Đề tài tìm hiểu và đề xuất giải pháp ứng dụng công nghệ blockchain trong quản lý điểm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Tel (+84 0236) 3736949, Fax (84 511) 3842771 Website http //dut udn vn/khoacntt, E mail cntt@dut udn vn BÁO CÁO MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH[.]

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Tel (+84.0236) 3736949, Fax (84-511) 3842771 Website: http://dut.udn.vn/khoacntt, E-mail: cntt@dut.udn.vn BÁO CÁO MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH ĐỀ TÀI : TÌM HIỂU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN TRONG QUẢN LÝ ĐIỂM HỌ TÊN SINH VIÊN Hồ Nguyễn Thế Vinh Phan Thanh Sum Nguyễn Hữu Minh Vũ MÃ SINH VIÊN 102220046 102220039 102220049 CBHD : Nguyễn Tấn Khơi Đà Nẵng, 02/2023 NHĨM 43 43 43 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 2 Tổng quan đề tài Mục đích ý nghĩa đề tài 2.1 Mục đích 2.2 Ý nghĩa Phương pháp thực CHƯƠNG 1: BLOCKCHAIN 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Giới thiệu Blockchain Nguyên lý hoạt động Blockchain .3 1.2.1 Nguyên lý mã hoá .3 1.2.2 Quy tắc sổ 1.2.3 Nguyên lý tạo khối 1.2.4 Thuật toán bảo mật Blockchain .4 Đặc điểm Blockchain 1.3.1 Ưu điểm .4 1.3.2 Nhược điểm .5 Phân loại Các phiên Blockchain Cơ chế đồng thuận CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT VÀ XÂY DỰNG GIẢI PHÁP .7 2.1 2.2 2.3 2.4 Giới thiệu toán Phân tích yêu cầu toán Phân tích lựa chọn cơng nghệ giải Dự kiến kết đạt hướng phát triển .7 KẾT LUẬN MỞ ĐẦU Tổng quan đề tài Đề tài "Tìm hiểu đề xuất giải pháp ứng dụng công nghệ Blockchain quản lý điểm" nhắm đến việc tìm hiểu Blockchain, khả ứng dụng công nghệ Blockchain việc quản lý điểm thi học sinh, sinh viên tổ chức, doanh nghiệp có nhu cầu quản lý chia sẻ thông tin điểm số cách minh bạch an tồn Trong đề tài, chúng em tìm hiểu cơng nghệ Blockchain, chế hoạt động ứng dụng Blockchain thực tế Sau đó, chúng em xác định vấn đề việc quản lý điểm truyền thống đề xuất giải pháp sử dụng công nghệ Blockchain Điểm mạnh giải pháp việc tăng tính minh bạch, an tồn chống gian lận q trình quản lý điểm Các thông tin điểm số lưu trữ blockchain công khai xác thực thông qua hệ thống smart contract Hệ thống cho phép nhà quản lý truy cập thông tin điểm cách nhanh chóng xác Đề tài đem lại nhiều tiềm áp dụng tổ chức, trường học doanh nghiệp cần quản lý thơng tin điểm số cách xác an toàn Tuy nhiên, đề tài cần phải xem xét số thách thức hạn chế, bao gồm chi phí triển khai, tính khả thi kỹ thuật chấp nhận từ cộng đồng người sử dụng Tổng quan đề tài "Tìm hiểu đề xuất giải pháp ứng dụng công nghệ Blockchain quản lý điểm" cho thấy tiềm công nghệ Blockchain việc quản lý điểm, đồng thời đặt thách thức cần giải để triển khai giải pháp thực tế Mục đích ý nghĩa đề tài 2.1 Mục đích - Tìm hiểu Blockchain - Nghiên cứu khả ứng dụng công nghệ Blockchain việc quản lý điểm thi để tăng tính minh bạch, an tồn chống gian lận 2.2 Ý nghĩa - Hiểu nguyên lý hoạt động Blockchain - Hiểu ứng dụng Blockchain - Đề xuất giải pháp ứng dụng công nghệ Blockchain quản lý điểm có tiềm áp dụng tổ chức, trường học doanh nghiệp cần quản lý thơng tin điểm số cách xác an toàn Đồng thời, đề tài đặt thách thức cần giải để triển khai giải pháp thực tế Phương pháp thực - Làm việc theo nhóm người - Thu thập tài liệu từ trang báo, tài liệu khoa học Blockchain - Tìm hiểu cách thức quản lý điểm - Thực đánh giá đề xuất giải pháp - Đánh giá báo cáo kết CHƯƠNG 1: BLOCKCHAIN 1.1 Giới thiệu Blockchain Blockchain sổ kỹ thuật số phân chia hay dễ hiểu sở liệu mạng ghi lại thông tin số dư lịch sử tất tài khoản tham gia vào chuỗi giao dịch Mỗi khối chứa thơng tin hệ thống blockchain thường gọi "block" Các block chứa thông tin thời gian khởi tạo liên kết với khối trước đó, kèm theo mã thời gian liệu giao dịch Dữ liệu mạng lưới chấp nhận khơng có cách thay đổi Vì vậy, nói Blockchain đời để chống gian lận thay đổi liệu giao dịch Cụ thể hơn, blockchain chuỗi tuyến tính tạo thành từ nhiều khối liên kết với bảo đảm chứng mật mã Nó thường thiết kế dạng hệ thống phân tán, hoạt động sổ phi tập trung, với nhiều phân tán tổ chức kiểm sốt độc lập Một cách đơn giản, người dùng mạng blockchain giữ liệu điện tử blockchain Dữ liệu blockchain thường xuyên cập nhật với tất giao dịch đồng hóa với người dùng Nói cách khác, cơng nghệ blockchain hệ thống phân tán trì đóng góp nhiều người dùng khắp giới Những người dùng gọi node mạng, tất tham gia vào việc xác minh xác thực giao dịch theo quy tắc hệ thống Chính vậy, quyền lực phân tán đồng thành viên, tổ chức kiểm sốt hồn tồn Ngồi lĩnh vực tài chính, cơng nghệ blockchain cịn áp dụng nhiều lĩnh vực khác, nơi mà việc lưu trữ liệu cần tính bảo mật đáng tin cậy Ví dụ lĩnh vực tiền điện tử, blockchain giúp lưu giữ hồ sơ vĩnh viễn tất giao dịch xác nhận 1.2 Nguyên lý hoạt động Blockchain 1.2.1 Nguyên lý mã hố Hệ thống blockchain thiết kế theo cách khơng yêu cầu tin cậy bảo đảm độ tin cậy có thơng qua hàm mã hóa tốn học đặc biệt Để thực giao dịch blockchain, cần phần mềm cho phép lưu trữ trao đổi đồng Bitcoin gọi ví tiền điện tử Lưu ý không đào sâu vào vấn đề Bitcoin, phương thức bảo mật Blockchain Ví tiền điện tử bảo vệ phương pháp mã hóa đặc biệt sử dụng cặp khóa bảo mật nhất: khóa riêng tư (private key) khóa cơng khai (public key) Nếu thơng điệp mã hóa khóa cơng khai cụ thể chủ sở hữu khóa riêng tư cặp với khóa cơng khai giải mã đọc nội dung thơng điệp 1.2.2 Quy tắc sổ Mỗi nút blockchain lưu giữ sổ công khai Do vậy, nút biết số dư tài khoản giao dịch thực địa Hệ thống blockchain ghi lại giao dịch yêu cầu không theo dõi số dư tài khoản 1.2.3 Nguyên lý tạo khối Các giao dịch sau gửi lên mạng lưới blockchain nhóm vào khối giao dịch khối (block) coi xảy thời điểm Các giao dịch chưa thực khối coi chưa xác nhận Mỗi nút nhóm giao dịch với thành khối gửi vào mạng lưới hàm ý cho khối gắn vào sau Để thêm vào blockchain, khối phải chứa đoạn mã đóng vai trò đáp án cho vấn đề toán học phức tạp tạo hàm mã hóa băm khơng thể đảo ngược Cách để giải vấn đề toán học đoán số ngẫu nhiên, số mà kết hợp với nội dung khối trước tạo kết hệ thống định nghĩa Điều nhiều khoảng năm cho máy tính điển hình với cấu hình đoán số đáp án vấn đề toán học 1.2.4 Thuật toán bảo mật Blockchain Nếu có bất đồng khối đại diện sau chuỗi điều dẫn đến khả gian lận Nếu giao dịch xảy khối thuộc đuôi ngắn khối giải quyết, giao dịch trở lại thành giao dịch chưa xác nhận tất giao dịch khác nhóm vào khối Mỗi block chứa tham chiếu đến khối trước đó, tham chiếu phần vấn đề toán học cần giải để truyền khối sau tới mạng lưới Vì vậy, khó để tính tốn trước loạt block cần tính số lượng lớn số ngẫu nhiên cần thiết để giải khối đặt blockchain Các giao dịch mạng lưới blockchain bitcoin bảo vệ chạy đua tính tốn tốn học: với kẻ cơng muốn cạnh tranh với tồn mạng lưới Do đó, giao dịch ngày an toàn theo thời gian Và khối thêm vào chuỗi khứ an toàn so với khối thêm vào Bởi block thêm vào chuỗi trung bình 10p lần khoảng 1h kể từ giao dịch nhóm vào khối tạo xác suất cao giao dịch xử lý đảo ngược 1.3 Đặc điểm Blockchain 1.3.1 Ưu điểm Công nghệ Blockchain (Blockchain technology) đóng vai trị giống sổ ghi lại tất giao dịch xảy hệ thống Các đặc điểm blockchain kể đến như: Không thể làm giả, phá hủy chuỗi blockchain: Các chuỗi Blockchian gần bị phá hủy được, theo lý thuyết có máy tính lượng tử can thiệp vào giải mã chuỗi blockchain bị phá hủy hồn tồn khơng cịn internet tồn cầu Bất biến: Dữ liệu blockchan gần sửa đổi (chỉ sửa đổi người tạo nó, phải đồng thuận nút mạng) liệu lưu giữ mãi Bảo mật Dữ liệu: Các thông tin, liệu chuỗi blockchain phân tán an toàn tuyệt đối có người nắm giữ private key có quyền truy xuất liệu Minh bạch: Ai theo dõi đường liệu blockchain từ địa tới địa khác thống kê toàn lịch sử địa Hợp đồng thơng minh: kỹ thuật số nhúng đoạn code if-thisthen-that (IFTTT) hệ thống, cho phép chúng tự thực thi mà không cần bên thứ ba Blockchain không cần bên thứ ba tham gia vào hệ thống, bảo đảm tất bên tham gia biết chi tiết hợp đồng điều khoản tự động thực điều kiện bảo đảm tất bên tham gia biết chi tiết hợp đồng điều khoản tự động thực điều kiện bảo đảm 1.3.2 Nhược điểm Tấn công 51%: Blockchain có tính an tồn cao nhiên bị cơng, đặc biệt nhắc tới nhiều công 51% Cuộc công xảy có đơn vị kiểm sốt 50% sức mạnh mạng lưới Điều cho phép đơn vị phá vỡ mạng lưới cách cố ý ngăn chặn sửa đổi việc đặt giao dịch Rất khó sửa đổi liệu: Một liệu thêm vào Blockchain việc sửa đổi khó Việc thay đổi liệu mã Blockchain thường phức tạp thường cần có hard fork (trong chuỗi bị bỏ chuỗi đưa lên) Chìa khóa cá nhân: Người dùng cần chìa khóa cá nhân để truy cập vào block họ, nghĩa tự họ đóng vai trị ngân hàng tự giữ tiền Nếu người dùng chìa khóa cá nhân, tiền bị khơng thể mở khóa để lấy lại Rất tốn điện: Quy trình sử dụng nhiều điện Vì Blockchain chép đến nút Blockchain nên tạo số lượng lớn dư thừa 1.4 Phân loại Trong hệ thống Blockchain chia thành loại gồm: Public: Đây hệ thống blockchain mà có quyền đọc ghi liệu Blockchain Q trình xác thực giao dịch Blockchain địi hỏi phải có hàng nghìn hay chí hàng vạn nút tham gia Do để cơng vào hệ thống Blockchain điều bất khả thi chi phí cao Ví dụ public blockchain: Bitcoin, Ethereum… Private: Đây hệ thống blockchain cho phép người dùng quyền đọc liệu, khơng có quyền ghi điều thuộc bên thứ ba tuyệt đối tin cậy Bên thứ ba không cho phép người dùng đọc liệu số trường hợp Bên thứ ba toàn quyền định thay đổi Blockchain Vì Private Blockchain, thời gian xác nhận giao dịch nhanh cần lượng nhỏ thiết bị tham gia xác thực giao dịch Ví dụ: Ripple dạng Private Blockchain, hệ thống cho phép 20% nút gian dối cần 80% lại hoạt động ổn định Permissioned: Hay gọi Consortium, dạng Private Blockchain bổ sung thêm số tính định, kết hợp “niềm tin” tham gia vào Public “niềm tin tuyệt đối” tham gia vào Private Ví dụ: Các ngân hàng hay tổ chức tài liên doanh sử dụng Blockchain cho riêng 1.5 Các phiên Blockchain Hiện cơng nghệ blockchain có phiên gồm: Blockchain 1.0 – Tiền tệ Thanh toán: Là phiên sơ khai blockchain, ưng dụng phiên công việc liên quan đến tiền mã hoá: bao gồm việc chuyển đổi tiền tệ, kiều hối tạo lập hệ thống toán kỹ thuật số Đây lĩnh vực quen thuộc với nhiều ngườt nhất, nhiều người lầm tưởng Bitcoin Blockchain Blockchain 2.0 – Tài Thị trường: Đây phiên thứ blockchain, ứng dụng xử lý tài ngân hàng: mở rộng quy mô Blockchain, đưa blockchain tích hợp vào ứng dụng tài thị trường Các tài sản bao gồm cổ phiếu, chi phiếu, nợ, quyền sở hữu điều có liên quan đến thỏa thuận hay hợp đồng Blockchain 3.0 – Thiết kế Giám sát hoạt động: Hiện phiên cao blockchain, với phiên này, công nghệ Blockchain vượt khỏi biên giới phục vụ cho lĩnh vực tài chính, vào lĩnh vực khác giáo dục, phủ, y tế nghệ thuật… 1.6 Cơ chế đồng thuận Cơ chế đồng thuận Blockchain hiểu cách thức mà người quản lý hệ thống blockchain đồng ý cho giao dịch xảy hệ thống Dưới loại chế đồng thuận phổ biến blockchain: Proof of Work (Bằng chứng Công việc): Đây chế đồng thuận phổ biến nhất, dùng Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Dogecoin hầu hết loại tiền mã hoá Đây chế đồng thuận tiêu tốn nhiều điện Proof of Stake (Bằng chứng Cổ phần): Đây chế đồng thuận phổ biến Decred, Peercoin tương lai Ethereum nhiều loại tiền mã hoá khác Cơ chế đồng thuận phân cấp hơn, tiêu hao lượng khơng dễ bị đe doạ Delegated Proof-of-Stake (Uỷ quyền Cổ phần): Đây chế đồng thuận phổ biến Steemit, EOS, BitShares Cơ chế đồng thuận có chi phí giao dịch rẻ; có khả mở rộng; hiệu suất lượng cao Tuy nhiên phần hướng tập trung thuật tốn lựa chọn người đáng tin cậy để uỷ quyền Proof of Authority (Bằng chứng Uỷ nhiệm): Đây chế đồng thuận phổ biến thường thấy POA.Network, Ethereum Kovan testnet Cơ chế đồng thuận có hiệu suất cao, có khả mở rộng tốt Proof-of-Weight (Bằng chứng Khối lượng /Càng lớn tốt): Đây chế đồng thuận phổ biến Algorand, Filecoin Cơ chế đồng thuận tuỳ chỉnh khả mở rộng tốt Tuy nhiên trình thúc đẩy việc phát triển thử thách lớn Byzantine Fault Tolerance (Đồng thuận chống gian lận /Tướng Byzantine bao vây Blockchain): Đây chế đồng thuận phổ biến Hyperledger, Stellar, Dispatch, Ripple Cơ chế đồng thuận có suất cao; chi phí thấp; có khả mở rộng Tuy nhiên chưa thể tin tưởng hoàn toàn CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT VÀ XÂY DỰNG GIẢI PHÁP 2.1 Giới thiệu toán Từ hướng giải trên, chúng em đề xuất hệ thống quản lý điểm Blockchain mang đến nhiều lợi ích tính an tồn, độ tin cậy, tiết kiệm thời gian chi phí, dễ dàng truy cập chia sẻ thơng tin, đa dạng hóa mở rộng, bảo mật riêng tư 2.2 Phân tích yêu cầu toán - Hệ thống quản lý điểm an toàn, bảo mật - Dễ dàng tạo lập sử dụng 2.3 Phân tích lựa chọn công nghệ giải - Để dễ dàng tạo nên hệ thống dựa Blockchain chúng em chọn cơng cụ có sẵn Ethereum - Các bước thực sau: + Lựa chọn tảng blockchain Ethereum + Thiết lập môi trường phát triển: Thiết lập mơi trường phát triển để phát triển triển khai smart contract ứng dụng blockchain Các công cụ thường sử dụng bao gồm Node.js, Truffle, Remix, Ganache, Metamask, v.v + Xây dựng smart contract: Sử dụng ngơn ngữ lập trình cung cấp tảng blockchain để xây dựng smart contract cho ứng dụng Các ngôn ngữ phổ biến bao gồm Solidity Ethereum + Triển khai smart contract: Triển khai smart contract lên mạng blockchain cách sử dụng công cụ dịch vụ cung cấp tảng blockchain, ví dụ Geth Ethereum + Chạy nút mạng: Chạy nút mạng để truyền tải nhận thông tin thành viên mạng blockchain Các nút mạng triển khai máy chủ dịch vụ đám mây AWS, Azure, Google Cloud, v.v + Kiểm tra triển khai ứng dụng: Kiểm tra triển khai ứng dụng mạng blockchain Các công cụ thường sử dụng bao gồm Remix Ethereum, Fabric SDK Hyperledger Fabric, Corda SDK Corda, v.v - Trong hệ thống này, liệu điểm lưu trữ mạng blockchain ethereum thay lưu database server Server đảm nhận việc lưu thông tin user dùng để đăng nhập, đăng xuất khỏi ứng dụng Mạng Ethereum sử dụng mạng testnet Rosten – mạng blockchain ethereum dùng để deloy smart contract nhằm thực việc test trước đưa smart contract lên mạng ethereum thức – mainnet 2.4 Dự kiến kết đạt hướng phát triển - Hệ thống quản lý điểm hoạt động trơn tru - Hệ thống giúp khắc phục hạn chế việc quản lý điểm so với trước - Phát triển hệ thống để ứng dụng nhiều đời sống KẾT LUẬN Qua trình tìm hiểu nghiên cứu blockchain nhóm chúng em tích luỹ thêm hiểu biết Blockchain như: Hiểu blockchain gì, cách vận hành node mạng blockchain, mạng blockchain lại có tính bảo mật cao minh bạch, ứng dụng blockchain vào việc quản lý điểm mang đến độ tin cậy Bên cạnh kết đạt được, nhóm vấn đề cần phải làm rõ tương lai, thuật toán mã hoá sử dụng việc tạo private key, public key, address hay tạo chữ ký cho giao dịch, cách thức hoạt động mạng P2P phương thức truyền thông node mạng Blockchain, làm rõ chế đồng thuận sử dụng Blockchain ... người sử dụng Tổng quan đề tài "Tìm hiểu đề xuất giải pháp ứng dụng công nghệ Blockchain quản lý điểm" cho thấy tiềm công nghệ Blockchain việc quản lý điểm, đồng thời đặt thách thức cần giải để... công nghệ giải Dự kiến kết đạt hướng phát triển .7 KẾT LUẬN MỞ ĐẦU Tổng quan đề tài Đề tài "Tìm hiểu đề xuất giải pháp ứng dụng công nghệ Blockchain quản lý điểm" nhắm đến việc tìm hiểu. .. nghĩa - Hiểu nguyên lý hoạt động Blockchain - Hiểu ứng dụng Blockchain - Đề xuất giải pháp ứng dụng công nghệ Blockchain quản lý điểm có tiềm áp dụng tổ chức, trường học doanh nghiệp cần quản lý thông