Blockchain là gì? Hướng dẫn đầy đủ

Công nghệ Blockchain, một loại cơ sở dữ liệu khá đặc biệt, đã được bàn tán trong các vòng tròn công nghệ kể từ năm 2009. Thường được gọi là “công nghệ sổ cái phân tán” (DLT), nó về cơ bản là một hệ thống mà dữ liệu, khi đã được thêm vào, trở nên gần như không thể thay đổi.

Vẻ đẹp của Blockchain nằm ở cấu trúc của nó - dữ liệu được thêm vào các Khối theo thời gian, với mỗi Khối mới chứa thông tin liên kết với Khối trước đó. Thiết kế thông minh này đảm bảo rằng bất kỳ ai kiểm tra Khối mới nhất đều có thể xác minh tính hợp pháp của nó bằng cách truy ngược lại qua toàn bộ chuỗi đến Khối khởi đầu.

Keo Gắn Kết Các Khối Lại Với Nhau

Các hàm băm đóng vai trò như chất kết dính liên kết các khối lại với nhau. Những hàm toán học này nhận dữ liệu có bất kỳ kích thước nào và sản xuất một kết quả có độ dài cố định. Điều thú vị về các băm blockchain là tính độc nhất của chúng - ngay cả sự thay đổi nhỏ nhất đối với dữ liệu đầu vào cũng tạo ra một đầu ra hoàn toàn khác.

Xem xét SHA256, được sử dụng rộng rãi trong Bitcoin. Thay đổi chỉ một chữ cái viết hoa trong văn bản đầu vào của bạn, và bạn sẽ nhận được một đầu ra mã hóa hoàn toàn khác. Tính chất này khiến blockchain trở nên cực kỳ chống giả mạo.

Phi tập trung: Quyền lực thực sự

Trong khi các blockchain tự nó là những cấu trúc dữ liệu thú vị, tiềm năng thực sự của chúng xuất hiện khi được triển khai như các hệ thống phi tập trung. Kết hợp với lý thuyết trò chơi và các công nghệ khác, các blockchain có thể hoạt động như những sổ cái phân phối không được kiểm soát bởi một thực thể duy nhất.

Điều này có nghĩa là không ai có thể thay đổi các bản ghi bên ngoài các quy tắc đã được thiết lập của hệ thống. Sổ cái về cơ bản thuộc về tất cả mọi người đồng thời, với các thành viên đạt được sự đồng thuận về trạng thái của nó vào bất kỳ thời điểm nào.

Vấn Đề Tướng Byzantine

Thách thức mà các hệ thống phi tập trung phải đối mặt được minh họa tốt nhất bởi Vấn đề Tổng Tư Lệnh Byzantine - một tình huống mà các tác nhân cô lập phải phối hợp mà không có kênh giao tiếp đáng tin cậy. Hãy tưởng tượng một vài tướng quân bao quanh một thành phố, cần phải quyết định nhất trí xem có tấn công hay rút lui. Nếu họ không hành động đồng nhất, họ sẽ thất bại.

Các cơ chế Blockchain phải được thiết kế để chịu đựng các thất bại tiềm tàng hoặc hành vi xấu từ những người tham gia. Các hệ thống đạt được điều này được cho là có “Sự đồng thuận của tướng Byzantine” - điều này rất quan trọng để duy trì tính toàn vẹn mà không có sự kiểm soát tập trung.

Mạng Peer-to-Peer

Trong các mạng P2P, người dùng kết nối trực tiếp mà không cần trung gian. Khác với các cấu trúc tập trung nơi thông tin đi qua các máy chủ, các thành viên P2P trao đổi dữ liệu trực tiếp với nhau.

Mỗi người dùng blockchain về cơ bản lưu trữ toàn bộ cơ sở dữ liệu trên máy tính của họ. Nếu ai đó rời khỏi mạng, những người khác vẫn duy trì quyền truy cập vào blockchain. Khi các khối mới được thêm vào, thông tin lan truyền trên toàn mạng, cho phép mọi người cập nhật bản sao sổ cái của họ.

Blockchain công cộng vs Blockchain riêng tư

Bitcoin đã tiên phong trong những gì chúng ta gọi là blockchain công cộng - hệ thống mà bất kỳ ai cũng có thể xem và tham gia chỉ với một kết nối internet và phần mềm phù hợp. Những môi trường không cần quyền này tương phản với blockchain riêng tư, điều này hạn chế ai có thể tương tác với hệ thống.

Mặc dù các blockchain riêng tư có vẻ thừa thãi, nhưng chúng phục vụ những mục đích quan trọng, đặc biệt trong các môi trường doanh nghiệp nơi cần kiểm soát quyền truy cập.

Cách Giao Dịch Hoạt Động

Khi Alice muốn gửi Bob 5 BTC, cô ấy phát đi ý định này đến mạng lưới. Giao dịch không được thêm ngay lập tức vào blockchain - các nút thấy nó, nhưng các bước xác thực bổ sung phải diễn ra trước khi xác nhận.

Khi đã được thêm vào blockchain, tất cả các nút nhận ra giao dịch và cập nhật bản sao của chúng tương ứng. Điều này ngăn Alice chi tiêu cùng một 5 BTC lần nữa (double-spending).

Thay vì tên người dùng và mật khẩu, blockchain sử dụng mã hóa khóa công khai. Bob tạo ra một khóa riêng ( mà phải giữ bí mật ) và suy ra một khóa công khai từ nó. Alice gửi tiền đến địa chỉ công khai của Bob, ký giao dịch của cô ấy bằng khóa riêng của cô ấy để chứng minh quyền sở hữu số tiền mà cô ấy đang gửi.

Cơ Chế Đồng Thuận: Khai Thác và Staking

Để blockchain hoạt động mà không có quyền lực trung ương, các cơ chế công bằng phải xác định ai thêm các khối mới. Hai phương pháp chính đã xuất hiện:

Khai thác (Chứng minh công việc)

Các thợ mỏ cạnh tranh để giải các câu đố tính toán, hy sinh sức mạnh tính toán và điện năng. Người đầu tiên tìm ra một giải pháp hợp lệ sẽ được thêm một khối và nhận phần thưởng. Mặc dù đáng tin cậy và bao trùm, việc khai thác tiêu tốn năng lượng khổng lồ và có thể dẫn đến cuộc chạy đua vũ trang phần cứng.

Staking (Chứng minh cổ phần)

Các validator đặt tiền điện tử của họ “vào thế” để có quyền đề xuất các khối. Nếu họ hành động không trung thực, họ sẽ mất số tiền đã đặt cược. Cách tiếp cận này sử dụng năng lượng ít hơn đáng kể nhưng vẫn chưa được kiểm tra nhiều bằng khai thác.

Ứng dụng Blockchain

Ngoài tiền điện tử, công nghệ Blockchain có tiềm năng ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp:

• Chuỗi cung ứng: Tăng cường tính minh bạch và khả năng truy xuất nguồn gốc của hàng hóa
• Gaming: Cho phép sở hữu thực sự các tài sản trong trò chơi
• Chăm sóc sức khỏe: Hồ sơ y tế an toàn, do bệnh nhân kiểm soát
• Chuyển tiền: Thanh toán quốc tế nhanh hơn, rẻ hơn
• Danh tính số: Dữ liệu cá nhân do người dùng kiểm soát
• Quản trị: Hệ thống ra quyết định minh bạch
• Từ thiện: Dòng tiền quyên góp có thể theo dõi
• Lưu trữ tệp: Lưu trữ phân tán kháng censorship

Mặc dù có tiềm năng, công nghệ blockchain đối mặt với những thách thức đáng kể, đặc biệt là về khả năng mở rộng. Chính những đặc tính làm cho các khối an toàn và phi tập trung cũng hạn chế khả năng xử lý giao dịch của chúng so với các hệ thống tập trung.

Khi công nghệ phát triển, nhiều giải pháp mở rộng đang được phát triển, cả trên chuỗi ( cải thiện blockchain ) và ngoài chuỗi ( xử lý giao dịch bên ngoài blockchain chính ). Cuộc tìm kiếm vẫn tiếp diễn cho các phương pháp duy trì các lợi ích cốt lõi của blockchain trong khi cải thiện hiệu suất lên mức cạnh tranh với các lựa chọn tập trung.