Chuỗi khối Blockchain là gì? Đặc điểm và cách hoạt động

Chuỗi khối Blockchain là gì? Đặc điểm, cách hoạt động của Blockchain

Chuỗi khối Blockchain là gì?

Blockchain là một cấu trúc dữ liệu chứa các bản ghi, được gọi là các khối, được liên kết với nhau theo cách an toàn về mặt mật mã. Đó là một sổ cái phân tán, được đồng ý công khai về các giao dịch và là công nghệ cơ bản của tiền điện tử như bitcoin.

Cách thức hoạt động của blockchain

Blockchain là một loại danh sách liên kết đặc biệt. Mỗi mục danh sách chứa thông tin riêng và một con trỏ đến mục tiếp theo trong danh sách. Khi tìm kiếm một mục trong danh sách được liên kết, bạn duyệt qua nó từng mục một, sử dụng thông tin của mục đó để tìm mục tiếp theo, sau đó lặp lại quy trình. Quá trình này là một cách hữu ích để cấu trúc dữ liệu, một phần vì bạn có thể nối hai danh sách lại với nhau bằng cách thay đổi một con trỏ duy nhất.

Các blockchains hơi khác một chút vì chúng liên kết ngược lại thay vì chuyển tiếp. Khi một khối mới được tạo, nó trỏ đến khối trước đó.

• Một khối chứa một tập hợp các giao dịch. “Giao dịch” là một sự thay đổi dữ liệu đã được thỏa thuận từ trạng thái này sang trạng thái khác. Dữ liệu có thể là dữ liệu tệp thông thường hoặc dữ liệu chuyên biệt như quyền sở hữu tiền tệ.
• Các giao dịch trong một khối là “nguyên tử”, có nghĩa là chúng không thể được chia thành các tập hợp nhỏ hơn. Tất cả các giao dịch đã xảy ra, hoặc không có gì cả.
• Khối đầu tiên được tạo ra được gọi là khối genesis. Khối genesis là khối duy nhất không có tiền thân – mọi khối khác cuối cùng đều liên kết trở lại khối genesis. Khoảng cách của một khối so với khối gốc được gọi là “chiều cao khối”, bởi vì các blockchains thường được hình dung là được xây dựng theo chiều dọc, từ dưới lên.
• Mọi khối sau khối genesis đều chứa một con trỏ tới khối (“cha”) trước đó của nó và một hàm băm của tiêu đề khối đó. Hàm băm này có các thuộc tính mật mã làm cho nó không thể đoán trước và duy nhất. Chất lượng toán học của nó là những gì làm cho blockchain an toàn khỏi giả mạo.
• Để đi qua chuỗi, bạn phải bắt đầu ở khối mới nhất, được gọi là “đầu” hoặc “đỉnh” của chuỗi. Sau đó, bạn đi ngược lại, “xuống” chuỗi, từng khối một.
• Một khối chỉ có thể trỏ đến một khối “mẹ” trước đó. Tuy nhiên, nhiều khối có thể trỏ đến cùng một khối cha, điều này tạo ra một nhánh trong chuỗi, được gọi là một nhánh rẽ.
• Các khối mới được thêm vào đầu chuỗi hoặc đầu nĩa.

Đặc điểm của Blockchain

Blockchain là công nghệ lưu trữ và truyền tải thông tin bằng các khối (block) được liên kết với nhau. Cụ thể, blockchain là một mạng lưới gồm nhiều block và mỗi block lưu trữ những thông tin về thời gian khởi tạo và được liên kết với các khối trước đó. Đặc biệt, các thông tin dữ liệu trên các block là không thể thay đổi, nó chỉ có thể được cập nhật và bổ sung thêm. Về cơ bản, blockchain là một chuỗi các máy tính mà tất cả phải chấp thuận thao tác trước khi nó có thể được thực hiện, mỗi block ra đời hay được chỉnh sửa thông tin đều phải có sự xác nhận của các máy tính tham gia hệ thống. Blockchain ở thời điểm hiện tại, đã cho thấy ở nó có các ưu điểm hơn hẳn những công nghệ khác đang được sử dụng, cụ thể:

Tính hiệu quả: công nghệ blockchain giúp nâng cao hiệu quả giao dịch giữa các bên bằng việc loại bỏ sự có mặt của các bên trung gian, các bên tin cậy thứ ba. Các dữ liệu trong blockchain được xác thực tự động thông qua cơ chế đồng thuận theo thời gian thực (real-time). Blockchain có thể tăng tốc độ giao dịch/thanh toán giữa các bên khi thỏa thuận giữa các bên được tự động mã hóa và lưu trữ dưới dạng các hợp đồng thông minh (smart contract) và được các thực thể khác (cá nhân hoặc tổ chức) xác thực theo cơ chế tự động.

Tính phi tập trung: sự kết hợp của nhiều thực thể (hệ thống máy tính) kết nối thành mạng lưới tạo ra một chuỗi dữ liệu dài vô tận. Mỗi thực thể của mạng lưới đều có thể tạo ra khối mới và quyền xác nhận các giao dịch. Đây là mô hình “mã nguồn mở”, không có cơ quan trung ương hoặc một bên duy nhất theo dõi hoặc ủy quyền cho bất kỳ thay đổi nào trong chuỗi. Nó giúp loại bỏ sự can thiệp và tập trung quyền lực vào một cơ quan trung ương, giúp loại bỏ chi phí tổ chức và hoạt động của các cơ quan này trong các hệ thống truyền thống hiện tại.

Tính minh bạch: khi một block mới được tạo ra và xác nhận, nó sẽ tồn tại vĩnh viễn. Suốt trong thời gian tồn tại, tất cả các bên đều có thể dễ dàng xem nội dung block cũng như những giao dịch gắn liền với nó theo thời gian thực. Một bản ghi công khai với đầy đủ nội dung được tạo ra với mỗi giao dịch có tính chất vĩnh viễn, công khai với toàn bộ thành viên của mạng lưới sẽ giúp giảm thiểu (thậm chí có thể nói hoàn toàn không có) bất kỳ hoạt động gian lận nào.

Tính bền vững và bảo mật cao: blockchain có tính năng bảo mật tốt hơn bởi vì sẽ không có bất kỳ một khe hở nào có thể được tận dụng để đánh sập hệ thống, thậm chí là đối với các hệ thống tài chính có nguy cơ tiềm ẩn cao nhất. Bởi vì hệ thống blockchain được bảo mật bởi rất nhiều máy tính khác nhau được gọi là các nút mạng (nodes) và chúng sẽ đảm bảo việc xác nhận cho những giao dịch trong hệ thống.

Tới giữa năm 2019 số sáng chế Blockchain bảo hộ ở Việt Nam mới chỉ ở con số 900 sáng chế nhưng tới năm 2020 chỉ riêng tập đoàn Alibaba đã có số đơn sáng chế Blockchain lên tới 1500 sáng chế trong đó đa số có chỉ định vào Việt Nam. Alibaba đã vượt qua IBM hãng công nghệ hàng đầu của phương tây về số sáng chế liên quan công nghệ chuỗi khối vào năm 2020 với độ chênh lệch 10 lần (theo tạp chí NewsBitcoin). Thực ra số sáng chế công nghệ chuỗi khối của Trung Quốc trong thực tế còn nhiều hơn vì chưa tính tới các hãng công nghệ mới như Tencent, Webank, Reechain…

Theo ước tính của China Daily, IBM có 240 bằng sáng chế blockchain, Rechain 279, Webank 282 và Nchain có tổng cộng 402 bằng sáng chế. Danh sách cho thấy Tencent có một số lượng đáng kể bằng sáng chế sổ cái phân tán (blockchain) với 724 cho đến nay. Tập đoàn Alibaba vẫn là vua với 1.505 hồ sơ đăng ký bằng sáng chế blockchain.

Tại sao blockchain lại hữu ích?

Blockchain có hiệu quả như một công nghệ sổ cái phân tán, hoặc DLT. Sổ cái phân tán được chia sẻ công khai với tất cả những người tham gia – không có giao dịch riêng tư nào. Việc xác minh mật mã từ khối này sang khối khác tạo ra một chuỗi tin cậy trong các giao dịch này.

Các thuộc tính này làm cho blockchain trở thành một bản ghi thông tin có thẩm quyền và phi tập trung. Đối với tiền điện tử, một chuỗi khối cho phép các chủ sở hữu chuyển giá trị cho nhau mà không cần tổ chức ngân hàng tập trung để môi giới chuyển nhượng.

Có gì trong một khối (block)?

Nói chung, một khối chứa:

• Một tiêu đề khối chứa thông tin nhận dạng về khối.
• Một quầy giao dịch, đại diện cho số lượng giao dịch duy nhất trong khối.
• Các giao dịch.

Tiêu đề khối thường chứa:

• Số phiên bản của phần mềm hoặc các quy tắc chi phối chuỗi khối.
• Một băm mật mã của tiêu đề khối trước đó.
• Một băm mật mã của gốc (gốc cây Merkle ) của các giao dịch của khối. Bản thân các giao dịch không được lưu trữ trong tiêu đề, nhưng thư mục gốc này là duy nhất cho các giao dịch đó và được yêu cầu để tạo lại chúng.
• Một mục tiêu độ khó, được sử dụng để tạo công việc mật mã có thể chứng minh được (bằng chứng công việc) cho khối đó.
• Dấu thời gian.
• Một nonce – một số chỉ có thể được sử dụng một lần.

Nĩa (Forks)

Một fork có thể được tạo ra vì một bộ quy tắc khác đang được áp dụng cho các giao dịch trong tương lai hoặc do các tính năng mới đã được thêm vào chuỗi khối. Nó giống như một ngã ba của con đường: hồ sơ của các giao dịch tiến hành theo hai hướng khác nhau.

Một fork cũng có thể được tạo trở về trước nếu tính hợp lệ của giao dịch được nghi ngờ, để tiến hành từ một điểm hợp lệ đã biết trong chuỗi khối.

Các nhánh tạm thời là một tác dụng phụ tự nhiên của quá trình xử lý phân tán được thực hiện trên một chuỗi khối. Một đợt fork như vậy có thể xảy ra khi hai hoặc nhiều thợ đào kết thúc việc khai thác một khối vào khoảng cùng một thời điểm.

Khi các quy tắc chi phối các giao dịch thay đổi, một fork “cứng” hoặc “mềm” có thể được tạo ra. Trong soft fork, các quy tắc mới tương thích ngược, vì vậy các khối quy tắc mới được coi là hợp lệ bởi các khối quy tắc cũ. Trong một đợt hard fork, các quy tắc cũ và mới không tương thích và không fork nào coi các khối khác là hợp lệ.

Khai thác mỏ (Mining)

Việc thiết lập niềm tin vào blockchain cần rất nhiều công việc. Để tạo ra chuỗi tin cậy, những người tham gia được gọi là “thợ đào” thực hiện “công việc” mật mã để xác minh các giao dịch trong chuỗi. Những người khai thác sử dụng sức mạnh CPU và GPU của máy tính để tính toán các hàm băm mật mã phức tạp, lặp đi lặp lại. Quá trình này được gọi là khai thác vì nó đòi hỏi một lượng lớn công việc được phân phối nhằm tìm kiếm thứ gì đó có giá trị.

Việc khai thác đòi hỏi một máy tính mạnh và nhiều điện, do đó, có một khoản chi phí thực tế đáng kể để khai thác một chuỗi khối. Để khuyến khích khai thác, hệ thống sẽ thưởng cho cá nhân có máy tính “khai thác một khối” thành công. Các thợ mỏ cạnh tranh với nhau để nhận phần thưởng này.

Điều gì tạo nên phần thưởng, thay đổi tùy theo mục đích của blockchain. Trong một chuỗi khối tiền điện tử, người khai thác giải được một khối sẽ được thưởng bằng một lượng tiền đã định. Ví dụ: tiền thưởng để khai thác thành công một khối bitcoin là 25 bitcoin.

Chuỗi khối được ứng dụng trong các lĩnh vực nào?

Tại Việt Nam nói riêng, Blockchain được ứng dụng trong các lĩnh vực, điển hình như: nông nghiệp, giáo dục, tài chính ngân hàng, …

Blockchain đã và đang đem lại hiệu quả thiết thực tới các doanh nghiệp và người tiêu dùng, do vậy nó được áp dụng vào các ngành lĩnh vực trong nước bao gồm:

Ngành nông nghiệp

Blockchain đang rất được quan tâm và chú ý ở lĩnh vực này, đặc biệt nhiều doanh nghiệp đã và đang ứng dụng blockchain cho sản phẩm của mình với mục đích là truy xuất nguồn gốc của thực phẩm. Do nhu cầu khách hàng quan tâm hơn đến sức khỏe, an toàn thực phẩm, nguồn gốc của thực phẩm… bởi sự xuất hiện ngày càng tràn lan các thực phẩm bẩn, thực phẩm không rõ nguồn gốc xuất xứ nên với blockchain, sản phẩm sẽ được đảm bảo tính minh bạch, rõ ràng.

Điển hình bài học từ Hợp tác xã (HTX) Mỹ Xương, xuất phát từ một vấn đề trong thực tế là mặc dù xoài Cát Chu đã được đăng ký nhãn hiệu, nhưng con tem của HTX bị làm giả, khiến cho doanh nghiệp thất thoát rất nhiều (vừa về kinh tế, vừa về uy tín). Chính vì vậy, Giám đốc HTX Mỹ Xương đã tìm kiếm giải pháp với blockchain. Nhờ công nghệ này khi cầm trên tay quả xoài của HTX Mỹ Xương – Đồng Tháp, người dùng chỉ cần lấy điện thoại rồi quét con tem trên quả xoài. Qua đó, có thể nhìn thấy được toàn bộ thông tin về quy trình sản xuất, phân phối, cách sử dụng của sản phẩm, thời gian bảo quản, thậm chí quả xoài đang chua ngọt thế nào, khi nào ăn thì vừa vị, giúp họ ăn quả xoài cảm thấy an tâm hơn.

Tem này được sinh ra từ chuỗi mã hóa trên blockchain và được đăng ký trên blockchain ngay khi nó được dán vào xoài – gọi là mã kích hoạt. Mọi thông tin về quá trình sản xuất xoài, chỉ cần mạng internet và một chiếc smartphone là người nông dân và HTX có thể đăng nhập được vào hệ thống để ghi lại được. Thông qua hệ thống quản lý blockchain, khi quả xoài xuất xưởng, hệ thống sẽ được kích hoạt thông tin, sau đó khi ra đến đại lý, đại lý nhận được thông tin thì lại kích hoạt thông tin. Tất cả những số liệu đó sẽ lưu trữ vào hệ thống – không sửa đổi được. Những thông tin này đều được minh bạch trên blockchain.

Ngành giáo dục

Trong giáo dục, blockchain cũng được ứng dụng thí điểm tại một số trường đại học tại Việt Nam như: Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, Trường Đại học Hoa Sen, Trường Cao đẳng quốc tế TP Hồ Chí Minh để minh bạch và công khai văn bằng tốt nghiệp của sinh viên, tránh thủ tục giấy tờ phức tạp và văn bằng giả. Nhược điểm của bằng cấp truyền thống là bị làm giả khá nhiều, việc kiểm tra và quy trình xác thực bằng giả hay thật rất phức tạp. Không có cách nào khác là liên hệ tận nơi cấp bằng, chưa kể với các hệ thống tra cứu thông thường người quản trị nếu muốn vẫn có thể thao túng, sửa đổi thông tin. Nhưng với ứng dụng blockchain, bằng cấp không thể làm giả vì mỗi bằng cấp được số hóa và ghi nhận với 1 mã định danh duy nhất (thông qua thể hiện bằng mã QR), việc lưu trữ dữ liệu minh bạch trên blockchain các thông tin về thời điểm được cấp, đơn vị đã cấp kèm theo các mã hóa của hình ảnh hoặc tài liệu minh chứng đối tượng được cấp là có thật. Nếu trên văn bằng giả chứa thông tin sai, hệ thống sẽ xác nhận không tồn tại, hoặc hiển thị thông tin của văn bằng có trùng mã trên hệ thống và do đó có thể lập tức xác thực thông tin về văn bằng.

Trường Đại học Hoa Sen là trường đại học đầu tiên trên cả nước áp dụng công nghệ này để cấp bằng cho sinh viên. Trường đã tham gia chương trình thí điểm do Tổ chức Đại học Pháp ngữ (AUF) hỗ trợ từ tháng 3/2019. Trong khuôn khổ thí điểm, doanh nghiệp công nghệ Pháp BCDiploma đã tạo tài khoản, phân quyền và hướng dẫn cán bộ kỹ thuật của trường sử dụng hệ thống cấp phát văn bằng theo công nghệ blockchain của BCDiploma. Mỗi văn bằng, chứng chỉ cấp phát ra theo công nghệ này được gắn một địa chỉ mạng (URL) duy nhất, truy cập tự do và được BCDiploma cam kết duy trì vô thời hạn. Mỗi tân cử nhân, ngoài bằng tốt nghiệp theo quy định truyền thống hiện hành còn được nhận một phiên bản xác thực trực tuyến, có địa chỉ mạng thường trực, vĩnh viễn kèm theo một mã QR để thuận tiện sử dụng trong các hồ sơ giao tiếp trực tuyến của mình. Đây cũng là lần đầu tiên Trường Đại học Hoa Sen cấp đồng thời thông tin xác thực văn bằng theo công nghệ blockchain quốc tế.

Ngoài ra, từ năm học 2020-2021, Bộ Giáo dục và Đào tạo quyết định ứng dụng công nghệ blockchain trong việc lưu trữ văn bằng quốc gia. Theo đó, tất cả văn bằng được cấp bởi các đơn vị đào tạo thuộc Bộ Giáo dục và Đào tạo sẽ lần lượt được đưa vào hệ thống lưu trữ văn bằng quốc gia. Hệ thống truy xuất cho các bên có nhu cầu cũng sẽ được xã hội hoá. Để đảm bảo tính an toàn dữ liệu, hệ thống này ứng dụng những công nghệ tiên tiến nhất, trong đó, nền tảng blockchain được triển khai bởi nhà phát triển công nghệ TomoChain.

Ngành ngân hàng

Blockchain tại Việt Nam cũng được rất nhiều ngân hàng quan tâm và triển khai ứng dụng. Với mục tiêu cải tiến và nâng cao tính linh hoạt trong việc phát hành thư tín dụng (L/C), hợp lý hóa quy trình và cung cấp dịch vụ cho các doanh nghiệp hiệu quả nhất, vừa qua một số ngân hàng tại Việt Nam như Ngân hàng Thương mại cổ phần Công Thương Việt Nam (VietinBank), Ngân hàng Thương mại cổ phần Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV), Ngân hàng Thương mại Cổ phần Quân đội (MB) đã gia nhập và đều phát hành thành công L/C liên ngân hàng trên mạng lưới Contour. Khác với giao dịch L/C truyền thống phải thực hiện trên nhiều hệ thống khác nhau, toàn bộ quá trình của giao dịch này được thực hiện trên cùng một nền tảng với sự tham gia của nhà xuất khẩu, nhà nhập khẩu, ngân hàng phát hành và ngân hàng thông báo/xuất trình chứng từ đều tham gia xử lý trên cùng một mạng lưới. Ứng dụng công nghệ blockchain cho phép thực hiện được trọn vẹn toàn bộ quy trình nghiệp vụ thư tín dụng chứng từ, từ khâu phát hành đến khâu xuất trình chứng từ theo L/C trên cùng một mạng lưới Contour.

Sự khác biệt lớn nhất so với cách xử lý truyền thống của thư tín dụng chứng từ chính là việc các bên được phép tham gia cập nhật tức thời trạng thái giao dịch. Điều này không chỉ đảm bảo tính toàn vẹn, minh bạch thông tin giữa các bên liên quan, mà còn cải thiện rõ rệt thời gian xử lý và tiết kiệm chi phí cho toàn bộ chu trình. Đây có thể nói là bước ngoặt trong việc thực hiện một dịch vụ quan trọng bậc nhất trong lĩnh vực tài chính thương mại. Hệ thống giúp tất cả các bên tham gia đều được làm chủ, giám sát giao dịch trong suốt quá trình thực hiện, do đó đảm bảo tính nhất quán, minh bạch. Giao dịch phát hành L/C số hóa này còn cho thấy những ưu điểm nổi bật của công nghệ Blockchain như: bảo mật cao, tốc độ xử lý giao dịch được cải thiện rõ rệt, giảm thiểu giấy tờ, tiết kiệm thời gian; hạn chế sai sót, cho phép các bên hoàn thành các luồng công việc trong thời gian thực.

Nguồn: Chuỗi khối Blockchain là gì? Đặc điểm, cách hoạt động của Blockchain. Tham khảo https://vi.wikipedia.org/wiki/Blockchain