fbpx
Crypto

Blockchain là gì? Blockchain hoạt động như thế nào?

Bài viết này sẽ cung cấp kiến thức nền tảng về blockchain và cách thức mà nó hoạt động trong môi trường tiền kỹ thuật số.

Blockchain là gì, bạn có thể tham khảo nội dung trong video ngắn dưới đây giải thích về cấu trúc và cách thức vận hành của nó. Những thông tin liên quan khác về blockchain sẽ ở phần bài viết bên dưới.

Blockchain là gì?

Blockchain là một loại cơ sở dữ liệu đặc biệt, nơi dữ liệu chỉ có thể được thêm vào (và không thể xóa hoặc thay đổi). Các giao dịch được thêm định kỳ vào một chuỗi khối bên trong cái được gọi là block – khối. Mỗi khối được tạo thành từ thông tin giao dịch và siêu dữ liệu quan trọng khác.

Một blockchain bao gồm một chuỗi các khối ổn định, mỗi khối lưu trữ một danh sách (ledger) các giao dịch đã được xác nhận trước đó. Vì mạng lưới blockchain được duy trì bởi vô số máy tính trải khắp thế giới, nó hoạt động như một cơ sở dữ liệu phi tập trung.

Cấu trúc của blockchain là một chuỗi vì siêu dữ liệu của mỗi khối bao gồm một phần thông tin liên kết nó với phần ngay trước đó. Cụ thể, nó bao gồm một hàm băm (hash) của khối trước đó, giống như một dấu vân tay kỹ thuật số độc nhất.

Hàm băm là một hàm đáp ứng các nhu cầu được mã hóa cần thiết để giải quyết việc tính toán chuỗi khối. Hàm băm có độ dài cố định và không ai có thể đoán được độ dài của hàm băm để cố gắng bẻ khóa chuỗi khối. Dữ liệu giống nhau sẽ luôn tạo ra cùng một giá trị băm. Cùng một đầu vào sẽ tạo ra cùng một đầu ra, cho dù quy trình được lặp lại bao nhiêu lần.

Ví dụ: Bitcoin sử dụng thuật toán SHA-256 (Thuật toán băm bảo mật 256 bit). Nó nhận một đầu vào có độ dài bất kỳ và tạo ra một đầu ra sẽ luôn có cùng độ dài. Đầu ra được tạo ra được gọi là “băm” và trong trường hợp này, luôn được tạo từ 64 ký tự (256bits).

Xác suất để hai phần dữ liệu cung cấp có cùng một đầu ra từ một hàm băm là rất thấp. Do đó, nếu ai đó cố gắng sửa đổi một khối cũ trước đó, hàm băm của nó sẽ khác, dẫn đến kết quả là hàm băm của khối tiếp theo cũng sẽ khác, v.v. Do đó, nếu một khối bị thay đổi, tất cả các khối sau nó cũng cần được thay đổi. Các hàm băm có tính xác định và trong thế giới tiền điện tử, hầu hết chúng được thiết kế dưới dạng hàm băm một chiều

Là một hàm một chiều có nghĩa là hầu như không thể tính toán đầu vào từ đầu ra là gì. Người ta chỉ có thể đoán đầu vào là gì, nhưng tỷ lệ đoán đúng là cực kỳ thấp. Đây là một trong những lý do tại sao blockchain của Bitcoin lại an toàn. Dù không có cơ quan quyền lực duy nhất nào kiểm soát Bitcoin.

Như đã đề cập, những người tham gia (nodes) của mạng lưới của tiền kỹ thuật số sẽ cần phải tải xuống toàn bộ blockchain và lưu trữ thông tin này, được gọi là danh sách (ledger). Bất kỳ ai cũng có thể xác thực các giao dịch và chữ ký bằng mật mã khóa công khai. Khi một node nhận được một khối, một số kiểm tra về tính hợp lệ sẽ được thực hiện. Nếu bất kỳ điều gì không chuẩn xác, khối mới được thêm vào sẽ bị từ chối. Điều này có nghĩa là mỗi người tham gia (nodes) duy trì một bản sao của dữ liệu blockchain và họ giao tiếp với nhau để đảm bảo rằng tất cả chúng đều nằm trên cùng một trang (hoặc khối).

Khi một node nhận được một khối hợp lệ, nó sẽ tự tạo ra bản sao của chính nó và sau đó truyền khối đó đến các node khác. Sau đó, tất cả sẽ làm điều tương tự cho đến khi khối lan rộng ra toàn bộ mạng. Quá trình này cũng được thực hiện đối với các giao dịch chưa được xác nhận – nghĩa là các giao dịch đã được truyền phát tín hiệu và trong trạng thái chờ nhưng chưa được đưa vào blockchain.

Blockchain là gì? Blockchain hoạt động như thế nào?
Sơ đồ mô tả cách thức giao dịch trong blockchain là gì

Hiểu ngắn gọn, blockchain là một danh sách các bản ghi dữ liệu hoạt động như một sổ cái kỹ thuật số phi tập trung. Dữ liệu được tổ chức thành các khối, được sắp xếp theo thứ tự thời gian và được bảo mật bằng mật mã.

Mô hình blockchain sớm nhất được tạo ra vào đầu những năm 1990 khi nhà khoa học máy tính Stuart Haber và nhà vật lý W. Scott Stornetta sử dụng các kỹ thuật mật mã trong một chuỗi khối như một cách để bảo mật các tài liệu kỹ thuật số khỏi bị giả mạo dữ liệu.

Công việc của Haber và Stornetta đã truyền cảm hứng tới nhiều nhà khoa học máy tính và những người đam mê mật mã khác, dẫn đến việc tạo ra đồng Bitcoin – là hệ thống tiền kỹ thuật số phi tập trung đầu tiên (hoặc đơn giản là tiền điện kỹ thuật số đầu tiên).

Mặc dù công nghệ blockchain ra đờ sớm hơn so với tiền điện tử, nhưng chỉ sau khi Bitcoin được tạo ra vào năm 2008, tiềm năng của nó mới bắt đầu được công nhận. Kể từ đó, sự quan tâm đến công nghệ blockchain ngày càng tăng dần và tiền điện tử hiện đang được công nhận trên quy mô lớn hơn.

Công nghệ blockchain chủ yếu được sử dụng để ghi lại các giao dịch tiền điện tử, nhưng nó phù hợp với nhiều loại dữ liệu kỹ thuật số khác và có thể được áp dụng cho nhiều trường hợp sử dụng.

Đào crypto (crypto mining) là gì?

Quá trình đào crypto còn được gọi là khai thác. Nếu người khai thác tham gia tìm ra giải pháp cho việc tạo nên một khối mới, thì khối mà họ tham gia xây dựng sẽ mở rộng theo chuỗi, trong trường hợp khối đó hợp lệ. Kết quả là họ sẽ nhận được phần thưởng là bằng đồng tiền kỹ thuật số của blockchain mà họ khai thác.

Các công cụ khai thác liên đới đến nguồn mật mã phải giải quyết sẽ cần đến việc băm dữ liệu thành nhiều lần để tạo ra một số thấp hơn một giá trị cụ thể. Quá trình băm dữ liệu theo một hàm một chiều có nghĩa là hầu như không ai có thể đoán được đầu vào khi dựa vào đầu ra. Nhưng với đầu vào, việc xác minh đầu ra là không quá quan trọng. Bằng cách này, bất kỳ người tham gia (node) nào cũng có thể xác minh rằng người khai thác đã tạo ra một khối ‘đúng’ và từ chối những khối không hợp lệ. Trong trường hợp người khai thác không tạo ra được khối đúng, họ sẽ không nhận được phần thưởng và được xem là đã lãng phí tài nguyên bằng cách cố gắng giả mạo một khối không hợp lệ.

Điều này dẫn đến kết quả là khiến những kẻ khai thác cố gắng gian lận sẽ bị lãng phí tài nguyên và công sức, nhưng lại có lợi cho họ khi hành động trung thực. Không có cá nhân độc hại nào có đủ tài nguyên để cố gắng phá vỡ hay giả mạo dữ liệu trong một mạng lưới gắn kết vững mạnh. Do đó, những người khai thác được khuyến khích là sẽ làm đúng trách nhiệm, phận sự của mình và nhận lại sự tưởng thưởng cho nỗ lực đó của bản thân.

Hãy lấy một ví dụ cụ thể để hiểu rõ hơn về quy trình hoạt động của blockchain, có liên đới đến quá trình mining:

Hãy tưởng tượng rằng chúng ta có Alice và Bob cùng với số dư Bitcoin của họ. Giả sử Alice nợ Bob 2 Bitcoin.

Để Alice gửi cho Bob 2 bitcoin đó, Alice sẽ phát một tin nhắn với giao dịch mà cô ấy muốn thực hiện cho tất cả các thợ đào trong mạng blockchain của Bitcoin.

Trong giao dịch đó, Alice cung cấp địa chỉ của Bob và số lượng Bitcoin mà cô ấy muốn gửi, cùng với chữ ký điện tử và khóa công khai của cô ấy. Chữ ký được tạo bằng khóa riêng của Alice và các thợ đào có thể xác nhận rằng Alice, trên thực tế, là chủ sở hữu của những đồng tiền đó.

Khi các thợ đào chắc chắn rằng giao dịch hợp lệ, họ có thể đặt nó vào một khối cùng với nhiều giao dịch khác và cố gắng khai thác khối. Điều này được thực hiện bằng cách đưa khối thông qua thuật toán SHA-256. Đầu ra cần bắt đầu bằng một số tiền nhất định trên số 0 để được coi là hợp lệ. Số lượng 0 cần thiết phụ thuộc vào cái được gọi là “độ khó” thay đổi tùy thuộc vào khả năng tính toán của mạng.

Để tạo ra một hàm băm đầu ra với số lượng 0 mong muốn ngay từ đầu, các thợ đào thêm thứ được gọi là “nonce” vào khối trước khi chạy nó thông qua thuật toán. Vì một thay đổi nhỏ đối với đầu vào sẽ thay đổi hoàn toàn đầu ra, các thợ đào sẽ phải thử các hàm khác ngẫu nhiên cho đến khi họ tìm thấy một hàm băm đầu ra hợp lệ.

Sau khi khối được khai thác, người khai thác sẽ phát khối mới được khai thác đó cho tất cả những người khai thác khác. Sau đó, họ kiểm tra để đảm bảo rằng khối mới là hợp lệ để họ có thể thêm nó vào bản sao trên ledger của họ và xác nhận giao dịch giữa Alice và Bob đã hoàn tất.

Quy mô của blockchain là gì và có thể mở rộng đến mức nào?

Mô hình làm cho máy tính hoạt động để tạo ra các khối được gọi là Proof-of-Work (PoW), ngoài ra còn có các mô hình khác như Proof-of-Stake (PoS) không yêu cầu nhiều sức mạnh tính toán và có nghĩa là cần ít điện hơn đồng thời có thể mở rộng quy mô tới nhiều người dùng hơn.

Thực chất, mạng lưới của tiền điện tử là decentralized (phân quyền) nên nó không phải là vận hành quá hiệu quả. Tiền điện tử chỉ có thể an toàn và có khả năng chống kiểm duyệt nếu tất cả các nút (người tham gia mạng lưới) có thể tự mình đồng bộ hóa một bản sao của chuỗi khối mà mình tham gia. Càng ít đòi hỏi trong việc giữ được tốc độ vận hành thì có lẽ mọi người sẽ dễ dàng tham gia vào mạng lưới tiền điện tử hơn.

Có thể thấy lý do tại sao một blockchain chỉ thêm một khối nhỏ cứ sau mười phút sẽ được chuộng hơn là một chuỗi khối thêm một khối lớn cứ sau năm phút. Nếu một chuỗi khối cứ phải thêm một khối lớn sau mỗi năm phút sẽ cần đến các người tham gia phải liên tục vận hành các máy tính có công suất cao để duy trì sự đồng bộ của toàn mạng lưới, và đẩy các máy tính có công suất thấp hơn “mất việc”. Điều này sẽ dẫn đến mô hình tập trung (centralization) nhiều hơn, vì có ít người tham gia hơn trong mạng lưới. Lý tưởng vẫn là mô hình phân quyền (decentralization).

Nhưng với các khối nhỏ hơn, thường sẽ không thể đạt được nhiều giao dịch mỗi giây (TPS – Transaction Per Second). Điều đó cũng có nghĩa là trong những khoảng thời gian bận rộn, các giao dịch có thể mất một lúc để được thêm vào blockchain. Thật bất tiện nếu người giao dịch muốn được thanh toán nhanh, nhưng đó là cái giá phải trả cho sự phân quyền.

Blockchain là gì?

Các chuyên gia nhận định vấn đề này là một vấn đề nan giải về khả năng mở rộng. Một hệ thống có quy mô tốt là một hệ thống có thể dễ dàng thích ứng với lượng giao dịch tăng lên nhưng chỉ phải giải quyết những nhược điểm tối thiểu. Blockchains không mở rộng quy mô tốt, khi lượng giao dịch chỉ cần tăng bằng các khối lớn hơn sẽ làm suy yếu toàn bộ mục đích của mô hình phân quyền.

Để tăng TPS theo cách không gây hại cho sự phân cấp của mạng lưới, thì mở rộng quy mô ngoài chuỗi dường như là một cách tiếp cận khả thi. Điều này bao gồm một loạt các giải pháp – tập trung lẫn phi tập trung – cho phép thực hiện các giao dịch mà không cần người dùng đăng nhập chúng thủ công vào blockchain.

Ai chịu trách nhiệm cho phần mềm tiền vận hành tiền kỹ thuật số?

Các mạng tiền kỹ thuật số có tùy chọn tham gia. Không ai ép người tham gia mạng lưới phải chạy phần mềm trên máy tính cá nhân mà họ không muốn. Trong một giao thức tốt, mã sẽ hoàn toàn có nguồn mở để người dùng có thể chắc chắn về tính công bằng và bảo mật của toàn hệ thống.

Nói chung, tiền điện tử cho phép mọi người tham gia vào quá trình phát triển của chúng. Các tính năng hoặc chỉnh sửa mới đối với mã được cộng đồng các nhà phát triển kiểm tra, xét duyệt trước khi được đồng ý và xuất bản. Từ đó, người dùng có thể tự xem lại mã và chọn có nên chạy phần mềm hay không.

Một số bản cập nhật sẽ tương thích ngược, có nghĩa là những người tham gia (node) được cập nhật sẽ vẫn có thể giao tiếp với các người dùng vẫn đang sử dụng phiên bản cũ hơn. Đối với các bản cập nhật không phải là tương thích ngược, các node dùng bản cũ hơn sẽ bị “loại” khỏi mạng lưới trừ khi chúng chấp nhật phiên bản cập nhật mới.

Bài viết được chuyển ngữ từ nguồn này.

Bình luận
error: Content is protected !!
%d bloggers like this: