Công nghệ Blockchain là gì và nó hoạt động như thế nào?

Khái niệm công nghệ blockchain bắt đầu được công chúng biết đến vào năm 2009 với sự ra mắt của mạng lưới Bitcoin. Nhưng công nghệ blockchain đã có từ trước Bitcoin và tiềm năng sử dụng của nó vượt xa vai trò của Bitcoin như một loại tiền ngang hàng.

Công nghệ chuỗi khối đã hỗ trợ nhiều loại ứng dụng khác, từ sử dụng điện đến ghi lại các giao dịch chứng khoán. Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ khám phá mục đích của công nghệ chuỗi khối, các trường hợp sử dụng khác nhau của nó và cách chuỗi khối hoạt động để cung cấp hồ sơ dữ liệu và giao dịch an toàn.

Công nghệ Blockchain hoạt động như thế nào?

Trước tiên, chúng ta hãy xem xét cấu trúc blockchain điển hình. Sau đó, chúng ta sẽ khám phá các trụ cột hỗ trợ nhiều blockchain nổi tiếng hiện nay.

Để minh họa cách công nghệ blockchain hoạt động, chúng ta hãy xem xét một giao dịch Bitcoin mẫu và cách nó trở thành một phần của sổ cái bất biến.

1. A gửi một bitcoin cho B. A sử dụng ví Bitcoin để bắt đầu giao dịch và ứng dụng ví sẽ phát giao dịch đến mạng Bitcoin. Ví của A sử dụng địa chỉ mã hóa cho A và B thay vì danh tính thực tế của mỗi người.
2. Thợ đào Bitcoin tiếp nhận giao dịch. Các máy tính trong mạng được gọi là thợ đào làm việc để giải quyết vấn đề mật mã bao gồm các giao dịch khối đang chờ xử lý. Đây là bằng chứng công việc (PoW) được sử dụng làm phương pháp đồng thuận (phương pháp thỏa thuận) cho Bitcoin.
3. Người khai thác tìm thấy một khối để giữ giao dịch. Cho đến khi giao dịch được đưa vào khối, nó được giữ trong mempool, một khu vực chờ.
4. Mạng Bitcoin xác minh khối hợp lệ. Khi mạng đồng ý rằng khối hợp lệ, khối mới sẽ được thêm vào blockchain. Là một phần của quy trình, hàm băm mật mã của khối trước đó sẽ trở thành một phần của khối mới. Bước này liên kết các khối trong một chuỗi.
5. Các node Bitcoin cập nhật bản sao của blockchain. Hàng ngàn node Bitcoin trên toàn thế giới hiện lưu trữ blockchain mới được cập nhật, trong đó A có ít hơn một bitcoin và B có nhiều hơn một bitcoin. Các giao dịch trong mỗi khối sử dụng dấu thời gian để ngăn chặn việc chi tiêu gấp đôi.

Giao dịch giữa A và B bao gồm tất cả các trụ cột chính của blockchain: phi tập trung, bất biến, minh bạch và bảo mật.

Tiếp theo, chúng ta hãy thảo luận chi tiết hơn về từng trụ cột này.

1) Phi tập trung ( Decentralization)

Phi tập trung đề cập đến khái niệm không có thực thể hoặc nhóm nào có ảnh hưởng không đáng có. Trong nhiều mạng blockchain, blockchain được sao chép trên hàng nghìn node phân tán trên toàn cầu.

Sự đồng thuận, thỏa thuận về trạng thái của blockchain, cũng diễn ra theo cách phi tập trung.

Tóm lại, không có cơ quan trung ương nào quản lý tính hợp lệ của các giao dịch.

Thay vào đó, một tập hợp các quy tắc — một giao thức — xác định cách mạng đạt được thỏa thuận liên quan đến trạng thái của chuỗi khối và cách các giao dịch mới được thêm vào các khối trong chuỗi.

Phương pháp này khác với tài chính truyền thống, trong đó ngân hàng hoặc đơn vị xử lý thanh toán có thể là trọng tài cuối cùng của các giao dịch.

Nhìn chung, các mạng thanh toán blockchain xem xét ít tiêu chí hơn. Trong ví dụ trên với A và B, mạng Bitcoin chỉ xem xét liệu A có còn một bitcoin để gửi cho B hay không. Mục đích của khoản thanh toán và danh tính thực tế của những người tham gia không được đưa vào.

Tuy nhiên, không phải tất cả các blockchain đều phi tập trung. Ví dụ, các blockchain private có thể tập trung vào phương pháp đồng thuận hoặc các khía cạnh khác.

Tương tự như vậy, blockchain có thể khởi chạy với các đặc điểm tập trung, sau đó phi tập trung hóa. Ví dụ, mạng Cardano đang hướng tới phi tập trung hóa quá trình phát triển mạng thông qua việc bỏ phiếu với nhánh Voltaire đã lên kế hoạch .

2) Tính bất biến: Dữ liệu không thể bị thay đổi

Tính bất biến trong bối cảnh blockchain đề cập đến việc không thể thay đổi các giao dịch được lưu trữ trên blockchain.

Trong tài chính truyền thống hoặc lưu trữ dữ liệu, tin tặc hoặc người có quyền truy cập quản trị viên có thể thay đổi dữ liệu. Ví dụ, loạt phim truyền hình Mr. Robot tập trung vào câu chuyện về một nhóm tin tặc có ý định xóa nợ của người tiêu dùng trên toàn thế giới bằng cách tấn công các cơ sở dữ liệu tài chính.

Ngược lại, blockchain được thiết kế để tồn tại vĩnh viễn, giả định rằng các node trong mạng vẫn tồn tại.

Một khía cạnh khác của tính bất biến là tính cuối cùng, nghĩa là điểm mà giao dịch không thể đảo ngược. Ví dụ, trên mạng Bitcoin, một giao dịch được coi là cuối cùng sau sáu xác nhận (khối) hoặc khoảng một giờ. Chi phí tính toán liên quan đến việc thay đổi giao dịch sau thời điểm đó khiến nó gần như không thể.

Trên thực tế, các giao dịch nhỏ sẽ được hoàn tất sau khi được đưa vào khối.

Tính bất biến mang lại nhiều lợi ích, một số trong đó có lợi cho các trường hợp sử dụng trong kinh doanh.

• Phòng ngừa gian lận: Tính bất biến của Blockchain khiến việc thay đổi các giao dịch trước đó hoặc chèn các giao dịch mới để thực hiện gian lận là điều không thể.
• Bảo mật: Các giao dịch tài chính và ứng dụng kinh doanh như theo dõi chuỗi cung ứng đều dựa vào dữ liệu đáng tin cậy và tính bất biến đảm bảo dữ liệu không bị thay đổi.
• Hiệu quả kiểm toán: Kiểm toán dựa trên dữ liệu blockchain hiệu quả hơn kiểm toán cơ sở dữ liệu, có thể tốn kém.
• Trách nhiệm giải trình: Một bản ghi vĩnh viễn cho phép bất kỳ ai có quyền truy cập blockchain theo dõi các sự kiện, xác định thời điểm xảy ra sự kiện. Điều này có thể hữu ích trong việc giải quyết các vấn đề về trách nhiệm hoặc cải thiện hiệu quả.

3) Minh bạch: Sổ cái public

Blockchain public sử dụng sổ cái public. Đặc điểm này cho phép bất kỳ ai cũng có thể xem dữ liệu và lịch sử giao dịch. Vì blockchain được sao chép trên các node trên toàn thế giới nên dữ liệu vẫn có sẵn cho mọi người.

Ví dụ, blockchain.com cung cấp dữ liệu giao dịch đầy đủ cho toàn bộ blockchain Bitcoin, bắt đầu với Genesis Block, khối Bitcoin đầu tiên. Tương tự, khối Ethereum đầu tiên vẫn có sẵn để mọi người xem. Hầu hết các blockchain tiền điện tử phổ biến đều sử dụng sổ cái public minh bạch.

Tuy nhiên, không phải tất cả các blockchain đều minh bạch. Các blockchain private thường không public dữ liệu giao dịch.

4) Bảo mật: Mật mã để bảo vệ thông tin

Blockchain sử dụng mật mã để bảo mật mạng, ghi lại giao dịch và bảo vệ danh tính.

Tiền điện tử có tên như vậy là do sử dụng mật mã trong mạng lưới tương ứng của chúng. Blockchain sử dụng hàm băm mật mã, một giá trị chữ số được lấy từ dữ liệu nguồn bằng thuật toán mã hóa.

Ví dụ, Bitcoin sử dụng mã hóa SHA-256 kép để tạo hàm băm cho dữ liệu đầu vào, như thể hiện trong ví dụ này:

Mật mã học là cốt lõi của hoạt động khai thác Bitcoin , nhưng hàm băm mật mã cũng được sử dụng cho địa chỉ ví và để liên kết một khối với khối tiếp theo.

Ví dụ, khi A muốn gửi một bitcoin cho B trong ví dụ trước, A đã sử dụng địa chỉ ví public của mình làm địa chỉ gửi và địa chỉ ví public của B làm địa chỉ nhận.

Cả hai địa chỉ trên blockchain đều xuất phát từ mã hóa khóa riêng của mỗi người dùng, tạo ra một tập hợp các chữ cái và số có vẻ ngẫu nhiên. Tuy nhiên, chúng hoàn toàn không ngẫu nhiên.

Cùng một đầu vào sẽ luôn tạo ra cùng một đầu ra khi sử dụng một thuật toán mã hóa nhất định. Nếu một ký tự của đầu vào thay đổi, hàm băm kết quả cũng sẽ thay đổi.

Băm mật mã của một khối được đưa vào khối tiếp theo, tạo thành một chuỗi không thể thay đổi. Do đó, mật mã bảo vệ cả giao dịch và dữ liệu được lưu trữ trên blockchain khỏi những thay đổi.

3 loại chính của mạng lưới Blockchain

Mạng lưới Blockchain là nhóm máy tính lưu trữ blockchain, thực hiện xác thực dữ liệu hoặc giao dịch để đưa vào blockchain và trong một số trường hợp, thực hiện hợp đồng thông minh trên mạng lưới. Chúng ta sẽ thảo luận chi tiết hơn về hợp đồng thông minh trong thời gian ngắn.

Nhìn chung, các mạng này được chia thành ba loại chính: mạng blockchain public, mạng blockchain private và blockchain liên minh.

Mạng lưới Blockchain public

Ví dụ trước đó mô tả giao dịch Bitcoin làm sáng tỏ những đặc điểm chính của mạng blockchain public.

• Blockchain public cung cấp quyền truy cập phổ quát. Bất kỳ ai cũng có thể chạy một node, tải xuống bản sao của blockchain hoặc giao dịch trên mạng.
• Blockchain public là minh bạch. Hầu hết các blockchain public đều cung cấp dữ liệu blockchain cho bất kỳ ai. Tuy nhiên, các blockchain dựa trên quyền private như Monero che giấu số lượng giao dịch hoặc dữ liệu khác.
• Hầu hết các blockchain public đều phi tập trung. Phi tập trung có thể mô tả một số khía cạnh của mạng, từ số lượng node lưu trữ blockchain đến số lượng node tham gia vào sự đồng thuận cho đến phương pháp ra quyết định để cải thiện mạng.
• Sự đồng thuận phi tập trung thường khiến blockchain public chậm hơn blockchain private. Các phương pháp đồng thuận như bằng chứng công việc của Bitcoin dẫn đến thời gian khối chậm hơn (khoảng 10 phút đối với Bitcoin).
• Blockchain public sử dụng địa chỉ ẩn danh. Thay vì tên thật hoặc thông tin đăng nhập, blockchain public sử dụng địa chỉ ví làm danh tính của người dùng. Tuy nhiên, có thể kết nối danh tính thực của bạn với địa chỉ blockchain bằng các mẫu hoặc manh mối khác.
• Blockchain public không thể thay đổi. Tính cuối cùng của giao dịch là cốt lõi của công nghệ blockchain. Giao dịch và dữ liệu không thể thay đổi.

Để biết ví dụ về blockchain public, chúng ta có thể xem xét một số blockchain tiền điện tử nổi tiếng.

• Bitcoin
• Ethereum
• Dogecoin

Mạng lưới Blockchain private

Như tên gọi của nó, nó không được thiết kế để truy cập public. Các doanh nghiệp và tổ chức có thể sử dụng mạng blockchain riêng để lưu trữ dữ liệu cụ thể theo nhu cầu của họ.

• Blockchain private hạn chế quyền truy cập. Chỉ những thực thể được cấp phép mới có thể xem dữ liệu blockchain hoặc tham gia vào mạng blockchain.
• Mạng riêng có thể sử dụng các phương pháp đồng thuận độc quyền. Trái ngược với các mạng công cộng tìm thấy giá trị của chúng trong sự đồng thuận phi tập trung, các mạng riêng có thể sử dụng các phương pháp kém an toàn hơn liên quan đến ít node hơn.
• Blockchain private cho phép xem xét và kiểm toán có kiểm soát. Quyền xem xét và kiểm toán được dành riêng cho các thực thể được chọn.
• Có thể sử dụng phi tập trung. Các mạng riêng vẫn có thể hỗ trợ các giao dịch ngang hàng (P2P) và các node phi tập trung.
• Hầu hết các blockchain private đều không thể thay đổi. Không giống như cơ sở dữ liệu private, có thể thay đổi chỉ bằng một vài lần nhấn phím, dữ liệu trên blockchain private thường không thể thay đổi.

Blockchain Quorum, gần đây được Consensys mua lại , là một ví dụ về mạng blockchain riêng sử dụng quyền truy cập được cấp phép. Mạng này là một nhánh của blockchain Ethereum và hỗ trợ hợp đồng thông minh nhưng cung cấp thời gian khối nhanh hơn Ethereum tới mười lần .

Một loại mạng blockchain khác, Hybrid blockchain, lưu trữ cả dữ liệu private và public, với dữ liệu public có sẵn cho bất kỳ ai và dữ liệu private chỉ hiển thị cho các thực thể được cấp phép. Quorum, được đề cập ở trên, cung cấp cả giao dịch mở và private.

Liên minh Blockchain

Blockchain liên doanh là một loại mạng blockchain được quản lý và vận hành bởi nhiều thực thể, chẳng hạn như các thành viên trong cùng một ngành hoặc các đơn vị kinh doanh trong cùng một công ty.

Liên minh này quyết định cách quản lý blockchain để đạt được các mục tiêu chung.

• Chuỗi khối liên kết duy trì quyền riêng tư dữ liệu. Quyền truy cập có thể bị hạn chế để bảo vệ dữ liệu nhạy cảm, đảm bảo quyền riêng tư.
• Mạng lưới blockchain Consortium cho phép giao dịch nhanh. Cơ sở người dùng nhỏ hơn kết hợp với cơ chế đồng thuận hiệu quả hơn khiến blockchain Consortium nhanh hơn nhiều so với mạng lưới blockchain public. Thông thường, blockchain Consortium sử dụng bằng chứng về thẩm quyền, một phương pháp đồng thuận dựa trên sự tin cậy sử dụng một số tác nhân hoặc node được chọn để xác thực.
• Các node blockchain của Consortium tuân theo một giao thức đã thỏa thuận. Mặc dù các node có thể được quản lý bởi các thực thể khác nhau trong Consortium, tất cả các node đều tuân theo cùng một giao thức.

Corda, một giải pháp blockchain liên kết phổ biến, liên kết các doanh nghiệp tương tự, chẳng hạn như ngân hàng, dịch vụ tài chính hoặc bảo hiểm — hoặc các đơn vị kinh doanh trong một công ty. Ví dụ, Chubb đã sử dụng sổ cái phân tán dựa trên Corda để tự động hóa quy trình làm việc .

Giao thức và nền tảng Blockchain là gì?

Blockchain có vốn từ vựng và ý nghĩa riêng. Giao thức và nền tảng là hai thành phần chính của công nghệ blockchain, nhưng chúng không phải lúc nào cũng được hiểu rõ.

Giao thức Blockchain: Bộ quy tắc và thủ tục

Giao thức chỉ đơn giản là một tập hợp các quy tắc. Trong bối cảnh blockchain, giao thức xác định các quy tắc mà mạng blockchain hoạt động. Hãy coi đó là lớp cơ sở. Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận về các nền tảng cho phép các lớp thứ cấp và hệ sinh thái ứng dụng phát triển mạnh. Hai chủ đề bổ sung cho nhau, với một số điểm trùng lặp trong các dự án blockchain.

Ở cấp độ cơ bản, các giao thức xác định các quy tắc về cách thức hoạt động của blockchain. Sau đây chỉ là một vài yếu tố của giao thức blockchain.

• Quản trị: Blockchain phi tập trung cần có phương pháp quản trị. Ai quyết định khi nào thực hiện thay đổi đối với mã blockchain? Nhiều dự án cho phép người nắm giữ token bỏ phiếu cho các đề xuất cải tiến. Trong các trường hợp khác, người vận hành node phải lựa chọn giữa các phiên bản phần mềm như một cách bỏ phiếu.
• Phương pháp đồng thuận: Bitcoin sử dụng bằng chứng công việc để đạt được thỏa thuận giữa các node về trạng thái của blockchain. Ethereum ra mắt bằng bằng chứng công việc ( PoW) nhưng hiện sử dụng bằng chứng cổ phần (PoS). Một số phương pháp đồng thuận khác cũng có trong các dự án khác.
• Mật mã: Các hàm băm tuân theo một tập hợp các quy tắc trong thuật toán của chúng. Tuy nhiên, mỗi dự án có thể chọn một thuật toán khác nhau, mỗi thuật toán có lý do riêng. Bitcoin sử dụng SHA-256, chạy lại hàm băm kết quả qua thuật toán trong nhiều trường hợp (double SHA-256). Tuy nhiên, Ethereum sử dụng Keccak-256.
• Kích thước khối: Bitcoin sử dụng kích thước bộ nhớ để giới hạn khối, trong khi Ethereum sử dụng kích thước mục tiêu dựa trên phí.
• Tokenonics: Cách thức tạo ra tiền điện tử mới và cách quản lý tổng nguồn cung bằng giao thức là một tập hợp các quy tắc khác.

Các mạng blockchain ngày nay cũng là các giao thức ẩn bên trong.

• Giao thức Bitcoin
• Giao thức Ethereum
• Giao thức Solana
• Giao thức Cardano
• Giao thức Monero

Nền tảng Blockchain: Hệ sinh thái để triển khai

Các dự án blockchain có thể có mục tiêu đơn giản, như Bitcoin, được thiết kế để trở thành hệ thống tiền điện tử ngang hàng. Hoặc, các dự án blockchain có thể đóng vai trò là nền tảng phát triển của bên thứ ba.

Giao thức Ethereum dẫn đầu với sự hỗ trợ cho các hợp đồng thông minh, là các chương trình có điều kiện chạy trên mạng blockchain. Các blockchain sau đó đã đưa khả năng mở rộng này lên một tầm cao mới, xây dựng các blockchain được thiết kế để chạy các blockchain chuyên biệt bổ sung, mỗi blockchain cũng có khả năng thực hiện các hợp đồng thông minh.

• Ethereum
• Avalanche
• Polkadot
• Polygon

Các dự án khác nhắm tới các ứng dụng thương mại, cung cấp giải pháp triển khai blockchain tùy chỉnh được thiết kế cho các trường hợp sử dụng cụ thể của ngành.

• R3 Corda
• Hyperledger
• Ethereum
• EOSIO
• ConsenSys Quorum

Hợp đồng thông minh ( Smart Contract) là gì?

Blockchain cung cấp một phương pháp mới mạnh mẽ để lưu trữ dữ liệu và giao dịch, nhưng hợp đồng thông minh cho phép thực hiện chức năng mới ngoài việc lưu trữ hồ sơ.

Hợp đồng thông minh là các quy tắc có điều kiện được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình. ' Nếu điều này xảy ra, hãy thực hiện'

Ethereum ra mắt với sự hỗ trợ cho hợp đồng thông minh, trở thành blockchain hợp đồng thông minh đầu tiên. Tuy nhiên, giống như nhiều khía cạnh khác của công nghệ blockchain, khái niệm này không hoàn toàn mới. Hợp đồng thông minh, như một khái niệm, có từ những năm 1990.

Trên blockchain public, hợp đồng thông minh cho phép thực hiện các giao dịch phức tạp, tạo ra thế giới tài chính phi tập trung (DeFi) cùng với các loại ứng dụng khác.

Để so sánh và đối chiếu, Bitcoin hỗ trợ gửi và nhận. Một số tính năng bổ sung bao gồm chữ khắc, nhưng Bitcoin được thiết kế để trở thành tiền phi tập trung. Mặt khác, Ethereum lưu trữ các ứng dụng phi tập trung (dApp) đầy đủ tính năng, từ các sàn giao dịch phi tập trung đến các nền tảng cho vay và vay mượn đến các thế giới siêu vũ trụ. Tất nhiên, đồng tiền của Ethereum (ether) cũng có thể được sử dụng như tiền, giống như bitcoin.

Trên blockchain private, hợp đồng thông minh có thể bao gồm các hợp đồng dành riêng cho ngành được thực hiện khi đáp ứng các điều kiện cụ thể.

Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ Blockchain

Những cải tiến trong công nghệ blockchain hứa hẹn sẽ cách mạng hóa cách chúng ta tương tác với tài sản và dữ liệu, nhưng cả blockchain và hệ thống truyền thống đều có ưu và nhược điểm. Giải pháp nào là tốt nhất có thể phụ thuộc vào mục tiêu.

Câu hỏi thường gặp về công nghệ Blockchain

Công nghệ blockchain nói một cách đơn giản là gì?

Công nghệ chuỗi khối đề cập đến một cách lưu trữ dữ liệu và giao dịch bằng cách sử dụng các khối dữ liệu được liên kết với nhau để xây dựng một dòng thời gian. Theo thiết kế, chuỗi khối được thiết kế để không thể thay đổi. Thông thường, chuỗi khối được sao chép trên hàng trăm hoặc hàng nghìn node trên toàn thế giới, bảo toàn dữ liệu bằng cách phân cấp mạng lưới.

Blockchain là gì?

Không có một blockchain duy nhất. Thuật ngữ này có thể ám chỉ một blockchain cụ thể, chẳng hạn như Bitcoin hoặc Ethereum, hoặc có thể được sử dụng để mô tả công nghệ blockchain, một cách lưu trữ dữ liệu an toàn trong các khối được liên kết tạo thành một chuỗi.

Ai sở hữu blockchain?

Hầu hết các blockchain public không thuộc sở hữu của bất kỳ ai. Ví dụ, Bitcoin và Ethereum thuộc về cộng đồng. Cộng đồng tập thể quyết định những thay đổi nào sẽ thực hiện đối với giao thức mà không có bất kỳ cá nhân hoặc nhóm nào sở hữu blockchain.

Blockchain có phải là tương lai không?

Đối với nhiều ứng dụng, blockchain cung cấp giải pháp tốt nhất — hoặc có lẽ là công bằng nhất. Những giải pháp này có thể bao gồm các lĩnh vực như tài chính. Trong những tình huống khác, các hệ thống truyền thống có thể vẫn là giải pháp tốt nhất, đặc biệt là trong các trường hợp liên quan đến dữ liệu độc quyền hoặc trong đó tốc độ là ưu tiên hàng đầu.

Mục đích của công nghệ blockchain là gì?

Công dụng phổ biến đầu tiên của công nghệ Blockchain là cung cấp các giao dịch ngang hàng mà không cần trung gian như ngân hàng hoặc nhà cung cấp dịch vụ thanh toán. Các ứng dụng sau này bao gồm các ứng dụng phức tạp hơn như sàn giao dịch phi tập trung cho tiền điện tử, nền tảng cho vay và vay mượn, và trò chơi.