Khái niệm đơn giản về Blockchain

Bạn có bao giờ tự hỏi liệu có một cách an toàn và minh bạch để lưu trữ thông tin mà không cần bất kỳ bên trung gian nào không? Đó chính là lúc Blockchain xuất hiện! Blockchain là một loại cơ sở dữ liệu phân tán hoặc sổ cái được chia sẻ trên một mạng lưới máy tính. Nó nổi tiếng nhất với vai trò quan trọng trong các hệ thống tiền điện tử, giúp duy trì một bản ghi giao dịch an toàn và phi tập trung.

Tuy nhiên, ứng dụng của Blockchain không chỉ giới hạn trong tiền điện tử; nó có thể được sử dụng để làm cho dữ liệu trong bất kỳ ngành nào trở nên bất biến – tức là không thể bị thay đổi.

Vì một khối đã được ghi vào Blockchain không thể thay đổi, nên sự tin cậy chỉ cần thiết tại điểm người dùng hoặc chương trình nhập dữ liệu. Điều này giúp giảm bớt sự cần thiết của các bên thứ ba đáng tin cậy như kiểm toán viên hoặc con người, những người có thể gây ra chi phí và sai sót.

Kể từ khi Bitcoin ra đời vào năm 2009, việc sử dụng Blockchain đã bùng nổ thông qua sự phát triển của nhiều loại tiền điện tử khác nhau, các ứng dụng tài chính phi tập trung (DeFi), token không thể thay thế (NFTs) và hợp đồng thông minh.

Blockchain hoạt động như thế nào?

Bạn có thể đã quen thuộc với bảng tính hoặc cơ sở dữ liệu. Blockchain cũng tương tự, vì nó là một cơ sở dữ liệu nơi thông tin được nhập và lưu trữ. Sự khác biệt chính giữa cơ sở dữ liệu hoặc bảng tính truyền thống và Blockchain nằm ở cách dữ liệu được cấu trúc và truy cập.

Blockchain bao gồm các chương trình (còn gọi là script) thực hiện các tác vụ bạn thường làm trong một cơ sở dữ liệu: nhập và truy cập thông tin, lưu và lưu trữ thông tin. Một Blockchain là phân tán, có nghĩa là nhiều bản sao của nó được lưu trên nhiều máy tính khác nhau, và tất cả chúng phải khớp nhau để được coi là hợp lệ.

Ví dụ về Blockchain của Bitcoin: Blockchain của Bitcoin thu thập thông tin giao dịch và nhập chúng vào một tệp có kích thước 4MB được gọi là khối (các Blockchain khác có kích thước khối khác nhau). Khi khối đầy, dữ liệu của khối đó sẽ được chạy qua một hàm băm mật mã, tạo ra một số thập lục phân được gọi là mã băm tiêu đề khối.

Mã băm này sau đó được nhập vào tiêu đề của khối tiếp theo và được mã hóa cùng với các thông tin khác trong tiêu đề khối đó, tạo thành một chuỗi các khối, vì vậy được gọi là "Blockchain" (chuỗi khối).

Quy trình giao dịch

Các giao dịch tuân theo một quy trình cụ thể, tùy thuộc vào Blockchain. Ví dụ, trên Blockchain của Bitcoin, nếu bạn bắt đầu một giao dịch bằng ví tiền điện tử của mình – ứng dụng cung cấp giao diện cho Blockchain – nó sẽ bắt đầu một chuỗi các sự kiện:

1. Giao dịch của bạn được gửi đến một memory pool, nơi nó được lưu trữ và xếp hàng chờ đợi một thợ đào (miner) tiếp nhận.

2. Khi giao dịch được đưa vào một khối và khối đó đầy các giao dịch, nó sẽ được đóng lại và quá trình khai thác (mining) bắt đầu.

3. Mỗi nút trong mạng đề xuất các khối riêng của mình vì chúng đều chọn các giao dịch khác nhau. Mỗi nút sẽ làm việc trên khối của mình, cố gắng tìm ra giải pháp cho mục tiêu khó khăn, sử dụng "nonce" (viết tắt của "number used once" - số được sử dụng một lần).

4. Giá trị nonce là một trường trong tiêu đề khối có thể thay đổi, và giá trị của nó tăng dần theo mỗi lần khai thác. Nếu mã băm kết quả không bằng hoặc nhỏ hơn mã băm mục tiêu, một giá trị một sẽ được thêm vào nonce, một mã băm mới được tạo, và cứ thế tiếp tục. Quá trình này tiếp diễn cho đến khi một thợ đào tạo ra một mã băm hợp lệ, giành chiến thắng trong cuộc đua và nhận được phần thưởng.

Hình ảnh mô tả cách Blockchain vận hành.

LƯU Ý NHANH: Việc tạo ra các mã băm này cho đến khi tìm thấy một giá trị cụ thể chính là "bằng chứng công việc" (Proof-of-Work - PoW) mà bạn thường nghe nói đến – nó "chứng minh" rằng thợ đào đã thực hiện công việc. Lượng công việc khổng lồ cần thiết để xác thực mã băm là lý do tại sao mạng Bitcoin tiêu thụ nhiều năng lượng tính toán và điện năng đến vậy.

Sau khi một khối được đóng, một giao dịch được coi là hoàn thành. Tuy nhiên, khối đó không được coi là đã xác nhận cho đến khi năm khối khác đã được xác thực. Việc xác nhận mất khoảng một giờ để mạng hoàn thành vì trung bình chỉ mất dưới 10 phút cho mỗi khối (khối đầu tiên với giao dịch của bạn và năm khối tiếp theo nhân với 10 phút sẽ là 60 phút).

Không phải tất cả các Blockchain đều tuân theo quy trình này. Ví dụ, mạng Ethereum chọn ngẫu nhiên một người xác thực từ tất cả người dùng đã khóa Ether (stake) để xác thực các khối, sau đó được mạng xác nhận. Điều này nhanh hơn và ít tốn năng lượng hơn nhiều so với quy trình của Bitcoin.

Tính năng nổi bật của Blockchain

Phi tập trung (Decentralization)

Blockchain cho phép dữ liệu trong cơ sở dữ liệu được phân tán giữa nhiều nút mạng – máy tính hoặc thiết bị chạy phần mềm cho Blockchain – ở nhiều địa điểm khác nhau. Điều này tạo ra sự dự phòng và duy trì tính toàn vẹn của dữ liệu. Ví dụ, nếu ai đó cố gắng thay đổi một bản ghi trên một nút, các nút khác sẽ ngăn chặn điều đó bằng cách so sánh mã băm của khối. Bằng cách này, không có nút nào có thể thay đổi thông tin trong chuỗi một mình.

Do sự phân tán này – và bằng chứng được mã hóa rằng công việc đã được thực hiện – dữ liệu Blockchain, chẳng hạn như lịch sử giao dịch, trở nên bất biến. Bản ghi như vậy có thể là danh sách các giao dịch, nhưng các Blockchain riêng tư cũng có thể lưu giữ nhiều loại thông tin khác như hợp đồng pháp lý, giấy tờ tùy thân của nhà nước hoặc kho hàng của một công ty. Hầu hết các Blockchain sẽ không "lưu trữ" trực tiếp các mục này; chúng có thể sẽ được gửi qua một thuật toán băm và được biểu thị trên Blockchain bằng một token.

Minh bạch (Transparency)

Do tính chất phi tập trung của Blockchain Bitcoin, tất cả các giao dịch có thể được xem một cách minh bạch bằng cách tải xuống và kiểm tra chúng hoặc bằng cách sử dụng trình khám phá Blockchain cho phép bất kỳ ai cũng có thể xem các giao dịch đang diễn ra trực tiếp. Mỗi nút có bản sao riêng của chuỗi được cập nhật khi các khối mới được xác nhận và thêm vào. Điều này có nghĩa là nếu bạn muốn, bạn có thể theo dõi một bitcoin đi đến đâu.

Ví dụ, các sàn giao dịch đã từng bị hack trong quá khứ, dẫn đến việc mất một lượng lớn tiền điện tử. Mặc dù tin tặc có thể ẩn danh – ngoại trừ địa chỉ ví của họ – nhưng số tiền điện tử mà họ đã đánh cắp dễ dàng được truy vết vì địa chỉ ví được lưu trữ trên Blockchain.

Tất nhiên, các bản ghi được lưu trữ trong Blockchain của Bitcoin (cũng như hầu hết các Blockchain khác) đều được mã hóa. Điều này có nghĩa là chỉ người được chỉ định địa chỉ mới có thể tiết lộ danh tính của họ. Kết quả là, người dùng Blockchain có thể ẩn danh trong khi vẫn duy trì tính minh bạch.

Bảo mật (Security)

Công nghệ Blockchain đạt được bảo mật và tin cậy phi tập trung theo nhiều cách. Đầu tiên, các khối mới luôn được lưu trữ theo thứ tự tuyến tính và theo thời gian. Tức là, chúng luôn được thêm vào "cuối" của Blockchain. Sau khi một khối đã được thêm vào cuối Blockchain, các khối trước đó không thể bị thay đổi.

Một thay đổi trong bất kỳ dữ liệu nào sẽ làm thay đổi mã băm của khối chứa nó. Vì mỗi khối chứa mã băm của khối trước đó, một thay đổi trong một khối sẽ làm thay đổi các khối tiếp theo. Mạng thường sẽ từ chối một khối bị thay đổi vì các mã băm sẽ không khớp. Tuy nhiên, một sự thay đổi có thể được thực hiện trên các mạng Blockchain nhỏ hơn.

Hình ảnh minh họa về Blockchain.

LƯU Ý NHANH: Không phải tất cả các Blockchain đều không thể bị xâm nhập 100%. Chúng là các sổ cái phân tán sử dụng mã để tạo ra mức độ bảo mật mà chúng đã được biết đến. Nếu có lỗ hổng trong mã hóa, chúng có thể bị khai thác.

Một chuỗi mới và nhỏ hơn có thể dễ bị tấn công kiểu này, nhưng kẻ tấn công sẽ cần ít nhất một nửa sức mạnh tính toán của mạng (một cuộc tấn công 51%). Trên Bitcoin và các Blockchain lớn hơn khác, điều này gần như không thể. Vào thời điểm kẻ tấn công thực hiện bất kỳ hành động nào, mạng có thể đã chuyển qua các khối mà họ đang cố gắng thay đổi. Điều này là do tốc độ mã băm của các mạng này cực kỳ nhanh – mạng Bitcoin đã băm với tốc độ khoảng 640 exahashes mỗi giây (18 số 0) vào tháng 9 năm 2024.

Blockchain Ethereum cũng khó có khả năng bị tấn công – một lần nữa, kẻ tấn công sẽ cần kiểm soát hơn một nửa số ether đã được stake của Blockchain. Tính đến tháng 9 năm 2024, hơn 33,8 triệu ETH đã được stake bởi hơn một triệu người xác thực. Một kẻ tấn công hoặc một nhóm sẽ cần sở hữu hơn 17 triệu ETH và được chọn ngẫu nhiên để xác thực các khối đủ số lần để các khối của họ được triển khai.

Ứng dụng của Blockchain trong đời sống

Ban đầu, Blockchain được biết đến nhiều nhất thông qua Bitcoin. Tuy nhiên, ngày nay, hàng chục ngàn dự án đang tìm cách triển khai Blockchain theo nhiều cách khác nhau để phục vụ xã hội, không chỉ giới hạn trong việc ghi lại giao dịch.

• Ngân hàng và Tài chính: Blockchain có tiềm năng cách mạng hóa lĩnh vực tài chính, cho phép xử lý giao dịch nhanh chóng và an toàn hơn (chỉ trong vài phút hoặc giây) so với hệ thống ngân hàng truyền thống (có thể mất vài ngày), hoạt động 24/7. Điều này đặc biệt hữu ích cho các giao dịch xuyên biên giới.

• Tiền tệ: Blockchain là nền tảng cho các loại tiền điện tử như Bitcoin, cho phép giao dịch xuyên biên giới dễ dàng hơn bằng cách bỏ qua các hạn chế tiền tệ và sự thiếu hụt cơ sở hạ tầng.

• Chăm sóc Sức khỏe: Các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe có thể sử dụng Blockchain để lưu trữ hồ sơ y tế bệnh nhân một cách an toàn và bất biến, đảm bảo quyền riêng tư và tính toàn vẹn của dữ liệu.

• Hồ sơ Tài sản: Blockchain có thể loại bỏ sự phức tạp và kém hiệu quả của việc ghi nhận quyền sở hữu tài sản truyền thống. Quyền sở hữu tài sản được lưu trữ và xác minh trên Blockchain sẽ đảm bảo tính chính xác và vĩnh viễn. Điều này đặc biệt hữu ích ở các khu vực có cơ sở hạ tầng chính phủ hoặc tài chính yếu kém.

• Hợp đồng Thông minh: Mã máy tính được tích hợp vào Blockchain để tạo điều kiện thuận lợi cho các giao dịch. Nó hoạt động theo một bộ điều kiện mà người dùng đồng ý. Khi các điều kiện đó được đáp ứng, hợp đồng thông minh sẽ tự động thực hiện giao dịch cho người dùng.

• Chuỗi Cung ứng: Các nhà cung cấp có thể sử dụng Blockchain để ghi lại nguồn gốc của vật liệu, giúp các công ty xác minh tính xác thực của sản phẩm và các nhãn mác như "Hữu cơ," "Địa phương," và "Thương mại công bằng." Ví dụ, IBM đã tạo ra Blockchain Food Trust để truy vết hành trình của các sản phẩm thực phẩm.

• Bầu cử: Blockchain có tiềm năng tạo ra một hệ thống bỏ phiếu hiện đại, an toàn và minh bạch, giúp loại bỏ gian lận bầu cử và tăng cường sự tham gia của cử tri. Các phiếu bầu sẽ gần như không thể bị can thiệp.

Hình ảnh minh họa về ứng dụng của Blockchain trong đời sống.

Ưu và nhược điểm của Blockchain

Ưu điểm:

• Cải thiện độ chính xác: Loại bỏ sự can thiệp của con người trong quá trình xác minh, giảm thiểu lỗi và tạo ra bản ghi thông tin chính xác.

• Giảm chi phí: Loại bỏ nhu cầu xác minh của bên thứ ba, tiết kiệm chi phí liên quan.

• Phi tập trung: Khó bị can thiệp hơn do dữ liệu được phân tán trên toàn mạng.

• Giao dịch an toàn, riêng tư và hiệu quả: Các giao dịch được mã hóa và không thể thay đổi sau khi được xác nhận. Mạng lưới hoạt động 24/7, cho phép hoàn thành giao dịch trong vài phút.

• Minh bạch: Nhiều Blockchain là mã nguồn mở, cho phép bất kỳ ai cũng có thể xem và kiểm tra mã, tạo sự tin cậy.

• Cung cấp giải pháp thay thế ngân hàng: Mang lại cơ hội tiếp cận các dịch vụ tài chính cho những người không có tài khoản ngân hàng, đặc biệt ở các quốc gia đang phát triển.

Nhược điểm:

• Chi phí công nghệ đáng kể: Hệ thống Proof-of-Work của Bitcoin tiêu thụ lượng lớn năng lượng tính toán và điện năng.

• Số lượng giao dịch mỗi giây thấp: Các Blockchain hiện tại vẫn còn hạn chế về tốc độ xử lý giao dịch (ví dụ: Bitcoin chỉ khoảng 7 TPS so với 65.000 TPS của Visa). Tuy nhiên, các giải pháp như nâng cấp Ethereum đang được triển khai để cải thiện điều này.

• Lịch sử sử dụng trong các hoạt động bất hợp pháp: Tính bảo mật và ẩn danh (giả danh) đã bị lợi dụng cho các hoạt động trái phép trên dark web (ví dụ: Silk Road). Tuy nhiên, các giao dịch bất hợp pháp chỉ chiếm một phần nhỏ (0.34% vào năm 2023) trong tổng số giao dịch tiền điện tử.

• Quy định pháp lý chưa rõ ràng: Quy định về tiền điện tử và Blockchain còn khác nhau tùy theo khu vực pháp lý và vẫn đang trong quá trình phát triển.

• Hạn chế về lưu trữ dữ liệu: Kích thước của Blockchain đang tăng lên theo thời gian, đòi hỏi nhiều không gian lưu trữ hơn và có thể gây ra chi phí lớn. Ví dụ, Blockchain Bitcoin đã hơn 600 gigabyte vào tháng 9 năm 2024.

Kết luận

Với nhiều ứng dụng thực tế đang được triển khai và khám phá, Blockchain đang dần khẳng định vị thế của mình, một phần không nhỏ nhờ Bitcoin và tiền điện tử. Là một thuật ngữ nóng hổi trên môi của mọi nhà đầu tư trên toàn cầu, Blockchain hứa hẹn sẽ làm cho các hoạt động kinh doanh và chính phủ trở nên chính xác, hiệu quả, an toàn và ít tốn kém hơn, với ít trung gian hơn.

Khi chúng ta bước vào thập kỷ thứ ba của Blockchain, không còn là câu hỏi liệu các công ty truyền thống có bắt kịp công nghệ này hay không – mà là câu hỏi khi nào. Ngày nay, chúng ta thấy sự phổ biến của NFT và việc token hóa tài sản. Ngày mai, chúng ta có thể thấy sự kết hợp giữa Blockchain, token và trí tuệ nhân tạo đều được tích hợp vào các giải pháp kinh doanh và tiêu dùng.