Nghiên cứu công nghệ BLOCKCHAIN và ứng dụng trong thanh toán điện tử

BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG PHAN ÂN NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ BLOCKCHAIN VÀ ỨNG DỤNG TRONG THANH TOÁN ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI 2021 BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG PHAN ÂN NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ BLOCKCHAIN VÀ ỨNG DỤNG TRONG THANH TỐN ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG THÔNG TIN Mã số: 60.48.01.04 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Hữu Lập HÀ NỘI 2021 i LỜI CẢM ƠN Lời xin gửi lời cảm ơn lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Lê Hữu Lập (Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng), người giúp tơi chọn đề tài, định hình hướng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn bảo tơi q trình thực luận văn tốt nghiệp Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Lê Hữu Lập, người tận tình bảo, giúp đỡ tơi q trình học tập q trình thực luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn thầy, cô giáo Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng truyền đạt cho tơi nhiều kiến thức, giúp tơi có tảng kiến thức vững sau năm học tập Học viện Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới bạn lớp ủng hộ khuyến khích tơi suốt trình học tập trường Cuối cùng, muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình bạn bè, đặc biệt mẹ, vợ– người thân yêu kịp thời động viên giúp đỡ tơi vượt qua khó khăn học tập sống Hà Nội, ngày tháng Học viên Phan Ân năm 2021 ii LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thực luận văn thực riêng tôi, hướng dẫn PGS.TS Lê Hữu Lập Mọi tham khảo từ tài liệu, cơng trình nghiên cứu liên quan nước quốc tế trích dẫn rõ ràng luận văn Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế hay gian trá xin hoàn toàn chịu trách nhiệm chịu kỷ luật Học viện iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU - HÌNH VẼ vi LỜI MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ BLOCKCHAIN 1.1 Giới thiệu chung công nghệ Blockchain: 1.2 Lý thuyết Blockchain 1.2.1 Hàm băm 1.2.2 Chữ ký số, ứng dụng mật mã khóa cơng khai chữ ký số blockchain 13 1.3 Công nghệ Blockchain [6] 16 1.3.1 Các thành phần cấu tạo nên mạng lưới hoạt động Blockchain 16 1.3.2 Tính chất Blockchain 16 1.3.3 Các ứng dụng công nghệ Blockchain 21 1.3.4 Phân loại hệ thống Blockchain 26 Chương ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN TRONG THANH TOÁN ĐIỆN TỬ 28 2.1 Giới thiệu chung 28 2.2 Thanh toán điện tử: 28 2.2.1 Thanh toán truyền thống: 28 iv 2.2.2 Thanh toán điện tử : 29 2.3 Tiền kỹ thuật số 32 2.3.1 Giới thiệu chung tiền số 32 2.3.2 Tính chất tiền số 34 2.3.3 Độ an toàn tiền số 34 2.3.4 Phân loại tiền Crypto 35 2.3.5 Tiềm phát triển tiền kỹ thuật số 36 2.4 Đồng tiền số Ethereum (ETH): 37 2.4.1 Mơ hình tổng quan Ethereum (ETH): 37 2.4.2 Các thành phần Ethereum: 38 CHƯƠNG XÂY DỰNG ỨNG DỤNG THANH TOÁN HỢP ĐỒNG THƯƠNG MẠI QUỐC TẾ 42 3.1 Bài toán đặt ra: 42 3.2 Ví điện tử Metamask: 42 3.2.1 Giới thiệu ví Metamask 43 3.2.2 Các tính bật ví Metamask 43 3.2.3 Độ an tồn ví Metamask 44 3.3 Xây dựng ứng dụng 44 3.3.1 Kiến trúc chương trình 44 3.3.2 Đặc tả chức 45 3.3.3 Cài đặt module 46 3.4 Thử nghiệm đánh giá 51 KÊT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Tên từ Thuật ngữ Tiếng Anh/Giải Thuật ngữ tiếng Việt/ Giải thích viết tắt thích ECDSA Elliptic Curve Digital Signature Thuật toán sinh chữ ký số dựa ERC20 Algorithm đường cong Elliptic Ethereum Requetst For Coment Một công nghệ hệ thống Ethereum Network GPU Graphics Processing Unit Bộ xử lý NIST National Institute of Standards Cơ quan thuộc phận Quản trị Công nghệ Bộ Thương mại and Technology Mỹ NSA National Security Agency/Central Cơ quan thu thập tin tức tình Security Service báo cho lớn thuộc phủ Hoa Kỳ RIPEMD RACE Integrity Primitives Họ hàm băm phát triển Evaluation Message Digest Leuven, Bỉ, ba nhà mật mã học Hans Dobbertin, Antoon Bosselaers Bart Preneel nhóm nghiên cứu COSIC thuộc đại học Katholieke Universiteit Leuven SHA Secure Hash Algorithms Thuật toán hàm băm bảo mật TLS Transport Layer Security Kỹ thuật mã hóa truyền tin internet USENIX UTXO Nonprofit organization and Hiệp hội thành viên tổ chức phi membership association lợi nhuận Unspent transaction output Đầu giao dịch chưa chi tiêu vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU - HÌNH VẼ Hình 1 Mơ hình chữ ký số 13 Hình Địa ví etherium 15 Hình Mơ hình tin cậy nhờ mật mã học blockchain 17 Hình Tính móc xích block giao dịch 18 Hình Tính bền vững blockchain 18 Hình Tính xun biên giới 19 Hình Tính sẵn sàng blockchain 20 Hình Tính cộng đồng blockchain 20 Hình Quản lý chuỗi giao vận 21 Hình 10 Quản lý chuỗi giao vận 22 Hình 11 Quản lý chuỗi giao vận 23 Hình 12 Quản lý chuỗi giao vận 23 Hình 13 Ứng dụng blockchain lĩnh vực ngân hàng 24 Hình 14 Ứng dụng blockchain lĩnh vực y tế 26 Hình 15 Ứng dụng blockchain mơ hình phịng chống thuốc giả 26 Hình Mơ hình tốn thơng qua blockchain 31 Hình 2 Một số tiền loại kỹ thuật số thị trường 33 Hình Tính an tồn tiền số 34 Hình 2.4 Đặc điểm tiền kỹ thuật số so với với tiền Fiat 35 Hình Phân loại tiền kỹ thuật số 35 Hình Sự tăng trưởng đồng tiền số BTC 36 Hình Sự tăng trưởng đồng tiền số ETH 36 Hình Các loại tài khoản ETH 38 vii Hình Các thành phần trạng thái tài khoản 38 Hình 10 Cây Merkle [5] 39 Hình 11 Hoạt động Merkle [5] 40 Hình Kiến trúc chương trình 44 Hình Các chức hợp đồng 45 Hình 3 Màn hình cài đặt ví metamark 46 Hình Màn hình hiển thị cài đặt thành công 47 Hình Sao chép cụm từ bí mật 48 Hình Màn hình hiển thị cài đặt thành cơng 48 Hình Giao diện nạp rút coin 49 Hình Nhận gửi token ví 50 Hình Nhận gửi token ví 50 Hình 10 Chọn mạng thử nghiệm rinkeby 51 Hình 11 Truy cập vào trang web với địa url 51 Hình 12 Định dạng đăng 52 Hình 13 Số lượng ETH tương ứng nhận mạng testnet 52 Hình 14 Giao dịch thành công số lượng ETH nhận 52 Hình 15 Tạo tài khoản tương ứng tài khoản chứa 0.2 ETH 53 Hình 16 Tạo File HopDongThuongMai.sol thư mục contract 53 Hình 17 Chọn injected web3 để kết nối đến ví metamask 54 Hình 18 Kết nối ví thành cơng 54 Hình 19 Tiên hàng 0.01 ETH tương ứng với 10,000 sazbo 55 Hình 20 Các tham số smart contarct 55 Hình 21 Hợp đồng deploy thành công 56 viii Hình 22 Hợp đồng deploy thành cơng 56 Hình 3.23 Tra cứu theo dõi smartcontract 57 Hình 3.24 Hiển thị thơng tin smart contract với tham số điền deploy 57 Hình 25 Người mua chuyển tiền cọc + tiền vận chuyển 58 Hình 26 Giao diện người mua đặt cọc thành công 58 Hình 2723 Giao diện người vận chuyển đặt cọc thành cơng 59 Hình 28 Giao diện người vận chuyển tới đích 59 Hình 24 Giao diện người mua hàng nhận hàng 60 Hình 30 Giao diện tra cứu giao dịch sổ 60 48 Bước 4: Sẽ hỏi có muốn cải thiện MetaMask hay không Nhấp vào “I Agree” “No, Thanks” tùy theo lựa chọn người dùng Bước 5: Bạn yêu cầu tạo mật cách đồng ý “Terms of Use ”, sau nhấp vào “Create” Bước 6: MetaMask cho bạn 12 từ khố Cái dùng để khơi phục lại tài khoản bạn quên password Hình Sao chép cụm từ bí mật Hình Màn hình hiển thị cài đặt thành cơng 49 Hình Giao diện nạp rút coin Bước 7: Nhấp vào biểu tượng khoá để thị seed phrase bạn Bạn nên viết lại để ghi nhớ trường hợp bạn quyền truy cập vào tài khoản Lưu ý: Bạn nên giữ seed phrase chế độ riêng tư có từ khố truy cập vào tài khoản bạn Bước 8: Xác nhận lại từ khoá cách nhập lại lần Bước 9: Bước cuối cùng, nhấp vào “All Done” để hoàn tất thiết lập tài khoản (hình 3.6) Bước 10: Sẽ thấy hình hiển thị hình 3.7 Nhận gửi token từ ví MetaMask Bạn nhấp vào dấu “3 chấm” bên góc phải để đổi tên tài khoản, lấy QR code public key, xuất private key (hình 3.8) Để gửi tài sản địa khác, nhấp vào nút “Send”, sau nhập địa người nhận chọn token cần gửi (hình 3.9) 50 Hình Nhận gửi token ví Hình Nhận gửi token ví 51 3.4 Thử nghiệm đánh giá Do điều kiện không cho phép giá 1ETH ~ 4700$ mạng mainnet Nên học viên chọn mạng thử nghiệm rinkeby testnet Hình 10 Chọn mạng thử nghiệm rinkeby Truy cập vào trang : https://www.rinkeby.io/#faucet Hình 11 Truy cập vào trang web với địa url Chọn twitter dán địa ví vào viết theo định dạng sau: 52 Hình 12 Định dạng đăng Coppy link dán vào trang https://www.rinkeby.io/#faucet nhận số ETH tương ứng Hình 13 Số lượng ETH tương ứng nhận mạng testnet Số lượng ETH nhận được: Hình 14 Giao dịch thành công số lượng ETH nhận Việc nhận ETH nhanh hay chậm tùy thuộc vào mạng blokchain Trong giao ví metamark tạo tài khoản tương ứng: 53  Tài khoản deploy lên mạng  Tài khoản người bán  Tài khoản người mua  Tài khoản người vận chuyển Hình 15 Tạo tài khoản tương ứng tài khoản chứa 0.2 ETH Hình 16 Tạo File HopDongThuongMai.sol thư mục contract Truy cập trang: https://remix.ethereum.org/ Tạo contract: HopDongThuongMai.sol hình 3.16 Kết nối đến ví metamask 54 Hình 17 Chọn injected web3 để kết nối đến ví metamask Kết nối thành công hiển thị số dư ví Hình 18 Kết nối ví thành cơng Bây tạo hợp đồng thông minh cho thỏa thuận mua bán tham số bao gốm thông tin:  Tiền hàng đơn vị để 10000 sazbo = 0.01 ETH 55 Hình 19 Tiên hàng 0.01 ETH tương ứng với 10,000 sazbo  Tiền vận chuyển để 1000 sazbo = 0.001ETH  Địa ví người bán: 0x17711f560DEF533A749f6316D531685A9A7F83e4  Địa ví người vận chuyển: 0xA71151841aA463e1db82F25Fb4EC8579439Ad07 Hình 20 Các tham số smart contarct Tiến hành deploy hợp đồng: 56 Hình 21 Hợp đồng deploy thành công Tra cứu giao dịch sổ cái: https://rinkeby.etherscan.io/tx/0xc055239cd22e2d344a8805293b049d9aa9c86524e dd2257ed542b76a41272908 Hình 22 Hợp đồng deploy thành công 57 Tra cứu theo dõi smartcontract giao diện: Hình 3.23 Tra cứu theo dõi smartcontract Bước 1: Thực kết nối đến ví Bước 2: Dán địa smartcontract để theo dõi Hình 3.24 Hiển thị thông tin smart contract với tham số điền deploy Bước 3: Kết nối đến tài khoản người mua hàng chuyển số tiền hàng + số tiền cọc vào smartcontract 58 Hình 25 Người mua chuyển tiền cọc + tiền vận chuyển Giao dịch sau hoàn thành số dư smart contract từ tăng lên 11000 sazbo trạng thái chuyển sang Người mua đặt cọc Hình 26 Giao diện người mua đặt cọc thành công Bước 4: Người vận chuyển đặt cọc chuyển số tiền số tiền hàng vào smartcontarct 59 Hình 2723 Giao diện người vận chuyển đặt cọc thành công Bước 5: Người vận chuyển giao hàng nhập tọa độ cần giao xác nhận hàng tới đích Hình 28 Giao diện người vận chuyển tới đích Bước 6: Người mua hàng nhận hàng:  Số tiền smartcontarct = o Chuyển trả người vận chuyển tiền cọc hàng + phí vận chuyển o Chuyển cho người bán hàng số tiền hàng 60 Hình 24 Giao diện người mua hàng nhận hàng Tra cứu giao dịch sổ: https://rinkeby.etherscan.io/address/0x722e94c48797EC4D061E56fFBad555F96bc 4bf12 Hình 30 Giao diện tra cứu giao dịch sổ 61 KÊT LUẬN Qua trình nghiên cứu blockchain số ứng dụng công nghệ này, luận văn trình bày cơng nghệ blockchain, tiền số xây dựng thử nghiệm ứng dụng blockchain tốn xun biên giới:  Trình bày tổng quan công nghệ blockchain, tiềm công nghệ kỹ thuật tảng hàm băm, chữ ký số, kỹ thuật sử dụng blockchain  Tiền số, ứng dụng blockchain sâu nghiên cứu Trong luận văn sử dụng đồng tiền số ETH, đồng tiền số đứng thứ độ thông dụng sau Bitcoin  Nghiên cứu mơ hình ứng dụng blockchain tốn mua bán hàng hóa thơng qua hợp đồng thơng minh  Xây dựng thành cơng dapp tốn xun biên giới cơng nghệ blockchain thơng qua ví điện tử Metamask Định hướng nghiên cứu Do thời gian chưa có nhiều, bên cạnh kết đạt được, luận văn nhiều hạn chế việc triển khai chương trình thực nghiệm Với hạn chế kể trên, luận văn tiếp tục nghiên cứu vấn đề sau:  Thử nghiệm phương pháp ký số khác so sánh tốc độ xử lý, độ an tồn thuật tốn để cải thiện hiệu tính bảo mật blockchain 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trịnh Nhật Tiến, Giáo trình An Tồn Dữ Liệu, Hà Nội, 2008, tr.21-46 [2] Bitcoin project, “Bitcoin – open source P2P money,” 2017 [3] Don Tapscott and Alex Tapscott, "Blockchain Revolution: How the Technology Behind Bitcoin Is Changing Money, Business and the World," http://blockchain-revolution.com/ [4] Wang, L Feng, H Zhang, C Lyu, L Wang and Y You, "Human Resource Information Management Model based on Blockchain Technology," 2017 IEEE Symposium on Service-Oriented System Engineering (SOSE), San Francisco, CA, 2017, pp 168-173 [5] https://ethereum.org/en/whitepaper/#merkle-trees [6] Z Zheng, S Xie, H Dai, X Chen and H Wang, "An Overview of Blockchain Technology: Architecture, Consensus, and Future Trends," 2017 IEEE International Congress on Big Data (BigData Congress), Honolulu, HI, 2017, pp 557-564 [7] S X H D X C a H W Z Zheng, An Overview Blockchain Technology: Architecture, Consensus, and Future Trends, 2017 IEEE International Congress on Big Data (BigData Congress), Honolulu, HI, 2017, pp 557-564 [8] S Nakamoto, "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System," p https://bitcoin.org/bitcoin.pdf ... quan công nghệ Blockchain, kỹ thuật tảng ứng dụng điển hình cơng nghệ Blockchain Chương sâu vào ứng dụng công nghệ Blockchain toán điện tử 28 Chương ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ BLOCKCHAIN TRONG THANH. .. Việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ Blockchain việc hỗ trợ toán điện tử hướng nghiên cứu nhiều nhà khoa học quan tâm Để hiểu rõ công nghệ Blockchain ứng dụng học viên chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu cơng...BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG PHAN ÂN NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ BLOCKCHAIN VÀ ỨNG DỤNG TRONG THANH TOÁN ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG THÔNG