1.3 .Nghiên cứu công nghệ Blockchain
1.3.2 .Cách thức hoạt động của công nghệ Blockchain
Blockchain hay chuỗi khối là công nghệ được biết đến rộng rãi sau sự bùng nổ của Bitcoin, Blockchain giúp cho những đồng tiền ảo như Bitcoin hoạt động
Trong Bitcoin, khi có hoạt động giao dịch, một phiên giao dịch (Transaction) chứa thông tin giao dịch này sẽ quảng bá giao dịch vào mạng lưới Bitcoin. Lúc này, các thợ đào (Miner) sẽ tiến hành thêm transaction này
Hash AB Hash CD
Root Hash / Merkle Root Transaction A Transaction B Transaction C Transaction D Hash A A Hash B Hash C A Hash D
vào dữ liệu của khối (Block) mà thợ đào này đang cố gắng tạo ra. Khi một thợ đào nào đó tìm ra block hợp lệ, block này được chấp nhận và đưa vào cuối chuỗi các block đã có trước đó (Block chain), vì vậy cơng nghệ này cịn gọi là chuỗi khối (Blockchain).
Blokchain gồm chuỗi các block được liên kết với nhau, mỗi khối khi đã được đưa vào chuỗi thì độ phức tạp tính tốn để thay đổi khối đó rất lớn, dẫn tới việc phải tính tốn lại thay đổi tồn bộ các khối sau nó, việc tính tốn này là khơng thực tế. Các giao dịch mới được các thợ đào mỏ bổ sung vào các block và được đưa vào cuối của blockchain, khi được chấp nhận bởi mạng thì khơng thể thay đổi và xóa bỏ. Thuật tốn đồng thuận được triển khai ở các nút để đảm bảo tính nhất qn của dữ liệu và trình tự đúng của các khối trong chuỗi. Hiện tồn tại nhiều thuật toán đồng thuận khác nhau với sự khác nhau về mức độ an toàn, độ trễ và việc tiêu thụ tài nguyên.
Từ khía cạnh dữ liệu, Blockchain là một cơ sở dữ liệu giao dịch phân tán, với dữ liệu được sao lưu, đồng bộ trên nhiều nút của một mạng ngang hàng (P2P network).
Hình 1.5: Mơ hình hoạt động của Blockchain 1.3.2.1. Các đặc trưng của Blockchain
dịch. Các đặc trưng chính của cơng nghệ Blockchain gồm:
- Không thể làm giả, không thể phá hủy các chuỗi blockchain: Chỉ
có máy tính lượng tử mới có thể can thiệp vào và giải mã chuỗi blockchain và nó chỉ bị phá hủy hồn tồn khi khơng có internet trên tồn cầu.
- Tính minh bạch: Blockchain cung cấp nhiều bước tiến to lớn
trong việc cải tiến tính minh bạch khi so sánh với cách thức ghi chép hồ sơ và sổ cái hiện hành trong các ngành công nghiệp.
- Loại bỏ đơn vị trung gian: Các hệ thống được xây dựng dựa trên
công nghệ Blockchain cho phép loại bỏ các đơn vị trung gian liên quan đến hoạt động lập hồ sơ và chuyển giao tài sản.
- Tính bất biến: khi giao dịch hoặc dữ liệu đã được ghi bởi người
nắm giữ khóa bí mật, chỉ riêng người khởi tạo Blockchain mới có, dữ liệu đó khơng thể sửa chữa nó sẽ lưu lại mãi mãi.
- Tính phi tập trung: Các hệ thống xây dựng dựa trên cơng nghệ
Blockchain có thể hoạt động trên mạng lưới máy tính phi tập trung, nhằm giảm thiểu rủi ro bị tấn cơng, thời gian chết máy chủ và thất thốt dữ liệu.
- Niềm tin: các hệ thống xây dựng dựa trên công nghệ Blockchain
gia tăng niềm tin giữa các bên giao dịch nhờ tính minh bạch được cải thiện và mạng lưới phi tập trung, đồng thời loại bỏ các đơn vị trung gian tại các quốc gia nơi con người khó có lịng tin vào các đơn vị trung gian trong giao dịch.
- Tính bảo mật dữ liệu: Các thơng tin, dữ liệu về chuỗi blockchain
được phân tán và được an tồn tuyệt đối, chỉ người nắm giữ khóa bí mật mới có quyền truy xuất dữ liệu đó. Dữ liệu khi nhập vào Blockchain sẽ không thể sửa đổi nhờ đó tránh được tình trạng gian lận qua việc ngụy tạo giao dịch và lịch sử dữ liệu. Các giao dịch đưa vào Blockchain sẽ tạo nên lịch sử hoạt động rõ ràng từ điểm khởi đầu của Blockchain, cho phép dễ dàng thẩm tra, kiểm kê mọi giao dịch.
một đoạn code, cho phép chúng tự thực thi. Các bên trung gian bảo đảm tất cả các bên liên quan đều tuân thủ các điều khoản. Blockchain không cần bên thứ ba, nhưng vẫn đảm bảo tất cả các bên tham gia đều biết được chi tiết hợp đồng và các điều khoản sẽ được tự động thực hiện một khi các điều kiện được đảm bảo.
- Tiềm năng ứng dụng rộng rãi: Mọi giá trị đều có thể được lập hồ
sơ dựa trên Blockchain và sự hợp tác của nhiều công ty trong nhiều lĩnh vực công nghiệp đã phát triển các hệ thống dựa trên công nghệ Blockchain.
- Công nghệ dễ tiếp cận: Với tiềm năng ứng dụng rộng rãi, công
nghệ Blockchain còn giúp việc tạo lập các ứng dụng dễ dàng hơn, nhờ các bước tiến hiện nay như nền tảng Ethereum mà không cần phải đầu tư quá nhiều vào cơ sở hạ tầng.
- Tiết kiệm chi phí: Sổ cái được thiết lập trên nền tảng Blockchain
cho phép loại bỏ đơn vị trung gian và các lớp xác nhận trong giao dịch. Các giao dịch, dù cần nhiều sổ cái riêng biệt, đều có thể được thiết lập trên một sổ cái chung, nhằm giảm thiểu chi phí kiểm nhận, xác thực và thẩm tra một giao dịch trên các tổ chức khác nhau.
- Tăng tốc độ giao dịch: Với khả năng loại bỏ đơn vị trung gian và
thiết lập trên sổ cái phân tán, cho phép tăng tốc độ giao dịch cao hơn so với nhiều hệ thống hiện có.
1.3.2.2. Ưu điểm của Blockchain
- Tính bền vững: Các hệ thống blockchain được triển khai theo mơ
hình phân tán, dữ liệu hệ thống được sao lưu trên nhiều nút mạng, do vậy, blockchain không tồn tại SPOF như trong các hệ thống CSDL tập trung. Hệ thống blockchain sẽ kháng cự tốt trước hình thức tấn cơng DDOS, kể cả ngay khi một phần của mạng lưới bị tấn cơng thì phần cịn lại vẫn có thể đảm nhiệm duy trì hệ thống.
đưa vào hệ thống dưới dạng các khối có liên kết với nhau, được đảm bảo bởi các thuật tốn mã hóa phức tạp và các cơ chế đồng thuận. Việc sửa một khối dữ liệu nào đó trong quá khứ chỉ được thực hiện khi có thể sửa tất cả các khối theo sau nó trong chuỗi và trên thực tế là hầu như không thể thực hiện được.
- Tính minh bạch: Dữ liệu đưa lên blockchain không thể bị sửa đổi
và được sao lưu, đồng bộ ở nhiều nút mạng, do đó các bên tham gia hệ thống có thể kiểm tra một cách dễ dàng, tạo tính minh bạch cao cho hệ thống.
- Tính truy vết cao: tồn bộ dữ liệu hệ thống đều được ghi lại và
được sắp xếp theo thứ tự thời gian cung cấp khả năng truy vết một cách dễ dàng vào thời điểm bất kỳ trong lịch sử.
- Tiết kiệm chi phí: Trực tiếp hoặc gián tiếp. Vì dữ liệu được đồng
bộ giữa các nút, và dữ liệu khơng bị thay đổi, do đó có thể loại bỏ được các bên trung gian chứng minh tính tồn vẹn của dữ liệu, rút ngắn quy trình và tiết kiệm các chi phí trung gian.
- Tốc độ: Việc đồng bộ dữ liệu và khả năng loại bỏ trung gian cũng
cho phép tăng tốc độ trong các quy trình do khơng phải chờ đợi các thủ tục tiến hành với bên trung gian.
- Rủi ro thấp hơn: Thơng tin ít bị rị rỉ, giả mạo ra bên ngồi,
- Có thể áp dụng smart contract để tự động hóa các quy trình nghiệp vụ, giảm sự can thiệp của con người, giảm sai sót do các q trình thủ cơng.
1.3.2.3. Nhược điểm, hạn chế và thách thức với Blockchain
Là một cơng nghệ mới mang tính chất "phá vỡ" cấu trúc, đương nhiên việc triển khai và ứng dụng blockchain sẽ đối mặt với nhiều thách thức và blockchain không phải là giải pháp vạn năng cho mọi vấn đề.
- Tính khơng thể thay đổi: Đây là đặc tính và lợi ích cơ bản nhất
của công nghệ Blockchain, nhưng cũng là hạn chế lớn đối với việc áp dụng thực tiễn. Với blockchain, thông tin chỉ được đưa vào mà không thể bị xóa hay sửa đổi. Một khi thơng tin đã đưa vào blockchain thì khơng có cách nào để loại bỏ được. Do vậy, đối với các ứng dụng cần phải cập nhật hoặc xóa dữ
liệu một cách thường xun thì blockchain có thể khơng phải là lựa chọn phù hợp nhất (khi đó thay vì sửa dữ liệu đang có trên blockchain sẽ phải đưa dữ
liệu mới sửa lên đó, điều này làm kích thước blockchain tăng nhanh và nhiều “rác”). Cần cân nhắc xem liệu rằng lợi ích trong việc sử dụng blockchain có
lớn hơn việc khơng thể cập nhật và xóa dữ liệu hay khơng và phải tự trả lời câu hỏi liệu rằng tính khơng thể thay đổi được có là một địi hỏi nhất thiết hay khơng.
- Tính minh bạch, bảo mật và phân tán: Các blockchain khơng cần
cấp phép cung cấp tính minh bạch cao do tất cả mọi người tham gia đều nhìn thấy dữ liệu của tất cả các giao dịch. Nhưng cũng chính vì thế mà tính bảo mật (về nội dung) gần như khơng hề tồn tại. Trong khi đó tính riêng tư và bảo mật thơng tin, đối với những trường hợp như lưu giữ dữ liệu cá nhân, có vai trị rất quan trọng. Luật pháp đã đặt ra các quy định trong việc bảo vệ những thông tin như thế. Vấn đề bảo mật dữ liệu cá nhân có thể khắc phục được trong các blockchain cấp phép nơi có cung cấp khả năng điều khiển truy nhập. Hầu hết các ứng dụng blockchain cho khu vực công được triển khai trên các blockchain được cấp phép.
- Kho lưu dữ liệu: Các CSDL truyền thống có thể lưu trữ khối
lượng dữ liệu lớn ở nhiều định dạng khác nhau như văn bản, hình ảnh, video, các ứng dụng cùng nhiều loại khác. Blockchain về cơ bản chỉ là một danh sách các giao dịch, và chỉ có một lượng nhỏ dữ liệu dùng để thực hiện các hợp đồng thông minh. Blockchain không được thiết kế cho việc lưu trữ dữ liệu như thơng thường. Tuy vậy, các dữ liệu lớn có thể được lưu trữ off-chain và được link tới các giao dịch. Nếu chỉ tìm một ứng dụng lưu trữ dữ liệu, thì blockchain khơng phải là một lựa chọn phù hợp. Tuy nhiên nếu tìm kiếm một cách thức để lưu trữ các bản ghi giao dịch một cách phân tán và tin cậy thì blockchain là một giải pháp khả dụng. Cũng hồn tồn có thể sử dụng cách tiếp cận lai ghép, link dữ liệu giao dịch blockchain với dữ liệu được lưu trữ offchain.
- Chất lượng dữ liệu: Cũng như các hệ thống CNTT truyền thống
khác, thì chất lượng của hệ thống blockchain phụ thuộc vào chất lượng của dữ liệu đầu vào. Tuy nhiên, các hệ thống truyền thống thì có thể sửa đổi trong trường hợp dữ liệu đầu vào bị nhập sai, thì với blockchain chỉ có thể thêm vào giá trị đúng của dữ liệu, nhưng dữ liệu sai thì vẫn tồn tại trên hệ thống.
- Thái độ đối với blockchain: Mặc dù blockchain nhằm đưa lại sự
tin tưởng trong các giao dịch, nhưng nhiều người vẫn chưa thật sự tin tưởng vào công nghệ. Đây là cơng nghệ phức tạp và khó giải thích để mọi người có thể nắm bắt nhanh chóng. Bên cạnh đó, trong các cơ quan chính phủ, mức độ thực sự quan tâm tới cơng nghệ vẫn cịn chưa cao.
- Chi phí: Chi phí đầu tư ban đầu và phát triển giải pháp cịn cao, có
thể tính đến việc sử dụng các giải pháp BaaS có sẵn trên thị trường để thử nghiệm cơng nghệ blockchain dễ dàng và nhanh chóng hơn.
- Tính phức tạp: Blockchain là công nghệ mới với hệ thống các
thuật ngữ, khái niệm, kỹ thuật, mơ hình khai thác mới và cách thức vận hành khơng dễ nắm bắt ngay từ đầu. Bên cạnh đó, cơng nghệ chưa được chuẩn hóa hoàn toàn, tồn tại những quan điểm khác nhau, biến thể khác nhau và các kỹ thuật đang liên tục được cập nhật cũng gây khó nắm bắt đối với người dùng.
Công nghệ Blockchain đã ứng dụng với tiền ảo là Bitcoin. Bitcoin là một loại tiền tệ điện tử và được sử dụng để trao đổi tài sản kỹ thuật số trực tuyến. Bitcoin sử dụng bằng chứng mật mã thay vì phụ thuộc vào sự tin tưởng của bên thứ ba đối với hai giao dịch bên để thực hiện các giao dịch qua Internet. Mỗi giao dịch được bảo vệ bởi Chữ ký số.
Hình 1.6: Cơ chế hoạt động của giao dịch trên Blockchain
Blockchain sử dụng Cơ sở dữ liệu phân tán và Mạng các nút
Cơ sở dữ liệu phân tán: Với Blockchain, khơng có Máy chủ trung tâm
hay Hệ thống lưu trữ dữ liệu. Dữ liệu được phân phối trên hàng triệu máy tính trên khắp thế giới được kết nối với Blockchain. Hệ thống này cho phép Công chứng dữ liệu vì nó có mặt trên mọi Nút và được xác minh một cách công khai.
Mạng các nút – mạng ngang hàng: Nút là một máy tính được kết nối
với mạng Blockchain. Nút được kết nối với Blockchain bằng cách sử dụng máy khách. Khách hàng giúp xác thực và lưu thông các giao dịch trên Blockchain. Khi một máy tính kết nối với Blockchain, một bản sao dữ liệu Blockchain sẽ được tải xuống hệ thống và nó đồng bộ với khối dữ liệu mới nhất trên Blockchain. Nút được kết nối với Blockchain giúp thực hiện Giao dịch để đổi lấy ưu đãi được gọi là Cơng cụ khai thác.
Hình 1.8: Mạng các nút
Khác với các giao dịch truyền thống, giao dịch tại Blockchain được xây dựng dựa trên niềm tin của toàn mạng lưới kinh doanh gọi là Cơ chế đồng thuận. Đồng thuận là một quá trình đảm bảo rằng tất cả những người dùng khác nhau trong một blockchain đi đến một thỏa thuận liên quan đến tình trạng hiện tại của blockchain. Có một số cơ chế đồng thuận được sử dụng bởi các blockchain khác nhau để đạt được sự đồng thuận. Ví dụ: Bitcoin sử dụng Proof-of-Work trong khi Ethereum đang chuyển từ thuật toán Proof-of-Work sang Proof-of-Stake. Blockchain tạo niềm tin thơng qua năm thuộc tính sau:
Phân phối: Sổ cái phân tán được chia sẻ và cập nhật với mọi giao dịch đến
giữa các nút được kết nối với Blockchain. Tất cả điều này được thực hiện trong thời gian thực vì khơng có máy chủ trung tâm kiểm sốt dữ liệu.
Bảo mật: Không thể thực hiện truy cập trái phép vào Blockchain thơng
Minh bạch: Vì mọi nút hoặc người tham gia Blockchain đều có bản sao
dữ liệu Blockchain, nên họ có quyền truy cập vào tất cả dữ liệu giao dịch. Bản thân họ có thể xác minh danh tính mà khơng cần đến trung gian.
Dựa trên sự đồng thuận: Tất cả những người tham gia mạng có liên
quan phải đồng ý rằng giao dịch là hợp lệ. Điều này đạt được thông qua việc sử dụng các thuật toán đồng thuận.
Linh hoạt: Hợp đồng thông minh được thực hiện dựa trên các điều kiện
nhất định có thể được ghi vào nền tảng. Mạng Blockchain có thể phát triển theo tiến độ với các quy trình kinh doanh.
1.3.2.4. Giải pháp ứng dụng với Blockchain
Với việc ứng dụng cơng nghệ Blockchain thì sẽ giảm tải và tiết kiệm nhiều chi phí trong quản lý. Hạn chế đến thấp nhất giao dịch bị bỏ lỡ hay lỗi trong thực hiện giao dịch. Quá trình quản lý được hồn thiện giúp thúc đẩy tăng năng suất, nâng cao hiệu quả kinh doanh.
Nhiều người cho rằng Blockchain chủ yếu phục vụ cho ngành tài chính với các giao dịch liên quan đến tiền tệ, tiền điện tử. Tuy nhiên những ứng dụng của Blockchain sử dụng rộng rãi trong mọi ngành nghề từ tài chính đến y tế, bất động sản, giải trí, bảo hiểm, giáo dục
Như vậy ứng dụng Blockchain vào hoạt động kinh doanh chính là giải pháp hết sức hiệu quả. An toàn, bảo mật, đảm bảo, tăng hiệu suất, giảm chi