Blockchain là gì?

Blockchain là gì? Theo cách giải thích đơn giản nhất, blockchain là một hệ thống cơ sở dữ liệu phân tán, nơi thông tin được lưu trữ trong các khối (blocks) liên kết với nhau theo trình tự thời gian và được bảo mật bằng mã hóa. Mỗi khối chứa dữ liệu về các giao dịch, thời gian khối được tạo ra và mã hóa liên kết đến khối trước đó, tạo thành một chuỗi các khối dữ liệu (blockchain).

Về mặt kỹ thuật, blockchain là gì nếu không phải là một sổ cái kỹ thuật số phi tập trung (distributed ledger) được duy trì bởi mạng lưới các máy tính phân tán? Công nghệ này loại bỏ sự cần thiết của bên thứ ba trung gian trong việc xác minh và xử lý giao dịch, tạo ra một hệ thống minh bạch, an toàn và hiệu quả hơn so với mô hình tập trung truyền thống.

Blockchain cho phép tạo ra niềm tin giữa các bên không quen biết mà không cần thông qua cơ quan trung gian. Nhờ đặc tính phi tập trung, minh bạch và bất biến, blockchain đang định hình lại cách chúng ta thực hiện giao dịch, quản lý dữ liệu và xây dựng các hệ thống số hóa trong thế kỷ 21.

Theo cách giải thích đơn giản nhất, blockchain là một hệ thống cơ sở dữ liệu phân tán

Cách thức hoạt động của Blockchain

Quy trình hoạt động cơ bản

Để hiểu rõ blockchain là gì, ta cần nắm được nguyên lý hoạt động cơ bản của nó. Quy trình hoạt động của một hệ thống blockchain thường diễn ra theo các bước sau:

• Giao dịch được tạo ra và phát đi trong mạng lưới: Khi một người dùng khởi tạo giao dịch (như chuyển tiền mã hóa hoặc cập nhật dữ liệu), thông tin này được mã hóa và phát tán đến tất cả các nút (nodes) trong mạng lưới blockchain.
• Giao dịch được xác thực thông qua thuật toán đồng thuận: Các nút trong mạng lưới sẽ xác minh tính hợp lệ của giao dịch dựa trên các quy tắc đã được thiết lập trước. Quá trình này đảm bảo rằng người thực hiện giao dịch có đủ quyền và tài nguyên để thực hiện giao dịch đó.
• Khối mới được thêm vào chuỗi khối và không thể thay đổi: Sau khi được xác thực, giao dịch sẽ được gom nhóm cùng với các giao dịch khác thành một khối mới. Khối này sẽ được thêm vào chuỗi khối hiện có thông qua một cơ chế đồng thuận. Mỗi khối chứa mã băm (hash) của khối trước đó, tạo ra một liên kết không thể phá vỡ giữa các khối.

Điểm đặc biệt làm nên sức mạnh của blockchain là một khi thông tin đã được ghi vào khối và khối được thêm vào chuỗi, thông tin đó gần như không thể bị thay đổi mà không làm thay đổi tất cả các khối tiếp theo - một nhiệm vụ gần như bất khả thi về mặt tính toán đối với các mạng lưới lớn.

Một khi thông tin đã được ghi vào khối blockchain thì gần như không thể thay đổi

Các thuật toán đồng thuận phổ biến:

Thuật toán đồng thuận là trái tim của bất kỳ hệ thống blockchain nào, quyết định cách các nút trong mạng lưới đạt được thỏa thuận về trạng thái hiện tại của chuỗi khối. Hai thuật toán phổ biến nhất là:

• Proof of Work (PoW) - Bằng chứng công việc: Đây là thuật toán đồng thuận đầu tiên và được sử dụng bởi Bitcoin. Trong PoW, các "thợ đào" (miners) phải giải quyết các bài toán mật mã phức tạp để tạo ra khối mới. Quá trình này đòi hỏi sức mạnh tính toán lớn, tiêu thụ nhiều năng lượng nhưng cung cấp độ bảo mật cao cho mạng lưới.
• Proof of Stake (PoS) - Bằng chứng cổ phần: PoS là phương pháp thay thế tiết kiệm năng lượng hơn so với PoW. Thay vì dựa vào sức mạnh tính toán, PoS chọn người xác thực (validators) dựa trên số lượng tiền mã hóa mà họ nắm giữ và "stake" (đặt cọc) vào hệ thống. Ethereum đã chuyển đổi từ PoW sang PoS để cải thiện hiệu suất và tính bền vững của mạng lưới.

Ngoài hai thuật toán chính này, còn nhiều biến thể và thuật toán đồng thuận khác như Delegated Proof of Stake (DPoS), Proof of Authority (PoA), Proof of Capacity (PoC), mỗi loại đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng phù hợp với các ứng dụng blockchain khác nhau.

Công nghệ blockchain có thể sử dụng nhiều thuật toán khác nhau

Bạn đọc tham khảo thêm:

DevOps là gì? Toàn tập kiến thức giúp bạn làm chủ DevOps

Scrum Master là gì? Vai trò, nhiệm vụ & lộ trình phát triển trong Agile

Đặc điểm chính của Blockchain

Để hiểu rõ hơn blockchain là gì, chúng ta cần phân tích những đặc điểm độc đáo làm nên sức mạnh và giá trị của công nghệ này:

Phi tập trung

Blockchain hoạt động trên nguyên tắc phi tập trung (decentralization), có nghĩa là không có một thực thể trung tâm nào kiểm soát toàn bộ hệ thống. Thay vào đó, mạng lưới được duy trì bởi hàng nghìn nút phân tán trên toàn cầu. Mỗi nút đều lưu trữ một bản sao của toàn bộ chuỗi khối và tham gia vào quá trình xác thực giao dịch.

Tính phi tập trung này mang lại hai lợi ích chính: loại bỏ điểm hỏng đơn lẻ (single point of failure) và giảm thiểu rủi ro kiểm soát độc quyền. Khi một số nút trong mạng lưới gặp sự cố, các nút còn lại vẫn tiếp tục hoạt động, đảm bảo tính liên tục và khả năng chống lại các cuộc tấn công mạng.

Minh bạch

Mọi giao dịch trên blockchain đều được ghi lại một cách công khai và có thể được kiểm tra bởi bất kỳ ai tham gia vào mạng lưới. Tính minh bạch này tạo ra một môi trường tin cậy giữa các bên tham gia, đặc biệt hữu ích trong các lĩnh vực đòi hỏi sự rõ ràng và trách nhiệm giải trình như tài chính và chuỗi cung ứng.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng minh bạch không đồng nghĩa với việc tiết lộ danh tính người dùng. Nhiều hệ thống blockchain vẫn duy trì tính ẩn danh hoặc giả danh cho người dùng, chỉ công khai thông tin về các giao dịch.

Mọi giao dịch trên blockchain đều được ghi lại một cách công khai và có thể được kiểm tra bởi bất kỳ ai tham gia vào mạng lưới

Bất biến

Một khi dữ liệu đã được ghi vào blockchain, nó gần như không thể bị thay đổi hoặc xóa bỏ. Tính bất biến (immutability) này được đảm bảo thông qua cơ chế liên kết các khối và thuật toán đồng thuận. Để thay đổi thông tin trong một khối, kẻ tấn công phải thay đổi tất cả các khối tiếp theo và kiểm soát hơn 51% sức mạnh tính toán của mạng lưới - một nhiệm vụ gần như bất khả thi đối với các mạng lưới lớn.

Tính bất biến làm cho blockchain trở thành công cụ lý tưởng cho việc lưu trữ các hồ sơ quan trọng, chứng chỉ, quyền sở hữu tài sản và các thông tin cần được bảo vệ khỏi sự giả mạo.

Bảo mật cao

Mỗi giao dịch trên blockchain đều được mã hóa bằng mật mã học tiên tiến, tạo ra một lớp bảo vệ mạnh mẽ chống lại các cuộc tấn công mạng. Kết hợp với tính phi tập trung và bất biến, blockchain tạo ra một hệ thống cực kỳ khó xâm phạm.

Hơn nữa, việc sử dụng chữ ký số và các khóa mật mã trong blockchain đảm bảo rằng chỉ người dùng được ủy quyền mới có thể truy cập và thực hiện giao dịch liên quan đến tài sản của họ, tăng cường tính bảo mật và quyền riêng tư.

Mỗi giao dịch trên blockchain đều được mã hóa bằng mật mã học tiên tiến

Phân loại Blockchain

Blockchain là gì và có những loại nào? Dựa trên cách thức tổ chức và mức độ kiểm soát, blockchain được phân loại thành ba loại chính:

Mỗi loại blockchain đều có những ưu điểm và hạn chế riêng, phù hợp với các ứng dụng và ngành công nghiệp khác nhau. Sự lựa chọn giữa các loại blockchain phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể về bảo mật, hiệu suất, khả năng mở rộng và mức độ kiểm soát mà một dự án hoặc tổ chức cần.

Ứng dụng của Blockchain

Blockchain là gì mà có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đa dạng? Tiềm năng của công nghệ này vượt xa khỏi tiền mã hóa, với khả năng cách mạng hóa nhiều ngành công nghiệp thông qua việc tối ưu hóa quy trình, tăng tính minh bạch và bảo mật. Dưới đây là một số ứng dụng nổi bật của blockchain:

Tài chính (FinTech)

Lĩnh vực tài chính là nơi blockchain thể hiện tiềm năng mạnh mẽ nhất. Công nghệ này đã làm thay đổi cách chúng ta nghĩ về tiền tệ thông qua tiền mã hóa như Bitcoin và Ethereum. Ngoài ra, blockchain còn hỗ trợ phát triển các ứng dụng tài chính phi tập trung (DeFi) cho phép người dùng tiếp cận các dịch vụ tài chính mà không cần thông qua ngân hàng truyền thống.

Smart contracts (hợp đồng thông minh) trên nền tảng blockchain cho phép tự động hóa các giao dịch tài chính phức tạp, giảm thiểu sai sót và gian lận. Các ứng dụng khác trong lĩnh vực tài chính bao gồm chuyển tiền xuyên biên giới nhanh chóng với chi phí thấp, hệ thống thanh toán và thanh toán bù trừ hiệu quả hơn.

Chuỗi cung ứng (Supply Chain)

Chuỗi cung ứng cho phép ghi lại mọi giao dịch và di chuyển của sản phẩm từ nhà máy đến người tiêu dùng cuối cùng một cách minh bạch và không thể giả mạo. Các công ty như Walmart, Maersk và IBM đã triển khai các giải pháp blockchain để cải thiện tính minh bạch và hiệu quả trong chuỗi cung ứng của họ.

Lợi ích bao gồm giảm thiểu hàng giả, tăng cường khả năng truy xuất nguồn gốc, tối ưu hóa quy trình và xây dựng niềm tin với người tiêu dùng.

Chuỗi cung ứng ghi lại mọi giao dịch và di chuyển của sản phẩm từ nhà máy đến người tiêu dùng cuối cùng một cách minh bạch

Y tế (Healthcare)

Trong lĩnh vực y tế, blockchain có thể cách mạng hóa cách quản lý hồ sơ bệnh án, đảm bảo tính bảo mật, minh bạch và khả năng truy cập cho các bên được ủy quyền. Bệnh nhân có thể kiểm soát tốt hơn dữ liệu y tế của mình, quyết định ai có thể truy cập và sử dụng thông tin đó.

Blockchain cũng hỗ trợ quản lý chuỗi cung ứng dược phẩm, chống hàng giả và theo dõi các thử nghiệm lâm sàng. Các ứng dụng khác bao gồm bảo hiểm y tế tự động hóa và tạo điều kiện cho việc trao đổi dữ liệu an toàn giữa các nhà cung cấp dịch vụ y tế.

Bỏ phiếu điện tử (E-voting)

Với các đặc tính minh bạch, bất biến và bảo mật, blockchain là nền tảng lý tưởng cho các hệ thống bỏ phiếu điện tử. Công nghệ này có thể đảm bảo tính chính xác và minh bạch trong quá trình bầu cử, ngăn chặn gian lận và tăng niềm tin của cử tri.

Một số quốc gia như Estonia và Thụy Sĩ đã thử nghiệm các hệ thống bỏ phiếu dựa trên blockchain. Mặc dù vẫn còn những thách thức về mặt kỹ thuật và xã hội cần giải quyết, tiềm năng của blockchain trong việc nâng cao dân chủ và sự tham gia của công dân là rất lớn.

Kết luận

Hiểu rõ blockchain là gì và cách nó hoạt động là bước đầu tiên để khai thác tiềm năng của công nghệ đột phá này. Dù bạn là nhà phát triển, doanh nghiệp hay chỉ đơn giản là người quan tâm đến công nghệ, blockchain mang đến những cơ hội và khả năng mới mà chúng ta chỉ mới bắt đầu khám phá.