Blockchain Là Gì, Nó Hoạt Động Như Thế Nào?

Công nghệ Blockchain là một kiểu công nghệ sổ cái phi tập trung (Distributed Ledger Technology - DLT) và là xương sống của tiền mã hóa. Hiểu một cách đơn giản, công nghệ blockchain là một cơ sở dữ liệu lưu trữ các khối dữ liệu theo trật tự thời gian, mỗi khối được liên kết với khối trước đó có chứa hàm băm của khối liền trước và được đánh dấu thời gian. Ngoài ra, mạng lưới blockchain được vận hành và chia sẻ giữa các nút (node) máy tính, lý do nó được gọi là mạng lưới phi tập trung.

Dữ liệu trong mạng blockchain được lưu trữ một cách phi tập trung và theo trật tự thời gian, làm cho việc giả mạo dữ liệu là rất khó khăn, về lý thuyết là không thể.

VÌ SAO LÀ CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN?

Blockchain bắt đầu như một dự án nghiên cứu vào năm 1991 của Stuart Haber và W. Scott Stornetta, với mục đích nghiên cứu khả năng và ứng dụng của cơ sở dữ liệu được đánh dấu thời gian. Tuy nhiên mãi đến khi một cá nhân bí ẩn với tên gọi Satoshi Nakamoto phát minh ra Bitcoin vào năm 2009, chúng ta cuối cùng mới có thể thấy được ứng dụng thực tiễn và phổ biến của loại công nghệ này.

Có rất nhiều cách ứng dụng sáng tạo và những phát triển vượt bậc về công nghệ blockchain cũng như tiền mã hóa trong những năm tiếp theo. Để hiểu vì sao mọi người luôn bàn về công nghệ blockchain, chúng ta cần phải hiểu về Bitcoin và cách vận hành của nó.

Bitcoin là một đồng tiền kỹ thuật số và là hệ thống tiền điện tử ngang hàng dựa vào công nghệ blockchain, được bảo mật bởi mật mã. Nhiều người đã thất bại khi cố tạo ra tiền kỹ thuật số trước Bitcoin bởi vấn đề chi tiêu kép (double spending) và cơ quan quản lý tập trung (centralized authority).

Không giống như tiền vật lí được sử dụng bằng cách trao tay, tiền kỹ thuật số là một tập các bản ghi giao dịch; ngoài ra, những cá nhân kiểm soát sổ cái này, về mặt kỹ thuật có thể kiểm soát toàn bộ số tiền bởi họ có thể thay thế dữ liệu của các bản ghi giao dịch. Tóm lại, “Niềm tin” chính là thứ ngăn cản tiền kỹ thuật số thay thế hoàn toàn tiền truyền thống. Tuy nhiên, công nghệ blockchain có thể giải quyết vấn đề niềm tin này.

BLOCKCHAIN HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO?

Chúng ta đã biết công nghệ blockchain dựa trên công nghệ sổ cái phân tán, nhưng nó phân phối như thế nào? Nó có gì khác so với một bản sao lưu cơ sở dữ liệu?

Điểm khác biệt lớn nhất giữa một bản sao lưu cơ sở dữ liệu và một mạng lưới blockchain chính là các node của mạng blockchain nằm ở nhiều địa điểm khác nhau và do nhiều cá thể riêng biệt nắm giữ.

Mỗi node trong mạng lưới đều duy trì toàn bộ blockchain và phải đạt được quyết định đồng thuận thông qua một mức độ cụ thể. Nói cách khác, không một cơ quan / tổ chức đơn lẻ nào có thể kiểm soát toàn bộ mạng lưới và các dữ liệu trong đó. Đối với một cơ sở dữ liệu bình thường, chỉ cần một lần bấm đơn giản với ý đồ xấu đã có thể xóa hoàn toàn mọi thứ, bất kể có bao nhiêu máy chủ sao lưu đi nữa. Tuy nhiên, những hành động ác ý sẽ cần kiểm soát trên 50% số node của mạng lưới blockchain để thay thế bất kì dữ liệu nào. Câu hỏi ở đây là, nếu những kẻ xấu có thể tạo nhiều hơn số node hiện đang tồn tại trong hệ thống để phá luật thì sẽ như thế nào? Nó đồng nghĩa với việc họ có thể giả mạo dữ liệu và đạt được sự đồng thuận bằng những node tạo mới kia? Đây chính là vấn đề của cơ chế đồng thuận.

CƠ CHẾ ĐỒNG THUẬN VỚI MẬT MÃ HỌC

Trong trường hợp của blockchain mở và công khai, nơi ai cũng có thể tham gia gần như ẩn danh, cơ chế đồng thuận là yếu tố quan trọng để ngăn chặn việc thay đổi thông tin có chủ đích xấu. Nếu không, những cá nhân ác ý có thể làm lại hầu hết các khối với những hàm băm mới được đính kèm, làm cho chúng hợp lệ và được chấp nhận bởi mạng lưới, những việc có thể thực hiện dễ dàng với sức mạnh tính toán của công nghệ ngày nay.

Lấy Bitcoin làm ví dụ; mạng lưới Bitcoin sử dụng bằng chứng công việc (Proof-of-Work- PoW) làm cơ chế đồng thuận. Proof-of-Work là một kiểu bằng chứng mật mã học để người đi chứng minh có thể chứng minh rằng họ đã tiêu tốn một nỗ lực tính toán nhất định. Trong trường hợp của Bitcoin, người chứng minh là những người duy trì mạng lưới, hay còn gọi là thợ đào (miner). Miner cần phải cạnh tranh tính toán để đào các khối và thêm nó vào blockchain. Chỉ người chiến thắng đã giải được câu đố toán học mới có quyền thực hiện việc đó. Ngoài ra, người chiến thắng sẽ được thưởng coin (Bitcoin) bởi những nỗ lực của họ.

Bởi vì mỗi node sẽ đóng góp sức mạnh tính toán của họ để cạnh tranh, những tác nhân xấu cần phải kiểm soát hơn 50% mạng lưới mới có thể giả mạo dữ liệu, điều này thường bất khả thi đối với những mạng blockchain lớn.

Chìa khóa cho tính bất biến của blockchain không phải nằm ở việc không bị các tác động xấu ảnh hưởng mà nằm ở khả năng vô hiệu hóa các tác nhân xấu. Sự kết hợp giữa PoW và nhu cầu đồng thuận giữa các node trong mạng lưới đã làm cho những nỗ lực kiểm soát với mục đích xấu cuối cùng sẽ tự triệt tiêu chính nó.

Bằng chứng công việc thoạt nhìn có vẻ rất lí tưởng, tuy nhiên hình thức bảo mật cao này vẫn tồn tại những hạn chế. Như chúng ta đã biết, bằng chứng công việc đòi hỏi các node trên mạng lưới thi đấu tính toán với nhau. Về bản chất, mức độ phí tập trung của mạng lưới sẽ tăng khi số node tham gia tăng lên. Tuy nhiên việc ganh đua về sức mạnh tính toán dẫn đến mức độ tiêu thụ năng lượng khổng lồ, Vì vậy, cộng đồng luôn tìm kiếm những giải pháp thay thế khác có cùng mức độ bảo mật mà không tiêu tốn quá nhiều năng lượng xử lý. Giải pháp tốt nhất hiện nay chính là bằng chứng cổ phần (Proof-of-Stake).

Một vài blockchain nổi tiếng có thể kể đến như: Cardano, Algorand và sắp tới sẽ là Ethereum 2.0, đều dựa trên mô hình Proof-of-Stake. Proof-of-Stake có thể phát triển như một giải pháp thay thế cho Proof-of-Work, tuy nhiên không có nghĩa là nó hoàn hảo, đặc biệt là khi công nghệ đang phát triển nhanh chóng.

BLOCKCHAIN KHÔNG CHỈ LÀ BITCOIN

Mặc dù blockchain bắt đầu với mục đích phục vụ lưu trữ dữ liệu giao dịch tiền tệ (Bitcoin), nó vẫn có thể được sử dụng để lưu trữ các dữ liệu bất biến. Hiện nay, nhiều công ty đang phát triển các hướng triển khai khác trên blockchain. Ví dụ, IBM đã xây dựng một blockchain về thực phẩm để theo dõi và ghi lại dữ liệu logistics của các sản phẩm thực phẩm. Blockchain cũng cho phép người dùng theo dõi tình trạng của thực phẩm ngay lập tức trong trường hợp có sự cố xảy ra. Mọi thứ trên blockchain là bất biến và minh bạch, giúp cho các bản ghi dữ liệu trở nên đáng tin cậy với bất kì tổ chức nào. Những ứng dụng này có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm hệ thống bỏ phiếu, chuỗi cung ứng, chăm sóc sức khỏe, v.v.

HỢP ĐỒNG THÔNG MINH

Hợp đồng thông minh là những chương trình sẽ tự động thực thi khi những điều kiện đặt trước được đáp ứng. Tính năng này giúp blockchain vượt xa định nghĩa của một sổ cái đơn thuần vì nó có thể thực hiện một chuỗi hành động mà không cần đơn vị trung gian.

Loại bỏ yếu tố trung gian là điểm khác biệt của những hợp đồng thông minh. Ví dụ, một hợp đồng thông minh có thể là công cụ trung gian để gọi vốn: Người A sẽ chỉ chuyển tiền cho người B khi đã nhận được sản phẩm. Thông thường chúng ta sẽ cần một tổ chức trung gian giữ tiền của người A cho đến khi người B hoàn thành nghĩa vụ của họ. Với hợp đồng thông minh, mạng lưới blockchain sẽ tự động chuyển tiền mà không cần sự xác nhận của người A hay bên thứ ba nào, một khi mạng lưới xác nhận người B đã chuyển sản phẩm cho người A.

Có hàng ngàn blockchain đang hoạt động ngoài kia, khiến việc tóm tắt những tính năng, cách sử dụng và khác biệt giữa chúng trở nên rất khó khăn. Vì vậy, hướng dẫn này chỉ nhằm mục đích giới thiệu sơ lược cho người mới về thế giới blokchain. Chúng ta chỉ có thể chắc chắn rằng công nghệ blockchain sẽ là nền tảng cho những phát triển vượt bậc trong tương lai.