CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
3.1. Blockchain:
3.1.3. Cấu trúc mạng Blockchain:
Về cơ bản, mạng Blockchain có những đặc điểm cốt lõi sau: sổ cái phân tán (Distribute ledger), mật mã bất đối xứng (Asymmetric key cryptography), giao dịch (transaction), cơ chế đồng thuận (D. Puthal, 2018).
3.1.3.1. Sổ cái phân tán Blockchain:
Công nghệ sổ cái phân tán (Distributed Ledger Technology - DLT) là một hệ thống kỹ thuật số ghi lại giao dịch trong đó các tài sản giao dịch và chi tiết của chúng được ghi lại ở nhiều nơi cùng một lúc. Không giống như cơ sở dữ liệu truyền thống, sổ cái phân tán khơng có chức năng quản trị hoặc lưu trữ dữ liệu trung tâm. Trong một sổ cái phân tán, mỗi node xử lý và xác minh mọi mục, do đó các node sẽ tạo và giữ bản ghi của từng mục, tạo ra sự đồng thuận về tính xác thực của nó (S. Troy, 2021).
Hình 10. Hình ảnh minh họa cho sổ cái phân tán
Blockchain là một ví dụ điển hình ứng dụng DLT. Blockchain là một cơ sở dữ liệu phân tán, đóng vai trị như một sổ cái công khai được chia sẻ đến các node trong mạng lưới, với node là các điểm phát (hotspot). Các giao dịch được lưu trong các
khối và chỉ có thể được lưu vào trong sổ cái chung (nối vào chuỗi lớn) nếu được sự xác nhận của đại đa số.
3.1.3.2. Mật mã bất đối xứng:
Có hai loại mật mã cơ bản trong Blockchain: khóa cơng khai (public-key cryptography) và khóa cá nhân (private-key cryptography).
Để thực hiện giao dịch, người tham gia phải có ví, mỗi ví được bảo mật bằng khóa cá nhân. Khóa cá nhân được giữ bí mật với người dùng, được dùng để tạo nên chữ ký điện tử (digital signature), chữ ký này sau khi được xác thực sẽ cùng với khóa cơng khai của người nhận thực hiện việc xác minh trong quá trình giao dịch (Sana Sabah, 2019).
Sign(Message, Private-key) = Signature
Verify(Message, Signature, Public-key) = True/False
3.1.3.3. Transactions:
Blockchain cho phép chia sẻ và trao đổi thông tin giữa các node với nhau trong mạng ngang hàng. Việc trao đổi này được diễn ra bằng các file chứa thông tin giao dịch được chuyển từ node này sang node khác, bắt đầu bởi một node nguồn và truyền đi đến toàn bộ khác node khác trên mạng để xác nhận. Trạng thái hiện tại của blockchain được đại diện bởi các giao dịch này. Giao dịch được tạo liên tục bởi các node và sau đó chúng được tập hợp lại thành các khối (D. Puthal, 2018).
3.1.3.4. Cơ chế đồng thuận:
Khi các nút bắt đầu chia sẻ và trao đổi thông tin qua nền tảng Blockchain, chúng không có một bên tập trung (centralized party) để điều chỉnh và giải quyết tranh chấp, bảo vệ an ninh trong giao dịch. Do đó, tất cả các node phải đồng ý về một giao thức được cập nhật trong sổ cái để duy trì trạng thái nhất quán. Các khối sẽ không
được chấp nhận là một phần của Blockchain nếu khơng có sự đồng ý của đại đa số. Đây được gọi là cơ chế đồng thuận (D. Puthal, 2018).
Có nhiều cơ chế đồng thuận khác nhau, tuy nhiên, một số cơ chế phổ biến có thể kể đến là: Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS), Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) và Delegated Byzantine Fault Tolerance(dBFT). Sự khác biệt chính giữa các cơ chế đồng thuận là cách thức ủy quyền và thưởng cho việc xác minh các giao dịch (Sana Sabah, 2019).
Hình 11. Hình ảnh minh họa cho cơ chế đồng thuận
3.1.3.4.1. Proof of Work (PoW):
Bằng chứng công việc (PoW) là một cơ chế đồng thuận phi tập trung được sử dụng ban đầu trong mạng Blockchain, nơi người dùng gửi mã thông báo kỹ thuật số đến nhau, xác minh các giao dịch và tạo khối mới cho chuỗi. Trong thuật toán này, tất cả các thợ đào hoặc người xác nhận đều tham gia để xác thực và xác nhận các giao dịch trên mạng để nhận thưởng. Tất cả các giao dịch đã được xác nhận sẽ được thu thập thành các khối và được nối vào chuỗi lớn (sổ cái phi tập trung) (IJRASET, 2018).
3.1.3.4.2. Proof of Stake (PoS):
Mạng Proof-of-Stakes (PoS) đầu tiên là Peercoin, được phát triển như một cơ chế đồng thuận PoX với mục đích giảm u cầu tính tốn của PoW. Những người tham gia có tuổi đời tài sản cao hơn (sản phẩm của các mã thông báo mạng và thời gian nắm giữ) sẽ có cơ hội được chọn cao hơn. Cụ thể, mỗi nút trong Peercoin giải một câu đố PoW với độ khó khác nhau, có thể được giảm bớt bằng cách tiêu thụ tuổi đời tài sản (coin age). Trong các mạng PoS gần đây hơn, giải pháp tìm kiếm (đào) bị xóa hồn tồn, khơng cịn được ưu tiên bởi sức mạnh tính tốn, thay vào đó, chúng được chọn dựa trên số tiền mà chúng đang nắm giữ. Với quy trình lựa chọn người kiểm định (validator) dựa trên cổ phần, một node có cơ hội được chọn làm validator khơng cịn phụ thuộc vào sức mạnh tính tốn và do đó việc tiêu thụ năng lượng trên cơ chế PoS được giảm đáng kể so với PoW. Hơn nữa, tốc độ tạo khối và xác nhận giao dịch được giữ ở mức cố định tương đối thấp hoặc bằng mạng PoW để đảm bảo an ninh vì có nhiều các khối khác nhau do các thợ mỏ đề xuất. Ngược lại, với việc chỉ một khối được tạo ra trong mỗi vòng của cơ chế PoS, tốc độ tạo khối và xác nhận giao dịch thường nhanh hơn nhiều và do đó cơ chế PoS bắt đầu trở nên phổ biến gần đây (Cong T. Nguyen, et al., 2019).