Cơ chế làm việc của blockchain

Giới thiệu về blockchain

Định nghĩa và khái niệm cơ bản

Blockchain là một công nghệ được sử dụng để lưu trữ và truyền thông tin một cách an toàn và minh bạch. Nó là một hệ thống phân tán, không có một bên nào kiểm soát hoặc giám sát, được xây dựng dựa trên một mạng lưới các máy tính được kết nối với nhau.

Lịch sử và nguồn gốc 

Blockchain được phát triển và đưa ra công chúng bởi một người hoặc nhóm người giấu danh dưới tên gọi Satoshi Nakamoto vào năm 2008 thông qua bài báo “Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System”. Satoshi Nakamoto đưa ra khái niệm về blockchain như là một phần của hệ thống tiền điện tử Bitcoin.

Tuy nhiên, ý tưởng về blockchain không hoàn toàn mới mẻ. Nó có nguồn gốc từ các công nghệ trước đó như mã hóa, mạng lưới phân tán và hệ thống tài chính truyền thống. Blockchain là sự kết hợp và phát triển tiếp theo của các công nghệ này để tạo ra một hệ thống lưu trữ và truyền thông tin an toàn và minh bạch.

Sau khi ý tưởng về blockchain được giới thiệu, nó đã nhanh chóng nhận được sự quan tâm và phát triển. Blockchain không chỉ được sử dụng cho tiền điện tử, mà còn được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như bảo hiểm, chuỗi cung ứng, quản lý dữ liệu y tế và nhiều hơn nữa. Trong quá trình phát triển, blockchain đã trải qua nhiều biến đổi và cải tiến. Các phiên bản khác nhau của blockchain đã xuất hiện, bao gồm cả các blockchain công cộng và riêng tư, các loại hợp đồng thông minh và cơ chế khai thác mỏ khác nhau.

Ngày nay, blockchain đã trở thành một công nghệ quan trọng và tiềm năng trong việc cải thiện tính bảo mật, minh bạch và hiệu quả trong các hệ thống và quy trình khác nhau.

Sự phổ biến và ứng dụng của blockchain

Blockchain đang trở thành một công nghệ phổ biến và có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Dưới đây là một số ví dụ về sự phổ biến và ứng dụng của blockchain:

1. Tiền điện tử và thanh toán: Blockchain đã tạo ra cuộc cách mạng trong lĩnh vực tiền điện tử với Bitcoin và các loại tiền điện tử khác. Nó cho phép giao dịch trực tiếp và an toàn mà không cần thông qua ngân hàng trung gian. Các hệ thống thanh toán dựa trên blockchain cũng đang phát triển và được áp dụng rộng rãi.
2. Chuỗi cung ứng: Blockchain có thể giúp theo dõi và quản lý chuỗi cung ứng từ nguồn gốc đến đích một cách minh bạch và chính xác. Nó giúp giảm thiểu sự gian lận và làm rõ nguồn gốc của các sản phẩm.
3. Quản lý tài sản và bất động sản: Blockchain cung cấp một hệ thống đăng ký công khai và không thể thay đổi, cho phép quản lý và giao dịch tài sản và bất động sản một cách minh bạch và an toàn hơn.
4. Bảo hiểm: Blockchain có thể giúp nâng cao tính minh bạch và xác thực trong lĩnh vực bảo hiểm. Nó cung cấp các giao dịch và thông tin không thể thay đổi, giúp giảm thiểu sự gian lận và tăng cường quy trình xác thực.
5. Quản lý dữ liệu y tế: Blockchain có thể cung cấp một hệ thống an toàn để lưu trữ và chia sẻ thông tin y tế, bảo vệ quyền riêng tư và cho phép quyền sở hữu của người dùng trên dữ liệu của họ.
6. Lĩnh vực công cộng: Blockchain có thể được sử dụng để tăng cường tính minh bạch và đáng tin cậy trong các quy trình chính phủ, bầu cử và quản lý tài chính công.
7. Internet of Things (IoT): Blockchain có thể cung cấp một hệ thống an toàn và tin cậy để quản lý và chia sẻ dữ liệu của các thiết bị kết nối Internet

Cơ chế làm việc của blockchain

Các thành phần chính của blockchain

1. Khối (Block)

Khối (Block): Là một đơn vị dữ liệu được lưu trữ trong blockchain. Mỗi khối chứa thông tin về giao dịch, thời gian, và mã hash của khối trước đó.

2. Chuỗi khối (Blockchain)

Chuỗi khối (Blockchain): Là một loạt các khối được liên kết với nhau theo thứ tự thời gian. Mỗi khối sẽ chứa thông tin về khối trước đó, tạo thành một chuỗi không thể thay đổi.

3. Máy khai thác (Miner)

Máy khai thác (Miner) là những cá nhân hoặc tổ chức tham gia vào quá trình khai thác mỏ (mining) trong blockchain. Nhiệm vụ chính của máy khai thác là xác nhận và ghi lại các giao dịch vào blockchain.

Quá trình khai thác mỏ bao gồm giải các bài toán mã hóa phức tạp để xác nhận và thêm khối mới vào blockchain. Các máy khai thác sẽ cạnh tranh với nhau để giải quyết bài toán và đầu tiên hoàn thành sẽ được phép thêm khối mới và nhận được phần thưởng.

Phần thưởng này thường là một số lượng nhất định của tiền điện tử hoặc phí giao dịch từ các giao dịch được thêm vào khối. Đồng thời, máy khai thác cũng có vai trò quan trọng trong đảm bảo tính toàn vẹn và an toàn bằng cách xác nhận và kiểm tra các giao dịch.

Trong quá trình khai thác mỏ, máy khai thác sẽ sử dụng sức mạnh tính toán của máy tính để giải các bài toán mã hóa. Vì vậy, các máy khai thác thường được trang bị với phần cứng mạnh mẽ và sử dụng nhiều nguồn điện năng.

Tuy nhiên, quá trình khai thác mỏ trở nên ngày càng khó khăn và đòi hỏi nhiều tài nguyên tính toán hơn khi blockchain phát triển. Do đó, các máy khai thác chuyên nghiệp thường tập trung ở những vùng có điện năng rẻ và tài nguyên tính toán lớn.

4. Máy người dùng (User)

Máy người dùng (User) là những cá nhân hoặc tổ chức sử dụng và tương tác với blockchain. Máy người dùng không chỉ là người tham gia giao dịch trong hệ thống, mà còn có vai trò quan trọng trong đảm bảo tính toàn vẹn và bảo mật của blockchain.

Vai trò chính của máy người dùng trong blockchain bao gồm:

Tạo và thực hiện giao dịch: Máy người dùng có thể tạo ra và thực hiện các giao dịch trong blockchain. Họ có thể gửi và nhận tiền điện tử, tham gia vào các hợp đồng thông minh và thực hiện các hoạt động khác liên quan đến blockchain.

Xác minh và kiểm tra giao dịch: Máy người dùng có vai trò trong việc xác minh và kiểm tra tính hợp lệ của các giao dịch. Điều này giúp đảm bảo tính toàn vẹn và an toàn bằng cách ngăn chặn các giao dịch gian lận hoặc không hợp lệ.

Bảo mật thông tin cá nhân: Máy người dùng cần đảm bảo an toàn và bảo mật thông tin cá nhân của họ khi tương tác với blockchain. Điều này có thể bao gồm việc quản lý khóa riêng tư và đảm bảo rằng thông tin không bị tiết lộ hoặc sử dụng sai mục đích.

Đóng góp vào mạng lưới: Máy người dùng có thể đóng góp vào mạng lưới blockchain bằng cách chia sẻ tài nguyên tính toán hoặc lưu trữ. Điều này có thể được thực hiện thông qua việc chạy nút mạng (network node) hoặc tham gia vào quá trình khai thác mỏ (mining) nếu đó là một blockchain dựa trên cơ chế chứng minh công việc (Proof of Work).

Đóng vai trò trong quản lý phiên bản (Versioning): Mỗi khi một phiên bản mới của blockchain được tạo ra, máy người dùng cần cập nhật phần mềm và nâng cấp để duy trì tính tương thích và tiếp tục tương tác với mạng lưới blockchain.

Cách thức xác minh và ghi nhận giao dịch

• Xác minh bằng chứng công việc (Proof-of-Work):

Proof-of-Work (PoW) là một cơ chế được sử dụng để xác minh và ghi nhận giao dịch trên blockchain. Quá trình PoW bao gồm việc giải quyết các bài toán tính toán phức tạp, gọi là “bằng chứng công việc”, để chứng minh rằng người xác minh đã dành thời gian và công sức để xác minh một khối. 

Người thực hiện PoW được gọi là “máy khai thác” (miner), và máy khai thác đầu tiên giải quyết bài toán sẽ có quyền thêm khối mới vào blockchain và nhận được phần thưởng.

• Xác minh bằng chứng cổ phần (Proof-of-Stake):

Proof-of-Stake (PoS) là một cơ chế khác được sử dụng để xác minh và ghi nhận giao dịch trên blockchain.

Trong PoS, không có quá trình khai thác mỏ như trong PoW. Thay vào đó, người tham gia vào việc xác minh giao dịch (người cổ phần) sẽ được chọn dựa trên số lượng tiền điện tử mà họ đang sở hữu và “cổ phần” trong mạng lưới. Người cổ phần sẽ được chọn ngẫu nhiên để thêm khối mới vào blockchain và nhận phần thưởng tương ứng.

Cơ chế PoS nhằm giảm sự tiêu tốn năng lượng và tài nguyên tính toán so với PoW, và cũng giúp đảm bảo tính an toàn và đáng tin cậy của mạng lưới.

Cả hai cơ chế xác minh và ghi nhận giao dịch (PoW và PoS) đều có ưu điểm và hạn chế riêng. Mỗi loại blockchain có thể chọn sử dụng một cơ chế phù hợp với mục tiêu và yêu cầu của họ. Các cơ chế khác nhau như Proof-of-Authority (PoA), Delegated Proof-of-Stake (DPoS) và Byzantine Fault Tolerance (BFT) cũng được sử dụng trong một số dự án blockchain khác nhau.

C. Quá trình xác minh và ghi nhận giao dịch

• Tạo khối mới:

Quá trình bắt đầu bằng việc tạo một khối mới trên blockchain. Khối mới này sẽ chứa một tập hợp các giao dịch được gửi đến mạng lưới.

Máy khai thác hoặc người cổ phần sẽ đảm nhận nhiệm vụ tạo khối mới. Họ sẽ lựa chọn các giao dịch và xây dựng khối mới dựa trên quy tắc và quy định của blockchain cụ thể.

• Xác minh giao dịch:

Sau khi khối mới được tạo, các máy khai thác hoặc người cổ phần sẽ tiến hành xác minh tính hợp lệ của các giao dịch trong khối đó.

Quá trình xác minh giao dịch có thể bao gồm kiểm tra chữ ký điện tử, xác minh số dư tài khoản, đảm bảo không có xung đột trong giao dịch và tuân thủ các quy tắc của blockchain.

• Ghi nhận khối vào chuỗi khối:

Sau khi tất cả các giao dịch trong khối mới được xác minh, khối đó sẽ được ghi nhận và thêm vào chuỗi khối.

Máy khai thác hoặc người cổ phần sẽ đưa khối mới vào quá trình xây dựng chuỗi khối bằng cách giải quyết bài toán tính toán phức tạp (trong trường hợp Proof-of-Work) hoặc dựa trên quy tắc cổ phần (trong trường hợp Proof-of-Stake).

Sau khi khối mới được chấp nhận và thêm vào chuỗi khối, thông tin về các giao dịch trong khối sẽ được lưu trữ vĩnh viễn và không thể thay đổi.

Quá trình xác minh và ghi nhận giao dịch trong blockchain đảm bảo tính toàn vẹn, an toàn và minh bạch của hệ thống. Mỗi khối mới được thêm vào chuỗi khối đại diện cho một bước tiến mới trong lịch sử giao dịch và tạo ra một bản sao của blockchain được phân phối đến tất cả các nút mạng tham gia.

D. Đảm bảo tính toàn vẹn và an toàn

• Mã hóa và chữ ký số:

Mã hóa được sử dụng để bảo vệ tính toàn vẹn và bảo mật của dữ liệu trong blockchain. Mỗi giao dịch và khối được mã hóa bằng cách sử dụng các thuật toán mã hóa mạnh như AES (Advanced Encryption Standard).

Chữ ký số được sử dụng để xác minh tính hợp lệ của các giao dịch và khối. Mỗi giao dịch được ký bằng một khóa riêng tư và sau đó có thể được xác minh bằng khóa công khai tương ứng. Điều này đảm bảo rằng chỉ người chủ sở hữu khóa riêng tư mới có thể thực hiện và ký giao dịch.

• Cơ chế khống chế và bảo mật mạng lưới:

Blockchain sử dụng mạng lưới phân cấp và phân tán, giúp đảm bảo tính khống chế và bảo mật. Thay vì dựa vào một tổ chức tập trung, mỗi nút mạng trong blockchain giữ một bản sao đồng bộ của toàn bộ dữ liệu.

Các cơ chế bảo mật như cơ chế chứng minh công việc (Proof-of-Work) hoặc chứng minh cổ phần (Proof-of-Stake) ngăn chặn việc tấn công từ các bên không trung thực bằng cách yêu cầu một đánh giá công việc hoặc đóng góp cổ phần trong quá trình xác minh và thêm khối vào chuỗi khối.

• Khả năng chống lại tấn công và thay đổi dữ liệu:

Mỗi khối trong chuỗi khối chứa một mã băm (hash) đại diện cho nội dung của khối đó. Bất kỳ thay đổi nào trong nội dung của khối sẽ thay đổi mã băm, và điều này sẽ phá vỡ liên kết liên kết tiền điện tử của blockchain. Điều này tạo ra một cơ chế tự động để phát hiện và ngăn chặn sự thay đổi dữ liệu không hợp lệ.

Blockchain cũng có khả năng chống lại các cuộc tấn công như tấn công 51%, tấn công kéo dài và tấn công từ từng điểm (sybil attack). Các cơ chế bảo mật như đồng thuận mạng lưới, kiểm tra chữ ký số và cấu trúc phân cấp trong mạng lưới đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn và phát hiện các cuộc tấn công này.

Nhờ vào các cơ chế này, blockchain đảm bảo tính toàn vẹn và an toàn của dữ liệu, đồng thời tạo ra một môi trường tin cậy cho giao dịch và các ứng dụng phi tập trung.

Mong rằng bài viết này sẽ có ích cho các bạn. Follow Free To Earn để có thể kiếm thêm thu nhập và độc lập tài chính nhé! Hẹn các bạn vào bài viết gần nhất!