Chuỗi khối là gì?

Nói tóm lại, blockchain tương đương với một sổ cái kỹ thuật số phi tập trung ghi lại một loạt dữ liệu. Những dữ liệu này được tổ chức thành các khối, được bảo vệ bằng mật mã và sắp xếp theo thứ tự thời gian.  

Mô hình blockchain sớm nhất được xây dựng vào đầu những năm 1990. Vào thời điểm đó, nhà khoa học máy tính Stuart Haber và nhà vật lý W. Scott Stornetta đã sử dụng công nghệ mã hóa để bảo vệ dữ liệu khỏi bị giả mạo.  

Thành tựu của Haber và Stornetta đã truyền cảm hứng cho nhiều nhà khoa học máy tính và những người đam mê mật mã học nghiên cứu blockchain, điều này cũng thúc đẩy hệ thống tiền điện tử phi tập trung đầu tiên trên thế giới (tức là tiền điện tử đầu tiên) - sự ra đời của Bitcoin .

Mặc dù công nghệ chuỗi khối xuất hiện trước tiền điện tử nhưng phải đến năm 2008, khi Bitcoin ra đời, công nghệ chuỗi khối mới dần được công nhận. Kể từ đó, sự quan tâm của công chúng đối với công nghệ blockchain ngày càng tăng và tiền điện tử bắt đầu trở nên phổ biến.

Công nghệ chuỗi khối chủ yếu được sử dụng để ghi lại các giao dịch tiền điện tử, nhưng nó cũng có thể ghi lại nhiều loại dữ liệu kỹ thuật số và cũng có thể được áp dụng cho các lĩnh vực khác. Mạng blockchain lâu đời nhất, an toàn nhất và lớn nhất là Bitcoin, được thiết kế cẩn thận để kết hợp mật mã và lý thuyết trò chơi một cách cân bằng.

Blockchain hoạt động như thế nào?

Trong lĩnh vực tiền điện tử, chúng ta có thể coi blockchain như một chuỗi bao gồm một loạt các khối ổn định, mỗi khối lưu trữ một loạt dữ liệu giao dịch đã được xác nhận trước đó.  Mạng blockchain được duy trì chung bởi vô số máy tính, vì vậy chức năng chính của nó là hoạt động như một cơ sở dữ liệu (hoặc sổ cái) phi tập trung. Nói cách khác, tất cả những người tham gia (tức là các nút) trong chuỗi khối duy trì một bản sao dữ liệu chuỗi khối và duy trì liên lạc tốt với nhau để đảm bảo rằng mọi người luôn ở trên cùng một trang (hoặc khối).

Do đó, các giao dịch blockchain diễn ra trong mạng ngang hàng toàn cầu, quảng bá Bitcoin như một loại tiền điện tử phi tập trung, không biên giới và có khả năng chống kiểm duyệt. Tuy nhiên, hầu hết các blockchain không yêu cầu bất kỳ cơ chế tin cậy nào và được coi là hệ thống không cần sự tin cậy. Bitcoin cũng không có cơ quan quản lý độc lập.

Hầu hết tất cả các chuỗi khối đều tập trung vào khai thác, điều này không thể tách rời khỏi các thuật toán băm. Bitcoin sử dụng thuật toán SHA-256 (Thuật toán băm an toàn 256 bit), cho phép nhập một chuỗi có độ dài bất kỳ để tạo ra đầu ra có cùng độ dài. Kết quả đầu ra có thể được gọi là "giá trị băm", luôn có 64 ký tự (256 bit).

Do đó, cho dù việc "khai thác" có lặp lại bao nhiêu lần thì cùng một đầu vào luôn tạo ra cùng một đầu ra. Tuy nhiên, nếu đầu vào thay đổi một chút thì đầu ra sẽ khác hoàn toàn. Do đó, hàm băm có tính xác định, trong khi hầu hết các loại tiền điện tử được thiết kế với hàm băm một chiều.

Loại hàm này xác định rằng người dùng không thể suy ra đầu vào dựa trên kết quả đầu ra. Cách duy nhất là đoán, nhưng xác suất đoán được rất mong manh. Đây là một trong những lý do tại sao chuỗi khối Bitcoin an toàn và đáng tin cậy.

Bây giờ chúng ta đã hiểu chức năng của thuật toán, hãy minh họa cách hoạt động của chuỗi khối thông qua một ví dụ giao dịch đơn giản.

Giả sử Alice và Bob là hai người nắm giữ Bitcoin và Alice nợ Bob hai Bitcoin.

Để trả cho Bob hai Bitcoin, Alice sẽ truyền thông tin giao dịch này tới những người khai thác trên toàn mạng.

Trong giao dịch này, Alice thông báo cho những người khai thác địa chỉ của Bob và số bitcoin trong giao dịch, đồng thời đính kèm chữ ký điện tử với khóa chung của cô ấy. Chữ ký này được tạo bởi khóa riêng của Alice và cho phép người khai thác xác minh rằng Alice là chủ sở hữu thực sự của số Bitcoin này.

Sau khi xác nhận rằng giao dịch là đúng và hợp lệ, người khai thác có thể đưa thông tin giao dịch này vào một khối cùng với các thông tin giao dịch khác và cố gắng "khai thác" khối này ”. Khối này được vận hành thông qua thuật toán SHA-256 và kết quả hoạt động phải bắt đầu bằng một số "0" nhất định trước khi có thể được đánh giá là hợp lệ. Số "0" phụ thuộc vào "độ khó" của thao tác, số này sẽ thay đổi theo sự thay đổi về sức mạnh tính toán của toàn mạng.

Để xuất chính xác giá trị băm với số lượng "0" dự kiến, người khai thác sẽ thêm "nonce" vào khối trước khi chạy thuật toán mã hóa. Những thay đổi nhỏ trong giá trị này sẽ thay đổi hoàn toàn kết quả của hoạt động và người khai thác phải thử các giá trị ngẫu nhiên khác nhau cho đến khi nhận được giá trị băm chính xác.

Mỗi khi một khối được khai thác, người khai thác sẽ phát thông tin khối mới tới toàn bộ mạng để những người khai thác khác có thể xác nhận tính hợp lệ của khối. Sau đó, họ sẽ thêm thông tin khối hợp lệ vào blockchain của riêng mình, cho biết giao dịch đã hoàn tất. Tuy nhiên, người khai thác vẫn cần thêm giá trị băm của khối trước đó vào khối mới và cuối cùng kết nối tất cả các khối để tạo thành một “blockchain” thực sự. Điều này rất quan trọng và phản ánh vai trò của niềm tin trong hệ thống.

Mỗi thợ mỏ lưu trữ một bản sao chuyên dụng của chuỗi khối trên máy tính cá nhân của mình và đạt được sự đồng thuận: chuỗi khối có sức mạnh tính toán cao nhất phải là chuỗi khối dài nhất. Nếu ai đó muốn thay đổi thông tin giao dịch ở khối trước đó thì giá trị băm của khối này cũng sẽ thay đổi, khiến giá trị băm của tất cả các khối sau khối này cũng thay đổi. Anh ta phải làm lại mọi tính toán trước đó để thuyết phục người khác rằng thông tin khối của anh ta là chính xác. Do đó, nếu một người khai thác cố gắng giả mạo thông tin khối, anh ta phải đầu tư hơn 50% sức mạnh tính toán của toàn bộ mạng, điều này gần như là một điều viển vông. Do đó, các cuộc tấn công mạng tương tự được gọi là cuộc tấn công 51%.

Mô hình này yêu cầu hoạt động của máy tính để tạo các khối mới được gọi là Bằng chứng công việc (PoW). Ngoài ra còn có các cơ chế khác như Proof of Stake (PoS), không yêu cầu sức mạnh tính toán khổng lồ, tiêu thụ ít năng lượng hơn và thu hút nhiều người dùng tham gia hơn.