Phần 1: Blockchain – không chỉ là ứng dụng tiền điện tử
Nói đến blockchain, đa phần người ta nghĩ ngay đến các loại tiền điện tử, mà trong đó, ít người không biết đến giai thoại lên quan đến 2 ổ bánh pizza của PapaJohn, được giao dịch với mức giá 10.000 Bitcoin vào ngày 22/5/2010. 11 năm đã trôi qua kể từ thương vụ trên, ngày nay, công nghệ blockchain đã có rất nhiều ứng dụng trong đời sống thực tiễn, ngoài các ứng dụng như phương tiện thanh toán điện tử ở nhiều nước trên thế giới.
Khái quát về blockchain
Blockchain là hệ thống cơ sở dữ liệu phân cấp lưu trữ thông tin trong các khối được liên kết với nhau bằng mã hóa phức tạp, có thể tiếp tục mở rộng theo thời gian, được quản lý trực tiếp bởi những người tham gia hệ thống, không thông qua trung gian.
Hai khái niệm “block” và “chain” xuất hiện lần đầu vào năm 2008, khi một người/nhóm người với bút danh Satoshi Nakamoto giới thiệu Bitcoin, một phiên bản tiền điện tử ngang hàng (peer-to-peer hay P2P), cho phép các khoản thanh toán trực tuyến được gửi trực tiếp từ một bên sang bên khác mà không cần thông qua tổ chức tài chính. Trong đó, blockchain đóng vai trò là sổ cái, theo dõi tất cả các giao dịch Bitcoin và không lưu trữ trong riêng một máy chủ hoặc trung tâm dữ liệu nào. Ngược lại, nó được phân phối trên toàn thế giới thông qua một mạng lưới các máy tính ngang hang, với vai trò lưu trữ dữ liệu và thực thi các tính toán. Mỗi máy tính đại diện cho một “nút” của mạng lưới blockchain và mỗi nút đều có một bản sao của tệp sổ cái. Mỗi giao dịch đã xảy ra (hoặc đang chờ xử lý) sẽ được nhóm lại và lưu trữ trong một cấu trúc cố định được gọi là khối (Block). Thông qua thuật toán đồng thuận, khi mỗi khối được xác nhận là đúng và có độ tin cậy, thì khối đó sẽ được liên kết vào chuỗi (Chain) (Hình 1).
Hình 1. Minh họa quy trình hoạt động của blockchain trong giao dịch
Mỗi khối (Block) bao gồm 3 loại thông tin chính:
- Dữ liệu: dữ liệu trong mỗi khối phụ thuộc vào loại blockchain (Ví dụ: blockchain của Bitcoin chứa thông tin người gửi, người nhận tiền và số Bitcoin được giao dịch; blockchain về y tế sẽ lưu trữ các thông tin cá nhân, lịch sử khám sức khỏe,…)
- Mã băm (Hash): mỗi khối có một mã băm để nhận dạng khối và các dữ liệu trong khối đó. Mã này là duy nhất, nó tương tự như dấu vân tay. Khi có bất kỳ một thay đổi nào trong khối thì mã băm cũng sẽ thay đổi.
- Mã băm đối chiếu (Hash of previous block): là mã băm của khối phía trước để tạo thành chuỗi. Bất cứ sự thay đổi một khối sẽ khiến các khối tiếp theo không phù hợp.
Hình 2. Liên kết các khối trong Blockchain
Khi mỗi khối mới được thêm vào blockchain, nó được liên kết đến khối trước bằng cách sử dụng những mã băm tương ứng. Từ một khối bất kỳ, có thể truy cập tất cả các khối trước đó và các khối tiếp theo trong chuỗi liên kết. Vì vậy, cơ sở dữ liệu trong blockchain lưu trữ lịch sử đẩy đủ và không thể xóa của tất cả các giao dịch được thực hiện từ lần đầu tiên. Bất kỳ việc thay đổi thông tin trong một khối thì các khối tiếp theo đó sẽ không còn phù hợp nữa do mối liên kết bằng mã băm đối chiếu sẽ bị sai (Hình 2). Với thiết kế này, blockchain giúp chống lại việc thay đổi của dữ liệu, một khi dữ liệu đã được ghi vào blockchain thì sẽ không có cách nào thay đổi được dữ liệu mà chỉ có thể bổ sung dữ liệu thống qua một khối mới và có sự đồng thuận của tất cả cá nhân tham gia. Tuy nhiên, việc sử dụng hệ thống các máy tính cấu hình “khủng” có thể can thiệp nhằm tính toán lại mã băm liên kết các khối và làm giả mạo thông tin trong khối. Vì vậy, blockchain còn được trang bị thêm các loại thuật toán đồng thuận, phổ biến nhất là thuật toán bằng chứng công việc (Proof of work – PoW)[1] và thuật toán bằng chứng cổ phần (Proof of Stake – PoS)[2].
Qua các cơ chế hoạt động trên, có thể thấy blockchain có những tính chất:
- Minh bạch: blockchain đảm bảo tính minh bạch thông qua chuỗi mã hóa, không qua bất kỳ một bên thứ ba nào để đảm bảo quyền riêng tư của người tham gia giao dịch.
- Quyền lực ngang hàng: blockchain phân phối quyền lực thông qua một mạng lưới ngang hàng (P2P), không một tổ chức nào có thể đơn phương tắt hệ thống, ngay cả khi một tổ chức nào đó tham gia hệ thống bị loại bỏ thì hệ thống vẫn tồn tại.
- Bảo mật: blockchain là một hệ thống được sao chép và chia sẻ, chống giả mạo, các khối đã được thêm vào hệ thống không thể thay đổi nhờ các hàm băm mật mã một chiều.
- Quyền sở hữu: thông qua khóa công khai (Public key) và khóa riêng tư (Private key), blockchain không chỉ đảm bảo một giao dịch không bao giờ được lưu 2 lần mà còn khẳng định quyền sở hữu của mỗi sản phẩm (ví dụ: tiền điện tử, tài sản trí tuệ, bất động sản,…), cũng như đảm bảo mỗi giao dịch là bất biến và không thể hủy bỏ.
- Hợp đồng thông minh (Smart Contract): thuật ngữ này diễn tả khả năng tự động tạo ra các điều kiện và tiến hành các thỏa thuận của hệ thống máy tính bằng cách sử dụng công nghệ blockchain. Tất cả quá trình hoạt động của Smart Contract đều được thực thi một cách tự động và không có bất kỳ sự can thiệp nào từ bên ngoài.
Hiện tại, công nghệ blockchain được chia làm 4 nhóm, ứng dụng trong nhiều ngành, lĩnh vực:
- Blockchain công cộng (Public Blockchain): không có giới hạn truy cập, bất kỳ ai có kết nối Internet đều có thể truy cập nền tảng blockchain để trở thành một nút trong hệ thống (2 blockchain công cộng lớn và được biết đến nhiều nhất là Bitcoin và Ethereum);
- Blockchain riêng tư (Private Blockchain): quy mô nhỏ hơn và thường được vận hành trong mạng nội bộ dưới sự kiểm soát của một tổ chức, không ai có thể tham gia trừ khi được quản trị mạng cho phép. Ngoài ra, quyền truy cập của người tham gia và xác thực cũng bị hạn chế (một số lĩnh vực ứng dụng blockchain riêng tư: chuỗi cung ứng, quyền sở hữu tài sản, bỏ phiếu nội bộ, quản lý bí mật thương mại,…);
- Blockchain hỗn hợp (Hybrid blockchain): kết hợp các yếu tố của blockchain riêng tư và công khai. Hệ thống cho phép các tổ chức kiểm soát ai có thể truy cập vào dữ liệu cụ thể được lưu trữ trong blockchain và dữ liệu nào sẽ được công khai (một số lĩnh vực ứng dụng blockchain hỗn hợp: bất động sản, dịch vụ tài chính, hồ sơ y tế…);
- Blockchain liên hợp (Consortium Blockchain): có các tính năng blockchain riêng tư và công khai như blockchain hỗn hợp, nhưng khác ở chỗ nhiều tổ chức cộng tác trên một mạng phi tập trung. Về cơ bản, blockchain liên hợp là một blockchain riêng tư với quyền truy cập hạn chế vào một nhóm cụ thể, loại bỏ các rủi ro đi kèm với chỉ một thực thể kiểm soát mạng trên một blockchain riêng (một số trường hợp sử dụng blockchain liên hợp: ngân hàng, thanh toán, chuỗi cung ứng, chăm sóc sức khỏe,…).
Blockchain là một trong những công nghệ tiềm năng đang trên đà phát triển và có nhiều ứng dụng trên thế giới. Hiện tại, theo nhiều chuyên gia, blockchain đang bước vào giai đoạn phát triển thứ ba [3] với một loạt ứng dụng trong các lĩnh vực sở hữu trí tuệ, giải trí, web, các giải pháp IoT, lưu trữ hay bảo mật mới,…Trong đó, không thể bỏ qua những ứng dụng của blockchain trong phòng chống đại dịch Covid-19 hiện nay.
Mời quý bạn đọc theo dõi tiếp Phần 2: Blockchain hỗ trợ phòng chống Covid-19 trong Thông tin chuyên đề Khoa học, Công nghệ và Đổi mới sáng tạo số tới.
Duy Sang
--------------------------------------------------------------------------------
Tài liệu tham khảo chính
- Aste và cộng sự. Blockchain Technologies: The Foreseeable Impact on Society and Industry. Computer.
- Nguyễn Trung Kiên. Cơ chế hoạt động của công nghệ chuỗi khối Blockchain. https://aita.gov.vn/co-che-hoat-dong-cua-cong-nghe-chuoi-khoi-blockchain
- Nakamoto S. Bitcoin: A Peer-to-Peer electronic cash system. https://bitcoin.org/bitcoin.pdf
- Bích Ngọc. Công nghệ Blockchain bước vào giai đoạn phát triển thứ 3. https://khoahocphattrien.vn/cong-nghe/cong-nghe-blockchain-buoc-vao-giai-doan-phat-trien-thu-3/20210405084554875p1c859.htm
- Parizo, C. What are the 4 different types of blockchain technology? https://searchcio.techtarget.com/feature/What-are-the-4-different-types-of-blockchain-technology