để giải đáp cho các câu hỏi trên, trong bài viết hôm nay hãy cùng Bitcoin Vietnam News tìm hiểu về công nghệ Blockchain, nguyên lý hoạt động, những ứng dụng của Blockchain trên các lĩnh vực và tiềm năng trong tương lai nhé.

Blockchain là gì?

Blockchain là một công nghệ cho phép truyền tải dữ liệu một cách an toàn dựa vào hệ thống mã hoá vô cùng phức tạp,  tương tự cuốn sổ cái kế toán của một công ty, nơi mà tiền mặt được giám sát chặt chẽ. Trong trường hợp này Blockchain là một cuốn sổ cái kế toán hoạt động trong lĩnh vực kỹ thuật số.

Blockchain sở hữu tính năng vô cùng đặc biệt đó là việc truyền tải dữ liệu không đòi hỏi một trung gian để xác nhận thông tin. Hệ thống Blockchain tồn tại rất nhiều nút độc lập có khả năng xác thực thông tin mà không đòi hỏi “dấu hiệu của niềm tin”. Thông tin trong Blockchain không thể bị thay đổi và chỉ được bổ sung thêm khi có sự đồng thuận của tất cả các nút trong hệ thống. Đây là một hệ thống bảo mật an toàn cao trước khả năng bị đánh cắp dữ liệu. Ngay cả khi một phần của hệ thống Blockchain sụp đổ, những máy tính và các nút khác sẽ tiếp tục bảo vệ thông tin và giữ cho mạng lưới tiếp tục hoạt động.

Công nghệ Blockchain có thể nói là sự kết hợp giữa 3 loại công nghệ bên dưới:

• Mật mã học: Sử dụng public key và hàm hash function để đảm bảo tính minh bạch, toàn vẹn và riêng tư.
• Mạng ngang hàng: Mỗi một nút trong mạng được xem như một client và cũng là server để lưu trữ bản sao ứng dụng.
• Lý thuyết trò chơi: Tất cả các nút tham gia vào hệ thống đều phải tuân thủ luật chơi đồng thuận (PoW, PoS…) và được thúc đẩy bởi động lực kinh tế.

Trên góc độ business có thể gọi là một sổ cái kế toán, hay một cơ sở dữ liệu chứa đựng tài sản, hay một cấu trúc dữ liệu, mà dùng để ghi chép lại lịch sử tài sản giữa các thành viên trong hệ thống mạng ngang hàng.

Trên góc độ kỹ thuật đó là một phương thức bất biến để lưu trữ lịch sử các giao dịch tài sản.

Trên góc độ xã hội đó là một hiện tượng, mà dùng để thiết lập niềm tin bằng quy tắc đồng thuận giữa các thành viên trong một hệ thống phân cấp.

Ý tưởng ra đời Blockchain

Bắt nguồn từ bài toán Các vị tướng Byzantine (Byzantine Generals) trong ngành khoa học máy tính và xử lý đường truyền tin cậy trong một hệ thống phân cấp.

Nội dung bài toán mô tả: Một đạo quân đi chiếm thành và các vị tướng nằm ở nhiều vị trí khác nhau. Trong đó có N tướng trung thành muốn chiếm thành và M tuớng phản bội muốn rút binh, một tướng phản bội truyền tin cho một nhóm là tấn công và truyền tin cho nhóm khác là rút binh. Vậy làm sao để các tướng có thể nhất quán thông tin và cùng nhau chiếm thành? Chỉ cần một sơ xuất trong việc truyền tin có thể khiến cả đạo quân có thể bị tiêu diệt.

Bài toán Các vị tướng Byzantine này vẫn chưa ai có thể đưa ra lời giải. Do đó chúng ta cần phải có một bên thứ ba để xây dựng lòng tin. Ví dụ như trong bài toán trên, cần có một bên thứ ba đứng ra làm thoả thuận để các tướng lĩnh ký tên vào, nếu vị tướng nào làm trái thoả thuận sẽ bị trừng phạt. Bên thứ ba đảm bảo cho việc chiếm thành của các vị tướng là đồng loạt, bởi vì các tướng có thể không tin nhau nhưng bắt buộc phải tin tưởng tuyệt đối vào bên thứ ba này.

Đây là ý tưởng mở đầu cho một hệ thống Blockchain có thể giúp các vị tướng tin tưởng nhau hơn.

Sau cuộc khủng hoảng tài chính năm 2008, hệ thống tài chính Mỹ sụp đổ hoàn toàn khiến người dân đánh mất niềm tin vào đồng tiền của một bên thứ ba đáng tin cậy. Ý tưởng về Bitcoin – một đồng tiền phân cấp ngang hàng trên mạng máy tính lần đầu tiên được Satoshi Nakamoto đưa ra, cũng là ứng dụng đầu tiên của Blockchain.

Chủng loại và phiên bản

Hệ thống Blockchain chia thành 3 loại chính:

• Public: Bất kỳ ai cũng có quyền đọc và ghi dữ liệu trên Blockchain. Quá trình xác thực giao dịch trên Blockchain này đòi hỏi phải có hàng nghìn hay hàng vạn nút tham gia. Do đó để tấn công vào hệ thống Blockchain này là điều bất khả thi vì chi phi khá cao. Ví dụ: Bitcoin, Ethereum…
• Private: Người dùng chỉ được quyền đọc dữ liệu, không có quyền ghi vì điều này thuộc về bên tổ chức thứ ba tuyệt đối tin cậy. Tổ chức này có thể hoặc không cho phép người dùng đọc dữ liệu trong một số trường hợp. Bên thứ ba toàn quyền quyết định mọi thay đổi trên Blockchain. Vì đây là một Private Blockchain, cho nên thời gian xác nhận giao dịch khá nhanh vì chỉ cần một lượng nhỏ thiết bị tham gia xác thực giao dịch. 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, một dạng của Private nhưng bổ sung thêm một số tính năng nhất định, kết hợp giữa “niềm tin” khi tham gia vào Public và “niềm tin tuyệt đối” khi tham gia vào Private. Ví dụ: Các ngân hàng hay tổ chức tài chính liên doanh sẽ sử dụng Blockchain cho riêng mình.

Trong hiện tại, Blockchain được chia thành 3 phiên bản:

• Blockchain 1.0 – Tiền tệ và Thanh toán: Ứng dụng chính của phiên bản này là tiền mã hoá: bao gồm việc chuyển đổi tiền tệ, kiều hối và tạo lập hệ thống thanh toán kỹ thuật số. Đây cũng là lĩnh vực quen thuộc với chúng ta nhất mà đôi khi khá nhiều người lầm tưởng Bitcoin và Blockchain là một.
• Blockchain 2.0 – Tài chính và Thị trường: Ứng dụng xử lý tài chính và ngân hàng: mở rộng quy mô của Blockchain, đưa vào các ứng dụng tài chính và thị trường. Các tài sản bao gồm cổ phiếu, chi phiếu, nợ, quyền sở hữu và bất kỳ điều gì có liên quan đến thỏa thuận hay hợp đồng.
• Blockchain 3.0 – Thiết kế và Giám sát hoạt động:  Đưa Blockchain vượt khỏi biên giới tài chính, và đi vào các lĩnh vực như giáo dục, chính phủ, y tế và nghệ thuật. Ở những lĩnh vực này sẽ là lại có nhiều loại như physical, digital hay human in nature.

Thuật toán đồng thuận của Blockchain

Cơ chế đồng thuận trong Blockchain có thể hiểu như cách thức mà các vị tướng Byzantine có thể đạt đồng thuận để cùng nhau chiếm thành. Sau đây là các loại cơ chế đồng thuận phổ biến:

• Proof of Work (Bằng chứng Công việc): Phổ biến trong Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Dogecoin và hầu hết các loại tiền mã hoá. Tiêu tốn khá nhiều năng lượng điện.
• Proof of Stake (Bằng chứng Cổ phần): Phổ biến trong Decred, Peercoin và trong tương lai là Ethereum và nhiều loại tiền mã hoá khác. Phân cấp hơn, tiêu hao ít năng lượng và không dễ gì bị đe doạ.
• Delegated Proof-of-Stake (Uỷ quyền Cổ phần): Phổ biến trong Steemit, EOS, BitShares. Chi phí giao dịch rẻ; có khả năng mở rộng; hiệu suất năng lượng cao. Tuy nhiên vẫn một phần hơi hướng tập trung vì thuật toán này lựa chọn người đáng tin cậy để uỷ quyền.
• 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): Phổ biến trong Algorand, Filecoin. Có thể tuỳ chỉnh và khả năng mở rộng tốt. Tuy nhiên quá trình thúc đẩy việc phát triển sẽ là một thử thách 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.

Tại sao Blockchain lại được ủng hộ?

3 thuộc tính chính của công nghệ Blockchain đã giúp nó đạt được sự chào đón rộng rãi là:

• Phân cấp (phi tập trung)
• Minh bạch
• Bất biến

Phân cấp

Trước khi Bitcoin và Blockchain xuất hiện, chúng ta đã quen với các dịch vụ tập trung. Cụ thể, bạn có một thực thể tập trung lưu trữ tất cả dữ liệu và bạn phải tương tác với thực thể này để nhận lại các thông tin yêu cầu.

Một ví dụ khác về một hệ thống tập trung là ngân hàng. Họ lưu trữ tất cả tiền của bạn, và cách duy nhất mà bạn có thể sử dụng tiền là thông qua ngân hàng.

Mô hình máy khách – máy chủ truyền thống là một ví dụ điển hình về tính tập trung:

Khi bạn lên Google tìm kiếm thứ gì đó, bạn sẽ gửi một truy vấn đến máy chủ và kết quả sẽ trả lại với bạn với thông tin liên quan. Đó cũng là mô hình máy chủ – máy khách đơn giản.

Mặc dù các hệ thống tập trung đã quá quen thuộc với chúng ta từ nhiều năm nay, tuy nhiên, chúng có một số lỗ hổng:

• Vì chúng được tập trung hóa, tất cả dữ liệu được lưu trữ tại một điểm. Điều này làm chúng dễ dàng trở thành mục tiêu cho các tin tặc nhắm đến.
• Nếu hệ thống tập trung xảy ra nâng cấp phần mềm, toàn bộ hệ thống sẽ tạm dừng.
• Điều gì xảy ra nếu một thực thể tập trung đóng cửa vì một lý do nào đó? Chẳng hạn như ngân hàng đột ngột đóng của và tuyên bố phá sản. Nếu điều đó xảy ra, không ai có thể truy cập các dữ liệu mà nó sở hữu.
• Trường hợp xấu nhất, nếu thực thể tập trung này bị hỏng và độc hại thì sao? Nếu điều đó xảy ra thì tất cả dữ liệu bên trong sẽ bị xâm phạm.

Trong một hệ thống phi tập trung, thông tin không được lưu trữ bởi một thực thể duy nhất, tất cả mọi người trong mạng đều sở hữu thông tin.

Trong một mạng lưới phi tập trung, nếu muốn tương tác với bất kỳ ai thì bạn có thể thực hiện trực tiếp mà không cần thông qua bên thứ ba. Đó là mục đích ra đời của Bitcoin. Bạn và chỉ có một mình bạn chịu trách nhiệm về tiền của bạn, bạn có thể gửi và nhận tiền cho bất cứ ai bạn muốn mà không phải thông qua ngân hàng.

Minh bạch

Một trong những khái niệm thú vị và hay bị hiểu lầm nhất về công nghệ blockchain là tính minh bạch của người dùng. Một số người nói rằng blockchain mang lại cho bạn sự riêng tư trong khi một số người khác nói rằng nó minh bạch. Bạn nghĩ rằng tại sao điều đó xảy ra?

Danh tính của một người giao dịch Bitcoin được ẩn thông qua mật mã phức tạp và chỉ được thể hiện bằng địa chỉ công khai của họ. Vì vậy, nếu bạn đang tìm kiếm lịch sử giao dịch của một người, bạn sẽ không thấy kiểu như “Bitcoin Vietnam News đã gửi 1 BTC cho Nakatomo Satoshi” Thay vào đó, bạn sẽ chỉ thấy “1EGVxAATp4VTV5GjihHoDwHTtJ2rqwPKeV đã gửi 1 BTC”

Vì vậy, trong khi danh tính thực sự của người đó được bảo mật, bạn vẫn sẽ thấy tất cả các giao dịch được thực hiện bởi địa chỉ công khai của họ. Mức độ minh bạch này chưa từng tồn tại trong một hệ thống tài chính từ trước đến nay.

Từ cái nhìn của thế giới CryptoCurrency, nếu bạn biết địa chỉ công khai của những công ty lớn, chẳng hạn như ngân hàng hay các quỹ, bạn có thể tìm kiếm và xem xét tất cả các giao dịch mà họ đã thực hiện. Nếu điều này xảy ra, nó buộc họ phải trung thực và không thể che giấu, đây thực sự là điểu mà họ chưa bao giờ phải đối phó với trước đây.

Tuy nhiên, chúng ta khá chắc chắn rằng hầu hết các công ty này sẽ không giao dịch bằng cách sử dụng tiền điện tử và ngay cả khi họ làm như vậy, họ sẽ không thực hiện TẤT CẢ các giao dịch của mình bằng cách sử dụng tiền điện tử.

Bất biến

Tính bất biến của công nghệ chuỗi khối blockchain có nghĩa là một khi đã được ghi nhận vào blockchain thì nó không thể bị giả mạo.

Bạn thử tưởng tượng điều này sẽ có giá trị như thế nào đối với hệ thống tài chính? Những trường hợp tham ô có thể bị ngăn chặn bởi vì họ đơn giản là không thể làm giả bất cứ điều gì trên hệ thống của blockchain.

Lý do tại sao blockchain có được thuộc tính bất biến là do hàm mật mã được gọi là “hash“. Mô tả một cách dễ hiểu như sau:

Hãy tưởng tượng, một hacker tấn công khối (block) 3 và cố gắng thay đổi dữ liệu. Do các thuộc tính của hash, một thay đổi nhỏ trong dữ liệu sẽ thay đổi hàm mật mã hash, điều này cũng dẫn tới sự thay đổi hash được lưu trữ trong khối 2, bây giờ đến lượt dữ liệu bị thay đổi của khối 2 sẽ dẫn đến thay đổi trong khối 1, v.v. . Có nghĩa là làm thay đổi hoàn toàn chuỗi, đó là điều không thể diễn ra. Đây chính xác là cách mà blockchain đạt được sự bất biến.

Blockchain có an toàn không?

Công nghệ chuỗi khối đối với vấn đề bảo mật và an toàn được mô tả theo nhiều cách. Đầu tiên, các khối mới luôn được lưu trữ một cách tuyến tính và theo thời gian thực. Nếu bạn nhìn vào blockchain của Bitcoin, bạn sẽ thấy rằng mỗi khối có một vị trí trên chuỗi, được gọi là chiều cao (Block hight).

Sau khi một khối đã được thêm vào cuối chuỗi khối, rất khó để quay lại và thay đổi nội dung của nó. Đó là bởi vì mỗi khối chứa hàm mật mã hash riêng của nó, cùng với hash của khối trước nó. Hash được tạo bởi một hàm toán học biến thông tin kỹ thuật số thành một chuỗi số và chữ cái. Nếu thông tin đó được chỉnh sửa theo bất kỳ cách nào, mã hash cũng thay đổi theo.

Điều này thực sự quan trọng đối với an ninh của hệ thống blockchain. Giả sử một hacker cố gắng chỉnh sửa giao dịch của bạn từ Amazon để bạn phải trả tiền cho việc mua hàng đến 2 lần. Ngay sau khi họ chỉnh sửa số tiền trong giao dịch của bạn, hàm hash của khối sẽ thay đổi. Khối tiếp theo trong chuỗi vẫn sẽ chứa hash cũ và tin tặc sẽ cần cập nhật khối đó để che dấu vết của chúng. Tuy nhiên, làm như vậy sẽ thay đổi hash của khối đó.

Như vậy, để thay đổi một khối bất kỳ, một hacker sẽ cần thay đổi mọi khối đơn tiếp theo đó. Việc tính toán lại tất cả các giá trị hàm hash đó sẽ mất một lượng tính toán khổng lồ và điều này là không thể thực hiện được. Nói cách khác, một khi một khối được thêm vào blockchain, nó trở nên rất khó chỉnh sửa và không thể xóa.

Để giải quyết vấn đề về mức độ tin cậy, các mạng blockchain tiến hành triển khai thử nghiệm đối với máy tính nào muốn thêm các khối vào chuỗi. Các thử nghiệm này được gọi là mô hình đồng thuận của người dùng, nó yêu cầu người dùng phải chứng minh trước khi họ có thể tham gia vào mạng blockchain. Ví dụ điển hình nhất là trường hợp của Bitcoin, được gọi là bằng chứng về công việc.

Trong hệ thống chứng minh công việc của Bitcoin, các máy tính phải chứng minh được rằng đã thực hiện công việc bằng cách giải những thuật toán tính toán rất phức tạp. Nếu một máy tính giải quyết xong một trong những vấn đề này, chúng sẽ đủ điều kiện để thêm một khối vào blockchain. Quá trình thêm các khối vào blockchain được gọi là khai thác trên mạng, và nó không hề dễ dàng.

Trên thực tế, theo thống kê của BlockExplorer, tỷ lệ giải quyết thành công các vấn đề toán học phức tạp để khai thác trên mạng Bitcoin là khoảng 1 trên 5,8 nghìn tỷ vào tháng 2 năm 2019. Do đó, yêu cầu máy tính phải chạy các chương trình với chi phí cao đáng kể.

Bằng chứng công việc của Bitcoin làm cho những cuộc tấn công mạng lưới trở nên vô dụng. Nếu một hacker muốn tấn công vào blockchain, họ sẽ cần phải giải các bài toán tính toán phức tạp với tỷ lệ 1 trên 5,8 nghìn tỷ. Chi phí tổ chức một cuộc tấn công như vậy gần như chắc chắn sẽ vượt xa lợi nhuận thu về.

Cho đến nay, mạng lưới Blockhain của Bitcoin vẫn chưa thể bị tấn công và nó là an toàn tuyệt đối.

Tương lai của Blockchain

Lần đầu tiên được đề xuất như một dự án nghiên cứu vào năm 1991 và blockchain cũng giống như hầu hết các phát minh mới trong 2 thập kỷ qua, các doanh nghiệp trên khắp thế giới vẫn đang nghiên cứu, đánh giá và thử nghiệm về công nghệ một cách cẩn trọng và kỹ lưỡng.

Trong những năm gần đây, với nhiều ứng dụng thực tế cho công nghệ đã được triển khai và khám phá, blockchain cuối cùng đã tạo nên tên tuổi ở năm thứ 27, điều này phần lớn là nhờ bitcoin và tiền điện tử. Là một từ khóa thông dụng của mọi nhà đầu tư trên thế giới, blockchain được tạo ra để làm cho hoạt động kinh doanh và quản lý của doanh nghiệp và chính phủ trở nên chính xác, hiệu quả và an toàn hơn.

Kết luận

Là công nghệ sổ cái phân tán, blockchain có khả năng cung cấp các tính năng được cải tiến bao gồm tính bảo mật, tính minh bạch, trách nhiệm giải trình và hiệu quả cho các mạng lưới và các tổ chức. Công nghệ này giúp tăng cường sự riêng tư và loại bỏ việc đòi hỏi sự tín thác. Nó cũng tạo ra một mạng lưới internet có giá trị nơi người dùng có thể thực hiện các giao dịch ngang hàng không biên giới và đảm bảo sự phân chia lợi ích công bằng cho các bên liên quan tham gia vào mạng lưới.

Công nghệ blockchain và tiền điện tử không đơn thuần chỉ xuất hiện mà chúng nắm giữ sức mạnh chuyển đổi tất cả các ngành công nghiệp và các lĩnh vực của cuộc sống, từ tài chính, nông nghiệp và big data cho đến chính phủ, bầu cử và luật.