Blockchain hoạt động như thế nào?

Trong vài năm gần đây, thật khó để tránh khỏi thuật ngữ “blockchain”. Nếu 10 năm trước chỉ những người am hiểu công nghệ mới quan tâm tìm hiểu nó là gì, thì nay thuật ngữ này đã xuất hiện ở khắp nơi, nhưng đa số chúng ta vẫn chỉ có một ý niệm mơ hồ về công nghệ này. Hãy cùng tìm hiểu blockchain là gì và nó hoạt động như thế nào. 

Blockchain là gì?

Hãy bắt đầu bằng việc xác định điều mà nó không phải là, vì hầu hết những người bắt đầu hành trình vào thế giới blockchain và crypto đều mắc cùng một sai lầm. 

Blockchain không phải là một ngôn ngữ lập trình, một hệ thống mã hóa mật mã, hay một framework của Python hoặc một ngôn ngữ nào khác. Và quan trọng là, nó không giống crypto, dù các thuật ngữ này có mối liên hệ chặt chẽ. 

Blockchain là một công nghệ hoàn toàn mới. Nó là một dạng cơ sở dữ liệu đặc biệt gồm các chuỗi dữ liệu không thể thay đổi, có dấu thời gian, được quản lý bởi một mạng lưới máy tính thay vì một thực thể tập trung duy nhất. Tất cả thông tin đều được mã hóa bằng mật mã. Blockchain được lập trình để không thể hack. 

Blockchain thường được giải thích là một công nghệ sổ cái phân tán, trong đó sổ cái được hiểu là tập hợp các bản ghi về giao dịch. Ví dụ, máy tính ghi nhận các thao tác có thể được xem là một sổ cái. Toàn bộ hệ thống các sổ cái này được объедине trong một mạng lưới và ghi lại các giao dịch, có thể được lập trình để theo dõi gần như mọi thứ. Mỗi giao dịch, bắt đầu từ giao dịch đầu tiên, đều được lưu trên blockchain mãi mãi. 

Không có dữ liệu nào trên blockchain có thể bị kiểm soát bởi cơ quan trung ương, và mọi hoạt động trên mạng lưới đều hiển thị cho tất cả người tham gia, giống như một bảng tính trực tuyến được nhiều người chỉnh sửa cùng lúc. Nhưng trong blockchain, chúng ta đang nói về hàng nghìn máy tính. 

Mặc dù khó có thể nói chắc chắn ai đã tạo ra blockchain, nhưng mô tả đầu tiên về công nghệ này có thể được tìm thấy trong cuốn sách của Stuart Haber và W. Scott Stornetta, “Journal of Cryptography”, xuất bản năm 1991. Họ xem công nghệ này như một cách để đóng dấu thời gian cho tài liệu số nhằm xác minh tính xác thực của chúng.

Block là gì và nó lưu trữ dữ liệu như thế nào?

Không giống các cơ sở dữ liệu truyền thống nơi dữ liệu được lưu trong các cột, bảng hoặc tệp, toàn bộ thông tin trên blockchain được tổ chức thành các chuỗi hoặc lô liên kết với nhau gọi là block. Tất cả cùng tạo thành một chuỗi — một dòng block liên tục. Về cơ bản, mỗi block là một trang của sổ cái với một lượng giao dịch nhất định được ghi lại. 

Chuỗi block không thuộc về một máy tính trung tâm mà được quản lý bởi các node của blockchain — những máy tính được объедине trong một mạng ngang hàng (peer-to-peer). 

Mỗi block có ba thành phần chính: 

• Dữ liệu — có thể thay đổi tùy thuộc vào blockchain cụ thể được sử dụng cho mục đích gì. Nó có thể chứa chi tiết về giao dịch (dữ liệu, số lượng, người nhận và người gửi), sản phẩm (trong chuỗi cung ứng), hoặc, ví dụ, hồ sơ y tế. 
• Hash — là một hàm mật mã biến toàn bộ dữ liệu đầu vào thành một chuỗi số có độ dài cố định. Nói cách khác, đó là một chữ ký số duy nhất xác định block và nội dung của nó. 
• Hash của block trước — phần này tạo nên blockchain; khi mỗi block tiếp theo chứa hash của block trước đó, mạng lưới trở nên rất an toàn. 

Blockchain hoạt động như thế nào?

Hoạt động của blockchain là một quy trình nhiều bước.

1. 1. Hai bên quyết định trao đổi một đơn vị giá trị, và một trong hai bên nhập dữ liệu để khởi tạo giao dịch.  
2. 2. Giao dịch được công nghệ xác thực.  
3. 3. Một block mới được tạo trên blockchain, bao gồm một loạt giao dịch, trong đó có giao dịch đang xét.
4. 4. Block này được gửi đến mọi node trong mạng.
5. 5. Các node được phép xác minh giao dịch và nếu chính xác, sẽ thêm nó vào blockchain hiện có. Các node có thể được gọi là miner (trong các mạng Proof-of-Work) hoặc staker (trong các blockchain Proof-of-Stake). 
6. 6. Giao dịch được hoàn tất thông qua việc phân phối bản cập nhật trên toàn mạng. 

Blockchain được bảo mật như thế nào?

Bản chất của hash trong các mạng blockchain khiến chúng không thể bị thay đổi. Block A trỏ đến block B, block B trỏ đến block C, và cứ thế tiếp tục. Hệ thống này khiến việc làm giả một block mà không thay đổi toàn bộ chuỗi là không thể. Nếu bạn thay đổi bất cứ điều gì trong block, hash của block đó sẽ bị ảnh hưởng, và block tiếp theo, vốn được cho là sẽ trỏ đến block trước đó, sẽ trở nên không hợp lệ. 

Nhưng chỉ riêng việc băm thôi thì chưa đủ để bảo vệ mạng lưới một cách đầy đủ. Máy tính hiện đại rất nhanh và có thể tính hàng nghìn hash mỗi giây, vì vậy về mặt lý thuyết, một kẻ xấu có thể can thiệp vào hash của một block rồi tính toán và thay đổi hash của các block sau để che giấu hành vi giả mạo. 

Cơ chế đồng thuận 

Để ngăn chặn việc can thiệp như vậy, mỗi blockchain sử dụng một quy trình xác thực cụ thể, gọi là cơ chế đồng thuận. Điều đó có nghĩa là để bất kỳ điều gì xảy ra trên mạng lưới, người dùng phải đạt được sự đồng ý hoặc đồng thuận. 

Các giao thức đồng thuận phổ biến nhất là Proof-of-Work và Proof-of-Stake. Trong cả hai, các node cần kiểm tra xem block mới có đáp ứng các yêu cầu của cơ chế phê duyệt đã chọn để được thêm vào chuỗi hay không. Nếu các điều kiện hợp lệ, block sẽ trở thành một phần của chuỗi và các node tiếp tục thêm các block khác. Nếu không thể đạt được đồng thuận, quá trình thêm block mới sẽ dừng lại cho đến khi nguyên nhân của vấn đề được phát hiện và giải quyết. 

Có thể xảy ra trường hợp các node khác nhau coi các block khác nhau là hợp lệ, và trong trường hợp này, chuỗi dài nhất sẽ được coi là blockchain chính, còn chuỗi ngắn hơn sẽ bị loại bỏ. 

Quá trình này không mất nhiều thời gian vì mọi phép tính đều do máy tính thực hiện. Ví dụ, trên blockchain Bitcoin, cần khoảng 10 phút để tính toán bằng chứng và thêm block. Tần suất xác thực khiến việc can thiệp vào tài sản còn khó hơn nữa. Trên những mạng lưới lớn như Bitcoin hoặc Ethereum, nơi có hàng trăm nghìn block, việc thao túng chuỗi gần như là không thể.  

Cách duy nhất để các blockchain lớn bị làm giả là nếu hơn 51% những người tham gia quá trình xác thực quyết định viết lại sổ cái. Trong trường hợp này, họ sẽ có thể nhập và phê duyệt bất kỳ dữ liệu nào, và làm bất cứ điều gì với giao dịch, thậm chí chi tiêu kép cùng một lần các token hoặc xóa chúng khỏi chuỗi. 

Kết luận 

Công nghệ blockchain cho phép mọi người tạo ra các hệ thống đáng tin cậy để ghi lại bất kỳ loại dữ liệu nào và loại bỏ mọi hình thức quyền lực khỏi các hoạt động đó. Người dùng hoàn toàn dựa vào dữ liệu và công nghệ để bảo đảm tính xác thực của dữ liệu. 

Nhiều loại thiết chế xã hội trên khắp thế giới đang bắt đầu hiểu được sức mạnh và áp dụng công nghệ blockchain. Công nghệ này chủ yếu được sử dụng để chuyển giao an toàn thông tin cá nhân bởi các tổ chức tài chính, chính phủ, y tế và công nghệ.