Blockchain là một mắt xích đột phá trên thị trường tài chính và công nghệ, tạo ra sự thay đổi lớn trong cách chúng ta tương tác với các loại tài sản kỹ thuật số. Không chỉ vậy, đây còn là nền tảng góp mặt trong nhiều cuộc “cách mạng hóa” ở nhiều lĩnh vực khác nhau, thu hút sự chú ý mạnh mẽ của các nhà đầu tư, doanh nghiệp trên toàn thế giới. Vậy, blockchain là gì? Những kiến thức căn bản nào bạn cần nắm được? – Bài viết dưới đây của Connextfx sẽ giúp bạn tìm hiểu kỹ hai câu hỏi trên.
Tổng quan về Blockchain
Blockchain là gì?
Có thể hiểu đơn giản, blockchain là một “Sổ cái kỹ thuật số”, dùng để lưu trữ dữ liệu dưới dạng các khối và sau đó được liên kết với nhau bằng mã hóa. Mỗi khối sẽ chứa thông tin về các giao dịch trước đó, tạo thành một chuỗi liên tục và không thể thay đổi.
Blockchain không chịu sự kiểm soát của bất kỳ tổ chức nào, thay vào đó, nền tảng được vận hành bởi một mạng lưới máy tính phân tán giúp cho mọi giao dịch trên blockchain đều được ghi lại công khai. Đặc biệt, blockchain còn được bảo vệ bởi hệ thống mật mã mạnh mẽ để chống các hành vi gian lận và giả mạo.
Cơ chế hoạt động của Blockchain
Về cơ bản, cơ chế hoạt động của blockchain có thể được phân ra 5 bước như sau:
- Giao dịch: Khi một giao dịch mới được tạo ra, nó sẽ được truyền đến mạng lưới các nút (node) tham gia xác thực.
- Xác thực: Các nút sẽ xác minh tính hợp lệ của giao dịch bằng cách sử dụng thuật toán đồng thuận.
- Thêm vào khối: Sau khi được xác thực, giao dịch sẽ được thêm vào một khối mới.
- Liên kết khối: Khối mới được liên kết với khối trước đó thông qua một giá trị băm (hash) độc đáo, tạo thành một chuỗi khối (blockchain) liên tục. Giá trị băm này đóng vai trò như dấu vân tay của khối, giúp xác định và bảo vệ tính toàn vẹn của dữ liệu.
- Lưu trữ: Mỗi nút trong mạng lưới sẽ lưu trữ một bản sao của chuỗi khối, đảm bảo tính toàn vẹn và khả năng chống lại sự tấn công từ hacker bên ngoài.
Lợi ích của blockchain
Nhờ tính bất biến và minh bạch, blockchain giúp giảm đáng kể nguy cơ gian lận và thao túng dữ liệu. Tất cả các nút trong mạng lưới đều duy trì một bản sao giống nhau của sổ cái, khiến việc thay đổi trái phép dữ liệu trở nên gần như không thể. Điều này tạo ra niềm tin và sự công bằng cho tất cả các bên tham gia vào hệ thống.
Với những lợi ích đáng kể này, blockchain đang được kỳ vọng sẽ tạo ra những đổi mới mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực khác nhau như tài chính, chuỗi cung ứng, chăm sóc sức khỏe, quản lý tài sản kỹ thuật số, và nhiều lĩnh vực khác.
Đặc điểm của blockchain
Tính phi tập trung của blockchain
Khác với các hệ thống truyền thống được kiểm soát bởi một tổ chức trung tâm, blockchain vận hành dựa trên mạng lưới phi tập trung. Mọi giao dịch được ghi chép và lưu trữ trên hàng nghìn máy tính (node) trên toàn cầu, tạo nên sổ cái kỹ thuật số phi tập trung. Đặc điểm này mang lại nhiều lợi ích:
- Giảm sự kiểm duyệt gắt gao: Không giống với các hệ thống truyền thống có thể bị kiểm soát bởi chính phủ hoặc các tổ chức khác, mạng lưới blockchain hoạt động phi tập trung và không phụ thuộc vào bất kỳ tổ chức nào. Bản sao của sổ cái blockchain được lưu trữ trên nhiều máy tính khác nhau, do đó rất khó để xóa hoặc sửa đổi dữ liệu. Nhờ vậy, blockchain được xem là công cụ bảo vệ quyền tự do ngôn luận và thông tin, đặc biệt là ở những quốc gia có chế độ kiểm duyệt khó khăn.
- Khả năng chống tấn công: Việc tấn công mạng lưới phi tập trung đòi hỏi nguồn lực khổng lồ và gần như không thể thực hiện, đảm bảo tính bảo mật và an toàn cho dữ liệu.
Tính toàn vẹn của blockchain
Sổ cái kỹ thuật số trên blockchain được bảo vệ bởi mật mã mạnh mẽ, đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu:
- Khả năng chống giả mạo: Mỗi giao dịch được mã hóa và liên kết với các giao dịch trước đó, tạo thành chuỗi khối không thể thay đổi. Bất kỳ thay đổi nào cũng sẽ dễ dàng phát hiện.
- Khả năng chống gian lận: Việc sử dụng thuật toán đồng thuận đảm bảo rằng chỉ những giao dịch hợp lệ mới được thêm vào chuỗi khối, ngăn chặn hành vi gian lận và thao túng dữ liệu.
- Khả năng truy xuất nguồn gốc: Mỗi sản phẩm hoặc tài sản được quản lý trên blockchain đều có thể truy xuất nguồn gốc rõ ràng, chống hàng giả, hàng nhái và bảo vệ người tiêu dùng.
Cấu trúc dữ liệu phân tán và khả năng mở rộng của blockchain
Cấu trúc dữ liệu phân tán của blockchain
Blockchain sử dụng cấu trúc dữ liệu phân tán để lưu trữ thông tin một cách an toàn và hiệu quả. Cấu trúc này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính phi tập trung và khả năng mở rộng của blockchain.
Nếu một nút trong mạng lưới bị lỗi hoặc bị tấn công, hệ thống vẫn có thể hoạt động bình thường vì các nút khác vẫn lưu trữ bản sao của dữ liệu. Do không có điểm yếu tập trung, việc tấn công toàn bộ mạng lưới là vô cùng khó khăn.
Khả năng mở rộng của blockchain
Với sự gia tăng nhanh chóng của người dùng và ứng dụng trên blockchain, khả năng mở rộng là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu quả hoạt động. Blockchain sở hữu khả năng phân chia khối, nhờ đó, kích thước khối có thể được điều chỉnh để phù hợp với nhu cầu, giúp tăng tốc độ giao dịch và giảm tải cho mạng lưới.
Các giải pháp như “sidechain” (các blockchain hoạt động độc lập và liên kết với blockchain chính) và “rollups”(biện pháp xử lý các giao dịch off-chain) cũng góp phần giúp mở rộng khả năng xử lý giao dịch của blockchain mà không ảnh hưởng đến lớp cơ bản.
Đồng thời, các thuật toán đồng thuận mới như Proof-of-Stake (PoS) và Byzantine Fault Tolerance (BFT) có thể giúp tăng tốc độ giao dịch và cải thiện hiệu quả hoạt động.
Ứng dụng của công nghệ blockchain
Giao dịch tài chính và thanh toán phi tập trung
Hệ thống tài chính truyền thống phụ thuộc vào các bên trung gian như ngân hàng và tổ chức thanh toán, dẫn đến chi phí cao và tốc độ giao dịch chậm. Blockchain giúp loại bỏ các bên trung gian này, mang lại nhiều lợi ích về việc giảm chi phí giao dịch.
Mặt khác, các giao dịch trên blockchain được thực hiện trực tiếp giữa các bên tham gia, giúp tăng tốc độ giao dịch và giải quyết nhanh chóng. Mọi giao dịch trên blockchain đều được ghi lại công khai và có thể truy cập bởi bất kỳ ai, góp phần đảm bảo tính minh bạch và trách nhiệm giải trình khi cần thiết.
Blockchain cũng mang đến giải pháp thanh toán phi tập trung, giúp mọi người dễ dàng tham gia vào hệ thống tài chính bằng nhiều cách:
- Ví tiền điện tử: Mọi người có thể tạo ví tiền điện tử để lưu trữ và quản lý tài sản kỹ thuật số của họ với app giao dịch được thiết kế tinh giản, phù hợp và dễ dùng.
- Gửi và nhận thanh toán: Giao dịch trực tiếp giữa các bên tham gia, không cần sự can thiệp của ngân hàng hay tổ chức thanh toán.
- Hợp đồng thông minh: Tự động hóa các giao dịch và thỏa thuận theo điều kiện nhất định, giúp giảm thiểu rủi ro và chi phí.
Quản lý chuỗi cung ứng và theo dõi nguồn gốc của sản phẩm
Chuỗi cung ứng truyền thống thường gặp nhiều vấn đề như thiếu minh bạch, thủ tục rườm rà và khó khăn trong việc truy xuất nguồn gốc sản phẩm.
Blockchain giúp giải quyết những vấn đề này bằng cách lưu trữ thông tin sản phẩm trên chuỗi khối, từ sản phẩm đến nguyên liệu hay nhà sản xuất, nhà phân phối và người tiêu dùng cuối cùng,… tất cả đều được ghi lại cụ thể và rõ ràng. Người dùng cũng có thể dễ dàng theo dõi di chuyển của sản phẩm trong suốt chuỗi cung ứng, giúp xác định vị trí và tình trạng sản phẩm theo thời gian thực.
Tạo ra các trò chơi phi tập trung
Blockchain mang đến các mô hình trò chơi phi tập trung (GameFi) đầy mới lạ, nơi người chơi có quyền sở hữu tài sản trong game và kiếm thu nhập thông qua các hoạt động chơi game.
Người chơi sở hữu các vật phẩm, nhân vật và tài sản trong game dưới dạng NFT (Non-Fungible Token), đại diện cho quyền sở hữu độc quyền và có thể giao dịch trên thị trường. Đặc biệt, người chơi có thể kiếm tiền thông qua các hoạt động trong game như chiến thắng một lượt chơi, hoàn thành nhiệm vụ hoặc cho thuê tài sản trong game. Người chơi còn quyền tham gia vào việc phát triển và quản lý trò chơi thông qua hệ thống quản trị phi tập trung (DAO).
Hỗ trợ lĩnh vực y tế
Lưu trữ hồ sơ y tế sẽ thêm phần an toàn và bảo mật trên nền tảng Blockchain, đồng thời cho phép chia sẻ thông tin dễ dàng giữa các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe.
Nguyên lý hoạt động của blockchain và cách thức xác thực giao dịch
Nguyên lý mã hóa của blockchain
Blockchain sử dụng nhiều kỹ thuật mã hóa tiên tiến để đảm bảo tính bảo mật, toàn vẹn và chống giả mạo cho dữ liệu. Nguyên lý mã hóa cốt lõi của blockchain có thể được chia thành 3 đoạn chính như sau:
- Mật mã khóa công khai (Public-Key Cryptography): Blockchain sử dụng hệ thống mật mã khóa công khai để xác minh và bảo mật các giao dịch. Mỗi người dùng có một cặp khóa gồm khóa công khai (public key) và khóa riêng (private key). Khóa công khai được sử dụng để nhận tiền điện tử, trong khi khóa riêng được dùng để ký số và xác thực giao dịch. Điều này bảo đảm rằng chỉ chủ sở hữu khóa riêng mới có thể chi tiêu tiền điện tử từ ví của mình.
- Hàm băm (Cryptographic Hash Functions): Blockchain sử dụng các hàm băm mật mã như SHA-256 để đảm bảo tính toàn vẹn và bất biến của dữ liệu. Mỗi khối trong blockchain chứa một mã băm của khối trước đó, tạo thành một chuỗi liên kết bất biến. Nếu dữ liệu trong bất kỳ khối nào bị thay đổi, mã băm của khối đó và tất cả các khối sau nó sẽ thay đổi, làm cho việc thay đổi dữ liệu trở nên dễ dàng bị phát hiện.
- Chữ ký số (Digital Signatures): Các giao dịch trong blockchain được ký số bằng khóa riêng của người gửi. Chữ ký số này được tạo ra bằng cách sử dụng thuật toán mật mã như ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm). Nó cung cấp bằng chứng về nguồn gốc và tính toàn vẹn của dữ liệu giao dịch. Các nút trong mạng lưới blockchain có thể xác minh chữ ký số bằng cách sử dụng khóa công khai tương ứng của người gửi.
Sự kết hợp của các nguyên lý mã hóa này tạo nên một hệ thống bảo mật mạnh mẽ và đáng tin cậy cho blockchain, đảm bảo tính toàn vẹn, bảo mật và phi tập trung của dữ liệu.
Quy tắc sổ cái của blockchain
Sổ cái không được lưu trữ tập trung mà được phân phối trên nhiều nút (node) trong mạng lưới blockchain. Mỗi nút duy trì một bản sao hoàn chỉnh của sổ cái, đảm bảo tính minh bạch và không có điểm chính duy nhất. Tất cả dữ liệu trong sổ cái được mã hóa bằng các thuật toán mật mã mạnh mẽ như hàm băm (hash) và mã hóa khóa công khai (public-key cryptography).
Sau khi một giao dịch đã được xác nhận và thêm vào sổ cái, nó không thể bị sửa đổi hoặc xóa bỏ. Điều này được đảm bảo bởi cơ chế liên kết khối (chaining) và sử dụng hàm băm mật mã. Các nút trong mạng lưới blockchain phải đạt được đồng thuận về tính hợp lệ của một giao dịch trước khi nó được thêm vào sổ cái, được thực hiện thông qua các cơ chế đồng thuận như Proof-of-Work (PoW) hoặc Proof-of-Stake (PoS).
Nhờ sử dụng chữ ký số, mỗi giao dịch trong sổ cái có thể được theo dõi nguồn gốc và chủ sở hữu, giúp ngăn chặn gian lận và đảm bảo trách nhiệm giải trình. Nhờ tính phân tán, sổ cái blockchain có thể được sao lưu và phục hồi dễ dàng từ các nút trong mạng lưới, đảm bảo tính bảo vệ và khả năng phục hồi cao.
Nguyên lý tạo khối trên nền tảng của blockchain
Khi một giao dịch mới được thực hiện trên mạng lưới blockchain, nó sẽ được truyền đến các nút (node) trong mạng. Các nút này sau đó có nhiệm vụ xác minh tính hợp lệ của giao dịch đó bằng cách áp dụng các quy tắc và thuật toán đã được thiết lập sẵn. Khi được xác minh, giao dịch sẽ được thu thập vào một nhóm gọi là khối (block), chứa các giao dịch và một số thông tin bổ sung như thời gian tạo khối, mã băm (hash) của khối trước đó và các dữ liệu khác.
Tiếp theo, các nút đào coin (miners) trong mạng lưới sẽ cạnh tranh giải một bài toán điện toán phức tạp liên quan đến mã hóa gọi là bằng chứng công việc (Proof-of-Work). Bài toán này yêu cầu nhiều tài nguyên có sẵn tính toán và giải quyết. Nút nào giải được bài toán đầu tiên sẽ được quyền tạo ra khối mới chứa các giao dịch đã được xác minh và thêm nó vào chuỗi khối (blockchain). Quá trình này xác minh rằng khối giao dịch đã được mã hóa một cách an toàn và bảo mật.
Sau khi khối mới được tạo ra, thông tin sẽ được truyền đến các nút khác trong mạng lưới để kiểm tra và xác nhận tính hợp lệ. Nếu đa số nút xác nhận hợp lệ, khối sẽ được thêm vào chuỗi khối và trở thành một phần bất biến của blockchain. Người đào coin thành công sẽ nhận được phần thưởng dưới dạng tiền điện tử mới được tạo ra và phí giao dịch từ các giao dịch trong khối đó.
Các loại blockchain hiện nay
Blockchain công khai
Blockchain công khai (Public Blockchain) là một loại blockchain mà bất kỳ ai cũng có thể tham gia vào mạng lưới và truy cập dữ liệu trên blockchain đó. Ví dụ điển hình của loại blockchain này là Bitcoin, Ethereum.
Ứng dụng:
- Thanh toán và chuyển tiền phi tập trung.
- Theo dõi nguồn gốc sản phẩm và chống hàng giả.
- Quản lý chuỗi cung ứng minh bạch và hiệu quả.
- Lưu trữ hồ sơ và dữ liệu an toàn.
Blockchain riêng tư
Blockchain riêng tư, còn được gọi là blockchain cấp phép hay blockchain liên minh. Hoạt động như một sổ cái phân tán phi tập trung được vận hành bởi một tổ chức hoặc nhóm người tham gia được ủy quyền.
Khác với blockchain công khai như Bitcoin hay Ethereum, nơi bất kỳ ai cũng có thể tham gia và truy cập dữ liệu, blockchain riêng tư giới hạn quyền truy cập vào những người được cho phép. Ví dụ điển hình cho loại blockchain này có thể kể đến như Hyperledger Fabric, Quorum…
Ứng dụng:
- Lưu trữ hồ sơ y tế và dữ liệu cá nhân nhạy cảm.
- Quản lý danh tính và xác thực người dùng.
- Giao dịch chứng khoán và tài sản kỹ thuật số.
- Hệ thống bỏ phiếu an toàn và minh bạch.
Blockchain tổng hợp
Blockchain tổng hợp còn được gọi là blockchain đa chuỗi, chính là một kiến trúc blockchain liên kết nhiều blockchain khác nhau để tạo thành một hệ sinh thái thống nhất.
Mỗi blockchain trong hệ thống tổng hợp có thể là một blockchain riêng tư, công khai hoặc lai giữa cả hai loại và chúng có thể tương tác với nhau một cách an toàn, hiệu quả. Ví dụ điển hình cho loại blockchain tổng hợp mà bạn nên biết có thể là Corda hoặc R3 Corda.
Ứng dụng:
- Quản lý chuỗi cung ứng xuyên chuỗi, liên quan đến nhiều tổ chức.
- Xác minh thương mại và tài chính quốc tế.
- Theo dõi và quản lý tài sản trí tuệ.
- Hợp tác nghiên cứu và phát triển giữa các doanh nghiệp.
Cách lựa chọn loại blockchain phù hợp
Việc lựa chọn loại blockchain phù hợp phụ thuộc vào nhu cầu và mục đích cụ thể của dự án.
- Blockchain công khai: Phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi tính minh bạch và phi tập trung cao, ví dụ như thanh toán và theo dõi nguồn gốc sản phẩm.
- Blockchain riêng tư: Phù hợp cho các ứng dụng cần bảo mật và kiểm soát cao cho dữ liệu nhạy cảm, ví dụ như hồ sơ y tế và dữ liệu cá nhân.
- Blockchain tổng hợp: Phù hợp cho các ứng dụng liên quan đến nhiều tổ chức và yêu cầu sự cân bằng giữa tính minh bạch và quyền riêng tư, ví dụ như quản lý chuỗi cung ứng xuyên chuỗi và xác minh thương mại quốc tế.
Cơ hội và thách thức trong việc triển khai và phát triển ứng dụng blockchain
Cơ hội khi phát triển blockchain
Blockchain giúp tự động hóa các quy trình, giảm thiểu sai sót và tăng cường tính minh bạch trong giao dịch, quản lý chuỗi cung ứng và nhiều lĩnh vực khác. Ngoài ra:
- Tạo ra các mô hình kinh doanh mới: Blockchain mở ra cơ hội cho các mô hình kinh doanh phi tập trung, cho phép trao quyền cho người dùng và tạo ra giá trị mới.
- Giảm chi phí và tiếp cận thị trường rộng lớn hơn: Blockchain giúp giảm chi phí giao dịch và thanh toán, đồng thời mở ra khả năng tiếp cận thị trường toàn cầu cho các doanh nghiệp.
- Tăng cường an ninh và bảo mật: Blockchain mang đến khả năng bảo mật cao cho dữ liệu và giao dịch, giúp chống gian lận và tấn công mạng.
Thách thức cần giải quyết
Với sự gia tăng nhanh chóng của lượng giao dịch và người dùng, khả năng xử lý của hệ thống blockchain có thể bị giới hạn, dẫn đến tình trạng quá tải và gây ra độ trễ cao.
Giải pháp:
- Đầu tư vào nghiên cứu và phát triển: Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp blockchain hiệu quả, an toàn và có khả năng mở rộng cao.
- Phát triển nguồn nhân lực: Cần đẩy mạnh đào tạo và phát triển nguồn nhân lực có chuyên môn về blockchain để đáp ứng nhu cầu của thị trường.
Xu hướng công nghệ blockchain
Tỷ lệ áp dụng blockchain gia tăng
Khảo sát của Gartner năm 2021 cho thấy 4% tổ chức đã triển khai blockchain vào hoạt động kinh doanh, 10% đang thí điểm và 86% đang nghiên cứu hoặc lên kế hoạch triển khai trong vòng 3 năm tới.
Dự kiến đến năm 2025, thị trường blockchain toàn cầu sẽ đạt giá trị 64,3 tỷ USD, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 40,9%.
Các quốc gia tiên phong trong việc áp dụng blockchain
Việc lan rộng tính ứng dụng và khả năng phát triển mạnh mẽ của blockchain đã tạo tác động không nhỏ đối với các quốc gia phát triển trên toàn thế giới, cụ thể như:
- Trung Quốc: Đầu tư mạnh mẽ vào nghiên cứu và phát triển blockchain, ứng dụng vào nhiều lĩnh vực như tài chính, chuỗi cung ứng, chính phủ điện tử.
- Hoa Kỳ: Cung cấp môi trường pháp lý thuận lợi cho phát triển blockchain, thu hút nhiều công ty khởi nghiệp và tập đoàn lớn tham gia vào lĩnh vực này.
- Liên minh Châu Âu: Đang xây dựng khung pháp lý cho blockchain, khuyến khích đổi mới và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.
Các yếu tố thúc đẩy sự lan rộng và chấp nhận của blockchain
Điều này chứng minh nhu cầu về hiệu quả và minh bạch đối với các doanh nghiệp đang ngày một gia tăng. Các doanh nghiệp và chính phủ tìm kiếm giải pháp blockchain để tăng cường hiệu quả hoạt động, giảm chi phí và nâng cao tính minh bạch trong giao dịch.
Nền tảng, công cụ và ứng dụng blockchain ngày càng đa dạng và hoàn thiện, thu hút nhiều người tham gia vào hệ sinh thái này. Do đó, có rất nhiều tổ chức chính phủ và các quốc gia ban hành chính sách, quy định hỗ trợ phát triển blockchain, tạo môi trường thuận lợi cho việc ứng dụng.
Bài viết trên đây Connextfx đã trả lời cụ thể về định nghĩa “Bitcoin là gì?” cũng như các tiềm năng vô hạn của nền tảng này. Hãy cùng Connextfx bắt đầu hành trình khám phá sự phát triển của blockchain, nắm bắt chìa khóa để mở ra những cánh cửa mới cho sự phát triển toàn diện trong tương lai nhé!
