Hướng dẫn cơ bản về Blockchain: Từ sổ cái số đến công nghệ thay đổi thế giới

Hãy bắt đầu từ những điều đơn giản nhất

Hãy tưởng tượng một cuốn sổ kế toán, ghi lại tất cả các giao dịch. Nhưng cuốn sổ này không được một ngân hàng nào quản lý, mà được hàng nghìn máy tính trên toàn cầu cùng lúc bảo quản. Bất kỳ ai cũng có thể xem, bất kỳ ai cũng muốn chỉnh sửa, nhưng không ai có thể thành công trong việc chỉnh sửa - đó chính là blockchain.

Nói một cách đơn giản, blockchain là một sổ cái kỹ thuật số phân tán, sử dụng công nghệ mật mã để lưu trữ thông tin giao dịch theo nhóm. Mỗi nhóm được gọi là “khối”, chúng được liên kết với nhau bằng các thuật toán băm đặc biệt, tạo thành một “chuỗi”. Một khi dữ liệu đã được ghi lại, gần như không thể bị sửa đổi.

Các đặc điểm cốt lõi của blockchain, tại sao lại mạnh mẽ như vậy

1. Phi tập trung

Sổ cái truyền thống được quản lý bởi ngân hàng trung ương hoặc một tổ chức nào đó. Sổ cái blockchain lại phân tán trên hàng nghìn nút, không có trung tâm quyền lực duy nhất. Điều này có nghĩa là không ai có thể kiểm soát nó một cách độc lập, cũng không có rủi ro điểm lỗi đơn. Mạng phi tập trung quy mô lớn như Bitcoin cực kỳ chống lại các cuộc tấn công.

2. Minh bạch và không thể bị thay đổi

Hầu hết các blockchain đều mở. Mỗi giao dịch đều được ghi lại và bất kỳ ai cũng có thể xem. Quan trọng hơn, một khi dữ liệu đã được ghi vào khối, việc sửa đổi nó sẽ yêu cầu thay đổi tất cả các khối phía sau - điều này là không khả thi về mặt tính toán.

3. Bảo vệ mật mã an toàn

Blockchain sử dụng hàm băm và mã hóa khóa công khai - khóa riêng để bảo vệ dữ liệu. Đặc điểm của hàm băm là, nếu dữ liệu đầu vào chỉ thay đổi một ký tự, kết quả đầu ra sẽ hoàn toàn khác. Hệ thống khóa công khai - khóa riêng cho phép giao dịch vừa xác thực tính xác thực, vừa bảo vệ quyền riêng tư.

4. Cơ chế đồng thuận cho phép mọi người nói “Đồng ý”

Vài ngàn máy tính làm thế nào để thống nhất ý kiến? Qua cơ chế đồng thuận. Hai loại phổ biến nhất là chứng minh công việc (PoW) và chứng minh cổ phần (PoS).

Từ giao dịch đến khối: Công nghệ chuỗi khối hoạt động như thế nào

Giả sử bạn muốn chuyển tiền cho bạn của mình. Toàn bộ quy trình như sau:

Bước 1: Phát sóng giao dịch Thông tin giao dịch của bạn đã được gửi đến toàn bộ mạng. Mỗi nút sẽ nhận được.

Bước 2: Xác thực giao dịch Các nút trong mạng kiểm tra xem giao dịch của bạn có hợp lệ không - bạn có thực sự có số tiền này không, chữ ký có đúng không. Tất cả những điều này phải được xác minh trước khi giao dịch có thể tiến vào bước tiếp theo.

Bước 3: Đóng gói thành khối Các giao dịch đã được xác minh được nhóm lại và đóng gói thành một khối. Mỗi khối chứa:

• Dữ liệu giao dịch
• Dấu thời gian (ghi lại thời điểm tạo)
• Hash của khối trước (đây là yếu tố then chốt của chuỗi, đảm bảo thứ tự)
• Giá trị băm của chính mình (ID duy nhất của khối)

Bước 4: Đồng thuận và thêm Các nút mạng cần đồng ý rằng khối này là hợp lệ. Tùy thuộc vào cơ chế đồng thuận khác nhau:

• Nếu sử dụng PoW, thợ mỏ sẽ cạnh tranh giải các bài toán toán học, thợ mỏ đầu tiên giải được sẽ chiến thắng, khối của họ sẽ được thêm vào chuỗi.
• Nếu sử dụng PoS, những người xác thực có lượng coin lớn sẽ được chọn ngẫu nhiên, chỉ cần họ tạo block, họ có thể kiếm được phí giao dịch.

Bước 5: Sự mở rộng của chuỗi Khối mới được thêm vào chuỗi, các khối tiếp theo cần tham chiếu đến giá trị băm của nó. Một chuỗi vững chắc như vậy đã được hình thành.

Cách hiểu nguyên lý của sổ cái phi tập trung

Hãy tưởng tượng một lớp học, nơi giáo viên trước đây là người duy nhất quản lý sổ sách. Bây giờ đã thay đổi quy tắc: mỗi học sinh trong lớp đều quản lý một bản sổ sách hoàn toàn giống nhau. Bất kỳ giao dịch nào cũng phải được sự đồng ý của đa số học sinh mới được ghi lại.

Đây là phi tập trung. Không ai có thể lén lút thay đổi sổ cái vì người khác có thể phát hiện ra. Những sinh viên mới tham gia cũng có thể nhận được lịch sử đầy đủ. Hệ thống như vậy rất vững mạnh.

Mật mã học bảo vệ chuỗi khối như thế nào

Phép thuật của hàm băm

Hàm băm giống như một chiếc hộp ma thuật, bất kể dữ liệu bạn nhập dài bao nhiêu, đầu ra luôn có độ dài cố định. Bitcoin sử dụng hàm SHA-256. Thay đổi một chữ cái, toàn bộ đầu ra sẽ khác biệt hoàn toàn. Đặc điểm này được gọi là “hiệu ứng tuyết lở”.

Hệ thống khóa công khai và riêng tư

Mỗi người dùng có một cặp chìa khóa:

• Khóa riêng: Chỉ bạn biết, dùng để ký giao dịch
• Khóa công khai: công khai, được sử dụng để xác thực chữ ký

Khi bạn khởi tạo giao dịch, hãy “ký” bằng khóa riêng của bạn. Những người trên mạng sẽ sử dụng khóa công của bạn để xác minh chữ ký này. Điều này đảm bảo rằng chỉ có chủ sở hữu thật sự của khóa riêng mới có thể ủy quyền giao dịch, nhưng mọi người đều có thể xác minh.

Cơ chế đồng thuận: Nhiều nút làm thế nào để đạt được sự đồng nhất

Bằng chứng công việc (PoW)

Bitcoin sử dụng chính cái này. Các thợ mỏ cạnh tranh để giải một câu đố toán học phức tạp. Ai giải được trước, người đó có quyền thêm khối tiếp theo và nhận phần thưởng bằng Bitcoin.

Nhược điểm rất rõ ràng: tiêu tốn điện năng lớn, cần phần cứng khai thác chuyên nghiệp.

Ưu điểm là: độ an toàn cực cao, vì để tấn công cần kiểm soát hơn 50% sức mạnh tính toán của toàn mạng, chi phí là con số trên trời.

Bằng chứng quyền lợi (PoS)

Sử dụng cái này sau khi nâng cấp Ethereum. Các validator không cạnh tranh bằng sức mạnh tính toán, mà được chọn dựa trên số lượng tiền mã hóa mà họ nắm giữ. Bạn nắm giữ càng nhiều coin, khả năng được chọn càng cao và phí giao dịch kiếm được cũng càng nhiều.

Nếu bạn gian lận, tiền của bạn sẽ bị tịch thu (“phạt tịch thu”). Điều này sử dụng động lực kinh tế để đảm bảo hành vi trung thực.

Lợi ích của PoS là tiết kiệm năng lượng hơn, nhược điểm là vấn đề người giàu càng giàu sẽ trở nên nghiêm trọng hơn.

Cơ chế đồng thuận khác

• Bằng chứng quyền hạn ủy quyền (DPoS): Người nắm giữ token bỏ phiếu để chọn người xác thực
• Chứng nhận quyền lực (PoA): Người xác thực được chọn dựa trên uy tín và danh tính, chứ không phải kỹ thuật hoặc tài sản.

Có những loại hình nào của blockchain

Blockchain công cộng

Mở hoàn toàn, bất kỳ ai cũng có thể tham gia, xem, xác minh. Bitcoin và Ethereum thì như vậy. Mã thường là mã nguồn mở, có độ minh bạch cao nhất.

Chuỗi khối riêng

Chỉ những người tham gia được ủy quyền mới có thể tham gia. Thường được điều hành bởi một doanh nghiệp hoặc tổ chức duy nhất, được sử dụng cho các quy trình nội bộ. Mặc dù vẫn phân tán (nhiều nút lưu trữ dữ liệu), nhưng không phải là phi tập trung.

Chuỗi khối liên minh

Nhiều tổ chức hợp tác hoạt động. Quy tắc được tất cả các thành viên cùng nhau thiết lập, và người xác thực được tạo thành từ các thành viên liên minh. Một số thông tin có thể chỉ hiển thị cho các thành viên.

Blockchain hiện đang được sử dụng ở đâu

1. Tiền điện tử

Đây là mục đích ban đầu. Blockchain cung cấp một sổ cái an toàn và phân tán để ghi lại các giao dịch. So với việc chuyển tiền quốc tế qua ngân hàng mất vài ngày, chuyển tiền qua blockchain nhanh hơn nhiều và chi phí cũng thấp hơn. Nhiều người sử dụng tiền điện tử để chuyển tiền xuyên biên giới.

2. Hợp đồng thông minh và ứng dụng phi tập trung

Hợp đồng thông minh là mã tự động thực thi. Khi các điều kiện được đáp ứng, nó tự động chạy mà không cần trung gian. Điều này đã thúc đẩy tài chính phi tập trung (DeFi) - cho vay, giao dịch, bảo hiểm đều có thể diễn ra liền mạch trên blockchain mà không cần ngân hàng truyền thống.

3. Token hóa tài sản vật chất

Quyền sở hữu bất động sản, tác phẩm nghệ thuật, cổ phiếu, thậm chí là một tách cà phê có thể được chuyển đổi thành token kỹ thuật số và đưa lên blockchain. Điều này đã cải thiện tính thanh khoản, cho phép nhiều người tham gia đầu tư hơn.

4. Danh tính số

Công nghệ blockchain có thể tạo ra các chứng nhận không thể bị giả mạo, dùng để xác thực danh tính và bảo vệ dữ liệu nhạy cảm. Khi ngày càng nhiều thông tin cá nhân chuyển sang trực tuyến, điều này trở nên ngày càng quan trọng.

5. Hệ thống bỏ phiếu

Đặc tính không thể bị thay đổi của blockchain rất phù hợp để sử dụng trong bầu cử. Mỗi phiếu bầu đều được ghi lại, không thể làm giả hoặc xóa bỏ, đảm bảo tính công bằng của cuộc bầu cử.

6. Quản lý chuỗi cung ứng

Từ nhà máy đến người tiêu dùng, mỗi bước đều có thể được ghi lại trên blockchain. Điều này giúp việc truy xuất nguồn gốc sản phẩm, xác minh tính xác thực trở nên minh bạch và đáng tin cậy. Đặc biệt đối với hàng xa xỉ và dược phẩm, việc chống hàng giả là rất quan trọng.

Hiểu cách xây dựng một hệ thống sổ cái kỹ thuật số

Blockchain về bản chất đang trả lời một câu hỏi cổ xưa: Làm thế nào để nhiều bên không tin tưởng duy trì một sổ cái chung?

Câu trả lời truyền thống là tìm một bên thứ ba trung lập (ngân hàng, công chứng viên, v.v.). Câu trả lời của blockchain là sử dụng mật mã và lý thuyết trò chơi:

• Mật mã học đảm bảo dữ liệu là thật và không thể bị sửa đổi
• Cơ chế đồng thuận đảm bảo không có điểm lỗi đơn lẻ
• Các động lực kinh tế đảm bảo hành vi trung thực của người tham gia
• Tính minh bạch cho phép mọi người giám sát.

Hệ thống này được tạo ra để hoạt động mà không cần tin tưởng vào bất kỳ cơ quan trung ương nào.

Kết luận

Công nghệ blockchain đã phát triển từ nền tảng của Bitcoin thành một công cụ phổ quát để chuyển đổi nhiều ngành công nghiệp. Dù là tài chính, y tế, bỏ phiếu hay chuỗi cung ứng, blockchain đang cung cấp một cách tiếp cận mới: tạo ra niềm tin bằng công nghệ thay vì cơ quan.

Công nghệ này vẫn đang nhanh chóng phát triển, các ứng dụng và cải tiến mới xuất hiện mỗi năm. Đối với bất kỳ ai muốn hiểu về tài chính kỹ thuật số hoặc hệ sinh thái Web3, việc nắm vững các khái niệm cơ bản của blockchain không còn là sự lựa chọn, mà là môn học bắt buộc.