Về tiền điện tử, CryptoCurrency và Bitcoin

Header Page of 27 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - VŨ DUY HIẾN VỀ TIỀN ĐIỆN TỬ, CRYPTOCURRENCY VÀ BITCOIN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2015 Footer Page of 27 Header Page of 27 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - VŨ DUY HIẾN VỀ TIỀN ĐIỆN TỬ, CRYPTOCURRENCY VÀ BITCOIN Chuyên ngành: Cơ sở Toán cho Tin học Mã số: 60460110 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TƠN QUỐC BÌNH XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC (Ký ghi rõ họ tên) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Nguyễn Hữu Ngự Hà Nội – Năm 2015 Footer Page of 27 (Ký ghi rõ họ tên) TS Tơn Quốc Bình Header Page of 27 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN Error! Bookmark not defined LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TIỀN ĐIỆN TỬ, CRYPTOCURRENCY VÀ BITCOIN 1.1 Giới thiệu tiền điện tử, Cryptocurrency Bitcoin 1.2 Các vấn đề tiền điện tử Bitcoin .8 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ MẬT MÃ HỌC CỦA TIỀN ĐIỆN TỬ BITCOIN Error! Bookmark not defined 2.1 Chữ ký số hệ mật đường cong Eliptic (ECSDA)Error! Bookmark not defined 2.1.1 Đường cong Elliptic Error! Bookmark not defined 2.1.2 Chữ ký số hệ mật đường cong EllipticError! Bookmark not defined 2.2 Hàm băm Error! Bookmark not defined 2.2.1 Tổng quan hàm băm Error! Bookmark not defined 2.2.2 Hàm băm SHA-256 Error! Bookmark not defined 2.2.3 Hàm băm RIPEMD-160 Error! Bookmark not defined 2.3 Cây băm Merkle Error! Bookmark not defined 2.3.1 Bài toán xác thực liệu Error! Bookmark not defined 2.3.2 Cây băm Merkle xác thực liệu băm Merkle Error! Bookmark not defined 2.4 Hashcash Error! Bookmark not defined 2.4.1 Khái niệm Error! Bookmark not defined Footer Page of 27 Header Page of 27 2.4.2 Hashcash ngăn chặn thư rác Error! Bookmark not defined 2.4.3 Hashcash chống lại công từ chối dịch vụError! Bookmark not defined 2.4.4 Đánh giá chi phí tính tốn Hashcash Error! Bookmark not defined 2.5 TimeStamp Error! Bookmark not defined 2.6 Base 58 Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNGTIỀN ĐIỆN TỬ NGANG HÀNG BITCOIN Error! Bookmark not defined 3.1 Mô tả hoạt động hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin Error! Bookmark not defined 3.1.1 Định nghĩa thành phần hệ thống Error! Bookmark not defined 3.1.2 Quy trình thực tốn hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin Error! Bookmark not defined 3.2 Những giải pháp cho vấn đề tiền điện tử BitcoinError! Bookmark not defined 3.2.1 Vấn đề tạo đồng tiền điện tử Bitcoin Error! Bookmark not defined 3.2.2 Vấn đề xác định quyền sở hữu đồng tiền điện tử Bitcoin Error! Bookmark not defined 3.2.3 Vấn đề chuyển quyền sở hữu đồng tiền điện tử BitcoinError! Bookmark not defined 3.2.4 Vấn đề chia nhỏ giá trị đồng tiền Bitcoin giao dịch sử dụng nhiều đồng tiền Bitcoin Error! Bookmark not defined 3.2.5 Vấn đề an toàn bảo mật hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 Footer Page of 27 Header Page of 27 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined Footer Page of 27 Header Page of 27 MỞ ĐẦU Tiền tệ đời giúpcho hoạt động trao đổi, sảnxuất lưu thơng hàng hố xã hội phát triển Tất đồng tiền thức từ trước tới nay, dù tiền giấy hay tiền điện tửđều nhà nước tổ chức uy tín phát hành quản lý Lý vấn đề có nhà nước, phủvà tổ chức uy tín đứng đảm bảo giá trị cho đồng tiền phát hành tạo niềm tin cho người sử dụng chúng Tuy nhiên,quan điểmđã bị thay đổi hoàn toàn tiền điện tử Bitcoin đời Bitcoin hoạt động dựa sở lý thuyết mật mã giao thức mạng ngang hàng (Peer-to-Peer); tất node mạng tạo đồng tiền chứkhơng có tổ chức, phủ hay nhà nước nàophát hành quản lý; giao dịch sử dụng Bitcoin không cần đến bên thứ ba tin cậy làm trung tâm xác thực Mặc dù vậy, Bitcoin mang đầy đủ tính chất quan trọng tiền tệ: sử dụng để mua bán hàng hóa dịch vụ thực giao dịch tốn, khơng lưu vếtthơng tin định danh sở hữu đồng tiền, chuyển đổi giá trị dễ dàng cộng đồng chấp nhận Bitcoin Trên giới, có số quốc gia: Đức, Hy Lạp, Venezuela số tổ chức, doanh nghiệpchấp nhận tiền điện tử Bitcoin làm phương tiện toán đặc điểm ưu việt Bên cạnh đó, cómột số quốc gia Việt Nam, Thái Lan, Iceland…không chấp nhận Bitcoin đồng tiền hợp pháp Điều hoàn toàn tự nhiên giống loại tiền tệ thông thường, Bitcoin chấp nhận có giá trịđối với cộng đồng tin tưởng sử dụng chúng Tại quốc gia không chấp nhận Bitcoin, phủ dừng lại mức khuyến nghị người dân không nên đầu cơ, nắm giữ sử dụng Bitcoin chưa đưa sở khoa học làm cho khuyến nghị Cơ sởkhoa học hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin Satoshi (một nhóm nhà phát triển ẩn danh)công bố vào năm 2009 tài liệu tên, nhiên tài liệu đưa ý tưởnghoàn toàn Với Footer Page of 27 Header Page of 27 mong muốn nghiên cứulàm rõcơ sở khoa họchình thành nênđồng tiền điện tử Bitcoin vànguyên lý hoạt động hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin, lựa chọn đề tài: “Về tiền điện tử, Cryptocurrency Bitcoin” cho luận văn Bố cục luận bao gồm phần mở đầu, ba chương chính, phần kết luận, phụ lục tài liệu tham khảo Nội dung ba chương tổ chức sau: Chương I: Tổng quan tiền điện tử, Cryptocurrency Bitcoin Chương II: Cơ sở mật mã học tiền điện tử Bitcoin Chương III: Nguyên lý hoạt động hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin Sau phần trình bày nội dung chương Footer Page of 27 Header Page of 27 CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ TIỀN ĐIỆN TỬ, CRYPTOCURRENCY VÀ BITCOIN 1.1 Giới thiệuvề tiền điện tử, Cryptocurrency Bitcoin Theo quan điểm chủ nghĩa Mác-Lênin, tiền tệ hàng hoá đặc biệt, dùng làm vật ngang giá chung thống cho hàng hoá khác, thể chung giá trị thể lao động xã hội; đồng thời tiền tệ biểu quan hệ sản xuất người sản xuất hàng hố, q trình phát triển lâu dài trao đổi hàng hố tạo Còn theo nhà kinh tế đại: Tiền định nghĩa chấp nhận chung việc toán để nhận hàng hoá, dịch vụ việc trả nợ Bản chất tiền tệ thể rõ qua hai thuộc tính giá trị giá trị sử dụng Trong đó: - Giá trị tiền theo quan điểm triết học Mác-Lênin cơng sức lao động tích tụ tạo kết tinh vào thân đồng tiền - Khác với vật chất thông thường, giá trị sử dụng tiền nằm khả thỏa mãn nhu cầu trao đổi hàng hóa xã hội, nhu cầu sử dụng làm vật trung gian trao đổi Giá trị sử dụng loại tiền tệ xã hội quy định: chừng xã hội thừa nhận vai trò làm vật trung gian trao đổi loại tiền tệ chừng giá trị sử dụng với tư cách tiền tệ tồn [1] Tiền tệ trải qua nhiều hình thái đa dạng khác lịch sử hình thành phát triển Trước đồng tiền kim loại tiền giấy xuất hiện, người sử dụng nhiều thứ khác với vai trò loại tiền để trao đổi hàng hóa Chẳng hạn, số nơi giới, người ta sử dụng cá mập tiền Ở nhiều nơi khác, tiền lơng chim sặc sỡ vỏ sò q hiếm;có nơi người ta dùng cọng lơng voi để làm tiền Với phát triển nhanh xã hội đại ngày với bùng nổ mạnh mẽ lĩnh vực Công nghệ thông tin, tiền sử dụng dạng giá trị số lưu trữ máy tính thiết bị điện tử Người sử dụng thực giao Footer Page of 27 Header Page of 27 dịch điện tử cách truyền giá trị số từ máy tính (hoặc thiết bị điện tử) tới máy tính (hoặc thiết bị điện tử) khác Loại tiền gọi tiền điện tử Trong vài năm trở lại đây, loại tiền điện tử phát triển mạnh mẽ bật Cryptocurrency Cho đến nay, chưa có thuật ngữ tiếng Việt thống mơ tả xác đầy đủ ý nghĩa Cryptocurrency Chúng ta tạm dịch Cryptocurrency tiền điện tử mật mã hình thức tiền điện tử xây dựng dựa sở lý thuyết mật mãnhằm đảm bảo an toàn cho giao dịch điện tử.Khác tiền tệ thông thường, tiền điện tửCyptocurrencykhông phát hành tổ chức, phủ hay nhà nước Tính đến tháng năm 2014, có 275 loại Cryptocurrency lưu hành thị trường,…Có thể kể đến điển hình số loại phổ biến như: Bảng 1.1-Một số tiền điện tử Cryptocurrency điển hình Têngọi Viết tắt Năm Giá trị xuất thị trường (tỷ USD) Số lượng phát hành Thuật toán /Tổng số hình thành (triệu) Bitcoin BTC/XBT 2009 ~5.813-8.332 ~12,63/21 SHA-256 Litecoin LTC 2011 ~266-310 ~27.37/84 Scryt Peercoin PPC 2012 ~30-48 ~21,3/ ∞ SHA-256 Ripple XRP 2013 ~20-41 ~100/100 ECDSA Darkcoin DRK 2014 ~6-39 ~4,37/22 X11 Dogecoin DOGE/XDG 2013 ~22-38 ~69,131/100 Namecoin NMC 2011 ~16-10 ~8,48/21 SHA-256 Mastercoin MSC 2013 ~9-21 ~0,6/0,6 SHA-256 Footer Page of 27 Scrypt Header Page 10 of 27 Têngọi Viết tắt Năm Giá trị xuất thị trường (tỷ USD) Số lượng phát hành Thuật tốn /Tổng số hình thành (triệu) Primecoin XPM 2013 ~2-4 ~5,18/∞ ICC/2CC/TƯN Vertcoin VTC 2014 ~2-4 ~3,36/84 Scrypt Aroracoin AUR 2014 ~0,2-0,7 ~10,68/21 Scrypt MazaCoin MZC 2014 ~0,1 ~226,98/2419 SHA-256 (Số liệu tính đến cuối năm 2014, Nguồn: Wikipedia) Gần nhất, vào đầu năm 2015, hình thức Cryptocurrency đời Onecoin Người sáng lập Onecoin Tiến sĩ, luật sư Dr Ruja Ignotava tiếng giới tài Bà người tư vấn chiến lược trình xây dựng hệ thống tiền điện tử Bitcoin nhiều tập đoàn tài khác châu Âu Trong tất loại tiền Cryptocurrency, Bitcoin loại điển hình nhất, đời sớm nhấtvà loại tiền Cryptocurrency sử dụng rộng rãi nhất.Bitcoin mang đặc điểm bật sau: - Bitcoin không phát hành quản lý ngân hàng trung ương nào, không hay cơng ty điều hành Bitcoin, vận hành tất người dùng hệ thống - Người dùng Bitcoin không cần phải đăng ký tài khoản, không cần tớingân hàng, không cần thẻ tín dụng, khơng cần thơng tin định danh để nhận hay gửi Bitcoin - Hệ thống tiền điện tử Bitcoin mạng lưới phân bốngang hàng, gửi Bitcoin trực tiếp cho người khác mà không cần qua trung gian, thời gian, bất chấp không gian, với lệ phí thấp, gần Footer Page 10 of 27 Header Page 11 of 27 chí 0.Bởi vậy, giao dịch Bitcoin khơng phải chịu loại phí giao dịch trung gian - Người sở hữu Bitcoin mua bán đồng tiền qui đổi vài đồng tiền khác cộng đồng chấp nhận 1.2 Các vấn đề tiền điện tử Bitcoin Như đề cập trên, xã hội đại ngày người sử dụng giá trị số để thay cho đồng tiền truyền thống Tuy nhiên để giá trị số trở thành đồng tiền thân chúng phải thoải mãn điều kiện cần điều kiện đủ Điều kiện đủ giá trị số phải cộng đồng chấp nhận coi chúng đồng tiền để thực giao dịch mua bán hàng hóa, dịch vụ Những giá trị số muốn cộng đồng chấp nhận chúng phải có giá trị sử dụng tạo niềm tin cộng đồng Ngược lại, người ngồi cộng đồng giá trị số khơng có giá trị Tuy nhiên, khn khổ luận văn này, không bàn luận điều kiện đủ liệu giá trị số thay cho tiền tệ thơng thường có cộng đồng chấp nhận hay không mà xem xét điều kiện cần góc nhìn khía cạnh cơng nghệ để tiền điện tử CryptoCurrency mà cụ thể Bitcoin trở thành đồng tiền nghĩa sử dụng để giao dịch trao đổi hàng hóa dịch vụ Những điều kiện cần bao gồm: - Thứ nhất, giống đồng tiền truyền thống phát hành tạo dựa chi phí tiêu tốn để tạo sản phẩm hàng hóa dịch vụ, việc tạo tiền điện tử Bitcoin phải gắn với việc tiêu tốn tài nguyên định để sinh giá trị - Thứ hai, tiền điện tử Bitcoin sử dụng giao dịch phải xác định chủ sở hữu Đối với tiền tệ thông thường, quy tắc sở hữu nắm giữ đồng tiền hợp pháp người sở hữu đồng tiền Điều xác định nhờ tính tính khó làm giả mạocủa đồng tiền Tuy nhiên, chất tiền điện tử nói chung Bitcoin nói riêng giá trị số chúng dễ dàng bị Footer Page 11 of 27 Header Page 12 of 27 chép Do đó, cần phải có chế xác định người chủ sở hữuđồng tiền điện tử Bitcoin - Thứ ba, tiền điện tử Bitcoin phải phù hợp với đặc điểm bật tiền tệ thơng thường dễ dàng chuyển nhượng quyền sở hữu Đối với tiền tệ thông thường, việc chuyển giao sở hữu cách chuyển tiền hay mua bán trao đổi hàng hóa dịch vụ diễn đơn giản: tiền chuyển “tay trao tay” thông qua bên thứ ba tin cậy (Ngân hàng, tổ chức tín dụng,…) làm trung gian cho giao dịch Với tiền điện tử Bitcoin, đồng tiền chuyển theo kiểu “tay trao tay” khơng có bên thứ ba đáng tin cậy làm trung gian cho giao dịch, cần chế để chuyển giao quyền sở hữu đảm bảo đồng tiền bị chép để tiêu hai lần (double spending) - Thứ tư, trình phát hành tiền tệ thông thường, ngân hàng trung ương tính tốn đưa mệnh giá đồng tiền khác để phù hợp với nhu cầu thực tế: tiền có mệnh giá thấp để dễ dàng thực giao dịch có giá trị thấp sử dụng để trả lại giao dịch sử dụng nhiều đồng tiền khác Vì tiền điện tử Bitcoin cần có khả chia nhỏ gộp giá trị lại để đáp ứng yêu cầu - Thứ năm, chất tiền điện tử giá trị số, giao dịch thực mạng cơng khai Bên cạnh đó, tiền điện tử Bitcoin lại khơng phủ tổ chức phát hành quản lý cần đảm bảo giao dịch sử dụng Bitcoin an tồn thơng tin người dùng bảo mật Trong năm điều kiện cần kể trên, ba điều kiện coi quan trọng chúng định mức độ khả dụng đồng tiền Chúng ta coi năm điều kiện năm vấn đề mà Satoshi cần phải giải để đưa Bitcoin trở thành đồng tiền khả dụng Mục tiêu nghiên cứu luận văn tập trung làm rõ sở khoa học giải pháp mà Satoshi đưa để giải năm vấn đề đồng tiền điện tử Bitcoin 10 Footer Page 12 of 27 Header Page 13 of 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Văn Tiến (2011), Giáo trình Tiền tệ Ngân hàng, NXB Thống kê Trịnh Nhật Tiến (2009), Giáo trình An tồn liệu, NXB ĐHQGHN Tiếng Anh Adam Back (1997),Hashcash, http://www.cypherspace.org/hashcash Adam Back (2002), Hashcash - A Denial of Service Counter-Measure, www.hashcash.org/papers/hashcash.pdf Bitcoin Wiki 2015 “Base58Check_encoding” Truy cập ngày 17/09 https://en.bitcoin.it/wiki/Base58Check_encoding Bitcoin Wiki 2015 “Controlled_supply” Truy cập ngày 17/09 https://en.bitcoin.it/wiki/Controlled_supply Bitcoin Wiki 2015 “Technical background of version Bitcoin addresses” Truy cập ngày 17/09 https://en.bitcoin.it/wiki/Technical_background_of_version_1_Bitcoin_addresses Bitcoin Wiki 2015 “Transaction” Truy cập ngày 17/09 https://en.bitcoin.it/wiki/Transaction Ralph Charles Merkle (1979), Secrecy, authentication and public key systems,Technical Report No 1979-1Stanford University 10 S Haber, W.S Stornetta (1991), How to time-stamp a digital document, Journal of Cryptology, vol 3, no 2, pages 99-111 11 Satoshi Nakamoto (2009), Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System,http://www.bitcoin.org/bitcoin.pdf 12 Shahdad Naghshpour (2013), The fundamental of Money and Finance System, Business Expert Press 11 Footer Page 13 of 27 Header Page 14 of 27 13 Wei Dai (1998), b-money, http://www.weidai.com/bmoney.txt 14 Wikipedia 2015 “Base58” Truy cập ngày 17/09 https://en.wikipedia.org/wiki/Base58 15 Wikipedia 2015 “Hashcash” Truy cập ngày 17/09 https://en.wikipedia.org/wiki/Hashcash 16 Wikipedia 2015 “Proof-of-work system” Truy cập ngày 17/09 https://en.wikipedia.org/wiki/Proof-of-work_system 17 Wikipedia 2015 “TimeStamp” Truy cập ngày 17/09 https://en.wikipedia.org/wiki/Timestamp 18 William Stallings (2011), Cryptography And Network Security 5th Edition, Prentice Hall Pearson Education, Inc 12 Footer Page 14 of 27  ... CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TIỀN ĐIỆN TỬ, CRYPTOCURRENCY VÀ BITCOIN 1.1 Giới thiệu tiền điện tử, Cryptocurrency Bitcoin 1.2 Các vấn đề tiền điện tử Bitcoin .8 CHƯƠNG... Page of 27 CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ TIỀN ĐIỆN TỬ, CRYPTOCURRENCY VÀ BITCOIN 1.1 Giới thiệuvề tiền điện tử, Cryptocurrency Bitcoin Theo quan điểm chủ nghĩa Mác-Lênin, tiền tệ hàng hoá đặc biệt, dùng... sở khoa họchình thành nênđồng tiền điện tử Bitcoin vànguyên lý hoạt động hệ thống tiền điện tử ngang hàng Bitcoin, lựa chọn đề tài: Về tiền điện tử, Cryptocurrency Bitcoin cho luận văn Bố cục