Khóa luận tốt nghiệp An toàn thông tin: MediChain - Hệ thống quản lý và phân phối thuốc kê đơn Sử dụng công nghệ giao tiếp đa chuỗi khối và ZK Rollups

Khả năng hạn chế của các đơn vị này để chia sẻ thông tin về việc kê đơn và phát thuốc có thể dẫn đến việc người dùng lợi dụng hệ thống bằng cách sử dụng cùng một toa thuốc ở nhiều điểm p

TRAN DUC MINH - 20521617

KHOA LUAN TOT NGHIEP

MEDICHAIN - HỆ THONG QUAN LY VA PHAN PHOI THUOC KE DON SU DUNG CONG NGHE

GIAO TIEP DA CHUOI KHOI VA ZK ROLLUPS

MEDICHAIN — A MULTI-CHAIN-BASED SYSTEM FOR

MANAGING PRESCRIPTION MEDICATIONS USING ZK

ROLLUPS

NGANH AN TOAN THONG TIN

GIANG VIEN HUGNG DAN:

ThS Trần Tuấn Dũng

ThS Bùi Thanh Bình

TP Hồ Chí Minh, 2023

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu TrườngĐại học Công nghệ Thông tin - Đại học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh vi

đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất thuận lợi cho quá trính học tập và nghiên cứu

Xin trận trọng cảm ơn quý thầy cô giảng viên dạy tại trường vì đã truyền đạt

những kiến thức chuyên ngành bổ ích và những kinh nghiệm thực tế quý báu

thông qua những tiết học lý thuyết và thực hành hấp dẫn Chúng tôi xin trântrọng cảm ơn Thể Tran Tuấn Dũng đã hướng dan trong quá trình thực hiện détài, người đã trực tiếp hướng dẫn, đồng hành không chỉ trong đồ án này mà cảtrong các môn học và đồ án khác tại trường Cuối cùng, do kiến thức còn nhiềuhạn chế nên đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Chúng tôi rất

mong nhận được những nhận xét, ý kiến đóng góp, phê bình từ quý thầy cô để

đồ án được hoàn thiện hơn

Nhóm thực hiện.

Trần Đức Minh

MUC LUC

MỤC LUC 0 nae iiDANH MỤC CÁC KY HIỆU, CÁC CHU VIET TAT iv

DANH MỤC CÁC HINH VẼ_ V

CHƯƠNG 1 TONG QUAN 1

11 Giới thiệu van đề 2 0 Q Q Q QQ Q SỦ 1

1.2 Giới thiệu những nghiên cứu liên quan 5

1.4 Mục tiêu, đối tượng, và phạm vi nghiên cứu 10

1.41 Mục tiêu nghiên đỨU Ặ.Ặ.ẶẶ 10

1.4.2 Đối tượng nghiên cứu 10

1.4.3 Phạm vi nghiên cứu ốc 11

1.5 Cấu trúc khoá luận tốt nghiệp 11

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LY THUYET 12

CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH ĐỀ XUẤT

3.1 Ngữ cảnh ko

3.2 Kiến trúc và định nghĩa mô hình

-3.2.1 Định nghĩa người dùng và chức năng

3.2.2 Thiết kế đơn thuốc

3.3 Luong hoạt động hệ thống

3.3.1 Biểu diễn đơn thuốc thành NFT

3.3.2 Truy vấn đơn thuốc ốc 3.3.3 Mua thuốc theođơn 0.000000 005 CHƯƠNG 4 THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 4.1 Phương pháp và tiêu chí đánh

giá -4.1.1 Phương pháp thực nghiệm

4.1.2 Kết quả thực nghiệm

4.2 Đánh giá bao mật ee ee

CHUGNG 5 KET LUAN

TAI LIEU THAM KHAO

36

36

36

37

38

42 42 42 44

46

46

46

54

54

57

58

DANH MỤC CÁC HINH VE

Hình 1.1 Số liệu về những ca tử vong từ opioid và thuốc kê đơn từ

năm 1999-2021 Qua 3

Hình 1.2 Minh hoa mô hình hệ thống y tế áp dung Blockchain 5

Hình 1.3 Mô hình hệ thống HealthChamn 8

Hình 2.1 Hình minh hoa mô hình Blockchain 12

Hình 2.2 Kiến trúc hệ thống Blockchain 13

Hình 2.3 Hình minh hoa cơ chế Proof of Work (PoS) 15

Hình 2.4 Hình minh họa cơ chế Proof of Stake (PoS) 16

Hình 2.5 Chi tiêu đầu tu vào lĩnh vực Blockchain toàn cầu 2017 đến 2024 @/ @ ' p AG j Ẽ5Ố.Ố 56 ` 17 Hình 2.6 Phan bổ ứng dung của Block chain trong thực tién 19

Hình 2.7 So sánh cơ chế hoạt động của smart contract và hợp dong truyền thống 2 cv 20 Hình 2.8 Minh họa cơ chế hoạt động của smart contract viết bằng ngôn ngữ Solidity 2 ee 21 Hình 2.9 Minh họa mô hình phương pháp Notary 27

Hình 2.10 Minh họa về mô hình Hashed Time-Locked Contracts (HTLC) Na 28

Hình 2.11 Kiến trúc Relay chain của Pokadot 3l Hình 31 Kiến trúc hệ thống Medichain 36

Hình 3.2 Ludng truy xuất thông tin đơn thuốc 43

Hình 3.3 Ludng cấp phát đơn thuốc - 44 Hình 41 Cấu hình Blockchain ằ 49

Hình 42 ERC721 metadata jason 50

Hình 43 File json của đơn thuốc 51

Hình 4.4 Cấu trúc code thực thi quá trình yêu cầu thông tin chi tiết

đơn thuốc cv va 52

Hình 4.5 Cấu trúc code thực thi quá trình yêu cầu cấp phát đơn thuốc 53

CHƯƠNG 1 TONG QUAN

1.1 Giới thiệu van dé

Thuốc kê đơn là những loại thuốc chỉ có thể mua được khi có đơn thuốc từ

bác sĩ hoặc chuyên gia y tế Bộ Y tế Việt Nam liệt kê các loại thuốc này vào

danh mục dựa trên các tiêu chí sau:

e Độc tính thấp: Thuốc không tạo ra sản phẩm phân hủy độc hại trong cơ

thể và không gây ra các phản ứng có hại nghiêm trọng đã được Tổ chức Y

tế Thế giới, cơ quan quan lý y tế Việt Nam hoặc nước ngoài khuyến cáo,bao gồm tử vong, đe dọa tính mạng, buộc phải nhập viện hoặc kéo dài thời

gian nằm viện, để lại di chứng nặng nề hoặc vĩnh viễn, gây dị tật bẩm sinh

6 thai nhi, hoặc bất kỳ phan ứng có hại nào gây hậu quả nghiêm trọng về

mặt lâm sàng.

e Phạm vi liều dùng rộng: An toàn cho moi độ tuổi, không ảnh hưởng

đáng kể đến chan đoán và điều trị các bệnh cần theo dõi lâm sàng.

e Dùng trong trường hợp không nghiêm trọng: Chủ yếu được sử dung

trong điều trị các bệnh không nghiêm trọng, người bệnh có thể tự điều trị

mà không cần đến sự giám sát của người hành nghề y tế

e Đường dùng và dạng thuốc đơn giản: Dé sử dụng, chủ yếu là đường

uống hoặc dùng ngoại da, với hàm lượng, nồng độ phù hợp để người sử dụng

e Không dé bị lạm dụng hoặc sử dụng sai mục đích: Thuốc không gây

nguy cơ lạm dụng hoặc sử dụng sai mục đích, không ảnh hưởng đến an toàn

của người sử dụng.

e Thời gian lưu hành tại Việt Nam ít nhất 5 năm: Thuốc đã được lưu

hành tại Việt Nam ít nhất từ 5 năm trở lên

Thuốc kê đơn, mặc dù mang lại nhiều lợi ích trong việc điều trị các bệnh tật,

nhưng cũng đồng thời mang theo nguy cơ gây hại nếu không sử dụng đúng liều

lượng [1].

Trong thời gian gần đây, lạm dụng thuốc kê đơn đã trở thành một vấn đề

sức khỏe công cộng nghiêm trọng Khả năng tiếp cận và kê đơn quá mức cácloại thuốc như opioid, thuốc an thần và thuốc kích thích đã dẫn đến một cuộc

khủng hoảng sức khỏe công cộng, với tỷ lệ lạm dụng, nghiện ngập, quá liều và

các van đề liên quan tăng lên đáng ke [2].

Người sử dụng cũng như những người cung cấp bất hợp pháp thuốc thường

lạm dụng những loại thuốc này để tận hưởng các tác dụng gây khoái cảm của

chúng [3].

Mặc dù những loại thuốc này có thể mang lại giảm đau ngắn hạn khi được

sử dụng theo đúng toa, nhưng việc lạm dụng chúng đồng nghĩa với những rủi

ro đáng kể Tiềm năng gây nghiện của opioid và các loại thuốc giảm đau theo

toa khác khiến chúng trở nên nguy hiểm khi sử dụng sai cách trong thời gian

dài Lạm dụng có thể dẫn đến phụ thuộc vật lý, cần liều cao hơn, và nguy cơ tử

vong do quá liều

Mọi người đang cố gắng có được những loại thuốc này từ giai đoạn kê đơncho đến quá trình phân phối, thậm chí sử dụng các phương pháp không hợppháp như đi khám nhiều bác sĩ và làm giả tài liệu hoặc toa thuốc [1,3]

Theo thống kê, opioid chiếm gần 70% trong tổng số 128.000 ca tử vong do

rối loạn sử dụng chất gây nghiện vào năm 2019 Rối loạn sử dụng opioid cũng

chiếm đa số trong 71% trong số 18 triệu năm sống khỏe mạnh bị mất sớm do

tử vong sớm va tàn tật vào năm 2019 [4].

Hình 1.1 thể hiện rõ sự tăng đáng kể của số ca quá liều opioid theo thời gian,

đặc biệt là trong những năm gần đây [4] Điều này đưa ra cảnh báo về tình

trạng ngày càng trầm trọng của vấn đề này và đồng thời làm nổi bật tầm quan trọng của các biện pháp ngăn chặn và điều trị hiệu quả để giảm thiểu nguy cơ

cho sức khỏe cộng đồng [2]

Số liệu tử vong từ việc lạm dụng thuốc theo năm

= Tử vong do opioid = Tử vong do thuốc kê đơn khác

sĩ và kiểm soát chặt chẽ việc phân phối thuốc theo toa Tuy nhiên, cả hai mục

tiêu này đều đối mặt với một thách thức chung nghiêm trọng, đó là sự thiếu khảnăng tương tác và giao tiếp hiệu quả giữa các bên liên quan

Trong bối cảnh đi khám nhiều bác sĩ, tình trạng bệnh nhân đến từ nhiều

nguồn khác nhau để đạt được nhiều toa thuốc hoặc ý kiến chan đoán mong

muốn đã tạo ra một thực tế không thuận lợi Các bác sĩ không có thông tin liênquan đến lịch sử bệnh lý của bệnh nhân hoặc các lịch hẹn với các bác sĩ khác,

dẫn đến tình trạng mỗi bác sĩ tham gia vào quyết định điều trị mà không có cái

nhìn tổng thể về tình trạng sức khỏe của bệnh nhân Để giải quyết vấn đề này,

cần thiết lập sự tương tác và chia sẻ thông tin giữa các bác sĩ liên quan [1]

Trong mối quan hệ giữa nhà thuốc và bác sĩ trong quá trình phân phối thuốc

theo toa, sự tương tác cũng trở thành một thách thức quan trọng Khả năng

hạn chế của các đơn vị này để chia sẻ thông tin về việc kê đơn và phát thuốc

có thể dẫn đến việc người dùng lợi dụng hệ thống bằng cách sử dụng cùng một toa thuốc ở nhiều điểm phân phối khác nhau như nhà thuốc và bệnh viện.

Công nghệ blockchain, với tính năng của mình về sự minh bạch, bảo mật và

khả năng ghi chú thông tin theo thời gian, có thể giúp giải quyết các thách thức

nay [5] Các thông tin liên quan đến lich sử bệnh lý va các đơn kê đơn có thể

được chia sẻ an toàn và minh bạch giữa các bác sĩ, đảm bảo rằng mọi quyết địnhđiều trị đều dựa trên cơ sở thông tin toàn diện Đồng thời, việc theo dõi và xác

minh việc phân phối thuốc có thể được thực hiện hiệu quả hơn, ngăn chặn sự

lam dụng va dam bao an toàn cho người dùng cuối cùng

Cần lưu ý rằng các bên liên quan trong quy trình kê đơn thuốc thuộc các tổ chức khác nhau như bệnh viện hoặc chuỗi nhà thuốc, và tất cả các tổ chức này

sử dụng các hệ thống không đồng nhất của riêng họ |6] Các hệ thống này cũng

có thể là một hệ thống truyền thống hoặc một mô hình Blockchain(Hinh 1.2)

vì độ tin cậy cao và ưu điểm của chúng [5].Chinh vì vậy việc medichain là hệ

thống vay trò hỗ trợ và tương tác với các hệ thống có sẵn là một yếu tố quan

trọng Công nghệ blockchain có thể hoạt động như một side chain để cung cấp

tính bảo mật, minh bạch, bất biến và khả dụng để theo dõi và giám sát quá

trình phân phối đơn thuốc Các ứng dụng của công nghệ này đã được nghiêncứu trong quản lý hồ sơ y tế điện tử (EMR) và quản lý dữ liệu thử nghiệm lâm

sàng [7].

Tác động sâu sắc của công nghệ blockchain đối với chăm sóc sức khỏe đượcminh họa bởi nghiên cứu, nhấn mạnh tiềm năng của blockchain trong việc lưutrữ an toàn và cung cấp quyền truy cập phân tán, phi tập trung vào Hồ sơ Y

Blnckchain Network = Smart Contract

Hình 1.2: Minh họa mô hành hệ thống y tế áp dung Blockchain

tế Diện tử (EHR) Dé tương thích với các hệ thống không đồng nhất hiện có, Medichain có thể hoạt động như một side chain cung cấp tính bảo mật, minh bạch, bất biến và khả dụng để theo dõi và giám sát quá trình phân phối đơn

thuốc Trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, quyền riêng tư và bảo mật của bệnhnhân là tối quan trong [7] Điều này cũng áp dụng cho thông tin về thuốc kêđơn, do đó trên NFT đơn thuốc không bao gồm chỉ tiết đó và chi đóng vai trò làĐại diện Điều này giúp giải quyết van đề của người dùng và tăng tính linh hoạt

và giảm yêu cầu xử lý, thông qua việc sử dụng chứng minh không có kiến thức

(ZKP) cho mỗi loại thuốc kê đơn trên token NET tương ứng trên Medichain [7]

1.2 Giới thiệu những nghiên cứu liên quan

Nhiều nghiên cứu đã tập trung vào việc khám phá ứng dụng của công nghệ

blockchain trong lĩnh vực y tế Một đánh giá toàn diện do Khezr và đồng nghiệp

[8] thực hiện đã nghiên cứu 112 công trình học thuật được công bố từ năm

2017 đến 2018 Nghiên cứu này nhằm xác định và phân loại bốn loại ứng dụngblockchain chính trong lĩnh vực y tế

Loại ứng dụng đầu tiên là trao đổi dữ liệu y tế, trong đó công nghệ blockchain

được sử dụng để hỗ trợ quá trình truyền tải và chia sẻ thông tin y tế một cách

an toàn và minh bạch Thứ hai là ứng dụng trong thử nghiệm lâm sàng và chuỗi

cung ứng thuốc, nơi blockchain giúp theo đõi và quản lý hiệu quả các thông tin

liên quan đến thử nghiệm lâm sàng cũng như quá trình sản xuất và phân phối

thuốc

Loại thứ ba là quản lý truy cập hồ sơ, trong đó blockchain được áp dụng để kiểm soát quyền truy cập và xác thực đối với các hồ sơ y tế điện tử Cuối cùng,

ứng dụng thứ tư liên quan đến chia sẻ dữ liệu quy mô lớn và khả năng tương

tác, nơi blockchain hỗ trợ quá trình chia sé dit liệu giữa các bên liên quan một

cách an toàn và hiệu quả.

Phân tích của nghiên cứu đã làm nổi bật tiềm năng của công nghệ blockchain

trong việc đơn giản hóa quy trình xử lý dữ liệu y tế Đồng thời, nó cũng đảmbảo bảo vệ quyền riêng tư và bảo mật thông tin y tế, điều quan trọng trong

môi trường y tế nhạy cảm Công nghệ này có thể giúp cải thiện tính minh bạch,

an toàn và khả năng tương tác trong các hoạt động y tế, đồng thời tạo ra môitrường tin cậy cho việc quản lý và chia sé thông tin y tế

Một cuộc khảo sát đáng chú ý do Chenthara và đồng nghiệp thực hiện [9] đã

tập trung vào đánh giá các thách thức về bảo mật và quyền riêng tư trong hệthống y tế điện tử, và đã nhận thức blockchain như một giải pháp tiềm năng

Bản chất phi tập trung và tính bất biến của công nghệ blockchain có thể giúp

giải quyết những vấn đề hiện tại liên quan đến lưu trữ dữ liệu tập trung, thiếu

kiểm soát truy cập và rủi ro từ một điểm lỗi duy nhất.

Một nghiên cứu khác của Zarour và đồng nghiệp [10| cũng đã tiến hành khảosát về ứng dụng của blockchain trong hồ sơ y tế điện tử (EHR), với kết quả hỗ

trợ blockchain như một công nghệ hữu ích để quản lý và cung cấp quyền truy

cập an toàn vào lịch sử y tế của bệnh nhân Sự phi tập trung của blockchain

cung cấp sự minh bach và khả năng kiểm soát truy cập được đánh giá cao trong

việc bảo vệ thông tin y tế nhạy cảm của bệnh nhân

Cả hai nghiên cứu này đều nhấn mạnh tiềm năng của blockchain trong việc

cải thiện bảo mật và quản lý quyền riêng tư trong lĩnh vực y tế Sự tích hợp của

blockchain có thể giúp day lui những thách thức liên quan đến an ninh thong tin và kiểm soát truy cập, tạo ra một hệ thống linh hoạt và an toàn hơn đối với

việc lưu trữ và chia sẻ dit liệu y tế quan trọng Điều này có thé đóng góp vào sự

tiến bộ trong việc quản lý thông tin y tế và nâng cao chất lượng chăm sóc sức

khỏe.

Nhiều nghiên cứu đã tận dụng sức mạnh của hợp đồng thông minh trên nền

tảng blockchain để cải thiện quản lý chuỗi cung ứng trong lĩnh vực y tế Rigg

và đồng nghiệp [11] đã thực hiện một phân tích sâu rộng về các mô hình lạmdụng thuốc kê đơn, với việc xác định rằng việc mua bán thuốc giữa nhiều bác

sĩ và sự xâm phạm trong chuỗi cung ứng là những yếu tố chủ yếu gây ra vấn đề

này.

Theo họ, việc áp dụng blockchain có thể giải quyết những thách thức này

thong qua việc thiết lập tính minh bạch, khả năng truy xuất nguồn gốc và cải

thiện quản lý truy cập trong chuỗi cung ứng Khezr và đồng nghiệp [8] cũng

đồng tình với quan điểm này, nhấn mạnh rằng công nghệ blockchain có thể cung

cấp những lợi ích quan trọng trong việc theo dõi và quản lý chuỗi cung ứng y

tOn»

Chenthara va đồng nghiệp [9] đồng lòng với nhận định trên, chi ra rằng so

với các hệ thống theo dõi tập trung truyền thống, blockchain mang lại lợi thế

về bảo mật thông qua số cái phân tán và cơ chế đồng thuận Sự phi tập trung

của blockchain không chi tăng tính minh bach trong quá trình ghi lại các giao

dịch, mà còn giúp ngăn chặn các hành vi gian lận và làm tăng sự tin tưởng trong

chuỗi cung ứng y tế

Những nghiên cứu này cùng nhau nhấn mạnh tiềm năng của blockchain trong

việc cải thiện hiệu suất và an ninh của chuỗi cung ứng y tế, hứa hẹn một tương

lai trong đó công nghệ này có thể đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết

những thách thức ngày càng phức tạp trong lĩnh vực này.

Tác giả của [12] đã đề xuất một hệ thống blockchain với quyền truy cập được

Pharmacist ew

si» Drug Genesis

Block Access Control uy

gọi là HealthChain (xem Hình 1.3) để giải quyết vấn đề lạm dụng đơn thuốc

và tình trạng đi khám nhiều bác sĩ, gây ra việc tạo nhiều đơn thuốc không cần

thiết Nghiên cứu tập trung vào việc áp dụng công nghệ blockchain và lưu trữ

phân tán IPFS để chuyển đổi số hóa quy trình khám chữa bệnh và cấp thuốc

Mặc dù thiết kế đề xuất có vẻ hứa hẹn trong việc giảm thiểu tình trạng lạm

dụng thuốc, nhưng phương pháp của tác giả vẫn thiếu đi tính ứng dụng thực

tế, tạo ra một số thách thức khi triển khai vào thực tế.

Cu thể, nhóm tác giả chỉ tập trung vào bệnh nhân, dược sĩ và bác sĩ trong hệ

thống mà không đề cập đến vai trò của bệnh viện, một bên liên quan quan trọngkhác Giữa các bệnh viện thường có sự cạnh tranh, và việc lưu trữ chi tiết don

thuốc của bệnh nhân có thể tạo ra xung đột về lợi ích giữa các bệnh viện Ngoài

ra, đơn thuốc chỉ là một phần nhỏ của thông tin y tế của bệnh nhân, thườngđược lưu trữ và quản lý chủ yếu tại hệ thống của bệnh viện Do đó, thiết kế hệ

thống cần xem xét khả năng tương thích với hệ thống hiện tại của bệnh viện để

đảm bảo tính khả thi và tính ứng dụng cao khi triển khai trong thực tế.

Goldwasser và đồng nghiệp [13] đã giới thiệu khái niệm chứng minh không có

kiến thức (ZKP) nhằm xác minh các tuyên bố một cách riêng tư mà không tiết

lộ thông tin bí mật đầu vào Ý tưởng này đã thu hút sự chú ý đáng kể trong

ngữ cảnh của blockchain, đặc biệt là với tính chất bảo vệ quyền riêng tư mà nó

mang lại Trên cơ sở này, ZoKrates đã mở mã nguồn để triển khai các ZKP như

zk-SNARKs, tạo điều kiện cho tích hợp chúng với nền tang Ethereum [14] Các

công nghệ này không chỉ cung cấp khả năng xác minh tuyên bố mà không cần

tiết lộ thông tin chỉ tiết, mà còn mang lại lợi ích lớn về quyền riêng tư trong cácứng dụng blockchain và hệ thống khác

Trong bối cảnh này, nghiên cứu của chúng em nhằm đưa ra một đóng góp

mới bằng cách kết hợp các ưu điểm của blockchain và ZKP Chúng em giới thiệu

Medichain, một hệ thống giám sát đơn thuốc đa chuỗi mới sử dụng các hợp đồngthông minh, ZKP va khả năng tương tác chéo chuỗi Bằng cách này, chúng emcung cấp khả năng xác minh riêng tư hồ sơ y tế trên các cơ sở dữ liệu phân

tán không đồng nhất N6 lực này nhằm thúc day sự phát triển của lĩnh vực này

thông qua một khung làm việc thống nhất, hứa hẹn sự tiến bộ trong ứng dụng

thực tế của blockchain và ZKP

1.3 Giải pháp đề xuất

Chính vì lẽ đó, nghiên cứu này giới thiệu Medichain, một hệ thống blockchaindành cho việc quản lý toàn diện chuỗi cung ứng thuốc theo toa Bằng cách tậndụng các đặc tính bảo mật, minh bạch và bất biến của công nghệ blockchain,

Medichain thiết lập một hệ thống số cái liên kết để ghi lại và theo dõi các giao

dịch đơn thuốc trên các mạng lưới chăm sóc sức khỏe đa dạng Đặc biệt, thông

qua việc tích hợp chứng minh không kiến thức, Medichain xác thực và mã hóachỉ tiết đơn thuốc một cách bảo vệ quyền riêng tư, dam bảo rằng thông tin nhạy

cảm của bệnh nhân được bảo mật.

Medichain sử dụng kiến trúc đa chuỗi để liên kết một cách mượt mà các

blockchain độc lập của các bên liên quan trong ngành chăm sóc sức khỏe, bao

gồm bác sĩ kê đơn, nhà thuốc phân phối và cơ quan quản lý Trong một hệ sinhthái tương tác như vậy, các hợp đồng thông minh tự động hóa quy trình công

việc liên quan đến đơn thuốc, biểu diễn chúng dưới dạng tài sản phi thương mại

được quản lý thông qua các ví tiện ích cho người dùng.

Tính chất cơ bản của Medichain là ngăn chặn các hành vi lạm dụng bằng

cách giới thiệu tính năng có khả năng xác minh, khả năng truy xuất nguồn gốc

và kiểm soát truy cập mà các hệ thống truyền thống trước đây không thể đạt

được Các thử nghiệm phức tạp đã chứng minh rằng Medichain duy trì sự minhbạch trong quá trình giữ cho quyền riêng tư của người dùng được bảo vệ Cáckết quả của nghiên cứu này củng cố ý kiến rằng việc kết hợp giữa blockchain và

chứng minh không kiến thức là một giải pháp tiềm năng để đơn giản hóa theo

doi đơn thuốc trên quy mô toàn cầu

Tổng cộng, Medichain mục tiêu là giảm thiểu tinh trạng lam dụng thuốc theo

toa bằng cách xây dựng lại ngành công nghiệp đang đối mặt với các thách thức

từ các hệ thống dữ liệu phân tách và sự giám sát kém hiệu quả trong khâu phân

phối

1.4 Mục tiêu, đối tượng, và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu

e Xây dựng, triển khai hệ thống quản lý Medichain dựa trên Blockchain nhằm

quản lý việc tạo và cấp phát thuốc kê đơn

e Tích hợp với giải pháp liên chuỗi và thuật toán Zero knowledge proof nhằm

tối wu và tăng tính khả thi trong việc triển khai thực tiễn của hệ thống.

1.4.2 Đối tượng nghiên cứu

e Công nghệ Blockchain

e Các giải pháp liên chuỗi

e Quy trình kê và quản lý thuốc kê đơn

e Thuật toán Zero knowledge proof

1.4.2 Pham vi nghiên cứu,

Phạm vi nghiên cứu gồm triển khai 2 mạng Blockchain là Ethereum và

Quo-rum đại diện cho 2 bệnh viện, xây dựng mạng blockchain thứ 3 làm trung gian

tạo giao tiếp liên chuỗi, trao đổi dữ liệu, và tích hợp hệ thống danh tính phi

tập trung Thảo luận về độ an toàn, chi phí, hiệu năng và tính thực tế của hệ

thống đề xuất

1.5 Cau trúc khoá luận tốt nghiệp

Khóa luận được trình bày với cấu trúc như sau:

e Chương 1 Tổng quan đề tài Chương 1 giới thiệu tổng quan về đề tài nghiên

cứu, các công trình liên quan, mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu

và phạm vi nghiên cứu.

e Chương 2 Cơ cd lý thuyết Chương 2 trình bay các kiến thức tổng quan

về công nghệ Blockchain, ứng dụng Blockchain trong lĩnh vực chăm sóc sức

khỏe, giới thiệu về các giải pháp cho giao tiếp liên chuỗi, giới thiệu về thuật

toán Zero knowledge proof.

e Chương 3 Mô hình đề xuất Chương 3 mô ta chi tiết về hệ thống Medichain

và các chức năng cốt lõi nhằm đáp giải quyết và đáp ứng quy trình quản lýthuốc

e Chương 4 Thực nghiệm và đánh giá Chương 4 trình bày quá trình thực

nghiệm hệ thống, các kịch bản thử nghiệm và đánh giá kết quả.

e Chương 5 Kết luận Chương 5 tổng kết quá trình nghiên cứu, xây dựng hệ

thống và đề xuất các hướng triển trong tương lai.

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYET

2.1 Blockchain

2.1.1 Giới thiệu chung vé Blockchain

Công nghệ blockchain, ban đầu được đề xuất bởi Nakamoto [15], là một hệthống phân tán được xây dựng bởi các nút, trong đó mỗi nút giữ một bản sao

của blockchain Thông thường, blockchain được duy trì bởi một mạng lưới các

nút chịu trách nhiệm xác thực và xác minh giao dịch Các nút trong hệ thống

blockchain tham gia vào cuộc cạnh tranh để tạo ra các khối dựa trên thuật toán

đồng thuận và nhận phần thưởng token Do sự khác biệt về thứ tự giao dịch,

cấu trúc dit liệu và thuật toán đồng thuận của các chuỗi blockchain đa dạng,

việc chuyển giao dịch giữa các hệ thống blockchain không đồng nhất trở nên

khó khăn Điều này khiến dữ liệu của các hệ thống blockchain khác nhau cô lập,

giới hạn đáng kể việc áp dụng công nghệ blockchain Vấn đề này phát sinh do

sự không đồng nhất của các hệ thống blockchain và thiếu chuẩn hóa trong giao

thức truyền thông

BI, ae 1 Fg

@ Validator Node @ Memeber Node

Hình 2.1: Hình minh họa mô hành Blockchain

Về bản chất, blockchain là một chuỗi các khối dit liệu được liên kết chặt chẽ,

an toàn và hoạt động một cách phi tập trung Nó tạo nên một hệ thống phântán, công khai, bất biến, đồng thuận giữa các bên tham gia Trong khi các cơ sở

dữ liệu truyền thống dễ bị tấn công, thiếu tính minh bạch và tập trung quyền

lực, thì blockchain vượt trội hơn hắn ở các khía cạnh:

Application Internet of Things, Smart City, Mar ket

Layer Security, Health Records

Contact Algorithm, Smart Contract, Script Code

Layer

Incentive Issuance Mechanism, Allocation

Layer Mechanism

Consensus PoW, DAG, PoS, PoE, PoX, BFT, PoL,

Layer PoET etc.,

P2P Network, Communication Mechanism, Verification Mechanism

Hình 2.2: Kiến trúc hệ thống Blockchain

e An toàn, bao mật cao: Các thuật toán mã hóa và chứng thực giúp ngăn

chặn nguy cơ giả mạo, đánh cắp dữ liệu

e Minh bạch: Moi thành viên đều có thé xem xét, xác minh các giao dich

đã xảy ra trên blockchain.

e Phi tập trung: Dữ liệu được lưu giữ phân tấn trên một mạng lưới mấy

tính Điều này giúp hệ thống hoạt động liên tục, không bị lỗi đơn điểm.

e Bất biến: Sau khi ghi vào blockchain, các dit liệu trở nên bất biến và không

thể bị thay đổi Chính vì những đặc tính cốt lõi vượt trội đó mà blockchain

đang được ứng dụng mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực, mang đến kỷ nguyên

công nghệ mới Nhiều chuyên gia tin rằng blockchain sẽ chuyển đổi căn bản

mọi mặt đời sống thế giới

Về cơ bản, ý tưởng blockchain dựa trên một vài khái niệm chính:

e Quan trọng nhất trong quá trình xây dựng mạng blockchain là quá trình

liên kết các khối dữ liệu thành chuỗi thông qua việc sử dụng mã băm (hash)

Mã băm không chỉ dam bảo tính toàn vẹn của dữ liệu mà còn tạo ra một

mối liên kết logic mạnh mẽ giữa các khối Mỗi khối mới được thêm vào cuối

chuỗi theo thứ tự thời gian, tạo ra một hình ảnh chi tiết và chân thực về

mọi sự kiện và hoạt động đã diễn ra trên hệ thống

e Tiếp theo, để đạt được sự tin cậy và đồng thuận trong hệ thống, một cơ chế

đồng thuận giữa các nút tham gia là vô cùng quan trọng Hiện nay, hai cơ

chế phổ biến là Proof of Work (PoW) và Proof of Stake (PoS) Trong PoW (Hình 2.3), các nút phải tiêu tốn năng lượng để giải quyết các bài toán máy tính phức tạp để có quyền thêm khối mới vào chuỗi Ngược lại, PoS (Hình

2.4) dựa vào sự đóng góp tài chính và lợi ích để chọn nút thêm khối, giảm

thiểu lượng năng lượng tiêu thụ.

e Ngoài ra, không thể không nhắc đến khả năng lập trình và thực thi các

hợp đồng thông minh trên nền tang blockchain Hợp đồng thông minh này

không chỉ tự động hóa quá trình giao dịch mà còn thực hiện các điều khoản

hợp đồng mà không cần sự can thiệp từ bên thứ ba Điều này mang lại tính

linh hoạt và tính tự động hóa trong việc thực hiện các thỏa thuận và giao

dịch trên mạng blockchain, tăng cường tinh an toàn va minh bạch trong

quá trình tương tác Điều này đặc biệt quan trọng khi xem xét ứng dụng

của blockchain trong các lĩnh vực như tài chính, chứng khoán, và quản lý

chuỗi cung ứng

Nhờ có 3 yếu tố then chốt đó mà blockchain có thể van hành như một hệ thống

phân tán, độc lập, an toàn, minh bạch và hiệu quả mà không cần sự quản lý

của bất kỳ tổ chức trung ương nào Đó chính là những đặc điểm mang tính

cách mạng của công nghệ blockchain Điều này giúp nhiều ngành hàng và lĩnh

vực dau từ và chuyển đổi qua công nghệ blockchain và tăng dần theo từng năm

(Hình 2.8).

Proof of Stake

In a PoS network, the creator of a block

is chosen according to certain criteria, such as wealth

are thus more cost-effective

Hinh 2.4: Hinh minh hoa co ché Proof of Stake (PoS)

Worldwide spending on blockchain solutions from 2017 to 2024

(in billion U.S dollars)

18

6.6

45

0.95

Hinh 2.5: Chi tiêu đầu tu uào lĩnh vuc Blockchain toàn cầu 2017 đến 2024

Blockchain không chỉ don thuần là một công nghệ, ma còn là một hệ sinh

thái phong phú và da dạng với nhiều loại hình blockchain khác nhau, phù hợpvới nhiều ứng dụng thực tiến

Theo cách phân loại phổ biến, có 4 loại blockchain cơ bản:

e Blockchain công khai (Public blockchain)

— Là loại blockchain mở, cho phép bất cứ ai cũng có thể tham gia, xác

thực giao dịch và lưu trữ dữ liệu.

— Vận hành theo mô hình phi tập trung, không có sự kiểm soát của bên

thứ ba.

— Đảm bảo tính minh bạch và bất biến của dữ liệu

— Phổ biến nhất hiện nay là Bitcoin và Ethereum.

e Blockchain riêng tư (Private blockchain)

— Chỉ cho phép các bên được ủy quyền mới có thể tham gia và xác thực

giao dịch.

— Có sự kiểm soát và bảo mật cao hơn so với public blockchain.

— Thích hợp hơn cho các ứng dụng trong doanh nghiệp và tổ chức.

e Blockchain lai (Hybrid blockchain)

— Kết hợp cả tính chất công khai của public và sự kiểm soát của private

blockchain.

— Cho phép một số hoạt động công khai nhưng vẫn giữ quyền quản trị

then chốt

— Linh hoạt hơn, có thể điều chỉnh theo nhiều mô hình ứng dụng.

e Blockchain liên minh (Consortium blockchain)

— Được vận hành bởi một nhóm các tổ chức thông qua một thỏa thuận.

— Chỉ các thành viên trong liên minh mới có quyền xác thực giao dịch.

— Bao đảm tính riêng tư nhưng cũng có tinh minh bạch giữa các bên.

Ứng dụng blockchain không chỉ giới hạn trong lĩnh vực tiền điện tử mà còn được

mở rộng sang nhiều ngành quan trọng khác của đời sống (Hình 2.6).

Trong lĩnh vực tài chính, blockchain giúp tăng tốc độ giao dịch, cắt giảm chi

phí đồng thời đem lại sự an toàn và minh bạch cao cho các hoạt động tài chính

Các giao dịch tài sản, chuyển tiền hay các hợp đồng phức tạp có thể được thực

hiện một cách an toàn mà không cần sự tham gia của bên thứ ba

Trong lĩnh vực chuỗi cung ứng và vận tải, blockchain cho phép doanh nghiệp

theo dõi chỉ tiết nguồn gốc, xuất xứ của hàng hóa từ khi mới được sản xuất cho

đến khi vận chuyển tới tận tay người tiêu dùng Điều này nâng cao tính minh

bạch, giúp phát hiện nhanh các gian lận thương mại cũng như đảm bảo sự an

toàn cho hàng hóa.

Surveyed Use Cases

Hình 2.6: Phan bổ ting dung của Block chain trong thực tiễn.

Trong lĩnh vực y tế, việc ứng dung blockchain sẽ cho phép lưu trữ va chia sẻ

hồ sơ, dữ liệu bệnh án giữa các cơ sở y tế một cách dễ dàng, an toàn và đảmbảo quyền riêng tư của bệnh nhân Đồng thời, các nghiên cứu khoa học cũng có

thể được công bố và chia sẻ một cách nhanh chóng thông qua blockchain.

2.1.2 ETHEREUM va Hợp đồng thông minh (Smart contracts)

Ethereum là một mang blockchain phi tập trung cho phép tao ra va thực thi

các hợp đồng thông minh, đó là các thỏa thuận tự thực thi giữa các bên được ma

hóa trên blockchain [16] Một trong những tính năng quan trọng của Ethereum

là Máy ảo Ethereum (EVM), một máy ảo cho phép nhà phát triển viết các hợp

đồng thông minh bằng các ngôn ngữ lập trình khác nhau, bao gồm Solidity vàVyper Những hợp đồng thông minh này được thực thi trên EVM, đảm bảo

chúng chạy chính xác theo những gì được lập trình, không có khả năng bị kiểm

duyệt, gian lận hoặc can thiệp từ các bên thứ ba Ether (ETH) là tiền điện tử

gốc của mạng Ethereum, được sử dung để thanh toán phí giao dịch và thúc đẩy

các nhà khai thác để xác thực giao dịch và duy trì mạng Với công nghệ đột phá

và hệ sinh thái sôi động của các nhà phát triển và ứng dụng, Ethereum đã trở

thành một trong những mạng blockchain phổ biến nhất để xây dựng các ứng

dụng và giao thức phi tập trung.

Hợp đồng thông minh, còn gọi là hợp đồng điện tử thông minh, là một hìnhthức thỏa thuận điện tử trên nền tảng công nghệ blockchain Loại hợp đồng này

có khả năng tự động thực thi các điều khoản đã được lập trình sẵn mà khôngcần sự can thiệp của bên thứ ba

TRADITIONAL CONTRACT SMART CONTRACT

PARTIES CONTRACT 38° PARTY EXECUTION PARTIES SMARTCONTRACT EXECUTION

Hình 2.7: So sánh cơ chế hoạt động của smart contract va hợp dong truyềnthống

Ưu điểm của hợp đồng thông minh là tính minh bạch và khả năng kiểm soát

chi phí, thời gian thực hiện hợp đồng tốt hơn so với hợp đồng truyền thống Các

điều khoản của hợp đồng được biểu diễn thành mã hoá không thể thay đổi và

lưu trữ công khai trên một mạng lưới phân tán Điều này hạn chế tối đa rủi rotranh chấp, giả mạo thông tin khi thực thi hợp đồng

Các tính chất đặc trưng của hợp đồng thông minh bao gồm: có khả năng

tự động thực thi mà không cần sự tham gia của bên thứ ba; được sao chép và

phân phối trên nhiều máy tính để đảm bảo tính toàn vẹn và tránh thay đổi trái phép; có tính bất biến, nghĩa là nội dung không thể bị thay đổi sau khi đưa lên

blockchain; có tính tin cậy cao, hoạt động chính xác theo cách nó được xây dựng

mà không can thiệp của con người; có tính công khai, minh bạch, mọi người đều

có thể kiểm tra mã nguồn; và tiết kiệm đáng kể thời gian, chi phí cho các bên

tham gia.

Tuy nhiên, hợp đồng thông minh vẫn chưa thể thay thế hoàn toàn hợp đồng

truyền thống do chúng không phù hợp với mọi loại hợp đồng Việc áp dụng còn

phụ thuộc vào bản chất và phạm vi của từng loại hợp đồng cũng như các quy

định pháp lý tại từng quốc gia, khu vực.

Solidity là ngôn ngữ lập trình chuyên dụng để phát triển hợp đồng thông minh

trên Ethereum Đây là ngôn ngữ typ có cú pháp tương tự JavaScript, C++ va

Python nên dễ học và sử dụng Solidity cho phép xây dựng các hợp đồng thông

minh tuân thủ mô hình lập trình hướng đối tượng, tạo điều kiện thuận lợi cho

việc câu hình, bảo trì và nâng cấp.

Smart

Contract

Hình 2.8: Minh họa cơ chế hoạt động của smart contract tiết bằng ngôn ngữ

Solidity.

Cấu trúc cơ ban của một hợp đồng thông minh trong Solidity bao gồm:

pragma directive để khai báo phiên bản compiler; contract đóng vai trò là lớp

trong OOP, bên trong chứa toàn bộ dữ liệu và ham cần thiết; state variables làcác biến lưu trữ trạng thái và dữ liệu hợp đồng; functions định nghĩa chức năng

và nghiệp vụ, bao gồm các lệnh, điều kiện, logic để thực thi hợp đồng; và events

để ghi lại log các hoạt động của hợp đồng.

Các công cụ biên dịch hợp đồng thông minh giúp đơn giản hóa việc phát triển

bằng cách cho phép người dùng viết bằng các ngôn ngữ phổ biến, sau đó tự động

biên dịch ra ngôn ngữ chuyên dụng Quá trình biên dịch giúp tối ưu hóa hiệu

suất thực thi hợp đồng thông minh trên blockchain

2.1.3 Non-fungible Tokens(NFTs)

NFTs là viết tắt của "Non-Fungible Tokens," là một dang tiện ích token chạy

trên nền tảng blockchain, nổi bật với đặc điểm tính duy nhất và không thể thay

đổi của mỗi đơn vị Sự độc đáo của NFT được đảm bảo thông qua sự kết hợp

của công nghệ blockchain và hợp đồng thông minh, giúp tạo ra một hệ thốngchứng nhận quyền sở hữu số vô cùng hiệu quả

Mỗi NFTs chủ yếu đại diện cho một tài sản số cụ thể, từ những tác phẩm

nghệ thuật kỹ thuật số đến các đối tượng ảo, đặc trưng bởi sự không thể thay

thế hoặc chia nhỏ thành đơn vị nhỏ hơn Diều này tạo ra khả năng theo dõi

và chứng minh tính duy nhất của tài sản số, tăng cường giá trị và ý nghĩa củachúng trong môi trường số hóa ngày càng mở rộ

Một trong những thành phần quan trọng của NFTs là sự minh bach và không

thể gian lận của blockchain Mỗi giao dịch NFTs được ghi lại công khai và không thể thay đổi, tạo nên một lịch sử rõ ràng về sự sở hữu và chuyển nhượng Điều này không chỉ tạo ra niềm tin giữa các bên tham gia mà còn thúc đẩy tính công

bằng và minh bạch trong thị trường tài sản số.

Hơn nữa, sự linh hoạt của hợp đồng thông minh trên blockchain cho phépnhững điều khoản và điều kiện đặc biệt được tích hợp trực tiếp vào NFTs Điều

này có thể bao gồm quyền lợi sở hữu, quyền tác giả, hoặc thậm chí là cơ hội

chia sẻ lợi nhuận từ các giao dịch tiếp theo Điều này không chỉ giúp tăng giá

trị của NFTs mà còn mở ra những khả năng sáng tạo mới trong cách quản lý

và giao dịch tài sản số

Trong số các tiêu chuẩn NFTs, ERC-721 (Ethereum Request for Comments

minh, giúp xác nhận tính duy nhất và thuận lợi quá trình chuyển nhượng.

Hợp đồng thông minh của ERC-721 thường xuyên sử dụng hàm callback để

xác nhận quyền sở hữu và quyền chuyển nhượng giữa các bên Mỗi token được

đặc tả bởi một ID duy nhất, và thông tin chi tiết của token được lưu trữ trong

hợp đồng thông minh Quá trình chuyển nhượng diễn ra thông qua giao thức xác nhận bằng hợp đồng thông minh, giảm thiểu rủi ro gian lận và đảm bảo

tính minh bạch.

Ngoài ra, ERC-721 cũng quy định cách xử lý metadata của NFTs Thong tin

chỉ tiết như tác giả, năm sáng tạo, và mô tả của tác phẩm có thể được liên kết với token thông qua các tiêu chuẩn metadata, tăng tính tương tác và giá trị

thêm cho NFTs.

NFTs mang lại nhiều lợi ích đối với việc chứng nhận sở hữu trong môi trường

kỹ thuật số Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của NFTs là khả năng minh bach và không thể thay đổi trên blockchain Điều này có nghĩa là thông tin về sở hữu của một tác phẩm nghệ thuật hoặc sản phẩm kỹ thuật số có thể được kiểm tra và xác minh một cách dễ dàng, mà không cần phải tin tưởng vào

bất kỳ bên trung gian nào Điều này giúp người sở hữu NFTs cảm thấy an tam

và chắc chắn về quyền lợi của họ

Giao dịch trực tuyến cũng trở nên thuận tiện hơn nhờ vào sự tự động hóa củablockchain Việc này loại bỏ nhu cầu phải thực hiện các giao dịch thông qua các

bên trung gian, giảm chi phí và tăng tốc quá trình Người mua và người bán có

thể tương tác trực tiếp mà không gặp phải các rủi ro liên quan đến sự không

minh bạch hoặc trung gian không đáng tin cậy.

2.2 Giao tiếp liên chuỗi

Giao tiếp liên chuỗi, hay còn được biết đến với thuật ngữ tiếng Anh là chain communieation," đại diện cho một khái niệm cực kỳ quan trọng và đầy

"cross-thách thức trong lĩnh vực công nghệ blockchain Day không chỉ là một cơ chế

đơn thuần, mà còn là sự kết hợp tỉnh tế giữa các blockchain độc lập và khácbiệt, nhằm tạo ra một hệ thống tương tác đồng bộ và an toàn

Vấn đề chính mà giao tiếp liên chuỗi giải quyết là khả năng kết nối và tươngtác giữa các blockchain Trong thế giới ngày nay, nhiều blockchain độc lập tồn

tại, mỗi cái mang đặc điểm và mục tiêu riêng biệt Tuy nhiên, sự thiếu hụt kết

nối giữa chúng đã tạo ra rào cản, làm giảm hiệu suất và hiệu quả của cả hệ sinh

thái blockchain.

Giao tiếp liên chuỗi đóng vai trò quan trọng như một công cụ kết nối, mở ra

cánh cửa cho sự tương tac linh hoạt, an toàn và hiệu quả giữa các blockchain

khác nhau No không chỉ là một bước đi quan trọng để giải quyết những thách thức kỹ thuật, mà còn là chìa khóa mở ra cho sự phát triển toàn diện của hệ

sinh thái blockchain.

Việc xây dựng hệ sinh thái blockchain liên kết là một mục tiêu quan trọng, vàgiao tiếp cross-chain giúp nâng cao khả năng tương tác, mở ra các trường hợp

sử dụng và ứng dụng đa dạng Diều này không chỉ tăng cường tính linh hoạt

của blockchain mà còn tạo ra một nền tang đa chiều, thúc day sự đổi mới và sự phát triển trong cộng đồng blockchain toàn cầu Đồng thời, nó còn giúp giảm

bớt sự đóng rắn giữa các hệ thống và tạo điều kiện thuận lợi cho sự kết hợp và

tương tac không giới han.

2.2.1 Notary scheme

Trong lĩnh vực đạt được tinh liên kết chuỗi khối, phương pháp tiếp cận ban

đầu tập trung vào việc sử dụng các bên trung gian, hay còn được biết đến với tên

gọi "notary" [17] Các chương trình công chứng này đặt ra một giải pháp dang

tin cậy, tham gia vào quá trình chứng nhận tính hợp lệ của các giao dịch xuấtphát từ các chuỗi khối khác nhau [18] Bên thứ ba đáng tin cậy, trong trường

hợp này, được hình thành dưới dạng một nhóm các thực thể được gọi là notary

nodes (Hình 2.9), và chúng đảm nhận nhiệm vụ quản lý và điều phối giao tiếp

giữa các chuỗi khối

Notary nodes, trong ngữ cảnh của hệ sinh thái blockchain, đóng vai trò quan

trọng như những nhà trung ương chứng nhận và xác minh thông tin giữa các

chuỗi khối độc lập Với sự không tin tưởng tồn tại giữa các blockchain hoạt độngđộc lập, notary nodes trở thành bộ lọc trung gian, giúp xác thực và truyền tải

thông tin một cách an toàn và đáng tin cậy.

Mô hình này giúp giải quyết vấn đề kết nối giữa các blockchain, nơi notarynodes chịu trách nhiệm đảm bảo tính nhất quán và đáng tin cậy của giao tiếp

Họ không chỉ là bộ lọc thông tin mà còn là người giữ vai trò quan trọng trong

việc giảm bớt rủi ro và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu truyền tải

Với sự tham gia của notary nodes, hệ thống giao tiếp giữa các chuỗi khối trở

nên mạnh mẽ hơn, mở ra cánh cửa cho tính tương tác linh hoạt và hiệu quả giữa

các hệ thống độc lập Mô hình này cung cấp một cơ chế an toàn để xác nhận và

truyền tải thông tin, đồng thời tạo ra một cầu nối đáng tin cậy giữa những thế

giới khác nhau của blockchain.

Cu thể, trong quá trình có yêu cầu giao tiếp giữa hai blockchain A và B, các

notary nodes đảm nhận vai trò quan trọng Ban đầu, khi có giao dịch hoặc dữ

liệu cần được chuyển từ blockchain A, notary nodes sẽ nhận thông tin này Bước

tiếp theo là quá trình xác minh và ký vào giao dịch đó, một quy trình mà các

notary nodes thực hiện trước khi chuyển nó sang blockchain B.

Quá trình xác minh và ký vào giao dịch không chỉ đảm bảo tính hợp lệ của

thông tin mà còn tạo ra một dấu ấn số chữ ký số để xác nhận tính xác thực của

dữ liệu Một khi giao dịch đã được ký bởi notary nodes, nó sẽ được truyền tải

sang blockchain B để thực hiện quá trình xác nhận cuối cùng.

Trên blockchain B, quy tắc được áp dụng là chỉ chấp nhận giao dịch khi ít

nhất 2/3 số lượng notary nodes đã xác nhận tính hợp lệ của nó Diều này đồng

nghĩa với việc để giao dịch được chấp nhận, nó cần sự đồng thuận từ một phần

lớn đáng kể của notary nodes Quy định này được thiết kế để đảm bảo tính xác thực và toàn vẹn của dữ liệu được chuyển giao, tránh rủi ro và đảm bảo rằng

thông tin trên cả hai blockchain đều được duy tri với mức độ đáng tin cậy cao

Tuy nhiên, cơ chế trên không phải là hoàn hảo và đối mặt với một số hạn

chế đáng kể Một trong những vấn đề quan trọng là khả năng mở rộng của nó,

đặc biệt là khi phải xử lý một lượng lớn các giao dịch Sự tăng trưởng đột ngột

trong số lượng giao dịch có thể dẫn đến tình trạng tắc nghẽn, làm giảm hiệu

suất và đồng thời làm suy giảm tính tương tác của hệ thống

Ngoài ra, cơ chế này cũng mang theo van đề về tính tập trung (centralization),khi mà quyết định cuối cùng về việc chấp nhận giao dịch hoặc không chấp nhận

nó tập trung vào một số lượng notary nodes Điều này có thể tạo ra điểm yếu

về bảo mật, vì nếu một số lượng lớn notary nodes bị kiểm soát bởi một bên thứ

ba không tốt, có thể dẫn đến rủi ro về an toàn thông tin và tính xác thực của

đữ liệu.

Hơn nữa, cơ chế này cũng mở ra khả năng bị tấn công từ phía bên ngoài Các

kẽ hở bảo mật có thể được tận dụng để thực hiện các hành động gian lận hoặc

tấn công mạng, gây nguy cơ đến tính toàn vẹn của thông tin và hoạt động của

hệ thống

Thêm vào đó, việc tăng số lượng notary nodes, mặc dù có thể tăng cường độ

đồng thuận và tính an toàn, nhưng cũng mang theo chỉ phí và thời gian xử lý

đáng kể Sự gia tăng này đồng nghĩa với việc phải thu thập và xác minh nhiều

chữ ky hơn, làm tăng khối lượng công việc và chi phí liên quan đến quá trìnhnày Do đó, đây là những thách thức quan trọng cần được đối mặt và giải quyết

khi triển khai cơ chế giao tiếp liên chuỗi sử dụng notary nodes.

Source blcokchain Destination blcokchain

~ Data transfer

Notary nodes

3.Gateway routes and

2.Notary verifies and forwards the transactions after signs the transactions collecting the signatures of

more than 2/3 notary nodes

1 Submit cross-chain transactions to the notary

node in the gateway

Hình 2.9: Minh họa mô hành phương pháp Notary.

2.2.2 Hashed Time-Locked Contracts (HTLC)

Hashed Time-Locked Contracts (HTLC) được triển khai thông qua các hợp

đồng thông minh, đảm bảo khả năng thực hiện hoặc hủy bỏ hai giao dịch bị

khóa trong một khoảng thời gian cụ thể, nhằm cung cấp cơ chế cho giao dịch

nguyên tử xuyên chuỗi [19], [18] Đối với sự tiện lợi và độ an toàn, G Malavolta

và đồng nghiệp [20] đề xuất một biến thé của HTLC, được gọi là HTLC đa nhảy

dựa trên khóa Mô hình này không chỉ có khả năng mở rộng mà còn đảm bảo

tính an toàn khi chuyển tiền qua các giai đoạn hoặc nhảy trung gian khác nhau.

Tuy nhiên, mặc dù có những wu điểm nổi bật, việc triển khai HTLC vẫn đối mặt với một số hạn chế quan trọng Cụ thể, sự thành công của cách tiếp cận

này đòi hỏi sự trực tuyến đồng thời của cả hai bên tham gia quá trình giao dịch,

điều này tạo ra những hạn chế đối với khả năng ứng dụng trong các kịch bản

khác nhau và gây ra độ trễ đáng kể [21] [22].

Ngoài ra, cách tiếp cận này đòi hỏi sử dụng các khoảng thời gian chờ dài,

điều này tạo ra cơ hội cho kẻ xấu để đưa ra quyết định giao dịch dựa trên trạng