Blockchain giải thích: Hiểu cách hoạt động và công nghệ

Blockchain có gì làm cho nó trở thành công nghệ cách mạng?

Chuyển đổi số của các hệ thống tài chính và quản lý dữ liệu được định hình bởi một khái niệm cách mạng: Blockchain. Công nghệ này cho phép lưu trữ thông tin giao dịch một cách an toàn qua một mạng lưới máy tính phân tán, gần như làm cho việc thao tác dữ liệu trở nên không thể và loại bỏ sự cần thiết của các trung gian truyền thống. Bitcoin và Ethereum đã chứng minh rằng các mạng lưới phi tập trung hoạt động và niềm tin có thể được xây dựng mà không cần các thực thể trung tâm.

Ý nghĩa của Blockchain ngày nay vượt xa tiền điện tử. Chuỗi cung ứng, y tế, hệ thống bỏ phiếu và nhiều ngành khác đều hưởng lợi từ công nghệ này, mang lại tính minh bạch, an ninh và sự tin cậy ở mức độ chưa từng có.

Cấu trúc cơ bản: Cách Blockchain hoạt động

Blockchain là Khối kỹ thuật số phân quyền

Blockchain là một cấu trúc cơ sở dữ liệu đặc biệt - một sổ cái kỹ thuật số phi tập trung, được quản lý bởi một mạng lưới phân phối các máy tính, thay vì tồn tại trên một máy chủ trung tâm duy nhất. Dữ liệu được tổ chức thành các khối được sắp xếp theo thứ tự thời gian, được kết nối với nhau bằng các phương pháp mã hóa.

Điều gì làm cho Blockchain khác với các cơ sở dữ liệu truyền thống: Khi một Khối đã được thêm vào chuỗi và được mạng xác nhận, dữ liệu lưu trữ bên trong gần như không thể thay đổi. Tính không thể thay đổi này phát sinh từ cấu trúc phi tập trung và hệ thống bảo mật của Blockchain. Vì không có cơ quan trung ương nào kiểm soát, các giao dịch phải diễn ra trực tiếp giữa người dùng – không có ngân hàng, cơ quan nhà nước hoặc các trung gian khác.

Bối cảnh lịch sử

Nguồn gốc của công nghệ Blockchain có từ những năm 1990. Các nhà tin học Stuart Haber và nhà vật lý W. Scott Stornetta đã phát triển các kỹ thuật mã hóa để bảo vệ tài liệu kỹ thuật số khỏi sự thao túng bằng cách lưu trữ chúng trong một chuỗi các Khối dữ liệu. Công trình tiên phong của họ đã truyền cảm hứng cho các thế hệ tiếp theo của các chuyên gia mật mã.

Đột phá đến từ Bitcoin – triển khai thực tiễn đầu tiên của một Blockchain thật sự như một hệ thống thanh toán phi tập trung. Kể từ đó, sự chấp nhận đã tăng trưởng theo cấp số nhân. Trong khi Blockchain ban đầu được thiết kế cho tiền điện tử, ngày nay công nghệ này cho thấy: Nó có thể được áp dụng đa dạng để ghi lại bất kỳ dữ liệu kỹ thuật số nào và có thể tạo ra giá trị trong các bối cảnh hoàn toàn khác nhau.

Cách hoạt động kỹ thuật trong thực tiễn

Quy trình của một giao dịch chi tiết

Khi Alice gửi Bitcoin cho Bob, điều sau đây xảy ra: Giao dịch được phát tán đến một mạng lưới các nút (Nodes). Mỗi nút kiểm tra giao dịch này một cách độc lập - trong quá trình này, các chữ ký số được xác thực và dữ liệu giao dịch được kiểm tra.

Sau khi xác thực thành công, giao dịch sẽ được tổng hợp với các giao dịch đã được xác thực khác thành một Khối. Hãy tưởng tượng mỗi Khối như một trang trong một cuốn sổ kế toán kỹ thuật số. Những Khối này sau đó được liên kết với nhau thông qua các phương pháp mã hóa chuyên biệt – từ đó tạo thành “chuỗi” Khối đặc trưng.

Khối cấu trúc: Những gì nằm trong mỗi khối

Mỗi khối của một Blockchain chứa nhiều thành phần quan trọng:

• Dữ liệu giao dịch: Tất cả thông tin về các giao dịch đã thực hiện trong Khối
• Thời gian: Một chứng nhận cho biết khi nào Khối được tạo ra
• Băm mã hóa: Một dấu vân tay kỹ thuật số duy nhất, được tạo ra bằng cách áp dụng một hàm băm lên tất cả dữ liệu khối.
• Hash của khối trước: Kết nối quan trọng với chuỗi khối trước đó

Chuỗi này là bí mật của sự an toàn: Ai muốn thay đổi một Khối sau này, sẽ phải thay đổi tất cả các Khối tiếp theo – một công việc cực kỳ tốn kém và phức tạp về mặt kỹ thuật, điều này gần như không thể trong các mạng lưới phi tập trung lớn.

Mật mã học: Nền tảng an ninh

Hashing và hiệu ứng bão tuyết

Các hàm băm mã hóa là trung tâm cho sự an toàn của Blockchain. Việc băm chuyển đổi dữ liệu đầu vào có kích thước bất kỳ thành một chuỗi ký tự có độ dài cố định – một phép toán một chiều mà không thể tính ngược lại.

Hàm SHA256 được sử dụng trong Bitcoin cho thấy một hiện tượng thú vị: Những thay đổi tối thiểu trong đầu vào tạo ra các đầu ra hoàn toàn khác biệt. Việc thay đổi từ chữ hoa sang chữ thường biến đổi toàn bộ đầu ra băm. Hiệu ứng “Avalanche” này làm cho việc giả mạo dữ liệu trở nên ngay lập tức nhận thấy.

Hơn nữa, các hàm băm hiện đại có khả năng chống va chạm – xác suất để tìm hai tập dữ liệu khác nhau tạo ra cùng một băm là cực kỳ nhỏ. Điều này đảm bảo rằng mỗi Khối có một danh tính kỹ thuật số độc nhất.

Mã hóa khóa công khai cho các giao dịch an toàn

Nguyên tắc bảo mật thứ hai dựa trên mật mã đối xứng. Mỗi người tham gia mạng nhận được một cặp khóa duy nhất:

• Khóa riêng: Bí mật, cá nhân, chỉ người sở hữu biết
• Khóa công khai: Được phân phối công khai, nhìn thấy bởi mọi người

Khi ai đó ủy quyền một giao dịch, họ ký nó bằng khóa riêng của mình và tạo ra một chữ ký số. Những người tham gia mạng khác có thể kiểm tra tính xác thực bằng cách áp dụng khóa công khai vào chữ ký này. Điều này đảm bảo: Chỉ có chủ sở hữu khóa hợp pháp mới có thể khởi tạo giao dịch, trong khi bất kỳ ai cũng có thể xác minh tính xác thực.

Phi tập trung và cơ chế đồng thuận

Định nghĩa của Dezentralisierung

Sự phân quyền trong Blockchain chuyển giao quyền kiểm soát và quyền quyết định từ một điểm duy nhất sang nhiều người tham gia trong mạng lưới. Không có người giữ cửa trung tâm nào - không phải ngân hàng, cơ quan hay tập đoàn. Thay vào đó, các giao dịch được xác minh và ghi lại bởi một mạng lưới máy tính phân tán.

Cấu trúc này có những hậu quả sâu sắc: Các mạng lưới phi tập trung như Bitcoin sẽ rất kháng cự trước các cuộc tấn công. Để thao túng hệ thống, người ta cần phải kiểm soát phần lớn tất cả các nút - một kịch bản không thực tế về mặt kinh tế với hàng ngàn người tham gia độc lập.

Cơ chế đồng thuận: Cách mà mạng lưới đạt được sự thống nhất

Vấn đề kỹ thuật trung tâm: Làm thế nào hàng ngàn máy tính độc lập thống nhất trên một sự thật chung, khi một số bị hỏng hoặc hành động ác ý? Giải pháp: Các thuật toán đồng thuận - các quy tắc chính thức theo đó mạng lưới đạt được sự đồng thuận.

Các cơ chế quan trọng nhất là:

Bằng chứng công việc (PoW) PoW là cách tiếp cận ban đầu của Bitcoin. Tại đây, các máy tính chuyên dụng (Miner) cạnh tranh để giải một câu đố toán học phức tạp. Người khai thác thành công đầu tiên được phép thêm Khối tiếp theo và nhận được phần thưởng là các đồng tiền mới được tạo ra. Giải pháp này yêu cầu sức mạnh tính toán và năng lượng khổng lồ – điều này đảm bảo an ninh thông qua chi phí kinh tế. Một kẻ tấn công phải kiểm soát nhiều sức mạnh tính toán hơn tổng thể mạng lưới trung thực – điều này về mặt tài chính là không thể.

Bằng chứng cổ phần (PoS) PoS là một sự phát triển để giảm chi phí năng lượng cao của PoW. Tại đây, các Validator không được chọn theo sức mạnh tính toán mà theo sự tham gia kinh tế của họ ( vào “Stake” của Coins). Khả năng được chọn làm Validator tương quan với tài sản được sử dụng trong mạng lưới. Một Validator nhận phí giao dịch như một phần thưởng, nhưng cũng mạo hiểm Stake của mình nếu hành động ác ý. Ethereum sử dụng cơ chế này kể từ khi nâng cấp vào năm 2022.

Cơ chế đồng thuận thay thế Ngoài PoW và PoS, còn có các hình thức lai và đặc biệt:

• DeleGated Proof of Stake (DPoS): Chủ sở hữu token chọn những nhóm nhỏ hơn của các đại diện, những người xác thực thay cho họ.
• Proof of Authority (PoA): Các validator được xác định dựa trên danh tiếng và danh tính, không phải dựa trên việc sở hữu tiền điện tử.

Các đặc điểm chính và lợi ích của Blockchain được giải thích

Phi tập trung

Thông tin được lưu trữ trong một mạng lưới nút phân tán, không trên các máy chủ đơn lẻ. Kết quả: Độ bền bỉ phi thường trước các cuộc tấn công và khả năng chịu lỗi.

Minh bạch

Hầu hết các Blockchain đều có thể được xem công khai. Mỗi người tham gia đều có quyền truy cập vào cùng một cơ sở dữ liệu. Tất cả các giao dịch đều được công khai, điều này tiết lộ sự thao túng. Blockchain-Explorer cho phép theo dõi từng giao dịch trong Bitcoin hoặc Ethereum từ khối Genesis cho đến nay - bao gồm địa chỉ ví, số tiền và dấu thời gian.

Tính không thay đổi

Sau khi được thêm vào Blockchain, dữ liệu không thể được thay đổi mà không có sự đồng ý của mạng. Đặc điểm này là lời hứa cốt lõi cho sự tin cậy và an ninh.

An ninh dữ liệu

Mật mã và cơ chế đồng thuận tạo ra những lớp phòng thủ đa dạng chống lại sự thao túng. Việc thay đổi một Khối có nghĩa là phải thay đổi tất cả các Khối tiếp theo - điều này về mặt kinh tế là không thể ở hàng triệu Khối.

Hiệu suất và tốc độ

Các giao dịch diễn ra gần như theo thời gian thực. Việc loại bỏ trung gian làm giảm chi phí và độ phức tạp một cách đáng kể. Các giao dịch xuyên biên giới, thường mất nhiều ngày với các hệ thống truyền thống, giờ đây chỉ mất vài phút.

Các loại mạng Blockchain khác nhau

Blockchain công cộng

Hoàn toàn phi tập trung, mở cửa cho mọi người. Mã nguồn mở, không cần phê duyệt, minh bạch. Bitcoin và Ethereum là những ví dụ nổi bật. Mọi người có thể vận hành các nút mạng, thực hiện giao dịch và trở thành các xác thực viên.

Khối riêng

Mạng lưới khép kín, thường do các công ty riêng lẻ điều hành. Chỉ những người tham gia được ủy quyền mới có quyền ghi và đọc. Chúng cung cấp khả năng kiểm soát, nhưng không phân cấp. Các quy trình nội bộ, theo dõi chuỗi cung ứng và yêu cầu tuân thủ là những lĩnh vực ứng dụng điển hình.

Khối Konsortium-Blockchain

Mô hình lai giữa công khai và riêng tư. Nhiều tổ chức cùng xây dựng một mạng lưới mà họ quản lý chung. Một nhóm nhỏ các bên bình đẳng hoạt động như các xác thực viên. Tính khả thi có thể bị hạn chế cho các xác thực viên, mở cho người dùng được ủy quyền hoặc công khai cho tất cả. Các liên minh ngành sử dụng cách tiếp cận này - chẳng hạn như nhiều ngân hàng cùng vận hành một hệ thống thanh toán.

Công nghệ Blockchain trong thực tiễn: Ứng dụng thực tế

Tiền điện tử và thanh toán xuyên biên giới

Ứng dụng sinh ra vẫn trung tâm. Bitcoin và các loại tiền điện tử khác sử dụng Blockchain như một hệ thống kế toán an toàn và phi tập trung. Trong khi các chuyển khoản quốc tế truyền thống yêu cầu ngân hàng, dịch vụ đối tác và phí cao, Blockchain cho phép các giao dịch nhanh chóng, rẻ tiền và minh bạch qua biên giới. Điều này dân chủ hóa dịch vụ tài chính cho những người không có quyền truy cập vào ngân hàng.

Hợp đồng thông minh và ứng dụng phi tập trung

Smart Contracts là các hợp đồng tự thực thi, tự động thực hiện khi các điều kiện đã được xác định trước được đáp ứng. Blockchain đảm bảo việc thực thi an toàn, phi tập trung mà không cần tin tưởng vào các bên trung gian. Điều này cho phép các ứng dụng phi tập trung (dApps) và các tổ chức tự trị phi tập trung (DAOs).

Các nền tảng DeFi sử dụng hợp đồng thông minh một cách mạnh mẽ: cho vay, vay mượn, trao đổi - tất cả đều không cần đến các tổ chức tài chính truyền thống. Quyền truy cập vào các công cụ tài chính được dân chủ hóa.

Token hóa tài sản thực

Tài sản vật lý ( bất động sản, tác phẩm nghệ thuật, cổ phiếu ) được đại diện bởi các token kỹ thuật số trên Blockchain. Điều này phân mảnh quyền sở hữu, tạo ra các thị trường thanh khoản và mở ra cơ hội đầu tư cho nhiều tầng lớp dân cư hơn. Một tác phẩm nghệ thuật có thể được chia thành hàng triệu token nhỏ, thay vì một người mua phải trả hàng triệu.

Danh tính số

Blockchain cho phép các danh tính kỹ thuật số an toàn, không thể bị thao túng. Dữ liệu cá nhân và nhạy cảm được lưu trữ một cách bảo vệ, người dùng kiểm soát quyền truy cập. Với sự tồn tại trực tuyến ngày càng tăng, điều này trở nên ngày càng quan trọng.

Hệ thống bỏ phiếu

Các giao thức bỏ phiếu phi tập trung ngăn chặn gian lận bầu cử và đảm bảo tính toàn vẹn. Mỗi phiếu bầu được ghi lại không thể thay đổi, an toàn trước sự thao túng và minh bạch. Không có tác nhân trung ương nào có thể làm sai lệch kết quả.

Minh bạch chuỗi cung ứng

Mỗi bước của một chuỗi cung ứng được ghi lại dưới dạng Khối. Điều này tạo ra một lịch sử không thể thay đổi và minh bạch: Ai đã sản xuất sản phẩm, khi nào, ở đâu, và dưới những điều kiện nào? Người tiêu dùng, các cơ quan quản lý và doanh nghiệp có được sự minh bạch chưa từng có về nguồn gốc và độ xác thực.

Tương lai của một công nghệ với tiềm năng không giới hạn

Blockchain vẫn còn ở giai đoạn đầu về mặt công nghệ, nhưng các lĩnh vực ứng dụng đang nhân lên. Sự kết hợp giữa phân quyền, tính minh bạch, an ninh và việc thiếu trung gian giải quyết những vấn đề mà các hệ thống truyền thống không thể giải quyết.

Công nghệ sẽ tiếp tục phát triển, việc áp dụng sẽ gia tăng, hiệu suất sẽ được cải thiện. Trong những năm tới, chúng ta nên mong đợi nhiều trường hợp ứng dụng chuyển đổi hơn – trong những lĩnh vực mà hôm nay chúng ta vẫn chưa thể dự đoán. Những gì hôm nay bắt đầu như một đổi mới phi tập trung, có thể ngày mai sẽ là cơ sở hạ tầng tiêu chuẩn.

Blockchain tự giải thích bản thân qua những kết quả của nó: Các hệ thống hoạt động mà không cần một thực thể trung tâm kiểm soát. Các hệ thống xây dựng lòng tin và sự an toàn dựa trên các nguyên tắc toán học thay vì các tổ chức. Đó là lời hứa chuyển đổi của công nghệ này.

Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm và cảnh báo rủi ro

Bài viết này chỉ được cung cấp cho mục đích thông tin và giáo dục chung, không có bất kỳ đảm bảo nào. Nó không phải là tư vấn tài chính, pháp lý hoặc chuyên nghiệp và không phải là một khuyến nghị để mua các sản phẩm cụ thể. Hãy tham khảo ý kiến của một chuyên gia phù hợp cho các tình huống cá nhân.

Kryptowerte rất dễ biến động. Giá trị đầu tư có thể giảm hoặc tăng; số tiền đã đầu tư có thể bị mất hoàn toàn. Bạn hoàn toàn chịu trách nhiệm về quyết định đầu tư của mình. Thông tin được cung cấp ở đây không chứa tư vấn đầu tư. Thông tin chi tiết khác có thể xem trong các điều khoản sử dụng và cảnh báo rủi ro liên quan.