Chuỗi khối

Chuỗi khối (hay blockchain) là một hệ thống lưu trữ dữ liệu phân cấp, nơi thông tin được tổ chức thành các khối liên kết với nhau qua mã hóa và mở rộng theo thời gian. Mỗi khối chứa thông tin về thời gian tạo và liên kết với khối trước đó, bao gồm mã thời gian và dữ liệu giao dịch. Blockchain được thiết kế để bảo vệ dữ liệu khỏi sự thay đổi: Sau khi dữ liệu được mạng lưới xác nhận, không thể thay đổi được nữa.

Tổng quan

Chuỗi khối được bảo vệ nhờ thiết kế hệ thống tính toán phân cấp với khả năng chống lỗi Byzantine cao. Điều này cho phép chuỗi khối đạt được sự đồng thuận phân cấp, làm cho nó phù hợp để ghi lại các sự kiện, hồ sơ y tế, xử lý giao dịch, công chứng, danh tính và chứng minh nguồn gốc. Tính năng này có khả năng loại bỏ các hệ quả nghiêm trọng khi dữ liệu bị thay đổi trong môi trường thương mại toàn cầu.

Chuỗi khối lần đầu tiên được phát minh và thiết kế bởi Satoshi Nakamoto vào năm 2008 và được triển khai vào năm sau như một phần quan trọng của Bitcoin, với công nghệ chuỗi khối hoạt động như một sổ cái cho tất cả các giao dịch. Nhờ vào mạng lưới ngang hàng và hệ thống dữ liệu phân cấp, chuỗi khối Bitcoin được quản lý tự động. Phát minh này đã giúp Bitcoin trở thành loại tiền kỹ thuật số đầu tiên giải quyết vấn đề chi tiêu gian lận (double spending), và công nghệ này đã truyền cảm hứng cho nhiều ứng dụng khác.

Đặc điểm

Công nghệ chuỗi khối tương tự như cơ sở dữ liệu, nhưng khác ở cách nó tương tác với cơ sở dữ liệu. Để hiểu chuỗi khối, cần nắm được năm khái niệm chính: chuỗi khối (blockchain), cơ chế đồng thuận phân tán đồng đẳng (Distributed), tính toán tin cậy (trusted computing), hợp đồng thông minh (smart contracts), và bằng chứng công việc (proof of work). Mô hình tính toán này là nền tảng để phát triển các ứng dụng phân tán.

Cơ chế đồng thuận phân tán đồng đẳng (hay còn gọi là cơ chế đồng thuận phân quyền) (Distributed)

Cơ chế này trái ngược hoàn toàn với mô hình đồng thuận tập trung cổ điển, nơi một cơ sở dữ liệu tập trung được sử dụng để xác thực giao dịch. Trong mô hình phân tán đồng đẳng, quyền lực và sự tin cậy được chuyển giao cho một mạng lưới phân tán, cho phép các nút của mạng lưu trữ liên tục các giao dịch trên một khối công cộng, tạo thành một chuỗi độc nhất gọi là chuỗi khối (blockchain). Mỗi khối mới chứa một 'hash' (dấu vân tay độc nhất) của khối trước đó; do đó, mã hóa (qua hàm hash) được sử dụng để đảm bảo tính xác thực của nguồn giao dịch và loại bỏ sự cần thiết của trung gian tập trung. Sự kết hợp giữa mã hóa và công nghệ blockchain đảm bảo rằng không có giao dịch nào được lưu trữ hai lần.

Chuỗi khối (The blockchain) và dịch vụ chuỗi khối

Chuỗi khối hoạt động như một không gian lưu trữ dữ liệu bán công cộng trong các khối nhỏ. Mọi người có thể xác nhận rằng bạn đã nhập thông tin vào khối vì nó chứa chữ ký của bạn, nhưng chỉ bạn (hoặc một chương trình do bạn điều khiển) mới có thể thay đổi dữ liệu trong khối, vì bạn nắm giữ khóa bí mật của dữ liệu đó.

Vì vậy, chuỗi khối hoạt động gần giống như một cơ sở dữ liệu, với điều kiện là phần thông tin được lưu trữ - tiêu đề của nó là công khai.

Dữ liệu lưu trữ có thể là giá trị hoặc số dư tiền mã hóa. Chuỗi khối hoạt động như một hệ thống chuyển giao giá trị thay thế mà không có cá nhân hoặc tổ chức bên thứ ba nào có thể thay đổi dữ liệu (vì quá trình lưu trữ dữ liệu đã được mã hóa). Nó dựa trên quyền công khai và bí mật, nhìn thấy công khai nhưng kiểm soát bí mật.

Hợp đồng thông minh (smart contracts) và tài sản thông minh

Hợp đồng thông minh là các khối xây dựng ứng dụng phi tập trung. Mỗi hợp đồng thông minh tương tự như một chương trình nhỏ mà bạn có thể giao phó quản lý một đơn vị giá trị. Ý tưởng chính của hợp đồng thông minh là thay vì dựa vào một trung gian, các giao dịch giữa hai hay nhiều bên có thể được xác minh và thực thi trực tiếp thông qua chuỗi khối. Khi các bên tham gia có thể đồng thuận và định nghĩa điều khoản, tiền sẽ tự động được chuyển giao khi các điều kiện được đáp ứng mà không cần phụ thuộc vào cá nhân hay tổ chức cụ thể.

Tính toán tin cậy (trusted computing)

Khi kết hợp nền tảng của chuỗi khối, cơ chế đồng thuận phân tán và hợp đồng thông minh, bạn sẽ thấy chúng hỗ trợ việc phân phối nguồn lực và giao dịch trên một nền tảng ngang hàng, đồng thời cho phép các máy tính tin tưởng lẫn nhau ở mức độ sâu.

Chuỗi khối đóng vai trò là công cụ xác nhận giao dịch minh bạch, cho phép các khối ngang hàng tin tưởng lẫn nhau dựa trên các nguyên tắc tin cậy tuyệt đối của công nghệ.

Bằng chứng công việc (Proof of work)

Trung tâm của hoạt động chuỗi khối là khái niệm quan trọng về 'bằng chứng công việc', một yếu tố thiết yếu trong tầm nhìn của Satoshi Nakamoto về vai trò của chuỗi khối trong việc xác thực giao dịch. Khái niệm này tạo ra một hàng rào lớn ngăn chặn việc thay đổi dữ liệu trên chuỗi khối mà không thay đổi bằng chứng công việc.

Bằng chứng công việc là yếu tố cơ bản xây dựng nên blockchain, vì nó không thể bị 'sửa chữa' và được bảo vệ nhờ vào sức mạnh của hàm hash mã hóa.

Ứng dụng

Các vấn đề hiện tại

Một trong những đặc điểm nổi bật của blockchain là tính phân tán đồng đẳng, nghĩa là không cần một trung tâm để lưu trữ và đồng bộ trạng thái của mạng lưới. Tuy nhiên, tính năng này hiện đang gặp vấn đề về hiệu suất khi xử lý giao dịch trên mạng bitcoin.

Có nhiều vụ việc cho thấy hacker đã tấn công vào các sàn giao dịch, cả phi tập trung lẫn tập trung, để đánh cắp bitcoin và tiền của các nhà đầu tư.

Ngoài ra, kỳ vọng về việc bitcoin có thể thay thế phương tiện thanh toán truyền thống gần như đã bị phá vỡ do tốc độ giao dịch của nó quá chậm so với thẻ tín dụng thông thường.

Để đảm bảo tính minh bạch và đồng nhất, dữ liệu tại mỗi nút trong mạng phải hoàn toàn giống nhau, điều này khiến việc lưu trữ dữ liệu trở nên không khả thi đối với các thiết bị có bộ nhớ hạn chế.