Chuỗi khối là gì?
Blockchain là một danh sách các bản ghi dữ liệu hoạt động như một sổ cái kỹ thuật số phi tập trung. Dữ liệu được lưu trữ trong các khối theo thứ tự thời gian và được bảo vệ bằng mật mã.
Mô hình blockchain đầu tiên được tạo ra vào đầu những năm 1990, khi nhà khoa học máy tính Stuart Haber và nhà vật lý W. Scott Stornetta quyết định sử dụng mật mã trên blockchain để bảo vệ các tài liệu kỹ thuật số khỏi bị giả mạo.
Công việc của họ đã truyền cảm hứng cho nhiều lập trình viên và những người đam mê mật mã, cuối cùng dẫn đến việc tạo ra Bitcoin như hệ thống tiền điện tử phi tập trung đầu tiên (hoặc đơn giản là tiền điện tử đầu tiên).
Mặc dù công nghệ blockchain có lịch sử lâu đời hơn nhiều so với tiền điện tử nhưng tiềm năng của nó chỉ được hiện thực hóa sau sự ra đời của Bitcoin vào năm 2008. Kể từ đó, sự quan tâm đến nó tiếp tục tăng lên mỗi ngày và tiền điện tử ngày càng được chấp nhận.
Công nghệ chuỗi khối chủ yếu được sử dụng để ghi lại các giao dịch tiền điện tử, nhưng nó cũng phù hợp với các loại dữ liệu kỹ thuật số khác nhau và có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau. Mạng blockchain lâu đời nhất, an toàn nhất và phổ biến nhất là Bitcoin, kết hợp mật mã và lý thuyết trò chơi.
Chuỗi khối hoạt động như thế nào?
Trong bối cảnh tiền điện tử, blockchain bao gồm một chuỗi khối ổn định, mỗi khối chứa danh sách các giao dịch đã được xác nhận trước đó. Bởi vì mạng blockchain được duy trì bởi nhiều máy tính trên khắp thế giới nên nó hoạt động như một cơ sở dữ liệu phi tập trung hoặc sổ cái. Điều này có nghĩa là mỗi người tham gia (nút) lưu trữ một bản sao dữ liệu blockchain và tương tác với các nút khác để xác nhận rằng thông tin trong các khối khớp với nhau.
Do đó, các giao dịch blockchain diễn ra trên mạng ngang hàng toàn cầu và đây là điều khiến Bitcoin trở thành một loại tiền kỹ thuật số phi tập trung, không có hạn chế và có khả năng chống kiểm duyệt. Ngoài ra, hầu hết các hệ thống blockchain không yêu cầu sự tin cậy và không được kiểm soát bởi một cơ quan quản lý duy nhất.
Cốt lõi của hầu hết mọi blockchain là quy trình khai thác dựa trên thuật toán băm. Bitcoin sử dụng thuật toán SHA-256 (thuật toán băm an toàn 256-bit). Nó chấp nhận đầu vào có độ dài tùy ý và tạo ra đầu ra có độ dài cố định. Đầu ra được gọi là hàm băm và trong trường hợp này luôn có 64 ký tự (256 bit).
Các đầu vào giống nhau sẽ dẫn đến cùng một đầu ra cho dù quá trình này được lặp lại bao nhiêu lần. Tuy nhiên, nếu bạn thay đổi dữ liệu đầu vào một chút thì kết quả đầu ra sẽ khác hoàn toàn. Do đó, trong thế giới tiền điện tử, hầu hết các hàm băm đều mang tính xác định và một chiều.
Tính đơn hướng có nghĩa là gần như không thể tính toán đầu vào từ dữ liệu đầu ra. Người ta chỉ có thể đoán nội dung đầu vào là gì, nhưng khả năng đoán được thông tin này là cực kỳ thấp. Điều này đảm bảo tính bảo mật của chuỗi khối Bitcoin.
Hãy xem cách blockchain hoạt động bằng cách sử dụng một giao dịch đơn giản làm ví dụ.
Hãy tưởng tượng rằng Alice và Bob có một số bitcoin trên bảng cân đối kế toán của họ. Alice nợ Bob 2 bitcoin.
Để gửi chúng, Alice truyền một tin nhắn kèm theo giao dịch tới tất cả những người khai thác trong mạng.
Trong giao dịch này, Alice cho những người thợ mỏ biết địa chỉ của Bob và số lượng Bitcoin cô ấy muốn gửi, cũng như chữ ký điện tử và khóa công khai của cô ấy. Chữ ký được thực hiện bằng khóa riêng của Alice và xác nhận rằng cô ấy là chủ sở hữu của những đồng tiền này.
Người khai thác phải xác minh tính hợp lệ của giao dịch, sau đó họ kết hợp nó với các giao dịch khác và cố gắng tạo một khối bằng thuật toán SHA-256. Đầu ra phải bắt đầu từ một số 0 nhất định, điều này phụ thuộc vào cái gọi là “độ khó” và khả năng tính toán của mạng.
Để có được hàm băm đầu ra với số 0 chính xác ở đầu, các thợ mỏ sẽ thêm cái gọi là số nonce vào khối trước khi chạy thuật toán. Vì một thay đổi nhỏ ở đầu vào sẽ thay đổi hoàn toàn đầu ra, nên thợ đào sẽ thử các kết hợp khác nhau cho đến khi tìm thấy hàm băm mong muốn.
Sau khi tạo một khối, người khai thác sẽ phát khối đó cho những người khai thác khác. Sau đó, họ kiểm tra tính hợp lệ của khối để có thể thêm nó vào bản sao blockchain của họ và hoàn tất giao dịch. Các công cụ khai thác cũng bao gồm hàm băm đầu ra của khối trước đó trong khối để liên kết tất cả các khối lại với nhau thành một loại chuỗi, tức là một chuỗi khối. Hệ thống tin cậy blockchain được xây dựng trên cơ chế này.
Mỗi người khai thác lưu trữ một bản sao của chuỗi khối trên máy tính của mình và mức độ tin cậy vào chuỗi khối phụ thuộc vào sức mạnh tính toán được đầu tư và độ dài của nó. Nếu người khai thác thay đổi giao dịch trong khối trước đó, hàm băm đầu ra của khối đó cũng sẽ thay đổi, khiến tất cả các hàm băm sau khối đó cũng thay đổi. Sau đó, người khai thác sẽ phải làm lại tất cả công việc để blockchain của mình được chấp nhận là hợp lệ. Để đánh lừa hệ thống, kẻ tấn công cần chiếm hơn 50% sức mạnh tính toán của mạng, điều này gần như không thể. Các cuộc tấn công mạng như vậy được gọi là tấn công 51%.
Một mô hình trong đó việc sản xuất các khối được thực hiện bằng công việc của máy tính được gọi là Proof-of-Work (PoW). Có các mô hình khác, chẳng hạn như Proof-of-Stake (PoS), không yêu cầu nhiều sức mạnh tính toán và tiêu thụ ít năng lượng hơn, mang lại khả năng mở rộng cho nhiều người dùng.